DE69012897T2

DE69012897T2 - Flüssigkeitsakkumulator unter Hochdruck mit reguliertem Flüssigkeitsspiegel.

Info

Publication number: DE69012897T2
Application number: DE69012897T
Authority: DE
Inventors: Philippe Gris
Original assignee: Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1989-07-05
Filing date: 1990-07-02
Publication date: 1995-05-11
Anticipated expiration: 2010-07-03
Also published as: FR2649451A1; JPH0344517A; US5036661A; ES2064684T3; EP0407283B1; EP0407283A1; DE69012897D1; FR2649451B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochdruck-Flüssigkeitsakkumulator entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Systeme sind zum Beispiel in den Dokumenten US-A-3 858 404 und GB-A-610 071 beschrieben.
Es ist bereits bekannt, einen Flüssigkeitsakkumulator zu verwenden, der ein Gehäuse hat, das mit einer Hydraulikanlage in Verbindung steht, die unter Hochdruck stehen kann, wobei das im Gehäuse enthaltene Fluid teilweise flüssig und teilweise gasförmig ist. Der Flüssigkeitsakkumulator kann mit einem System zur Steuerung oder Regelung des Flüssigkeitsniveaus im Gehause zusammenwirken. Ein derartiges Flüssigkeitsniveau-Regulier- oder Steuersystem erfordert daher die Verwendung von Niveau-Meßfühlern und Regelkreisen, die meistens elektrischer Art sind. Dies bildet einen Hauptnachteil im Falle von Anwendungen mit toxischen oder korrosiven Fluiden führenden Systemen, wie den Fluiden, die in den Nuklear- oder Chemieindustrien verwendet werden, oder im Falle von Anwendungen, die flüchtige Fluide, z.B. an einer kryotechnischen Stufe einer Satelliten-Trägerrakete.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und die Herstellung eines Hochdruckflüssigkeitsakkumulators mit reguliertem Flüssigkeitspegel zu ermöglichen, der nicht die Verwendung von Meßfühlern oder Regelkreisen elektrischer Art erfordert, und der es in einfacher und robuster Form durch rein mechanische Mittel ermöglicht, eine genaue, empfindliche und stabile Regulierung eines Flüssigkeitsniveaus in einem großen Druckbereich ohne Gefahr der Beeinträchtigung des Reguliersystems durchzuführen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Bei einem derartigen Flüssigkeitsakkumulator bleibt die Differenz zwischen den Drücken der beiden Kammern gering, was die Möglichkeit bietet, in einem großen Druckbereich ohne die Gefahr der Beeinträchtigung des Vergleichselements zu arbeiten, und außerdem das Phänomen des Ansaugens von Flüssigkeit über das Rohr vermeidet, was die Genauigkeit verringern würde, und verhindert den Flüssigkeitsaustritt nach außen, der gefährlich sein könnte.
Außerdem ist die im wesentlichen lineare Gesetzmäßigkeit der Gasaustrittsmenge in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern ein Element, um eine genaue Regelung zu erreichen.
Der permanente Durchsatz des gasförmigen Fluids, das durch die kalibrierte Öffnung der Zwischenwand strömt, trägt dazu bei, die Regelung zu stabilisieren und Schwingungen der Nadel zu dämpfen.
Die permanente Verbindung, die zwischen den beiden Kammern durch die kalibrierte Öffnung gebildet wird, bildet außerdem die Möglichkeit, flüchtige Flüssigkeiten insoweit zu verwenden, als die Dampfspannungen in den beiden Kammern aufgrund der permanenten Verbindung zwischen den Kammern identisch sind.
Die Verwendung einer insgesamt mechanischen Anordnung mit nur statischen Dichtungen und das Nichtvorhandensein von plastomeren oder elastomeren Verbindungen, ermöglicht es, auch sehr korrosiven Fluiden zu widerstehen.
Der geringe Gasdurchsatz, der ständig nach außen aufrechterhalten wird, vermeidet die Gefahr einer Ablagerung auf dem Ventilsitz und der Nadel, erfordert jedoch nur einen sehr geringen Gasverbrauch.
Unter Berücksichtigung des Konzepts der Ansammlung von Flüssigkeit, bleibt die Gesamtmasse der an der Flüssigkeitsniveauregulierung teilhabenden Elemente bezüglich der des Behälters, dessen Kapazität sehr hoch sein kann, gering.
Vorteilhafterweise hat der verlängerte Abschnitt der Trennwand die Form eines Rohres, das zur Flüssigkeitsoberfläche senkrecht ist, und die Öffnung, die in dem Abschnitt ausgebildet ist, der in den Steuerbereich des Flüssigkeitsniveaus verlängert ist, hat wenigstens einen schmalen Schlitz, dessen große Seiten längs der Erzeugenden des Rohrs ausgebildet sind, und der dazu beiträgt, ein Regelsystem mit geringerer Verstärkung zu bilden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung hat die Gasableitvorrichtung ein Unterschallhalsstück, das durch den Ventilsitz und das Ventil gebildet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform hat die Gasableitvorrichtung ein Schall-Halsstück, das von dem Ventilsitz und dem Ventil gebildet wird. Dies ermöglicht es, das System von externen Bedingungen weitgehend unabhängig zu machen.
Das bewegliche Vergleichselement kann von einer Membran wie einem Balg oder einem Kolben gebildet sein.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform weist die Vorrichtung zur Regulierung der Verstellung des Komparatorelements, mit dem das Sperrventil der Gasableitvorrichtung verbunden ist, um die Regulierung des Differentialdruckes sicherzustellen, mit dem das Komparatorelement beaufschlagt wird, und die Öffnungsposition des Sperrventils bezüglich des Sperrventilsitzes einzustellen, eine Feder, die auf das Komparatorelement wirkt, sowie eine Schraube, die mit einer Mutter zusammenwirkt, die an der Wand des Gehäuses sitzt, um auf die Feder einzuwirken, und einen Steuerkopf aufweist, der außerhalb des Gehäuses zugänglich ist.
Die Reguliervorrichtung ermöglicht es insbesondere, die Lage des mittleren Flüssigkeitsniveaus bezüglich der Steueröffnung einzustellen, die in der Trennwand der beiden Kammern ausgebildet ist.
Die in dem Abschnitt ausgebildete Öffnung, der rohrförmig verlängert ist, kann mehere schmale Schlitze gleicher Höhe aufweisen, die im Rohr verteilt sind und große Seiten haben, die im wesentlichen längs der erzeugenden des Rohrs orientiert sind. Das Vorhandensein mehrerer Schlitze zur Bildung der Öffnung, die in dem Steuerbereich des Flüssigkeitsniveaus liegt, ermöglicht es, die Genauigkeit zu erhöhen und die Toleranz beim Hin- und Herschwenken der Flüssigkeitsoberfläche zu verbessern.
Gemäß einem besonderen Merkmal hat das pneumatische Dämpfungselement eine Balgmembran, die zwischen der Wand des Gehäuses und einer Platte montiert ist, mit der einerseits das bewegliche Komparatorelement und andererseits die Steuerachse des Sperrventils der Ableitvorrichtung verbunden ist, und eine Verbindungsöffnung ist zwischen der zweiten Kammer und dem Innenraum der Balgmembran in der Platte ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform hat das pneumatische Dämpfungselement eine feste Trennwand, die mit einer Öffnung zum Durchgang der Sperrventilachse mit Spiel und zur Verbindung der zweiten Kammer versehen ist, wobei die feste Trennwand einen Teil der Trennwand zwischen der ersten und der zweiten Kammer bildet, sowie eine bewegliche Trennwand, an der die Steuerachse des Sperrventils und ein erstes Ende des Komparatorelements befestigt sind, das durch eine Balgmembran gebildet wird, wobei das zweite Ende der Balgmembran mit der festen Trennwand verbunden ist.
Das Vorhandensein eines pneumatischen Dämpfungselements ermöglicht es, die Empfindlichkeit des Regelsystems gegen Umgebungsvibrationen unter Berücksichtigung der festgestellten Hauptvibrationsbereiche zu verringern.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielsweisen Beschreibung. Besondere Ausführugnsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
Fig. 1: ein schematischer Vertikalschnitt eines Flüssigkeitsakkumulators zur Niveauregulierung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist,
Fig. 2: ein Teilschnitt längs des Pfeils F der Fig. 1 ist,
Fig. 3: ein schematischer Vertikalschnitt eines Flüssigkeitsakkumulators gemäß der Erfindung ähnlich der Ausführungsform der Fig. 1 ist, jedoch ausgestattet mit einem zusätzlichen Balg, der die Erzeugung eines Dämpfungseffekts ermöglicht,
Fig. 4: ein schematischer Vertikalschnitt eines Flüssigkeitsakkumulators gem. der Erfindung ist, der eine Abwandlung der Ausführungsform der Fig. 3 bildet und Dämpfungsmittel aufweist, die die Verwendung eines zusätzlichen Balgs nicht erfordern, und
Fig. 5: ein schematischer Vertikalschnitt eines Flüssigkeitsakkumulators analog der Ausführungsform der Fig. 1 ist, bei der jedoch ein Teil der das Regel system bildenden Elemente vertikal, und nicht horizontal angeordnet ist.
Fig. 1 zeigt einen Flüssigkeitsakkumulator mit einem Gehäuse 100, das mit einer nicht gezeigten Hydraulikanlage in Verbindung steht, deren Charakteristika sehr unterschiedlich sein können. Der untere Teil des Raumes, der sich innerhalb des Gehäuses 100 befindet, ist mit einer Flüssigkeit 9 gefüllt, deren freie Oberfläche sich auf dem Niveau Ni befindet, das reguliert werden soll und das zwischen einem minimalen Niveau Nmin und einem maximal Nmax schwankt. Der Raum, der sich innerhalb des Gehäuses 10 oberhalb der freien Oberfläche der Flüssigkeit 9 befindet, ist mit einem Druckgas gefüllt, das durch eine Gaseinblasvorrichtung 1, 2 eingeleitet wird, die sich auf einem Niveau befindet, das höher als das maximale Niveau Nmax ist, das die Flüssigkeit 9 erreichen kann. Die Gaseinblasvorrichtung hat eine Einlaßleitung 1 für ein Gas mit einem Druck, der höher als der Druck ist, der im Gehäuse 10 herrscht, und eine kalibrierte Öffnung 2, um einen kalibrierten Durchlaßquerschnitt 2 für den Gasstrom zu definieren, der in das Gehäuse 10 eintritt, und um durch ihn das in das Gehäuse eingeleitete Gas quantitativ bemessen zu können.
Der obere Teil des Behälters, der durch das Gehäuse 10 gebildet wird, ist in eine erste Kammer 7 und eine zweite Kammer 8 unterteilt, die durch eine Gruppe von Elementen 13, 23, 33 getrennt ist, die eine Trennwand bilden.
Wenigstens eine kalibrierte Öffnung 5, 5a ist in einem Bereich der Trennwand 13, 23, 33 ausgebildet, die nicht eintauchen kann, d.h. die über dem Niveau Nmax liegt.
Die Trennwand 13, 23, 33 ist an ihrem unteren Teil durch einen rohrförmigen Abschnitt 3 verlängert, der im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Flüssigkeit 9 verläuft und sich nach unten in das Innere der Flüssigkeit bis zu einem Niveau N0 fortsetzt, das deutlich unter dem minimalen Niveau Nmin liegt, das die Flüssigkeit erreichen kann.
Der rohrförmige Abschnitt 3, der eine Verlängerung der Trennwand 13, 23, 33 bildet, hat eine Öffnung 6 im Steuerbereich des Flüssigkeitsniveaus. Die Öffnung 6 umfaßt wenigstens einen schmalen Schlitz, z.B. in Rechteckform, deren Breitseiten längs der Erzeugenden des Rohres 3 (Fig. 2) orientiert sind. Die Verwendung eines vertikalen schmalen Schlitzes trägt dazu bei, ein Regelsystem mit geringer Verstärkung zu bilden. Die Öffnung 6 kann mehrere Schlitze aufweisen, die am Umfang des Rohres 3 verteilt sind. In diesem Falle wird die Genauigkeit erhöht, und man erreicht auch eine Verbesserung der Toleranz beim Hin- und Herschwanken der Flüssigkeit. Es ist ersichtlich, daß der oder die Schlitze, die die Öffnung 6 bilden, im jeweiligen Falle nicht eine konstante Breite haben können, um auf besondere, für die Regelung geforderte Bedingungen anzusprechen.
Die Öffnung 6 erstreckt sich beiderseits des Niveaus Ni, das geregelt werden muß, und das die Grenzschicht zwischen dem flüssigen Fluid und dem Druckgas bildet. Die Höhe der Öffnung 6 erstreckt sich vorzugsweise etwas über das minimale Niveau Nmin und das maximale Niveau Nmax, das die Flüssigkeit 9 erreichen kann.
Der Flüssigkeitsakkumulator gem. der Erfindung mit regluiertem Flüssigkeitsniveau hat außerdem eine Vorrichtung 4, 10, 20 zum Ableiten des im Gehäuse 100 vorhandenen Gases. Diese Gasableitvorrichtung 4, 10, 20 hat eine kalibrierte Öffnung 4, die durch den Sitz eines Sperrventiles gebildet wird, das in einem Teil des Gehäuses 100 angeordnet ist, der die zweite Kammer 8 begrenzt. Die Öffnung 4 mündet in eine Gasauslaßleitung 20 zum Äußeren des Gehäuses 100.
Der Durchlaßquerschnitt der Gasableitvorrichtung wird durch ein Nadelventil 10, das die Öffnung teilweise verschließt, und einem Steuerstößel 11 gebildet, der in festen Führungen 12 verschiebbar geführt und an seinem hinteren Ende mit einem beweglichen Komperatorelement 14, 23 verbunden ist, das einen Teil der Trennwand 13, 23, 33 der Kammern 7 und 8 bildet und auf die Druckdifferenz P-P&sub1; reagiert, die zwischen den Kammern 7 und 8 herrscht.
Die Gaseinblasmenge über der Öffnung 2 ist nahezu konstant.
Die kalibrierte Öffnung 5, 5a, die im Bereich 13, 23 der Trennwand der Kammern 7, 8 ausgebildet ist, und die nicht eintauchen kann, verbindet die beiden Kammern 7 und 8 konstant.
Die Öffnung 6, die im Steuerbereich des Flüssigkeitsniveaus angeordnet ist, hat einen Querschnitt, der zunimmt, wenn das Flüssigkeitsniveau absinkt, und abnimmt, wenn das Flüssigkeitsniveau ansteigt.
Der Druckunterschied an den Rändern der fiktiven Öffnung, die zu den Öffnungen 5, 5a und 6 äquivalent ist, die parallel geschaltet sind, wirkt sich auf das bewegliche Komparatorelement 14, 23 aus und ändert die Position einer Nadel 10 derart, daß der Durchlaßquerschnitt der Gasausblasvorrichtung 4, 10, 20 zunimmt, wenn das Niveau Ni der Flüssigkeit 9 abnimmt, und abnimmt, wenn das Niveau der Flüssigkeit 9 steigt.
Im normalen Arbeitsbereich des Flüssigkeitsniveaureglers kommt die Nadel 10 niemals mit ihrem Sitz 4 in Kontakt, und ein geringer Gasdurchsatz nach außen ist ständig vorhanden.
Das Komparatorelement 23, 14 kann durch eine Membran in Form eines Balgs 14 oder einen anderen Membrantyp geringer Steifigkeit, die jedoch nicht gleich Null ist, dessen eines Ende mit festen Trennwandelementen 13 und dessen anderes Ende mit einem beweglichen Trennelement 23 verbunden ist, an dem das hintere Ende des Steuerstößels 11 der Nadel 10 befestigt ist. Wie Fig. 1 zeigt, kann eine kalibrierte Öffnung 5a mit festem Querschnitt, die einen Gaskanal zwischen den Kammern 7 und 8 sichert, direkt in der beweglichen Trennwand 23 ausgebildet sein.
Es ist eine Regulierungsvorrichtung zur Verschiebung der beweglichen Einrichtung vorgesehen, die aus dem Vergleichselement 14, 23, dem Steuerstößel 11 und der Nadel 10 besteht.
Diese Regulierungsvorrichtung hat im wesentlichen eine Feder 15 mit einstellbarer Nachgiebigkeit, die ihre Kraft auf das Vergleichselement 14, 23 ausübt. Die Feder 15 kann auf den Balg 14 positiv oder negativ einwirken. Die Spannung der Feder 15 wird durch eine Schraube 16 reguliert, deren Kop 26 von äußerhalb des Gehäuses 10 zugänglich ist und der mit einer Mutter 24 zusammenwirkt, die an der Wand des Gehäuses 100 befestigt ist.
Die Schraube 16 ermöglicht es, die Regelkomponente Pr zwischen dem Wert Null und einem Maximalwert zu verändern.
Im Gleichgewichtszustand, wenn das Sollniveau der Flüssigkeit erreicht und stabil ist, ist der Gasdurchsatz über die kalibrierte Eingangsöffnung 2 gleich der Summe der Durchsätze über die Öffnung 6 und die kalibrierte Öffnung 5, 5a. Der Gasdurchsatz am Niveau der Auslaßöffnung 4 bleibt gleich dem Durchsatz über die kalibrierte Eingangsöffnung 2.
Ohne Gas und Flüssigkeit in Umgebungsluft erfolgt nur eine sehr geringe Verschiebung der Nadel 10 bezüglich der Stellung, die sie im Betrieb im Gleichgewichtszustand einnimmt. Diese leichte Verschiebung entspricht der Regelkomponente.
Der geringe Druckunterschied zwischen den Kammern 7 und 8, der bei der Regulierung mittels der Schraube 16 einstellbar ist, hat den Vorteil, eine geringe Ausblasgeschwindigkeit am Niveau der freien Oberfläche zu induzieren. Daraus ergibt sich eine geringe Verformung dieser und damit eine höhere Genauigkeit, und die Beseitigung der Gefahr einer zu sehr ausgeprägten Zweiphasenableitung (flüssig und gasförmig). Das Vorhandensein eines Druckunterschiedes, der zwischen den Kammern 7 und 8 gering bleibt, ermöglicht einen Betrieb in einem sehr großen Druckbereich.
Die Gasableitung nach außen erfolgt über das Ultraschall- Halsstück 4. Das Halsstück 4 zum Gasauslaß nach außen kann jedoch auch im Schallbereich arbeiten, wenn man den Zustand berücksichtigt, gemäß dem der Druck außerhalb des Gehäuses 100 geringer als die Hälfte des Druckes ist, der im Inneren des Gehäuses in der Kammer 8 herrscht. In diesem Falle kann das Flüssigkeitsregelsystem frei von Fluidzuständen sein, die an der Stelle des Gasrückstrahls herrschen.
Es ist ersichtlich, daß die Vorrichtung gem. der Erfindung ihre genaue Messung des Flüssigkeitsniveaus durch mechanische Mittel durchführt und das Hinzufügen einer anderen Meßart, z.B. elektrischen Typs nicht erfordert.
Daher hat der Flüssigkeitsakkumulator gem. der Erfindung den Vorteil, selbst bei hohem Druck genau zu sein, und im Falle der Verwendung einen im Schallbereich arbeitenden Halsstückes 4 für den Gasauslaß von der Gasaustrittsstelle unabhängig zu sein.
Die strikt mechanische Art der Elemente, die das Niveauregelsystem bilden, ermöglicht eine Verwendung in aggressiven Umgebungen, und bietet dennoch eine Regulierungsmöglichkeit und ist bezüglich der Gesamtheit des Flüssigkeitsakkumulators, dessen Flüssigkeitsniveau reguliert wird, sehr kompakt.
Das Vorhandensein eines ständigen Gasdurchsatzes reduziert die Gefahren wiederholter Stöße zwischen der Verschlußnadel 10 und dem Ventilsitz 4, der die Auslaßöffnung bildet und reduziert damit die Gefahr einer Ablagerung am Ventilsitz 4, die eine nicht erwünschte Änderung des Durchlaßquerschnittes zwischen den Sitz und der Nadel 10 hervorrufen könnte.
Außerdem ist ersichtlich, daß im Falle der Ausführungsform der Fig. 1 wie für die anderen Ausführungsformen der Fig. 3 - 5 alle Dichtungen statisch sind.
Bei der Vorrichtung gem. der Erfindung bleibt der Gasverbrauch gering, und es kann eine genaue Regelung wegen der wesentlichen linearen Gesetzmäßigkeit der Gasaustrittsmenge als Funktion der Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern 7 und 8 erreicht werden. Die Regelung kann eine große Durchlaßbandbreite von z.B. 100 Hz und mehr haben.
Der permanente Gasdurchsatz, der durch die kalibrierte Öffnung 5, 5a verläuft, sichert die Stabilität der Regelung und dämpft die Schwingungen der Nadel 10.
Der Akkumulator gem. der Erfindung kann für flüchtige Flüssigkeiten insoweit, als die Dampfspannungen in den beiden Kammern 7 und 8 identisch sind, aufgrund der ständigen, zwischen diesen Kammern 7 und 8 über die kalibrierte Öffnung 5, 5a hergestellten Verbindung verwendet werden.
Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform des Flüssigkeitsakkumulators gem. den Fig. 1 und 2. In Fig. 3 sind Elemente, die denen des Akkumulators der Fig. 1 und 2 ähnlich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nicht erneut beschreiben. Das Flüssigkeitsniveau-Regelsystem, das in den Akkumulator der Fig. 3 eingebaut ist, hat eine Vorrichtung zur Dämpfung der Bewegungen der Nadel 10. Diese Dämpfungsvorrichtung hat einen zweiten Balg 17, der die Schraube 16 und die Feder 15 umgibt und der einerseits mit einem ersten Ende an der Wand des Gehäuses 10 und andererseits mit einem zweiten Ende an einem Teil der beweglichen Trennwand 23 befestigt ist, an der der Balg 14 und der Nadelstößel 11 befestigt sind. Eine kleine Öffnung 18, die in der beweglichen Trennwand 23 ausgebildet ist, sichert eine Gasverbindung zwischen der Kammer, die durch den Innenraum des zweiten Balgs 17 gebildet wird, so daß eine pneumatische Dämpfungsvorrichtung gebildet wird, die mit dem Nadelstößel 11 verbunden ist. Das Vorhandensein einer Dämpfungsvorrichtung trägt dazu bei, die Empfindlichkeit des Regelsystems gegen Umgebungsvibrationen unter Berücksichtigung der festgestellten Hauptvibrationsbereiche zu verringern.
Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform des Flüssigkeitsakkumulators der Fig. 1 und 2, bei dem eine Vorrichtung zur Dämpfung der Bewegungen der Nadeln 10 vorgesehen ist, die nur einen einzigen Balg verwendet.
Wie Fig. 4 zeigt, durchsetzt der Steuerstößel der Nadel 10 mit einem Spiel 19 einen Teil der festen Trennwand 25, die dazu beiträgt, die Kammern 7 und 8 zu bilden. Das Spiel 19 ermöglicht eine Gasverbindung zwischen der Kammer 8 und einer dritten Kammer, die durch den Innenraum des Balgs 14 gebildet wird. Das Ende des Balgs 14, das nicht mit der Trennwand 25 verbunden ist, ist durch eine bewegliche Trennwand 23 verschlossen, die keinerlei Gasaustrittsöffnung hat und auf die ein Druck durch die Feder 15 ausgeübt wird, die in der Kammer 7 angeordnet ist. Das Einleiten von Gas aus der Kammer 8 in die kleine Zusatzkammer, die durch den Balg 14 und die bewegliche Trennwand 23 gebildet wird, die den Balg 14 verschließt und den Steuerstößel 11 der Nadel 10 steuert, ermöglicht es, eine Dämpfung der Bewegungen der Nadel 10 wie im Falle der Ausführungsform der Fig. 3 sicherzustellen, ohne daß es jedoch notwendig ist, einen zusätzlichen Balg bezüglich der Ausführungsform der Fig. 1 hinzuzufügen.
Fig. 5 zeigt einen Flüssigkeitsakkumulator, der mit einem Flüssigkeitsniveauregler versehen ist, dessen Wirkungsweise vollkommen der der Fig. 1 entspricht. Jedoch ist die Anordnung bestimmter Elemente etwas von der verschieden, die Fig. 1 zeigt. So sind in Fig. 1 der Steuerstößel 11 der Nadel 10, der Balg 14, die Feder 15 und die Regulierschraube 16 horizontal an den oberen Teilen des Gehäuses 10 und unter der kalibrierten Gaseinblasöffnung angeordnet, die ganz oben am Gehäuse liegt.
Im Gegensatz dazu sind in Fig. 5 der Steuerstößel 11 der Nadel 10, der Balg 14, die Feder 15 und die Regulierschraube 16 vertikal am oberen Teil des Gehäuses 10 in einer glockenförmigen Kammer 102 angeordnet, die auf einer Grundplatte montiert ist, die durch die obere horizontale Wand eines Grundbehälters 101 gebildet wird, der ein üblicher Behälter großer Kapazität sein kann und mit der glockenförmigen Kammer 102 das Gesamtgehäuse 100 bildet. Die Ausführungsform der Fig. 5 ermöglicht es leicht, ein Flüssigkeitsniveau-Regelsystem an einem üblichen Flüssigkeitsakkumulator 101 anzubringen.
Die Vorrichtung 1, 2 zum Einblasen von Druckgas in das Innere des Grundbehälters 101 ist am oberen Teil dieses Grundbehälters 101 angeordnet, z.B. an der horizontalen oberen Wand, und sichert das Einleiten des Gases in eine erste Kammer 7, die vom oberen Teil des Grundbehälters 101 gebildet wird, der über dem Flüssigkeitsniveau Ni liegt, und der sich in das Innere der glockenförmigen Kammer 102 über eine Verbindungsöffnung 103 fortsetzt.
Die Vorrichtung 4, 10, 20 zum Ableiten des Gases ist in einem unteren Block 133 der Kammer 102 angeordnet, der auf der oberen horizontalen Wand des Grundbehälters 101 aufliegt, und ist durch einen rohrförmigen Abschnitt 3 verlängert, der in die Flüssigkeit 9 bis zu einem Niveau N&sub0; eintaucht, das unterhalb des minimalen Niveaus liegt, das die Flüssigkeit erreichen kann.
Die bewegliche Nadel 10, die mit dem Ventilsitz 4 zusammenwirkt, der mit dem unteren Block 133 verbunden ist, liegt am Ende eines Steuerstößels 11, der zwischen zwei festen Führungen 12 verschiebbar geführt ist, die auf den unteren Block 133 aufgesetzt sind. Das obere Ende des Steuerstößels 11 ist an einer horizontalen Platte 23 montiert, die eine bewegliche Trennwand bildet, auf die eine Feder 15 einwirkt, deren Druck Pr selbst mittels eines Verschiebungsregelsystems 16 vorreguliert ist, das vertikal angeordnet und von außerhalb der Kammer 102 zugänglich ist. Ein Balg 14 ist an einem seiner Enden an der beweglichen Trennwand 23 und an seinem anderen Ende am unteren Block 133 befestigt, und umgibt den Steuerstößel 11. Eine kalibrierte Öffnung 5 ist in der beweglichen Trennwand 23 ausgebildet, um den Durchgang einer konstanten Gasmenge aus der Kammer 7 in die Kammer 8 sicherzustellen, die durch die bewegliche Trennwand 23, den Balg 14, das Rohr 3 und dem unteren Block 133 gebildet wird. Schmale Schlitze 6 sind außerdem vertikal im Rohr 3 im Steuerbereich des Flüssigkeitsniveaus auf beiden Seiten der Flüssigkeits-Gas-Grenzschicht am Niveau Ni ausgebildet, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 1 - 4 erläutert wurde. Die Verbindung zwischen der Kammer 7, die sich gleichzeitig in den oberen Teil des Behälters 101 und in die Kammer 102 erstreckt, und der Kammer 8, die vom Balg 14, den Trennwänden 23, 13, 133 und dem Rohr begrenzt wird, erfolgt so einerseits über die kalibrierte Öffnung 5, die in der beweglichen Trennwand 23 ausgebildet ist, und andererseits über die Schlitze 6 des Rohres 3, die eine Öffnung mit veränderbarem Querschnitt bildet, wie zuvor angegeben wurde.

Claims

1. Hochdruck-Flüssigkeitsakkumulator mit reguliertem Flüssigkeitspegel, bestehend aus einem Gehäuse (100), das mit einem Hydraulikkreis in Verbindung steht und das ein flüssiges Fluid (9) enthält, das den Innenraum des Gehäuses (100) teilweise einnimmt, einer Vorrichtung (1, 2) zum Einblasen von Druckgas in das Innere des Gehäuses, und einer Vorrichtung (20, 4, 10) zum Ableiten des im Gehäuse (10) vorhandenen Gases, die einen Leitungsquerschnitt hat, dessen Wert zunimmt, wenn der Flüssigkeitspegel im Inneren des Gehäuses (10) abnimmt und abnimmt, wenn der Flüssigkeitspegel im Inneren des Gehäuses (10) steigt,

dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Innenraums des Gehäuses (10) in eine erste und zweite Kammer (7, 8) durch eine Trennwand (13) unterteilt ist, die wenigstens eine kalibrierte Öffnung (5, 5a) aufweist, die in einer Zone der Trennwand ausgebildet ist, die nicht eintauchen kann, daß die Zwischenwand (13) durch einen Abschnitt (3) verlängert ist, der im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Flüssigkeit (9) verläuft und sich zum unteren Teil innerhalb der Flüssigkeit bis zu einem Pegel (N&sub0;) verlängert, der deutlich unter dem minimalen Pegel liegt, den die Flüssigkeit erreichen kann, daß der verlängerte Abschnitt (3) der Trennwand eine Öffnung (6) in der Flüssigkeitspegel-Kontrollzone hat, die sich auf beide Seiten der Pegelgrenzschicht (Ni) zwischen dem flüssigen Fluid und dem Druckgas erstreckt, daß er Einrichtungen aufweist, um die Durchsatzmenge des gasförmigen Fluids im wesentlichen konstant zu halten, das von der Druckgaseinblasvorrichtung (1, 2) in das Gehäuse (100) eingeleitet wird, daß die Gasableitvorrichtung (20, 4, 10) einen Sperrventilsitz (4) aufweist, der mit einem Sperrventil (10) in Form einer Nadel zusammenwirkt, desses Position von einem verstellbaren Komparatorelement (14) reguliert wird, das einen Teil der Trennwand (13) bildet und das auf die Druckdifferenz (P-P&sub1;) reagiert, die zwischen der ersten und zweiten Kammer (7, 8) vorhanden ist, und daß dem verstellbaren Komparatorelement (14) Reguliereinrichtungen (15, 16) zugeordnet sind, so daß im normalen Arbeitsbereich der Regulierung des Flüssigkeitsniveaus das Sperrventil (10) niemals mit seinem Sitz (4) in Kontakt kommt, um ständig eine geringe Gasdurchsatzmenge nach außen aufrecht zu erhalten.

2. Flüssigkeitsakkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verlängerte Abschnitt (3) der Trennwand (13) die Form eine Rohres hat, das senkrecht zur Flüssigkeitsoberfläche verläuft, und daß die Öffnung (6), die in dem verlängerten Abschnitt (3) in der Flüssigkeitspegel-Kontrollzone ausgebildet ist, wenigstens einen schmalen Schlitz aufweist, dessen große Seiten längs der Erzeugenden des Rohres (3) ausgebildet sind und der dazu beiträgt, ein Reguliersystem mit geringer Verstärkung zu bilden.

3. Flüssigkeitsakkumulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasableitvorrichtung (20, 4, 10) ein Unterschall-Halsstück aufweist, das von dem Sperrventilsitz (4) und dem Sperrventil (10) gebildet wird.

4. Flüssigkeitsakkumulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasableitvorrichtung ein Schall-Halsstück bildet, das durch den Sperrventilsitz (4) und das Sperrventil (10) gebildet wird.

5. Flüssigkeitsakkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das verstellbare Komparatorelement (14) aus einer Membran wie einem Balg besteht.

6. Flüssigkeitsakkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das verstellbare Komparatorelement (14) aus einem Kolben besteht.

7. Flüssigkeitsakkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Regulierung der Verstellung des Komparatorelements (14), mit dem das Sperrventil (10) der Gasableitvorrichtung verbunden ist, um die Regulierung des Differentialdruckes sicherzustellen, mit dem das Komparatorelement (14) beaufschlagt wird, und die Öffnungsposition des Sperrventils (10) bezüglich des Sperrventilsitzes (4) einzustellen, eine Feder (15) aufweist, die auf das Komparatorelement wirkt, sowie eine Schraube (16), die mit einer Mutter (16) zusammenwirkt, die an der Wand des Gehäuses (10) sitzt, um auf die Feder (15) einzuwirken, und einen Steuerkopf (26), der außerhalb des Gehäuses (10) zugänglich ist.

8. Flüssigkeitsakkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (6), die in dem verlängerten Abschnitt (3) in Form eines Rohres ausgebildet ist, mehrere schmale Schlitze gleicher Höhe aufweist, die im Rohr (3) verteilt sind und große Seiten haben, die im wesentlichen längs der Erzeugenden des Rohrs (3) ausgerichtet sind.

9. Flüssigkeitsakkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet, durch ein pneumatisches Dämpfungselement (23, 19; 17, 18), das mit der Achse des Sperrventils (10) der Gasableitvorrichtung verbunden ist und in der ersten oder zweiten Kammer (7, 8) wirkt, die das gasförmige Fluid enthält.

10. Flüssigkeitsakkumulator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das pneumatische Dämpfungselement eine Balgmembran (17) aufweist, die zwischen der Wand des Gehäuses (100) und einer Platte (23) angeordnet ist, mit der einerseits das verstellbare Komparatorelement (14) und andererseits die Achse (11) zur Steuerung des Sperrventils (10) der Ableitvorrichtung verbunden ist, und daß eine Verbindungsöfffnung (18) zwischen der zweiten Kammer und dem Innenraum der Balgmembran (17) in dieser Platte (23) ausgebildet ist.

11. Flüssigkeitsakkumulator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das pneumatische Dämpfungselement eine feste Trennwand (25) aufweist, die mit einer Öffnung (19) für den ein Spiel habenden Durchgang der Achse (11) des Sperrventils (10) und zur Verbindung mit der zweiten Kammer (8) versehen istun die einen Teil der Trennwand zwischen der ersten und zweiten Kammer (7, 8) bildet, sowie eine verstellbare Trennwand (29), an der die Achse (11) zur Steuerung des Sperrventils (10) und das eine Ende des Komparatorelements (14) befestigt sind, das von einer Balgmembran gebildet wird, wobei das andere Ende der Balgmembran mit der festen Trennwand (25) verbunden ist.

12. Flüssigkeitsakkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verlängerte Abschnitt (3) der Trennwand (13) die Form eines Rohres hat, das zur Flüssigkeitsoberfläche senkrecht verläuft, und daß die in dem verlängerten Abschnitt (3) in der Flüssigkeitspegel-Steuerzone ausgebildete Öffnung wenigstens einen schmalen vertikalen Schlitz veränderbarer Breite hat.