EP0371321B1

EP0371321B1 - Fluidischer Druckspeicher

Info

Publication number: EP0371321B1
Application number: EP89121122A
Authority: EP
Inventors: Wolfgang Forstner Siegfried Klett
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-11-30
Filing date: 1989-11-15
Publication date: 1992-05-27
Anticipated expiration: 2009-11-15
Also published as: DE3916854C2; DE3916854A1; HUT55873A; ES2031338T3; HU210419B; EP0371321A1; GR3005051T3; HU896313D0; DE58901541D1

Description

Die Erfindung betrifft einen fluidischen Druckspeicher, mit einer bewegbaren Wand, die zwischen mindestens einem eine Stützkraft liefernden federelastischen Körper und einer über einen fluidischen Anschluß mit einem Fluid beaufschlagbaren Druckkammer angeordnet ist.
Derartige Druckspeicher werden an pneumatischen und hydraulischen Anlagen eingesetzt und dienen dazu, das sich zum Beispiel infolge einer Temperaturerhöhung ausdehnende Fluid aufzunehmen, wobei der Druck im System möglichst konstant gehalten werden soll. Dies ist vor allem bei Flüssigkeitssystemen von besonderer Bedeutung, da eine Druckerhöhung zu Undichtigkeiten und zur Zerstörung einzelner Komponenten führen könnte.
Vielfältige Ausführungsformen und Einsatzmöglichkeiten von Druckspeichern sind bekannt. So ist zum Beispiel in der chemischen Industrie ein sogenanntes Ausdehnungsgefäß üblich, das aus einem durch eine Gummimembran aufgeteilten Druckgefäß besteht. Diese Membran ist von der einen Seite her mit einer chemischen Flüssigkeit und von der anderen Seite her mit Luft beaufschlagt, die sich abgeschlossen in ihrer Gefäßhälfte befindet. Bei einer Ausdehnung der Flüssigkeit wird die Membran gegen das Luftpolster ausgelenkt, das mit wachsender Auslenkung immer mehr komprimiert wird und einen Gegendruck ausübt. Nachteilig hierbei sind vor allem die in gewissen Fällen relativ geringe Lebensdauer der Membran, die mit der regelmäßig erforderlichen technischen Überwachung verbundenen Kosten und die relativ geringe Widerstandskraft gegen extreme Temperaturen und Abhängigkeit von Temperaturschwankungen sowie mechanische Einflüsse. Auch die relativ geringe Alterungs- und Korrosionsbeständigkeit engt den Einsatzbereich beträchtlich ein.
Im übrigen sind in der chemischen Industrie ganz allgemein abgeschlossene Rohrsysteme oder Behälter häufig den herrschenden klimatischen Verhältnissen und damit großen Temperaturschwankungen ungeschützt ausgesetzt. Dabei dehnt sich das enthaltene Fluid infolge durch Sonnenbestrahlung bedingte Erwärmung sehr stark aus, und es entstehen relativ hohe Innendrücke, die kompensiert werden müssen, um ein Bersten der Rohre bzw. Behälter zu vermeiden. Druckspeicher, die hierfür verwendet werden, müssen temperaturunempfindlich, wartungsarm und auf sehr lange Zeit frei von Korrosion sein.
Wegen des bei den oben beschriebenen Membranspeichern allgemeinen Problems hinsichtlich Temperaturbeständigkeit und Lebensdauer hat man bereits sogenannte Feder- oder Kolbenspeicher der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei denen sich ein von einem Fluid beaufschlagbarer Kolben gegen eine die Stützkraft liefernde Spiralfeder abstützt. Stellvertretend für diesen Stand der Technik wird auf die DE-A- 2 105 640 und die DE-A- 34 41 484 verwiesen. Die von diesen Federspeichern regelmäßig an den Tag gelegte lineare Verhaltenscharakteristik führt allerdings dazu, daß der Arbeits- bzw. Druckbereich, innerhalb dessen ein Einsatz möglich ist, beträchtlich eingeschränkt ist. Durch entsprechende Auslegung der Feder ergibt sich entweder ein gutes Ansprechverhalten bei geringen Druckkräften mit dem Nachteil nur geringer Maximalbelastbarkeit oder es stellt sich eine hohe Belastbarkeit ein, wobei dann allerdings das Ansprechverhalten in Bereichen geringer Belastung sehr schlecht ist. Man könnte zwar daran denken, hier durch Kombination mehrer Federelemente etwas Abhilfe zu schaffen, dies hätte jedoch eine sprunghafte, in aller Regel nicht tolerierbare Federcharakteristik zur Folge.
Problematisch bei den bekannten Federspeichern ist außerdem, daß die Federn so gut wie keine Eigendämpfung aufweisen. Dadurch erfolgt die Entspannung unverzögert, was zu Druckspitzen im angeschlossenen Fluidsystem und daraus resultierenden Beschädigungen von fluidischen Bauteilen führen kann. Dieser Nachteil tritt vor allem in der Kraftfahrzeugtechnik auf. Dort werden als Hilfmittel zur Fahrwerksabstimmung bzw. zur Verbesserung des Fahrverhaltens zunehmend hydraulische Elemente bzw. Systeme eingesetzt. Als Beispiel sei auf die Niveauregulierung verwiesen, die dem Fahrzeug eine unabhängig vom Beladungszustand gleichmäßige Bodenfreiheit garantiert oder das Eintauchen des Fahrzeuges beim Bremsen oder Beschleunigen verhindert. Den im Hydrauliksystem ständig erforderlichen konstanten Druck liefert eine in der Regel als Kolbenpumpe ausgestaltete Hydraulikpumpe, die unter Vermittlung eines sogenannten Speicherladeventils abwechselnd dem Hydrauliksystem zugeschaltet oder von selbigem abgekoppelt wird. Bei diesem Abkoppeln entstehen durch die rasche Entspannung starke Druckimpulse, die die angeschlossenen hydraulischen Elemente beschädigen können und auch akustisch unangenehm in Erscheinung treten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen Druckspeicher zu schaffen, bei dem die genannten Probleme nicht mehr auftreten und der gegenüber Membran- oder Federspeichern Vorteile hat, indem er praktisch temperaturunabhängig ist, sowohl beiniedrigen Drücken leicht anspricht als auch hohe Maximaldrücke aufnimmt, ferner für gewisse Anwendungsfälle eine verzögerte zeitliche Rückstellung gewährleistet und letztlich überlastsicher und korrosionsbeständig ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Druckspeicher der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der federelastische Körper als aus gestricktem und/oder gewelltem und/oder gerolltem und/oder verwobenem und/oder verflochtenem Drahtmaterial formgepreßter Drahtkörper ausgebildet ist.
Ein derartiger fluidischer Druckspeicher zeichnet sich durch eine progressive Ansprechcharakteristik aus, was eine extrem hohe Maximalbelastbarkeit bei gleichzeitig hervorragendem Ansprechverhalten auch bei geringer Druckbelastung gewährleistet. Der Arbeitsbereich des Druckspeichers ist demzufolge sehr groß, es erübrigt sich die aufwendige Lagerhaltung einer Vielzahl von Federausführungsformen, da der Druckspeicher mit ein und demselben Drahtkörper sowohl in Fällen niedriger als auch in Fällen hoher oder kombinierter Beanspruchung eingesetzt werden kann. Darüberhinaus ist die dynamische Belastbarkeit sehr gut, sie kann beim 5- bis 10-fachen der bei nicht dynamischer statischer Belastung möglichen Maximallast liegen.
Die Kompensation unvermittelt auftretender Druckspitzen bereitet dem Druckspeicher daher keine Probleme. Darüberhinaus bewirken die zahlreichen Drahtwindungen bzw. -lagen des verwendeten Drahtkörpers beim Bewegen der bewegbaren Wand eine beträchtliche Reibung, die dem Drahtkörper hinsichtlich seiner Charakteristik eine Eigenhysterese auferlegt, was auch bei schlagartiger Be- oder Entlastung eine vorteilhaft zeitlich verzögerte Rückstellung der bewegbaren Wand gewährleistet. Im Falle des eingangs erwähnten Beispieles aus der Kraftfahrzeugtechnik verzögert der erfindungsgemäße Druckspeicher so die Entspannung, indem er ein gespeichertes Volumen über einen längeren Zeitraum abgibt, wodurch sich die Impulsenergie reduziert und die schädliche bzw. unangenehme Wirkung der Schaltschläge vermieden wird.
Bei alledem wirkt sich die entstehende Reibungswärme in keiner Weise negativ aus, da sie infolge der durch die Vielzahl von Drahtwindungen vorliegenden großen Materialoberfläche rasch an die Umgebung abgegeben wird, wobei sich durch die Vielzahl kleinster Zwischenräume im Drahtkörper ein die Wärmeabfuhr unterstützender Pumpeffekt einstellt. Ein Wärmestau kann nicht auftreten. Die hohe Dämpfung ergibt bei alledem eine erstaunlich niedrige Resonanzüberhöhung von Q = 3,3 bis 2,5, d. h. bei Betrieb des Druckspeichers im Eigenresonanzbereich des federnden Drahtkörpers ist die Amplitudenüberhöhung im Vergleich zu üblichen Federn nur sehr gering ausgeprägt.
Es kommt hinzu, daß der Drahtkörper temperaturunempfindlich und wenig korrosionsanfällig ist, so daß der Druckspeicher auch auf dem Gebiet der chemischen Industrie, z. B. zu den eingangs geschilderten Anwendungsfällen, besonders vorteilhaft eingesetzt werden kann.
Letztlich bedarf es für eine zuverlässige Funktionsweise keines bzw. eines nur minimalen Vorspanndruckes des Drahtkörpers, was der Sicherheit förderlich ist. Und da im Bereich zwischen der bewegbaren Wand und der Druckkammer eventuell vorhandene Abdichtungen keinen Beitrag für das verzögerte Rückstellverhalten liefern müssen, werden sie nur minimal beansprucht, was eine hohe Lebensdauer gewährleistet.
Zwar wird in der Zeitschrift "Industrieanzeiger", Nr. 94 vom 24.11.1982 / 104. Jg. Seiten 16 und 17 ein Drahtkissen beschrieben. Sein Einsatz erschöpft sich allerdings auf die Dämpfung mechanischer Schwingungen im Zusammenhang mit der Lagerung von Pressen. Die vorteilhafte Verwendung von Drahtkörpern der erfindungsgemäßen Art bei einem fluidischen Druckspeicher wird nicht gelehrt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Druckspeichers möglich.
Bei einem aus Edelstahlmaterial bestehenden Drahtkörper ergibt sich eine besonders hohe Beständigkeit gegen alle möglichen äußeren Einflüsse.
Eine vorteilhafte Konstruktion bei sehr geringer Baugröße wird dadurch erreicht, daß die bewegbare Wand als in einem entsprechenden Zylinder bzw. Gehäuse bewegbarer Kolben ausgebildet ist, der auf eine Anlageplatte für den elastischen Drahtkörper einwirkt. An der dieser Anlageplatte entgegengesetzten Seite des Drahtkörpers ist eine Gegenanlageplatte vorgesehen, die über mindestens ein Zugelement mit dem Zylinder verbunden ist und hinsichtlich ihres Abstandes zum Zylinder bzw. der Anlageplatte zweckmäßigerweise eingestellt werden kann. Hierdurch kann auf einfache Weise eine Einstellbarkeit und Auswechselbarkeit des elastischen Drahtkörpers erreicht werden. Beide Platten können von beliebig geformten Körpern gebildet sein.
Indem als Zugelement ein Bolzen vorgesehen wird, der zentral durch den elastischen Drahtkörper hindurchgeführt ist, läßt sich eine besonders kompakte Anordnung erzielen, wobei die äußeren Abmessungen des Druckspeichers kaum größer sind als diejenigen des Drahtkörpers selbst. Dabei wird zweckmäßigerweise der Bolzen in den fluidischen Anschluß eingeschraubt, wobei zur Zuführung des Fluids wenigstens im Einschraubbereich des Bolzens Durchgangsbohrungen und/oder Längsnuten vorgesehen sein können.
Von Vorteil ist, daß die Druckkammer des Druckspeichers auch als randseitige, den Kolben aufnehmende Kolbenbohrung an der fluidischen Einrichtung ausgebildet sein kann, so daß ein Zylinder bzw. Gehäuse als separates Bauteil entfallen kann, was eine weitere Kostenreduzierung bewirkt.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Druckspeichers besteht darin, daß er in an ihn angeschlossenen Ventilsteuerungen oder Pumpen einen Abbau von Schaltschlägen bzw. von Druckspitzen bewirkt. Schaltschläge, die Druckwellen verursachen, treten insbesondere beim Ändern des Schaltzustandes von Ventilen auf und können Beschädigungen an fluidischen Einrichtungen hervorrufen. Mit dem erfindungsgemäßen Druckspeicher lassen sich die entstehenden Druckspitzen sehr gut dämpfen, wobei die Dämpfung vorteilhafterweise unmittelbar am Entstehungsort der Störung erfolgen kann.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Druckspeichers ist vorgesehen, daß der das zu dämpfende Medium führende Fluidkanal eine Sprungstelle aufweist und die Druckkammer des Druckspeichers an diese Sprungstelle angeschlossen ist. Damit ist gewährleistet, daß eine durch Druckschwankung oder dergleichen ausgelöste Druckwelle nicht geradlinig durchläuft und den Druckspeicher unbeeinflußt passiert, sondern kurzzeitig "gestaut" wird, so daß der Druckspeicher problemlos ansprechen kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Druckspeicher mit separatem Zylinder und als Blechformteil ausgebildetem Kolben als erstes Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 einen Druckspeicher mit einem als randseitige Kolbenbohrung an einer fluidischen Einrichtung ausgebildeten Zylinder und massivem Kolben als zweites Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 zwei an einer Zwischenplatte einer Ventilanordnung angeordnete Druckspeicher, die zur Dämpfung von Schaltschlägen vorgesehen sind, im Querschnitt, wobei lediglich einer der Druckspeicher geschnitten abgebildet ist, gemäß Schnittlinie III-III aus Fig. 4 und
Fig. 4 einen Querschnitt durch die Zwischenplatte aus Fig. 3 gemäß Schnittlinie IV-IV aus Fig. 3.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist ein Zylinder 10 an einem Ende mit einem axialen, rohrförmigen Gewindefortsatz 11 versehen, der mit einem Außen- und einem Innengewinde versehen ist und als fluidischer Anschluß dient. In die GewindeInnenbohrung 12 ist ein Bolzen 13 eingeschraubt, der an seinen beiden Endbereichen mit einem Gewinde versehen ist. Der in die Gewinde-Innenbohrung 12 eingeschraubte Endbereich des Bolzens 13 trägt randseitige Längsnuten 14, von denen in der Abbildung nur eine zu sehen ist. Diese Längsnuten 14 reichen über den Gewindefortsatz 11 hinaus ins Innere des Zylinders 10 und gestatten dadurch den Zufluß eines Fluids F, vorzugsweise einer Flüssigkeit, in den Zylinder. Anstelle oder zusätzlich zu diesen Längsnuten 14 können auch entsprechende Durchgangsbohrungen vorgesehen sein.
Im Innern des Zylinders ist ein Kolben 15 auf dem Bolzen 13 verschiebbar angeordnet. Dieser Kolben 15 ist als Blechformteil durch Tiefziehen, Ausbauchen, Sicken, Drücken, Bördeln, Formstanzen od.dgl. hergestellt. An seinem der Gewinde-Innenbohrung 12 zugewandten Ende trägt dieser Kolben 15 eine als Ringdichtung ausgebildete äußere Kolbendichtung 16, die in einer im Querschnitt U-förmigen, umfangsseitigen Rinne 17 gehalten wird. Am gegenüberliegenden Ende weist der Kolben 15 eine radial nach innen versetzte Abstufung 18 auf, die in eine entsprechende Einbauchung einer Anlageplatte 19 eingreift. Diese Anlageplatte 19 steht radial über den Zylinder 10 über und liegt an dessen offenem Ende an. Zwischen dem radial inneren Endbereich 20 der Einbauchung und dem stirnseitigen Ende des Kolbens 15 ist eine innere Kolbendichtung 21 angeordnet, die den Kolben 15 zum Bolzen 13 hin abdichtet. Der Kolben 15 kann mit der Anlageplatte 19 verschweißt, verlötet oder verpreßt sein. Es ist jedoch auch möglich, daß die beiden Teile nur lose ineinandergesteckt werden. In diesem Falle muß das stirnseitige Ende des Kolbens 15 dichtend an der inneren Kolbendichtung 21 anliegen.
Ein elastischer, zylindrischer Körper 22 mit einer axialen Durchgangsöffnung 23 ist als aus Drahtmaterial formgepreßter Körper ausgebildet. Zur Erzielung der Elastizität ist das Drahtmaterial gestrickt, gewellt, gerollt, verwoben und/oder verflochten. Diese Arten der Strukturierung können in vielfältiger Weise untereinander kombiniert werden. Durch die Formpressung und Verdichtung liegt das Drahtmaterial eng aneinander und bildet einen kompakten, elastisch reversibel verformbaren Körper. Es wird dabei ein sehr dünnes Drahtmaterial verwendet, dessen Drahtstärke vorzugsweise weniger als 1/50 des Durchmessers des Körpers beträgt.
Dieser elastische Körper 22 wird zwischen einer Anlagefläche der Anlageplatte 19 und einer zugewandten Gegenanlagefläche einer entsprechend geformten Gegenanlageplatte 24 gehalten. Diese Gegenanlageplatte 24 ist ebenfalls auf den Bolzen 13 aufgeschoben, wobei die Fixierung mittels einer Scheibe 25 und zwei Muttern 26 erfolgt, die auf das mit einem Gewinde versehene Ende des Bolzens 13 aufgeschraubt sind. Auch die Gegenanlageplatte 24 weist eine Einbauchung 27 auf, in der die Muttern 26 angeordnet sind. Durch die Einbauchungen 27 und entsprechende Einformungen im elastischen Körper 22 wird dessen radiale Lage fixiert. In der Durchgangsöffnung 23 des elastischen Körpers 22 ist ein rohrförmiger Anschlagkörper 28 angeordnet, der die axiale Deformierung des elastischen Körpers 22 begrenzt. Dieser Anschlagkörper 28 ist an der Gegenanlageplatte 24 befestigt.
Die gesamte, den Druckspeicher bildende Anordnung wird mittels des Gewindefortsatzes 11 in einen entsprechenden Anschluß einer fluidischen Anlage eingeschraubt, der z.B. mit einem Ventilkanal in Verbindung steht. Dehnt sich das Fluid in dieser Anlage aus, so gelangt es über die Längsnuten 14 in den Zylinder 14 und verschiebt den Kolben 15 nach rechts, wodurch sich die Anlageplatte 19 ebenfalls nach rechts gegen die Gegenanlageplatte 24 bewegt, deren Abstand zum Zylinder 10 mittels des Bolzens 13 fixiert ist. Hierdurch wird der elastische Körper 22 zusammengepreßt und verschiebt den Kolben 15 wieder nach links, sobald sich das Fluid wieder zusammenzieht. Die Verschiebung der Anlageplatte 19 ist durch den Anschlagkörper 28 begrenzt. Mittels der Muttern 26 läßt sich beispielsweise eine Vorspannung einstellen, die den Auslösedruck für die Bewegung des Kolbens 15 bestimmt.
Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel weist mit dem ersten Ausführungsbeispiel viele Gemeinsamkeiten auf, so daß gleiche oder gleich wirkende Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben sind. Ein Zylinder 30 ist hier nicht als separates Bauteil, sondern als randseitige Bohrung in einem massiven Gehäuse 31 einer fluidischen Komponente ausgebildet. Ein konzentrischer, fluidischer Zuführkanal 32 mündet im stirnseitigen Ende des Zylinders 30 und ist mit einem Innengewinde zur Aufnahme des Bolzens 13 versehen. Ein Kolben 33 ist massiv ausgebildet und einstückig mit einer Anlageplatte 34 für den elastischen Körper 22 verbunden. Der Kolben 33 ist wiederum mit einer äußeren Kolbendichtung 35 in einer umfangsseitigen Nut und einer inneren Kolben dichtung 36 in einer Innennut versehen. Eine Gegenanlageplatte 37 ist wie die Anlageplatte 34 als massive, ebene Scheibe ausgebildet.
Zur Montage wird zunächst der Bolzen 13 in den Zuführkanals 32 eingeschraubt, wonach dann der Kolben 33 auf den Bolzen 13 aufgeschoben und in den Zylinder 30 eingeschoben wird. Nun werden der elastische Körper 22 und die Gegenanlageplatte 37 auf den Bolzen 13 aufgeschoben und mittels der Muttern 26 fixiert. Die übrige Wirkungsweise entspricht der des ersten Ausführungsbeispiels.
Selbstverständlich können einzelne Elemente des ersten Ausführungsbeispiels auch mit Elementen des zweiten Ausführungsbeispiels kombiniert werden. So kann beispielsweise das erste Ausführungsbeispiel auch mit massivem und/oder einstückig mit der Anlageplatte 19 verbundenem Kolben versehen sein, während beim zweiten Ausführungsbeispiel eine dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Anordnung von Kolben und Anlageplatte vorgesehen sein kann. Auch beim zweiten Ausführungsbeispiel können Absätze an der Anlageplatte 34 und/oder an der Gegenanlageplatte 37 vorgesehen sein, um die radiale Position des elastischen Körpers 22 zu fixieren. Beim zweiten Ausführungsbeispiel kann der massive Kolben 33 auch als gegenüber der Anlageplatte 34 separates Bauteil ausgebildet sein.
Die dargestellten Kolbendichtungen können auch entfallen, wenn z.B. durch einen entsprechenden Paßsitz oder durch Labyrinthdichtungen od.dgl. eine entsprechende Abdichtung gewährleistet ist.
Die Dimensionierung des elastischen Körpers 22 kann sehr stark variieren, z.B. das Verhältnis seiner Länge zu seinem Durchmesser. Weiterhin kann die Zylinderform einen kreisförmigen, ovalen, vieleckigen oder ähnlichen Querschnitt aufweisen. Der zentrale Bolzen 13 kann entfallen, wenn die Gegenanlageplatte über äußere Verbindungsmittel, z.B. ein Gehäuse, mit dem Zylinder 10 bzw. mit dem Gehäuse 31 verbunden ist. Auch können mehrere elastische Körper in Art einer Parallel- und/oder Hintereinanderschaltung gleichzeitig vorhanden sein (vgl. z.B. Fig. 3).
Die beschriebenen Druckspeicher eignen sich vorzugsweise für Hochdruckreiniger, Spannsysteme, Bremssysteme, Ventilanordnungen od.dgl., in denen Druckspitzen auftreten oder eine Pulsationsdämpfung erforderlich erscheint. Da kein Gasdruckspeicher vorgesehen ist, ist auch eine Überwachung durch den TÜV nicht vorgeschrieben.
Es seinoch festgehalten, daß der elastische Körper zwar vorzugsweise aus Edelstahldraht besteht, jedoch auch andere Drahtsorten Verwendung finden können, die die notwendigen elastischen Eigenschaften aufweisen. Das Erfordernis einer Korrosionsbeständigkeit hängt nicht zuletzt von der Aggressivität der Umgebung oder des verwendeten Fluids ab.
Auch beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4 sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile wiederum mit denselben Bezugszeichen versehen worden. Wie beim Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 ist auch hier der Zylinder 30 nicht als separates Bauteil ausgebildet, sondern wird von einer randseitigen Öffnung bzw. Ausnehmung eines Gehäuses 40 repräsentiert. Letzteres wird beim Ausführungsbeispiel von einer z.B. quaderförmigen Zwischenplatte 41 gebildet, die zwischen eine gestrichelt angedeutete Ventilanordnung 42 und eine Grund- oder Verteilerplatte 43 od.dgl. zwischengefügt ist. In der Zwischenplatte 41 sind beispielsweise zwei als Strömungskanäle ausgebildete Fluidkanäle 44, 44′ vorgesehen, die über die Grund- oder Verteilerplatte 43 zu Verbrauchern führen können und die mittels der Ventilanordnung 42 beschaltbar und steuerbar sind. Jeder der Fluidkanäle 44, 44′ steht vorzugsweise mit einer ihm zugeordneten Druckkammer 46 in Verbindung, die der einen axialen Kolbenseite zugeordnet ist, während sich an der anderen Kolbenseite, wie bereits oben beschrieben, elastische Körper 22 befinden. Wenn nun in den Fluidkanälen 44, 44′ Druckschwankungen seitens des darin geführten Strömungsmediums anfallen, bewirkt der Druckspeicher unter Vermittlung der Körper 22 eine Dämpfung.
Beim Betätigen von Ventilen, insbesondere von Absperrventilen, treten regelmäßig sogenannte Schaltschläge auf, die in dem an das Ventil angeschlossenen Kanal- bzw. Leitungssystem Druckwellen mit extremen Druckspitzen verursachen können. Indem der erfindungsgemäße Druckspeicher an die entsprechenden Kanäle bzw. Leitungen z.B. in der in Fig. 3 beschriebenen Art und Weise angeschlossen wird, werden diese Druckspitzen praktisch unmittelbar am Entstehungsort geschwächt oder eliminiert, was vor allem der Lebensdauer der gesamten Anordnung zu gute kommt.
Nicht nur in zu Verbrauchern führende Fluidkanäle, sondern in beliebige andere Strömungskanäle oder -leitungen od.dgl. kann der erfindungsgemäße Druckspeicher eingeschaltet werden. Im Zusammenhang mit Ventilanordnungen ist insbesondere auch die Verbindung mit Speise und/oder Steuerdruck liefernden Kanälen vorteilhaft. Hier kann eine Pulsationsdämpfung hoher Effizienz erfolgen, insbesondere wenn der Druck über Kolben- und/oder Zahnradpumpen geliefert wird.
Eine Zwischenplattenbauweise gemäß Fig. 3 erlaubt auch eine mühelose Integration in bereits vorhandene Systeme. Beliebig viele im Gehäuse 40 ausgebildete Kanäle können bedarfsgerecht mit Druckspeichern 45 korrespondieren. Es ist natürlich auch möglich, Druckspeicher unmittelbar an Kanäle einer jeweiligen fluidischen Einrichtung, z.B. eines Ventils, anzuschließen.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4 sind die Druckkammern 46 zweckmäßigerweise Bestandteil des jeweils zugeordneten Fluidkanals 44, 44′ und in dessen Kanalweg unmittelbar eingeschaltet. Die Druckkammern 46, die vom inneren Endabschnitt der jeweils zugeordneten Gehäuseöffnung 30 gebildet sind, kommunizieren mit dem Fluidkanal 44, 44′ im Bereich einer Strömungsstaustelle 47, die hier mit einer Strömungsumlenkstelle zusammenfällt. Dies bedeutet, daß die Strömung nicht geradlinig durch die Fluidkanäle 44, 44′ hindurchtritt, mithin auch entstandene Druckwellen gestaut und/oder umgelenkt werden und keine geradlinige Ausbreitungsrichtung haben. Dies hat den Vorteil, daß die Druckwelle nicht am Druckspeicher vorbeiläuft, sondern sich auf die beim Ausführungsbeispiel von einem Kolben gebildete bewegbare Wand 48 auswirkt und diese entgegen der vom Körper 22 gelieferte Stützkraft beaufschlagt.
Beim Ausführungsbeispiel ist die Anordnung derart getroffen, daß zwei Kanaläste des Fluidkanals 44, 44′ von entgegengesetzten Anschlußflächen 49 ausgehend in die Zwischenplatte 41 eindringen, wobei sie parallel zueinander, jedoch um einen Betrag einander gegenüber versetzt angeordnet sind. Die im Platteninnern angeordneten Enden der Kanaläste werden durch die Druckkammer 46 miteinander verbunden, wobei die zugehörige, den Kolben bzw. die bewegbare Wand 48 enthaltende Gehäuseöffnung sich quer und vorzugsweise rechtwinkelig zum Verlauf des Fluidkanals 44, 44′ erstreckt. Die Bewegungsrichtung der bewegbaren Wand verläuft hier also vorzugsweise rechtwinkelig zu einer die beiden Kanaläste enthaltenden und durch die Schnittebene IV-IV angedeutete Ebene. Von Vorteil ist hierbei, wenn die jeweiligen Kanaläste schräg mit Bezug zur zugehörigen Anschlußfläche 49 in die Zwischenplatte eintauchen.
Wie leicht erkennbar ist, ist beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4 auf einen Bolzen 13 verzichtet worden. Die Gegenanlagefläche 50 aufweisende Gegenanlageplatte 24 ist hier Bestandteil eines hohlzylindrischen kappenförmigen Körpers 51, der mit einem am offenen Randbereich angeordneten Gewindeabschnitt 52 in eine Erweiterung der Gehäuseöffnung eingeschraubt ist. Die die Anlagefläche 53 aufweisende Anlageplatte 19 ist im kappenförmigen Körper 51 axial verschiebbar angeordnet. Sie ist zweckmäßigerweise, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, einstückig mit dem Kolben 33 ausgebildet und stellt mit diesem zusammen die bewegbare Wand 48 dar. Im vom kappenförmigen Körper 51 und der Anlageplatte 19 begrenzten Raum sind zwei der elastischen Körper 22 in Bewegungsrichtung der Wand 48 hintereinander angeordnet. Dies zeigt, daß bei Bedarf pro Druckspeicher mehrere elastische Körper 22 verwendbar sind, die hintereinander und/oder parallel geschaltet sein können.
Um die von den Körpern 22 ausgeübte Stüzkraft zu variieren, ist lediglich die Einschraubtiefe des Körpers 51 gegenüber der Gehäuseöffnung zu verändern. Als Anschlag für die Anlageplatte 19 kann eine Stufe der Gehäuseöffnung dienen.
Der erfindungsgemäße Druckspeicher läßt sich also vorteilhaft zum Abbau bzw. zur Dämpfung von Schaltschlägen bzw. Druckspitzen in mit Ventilen, z.B. Wegeventilen wie Absperrventilen verbundenen Fluidkanälen bzw. -leitungen oder anderen fluidischen Einrichtungen verwenden. Auch zur Dämpfung von sogenannten Wasserschlägen im Zusammenhang mit wasserführenden Systemen, z.B. im Haushalt, und/oder in Verbindung mit Haushaltsgeräten, die mit Wasser arbeiten, z.B. Waschmaschinen, läßt sich der erfindungsgemäße Druckspeicher wirksam einsetzen. Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Sandwichbauweise stellt lediglich eine bevorzugte Ausführungsform dar.

Claims

1. Fluidischer Druckspeicher, mit einer bewegbaren Wand (15, 33), die zwischen mindestens einem eine Stütsdraft liefernden federelastischen Körper (22) und einer über einen fluidischen Anschluß (12, 32) mit einem Fluid (7) beaufschlagbaren Druckkammer (46) ist, dadurch gekennzeichnet, daß der federelastische Körper als aus gestricktem und/oder gewelltem und/oder gerolltem und/oder verwobenem und/oder verflochtenem Drahtmaterial formgepreßter Drahtkörper (22) ausgebildet ist.

2. Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtmaterial aus Edelstahl besteht.

3. Druckspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtstärke weniger als 1/50 des Durchmessers des Körpers beträgt.

4. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Wand ein in der Druckkammer (46) bewegbarer Kolben (15, 33) ist, der im Betrieb des Druckspeichers mit einem Teil seiner Länge aus der Druckkammer heraustritt und dabei mit einer Anlageplatte (19, 34) den außen an der Druckkammer (46) angeordneten mit seinem der Anlageplatte entgegengesetzten Endbereich an einer durch mindestens ein Zugelement (13, 51) mit dem Druckkammergehäuse (10, 31) verbundenen Gegenanlageplatte (24, 37) anliegenden Drahtkörper (22) komprimiert.

5. Druckspeicher nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen zentralen Bolzen (13) als Zugelement, der durch den Drahtkörper (22) und den Kolben (15, 33) bis zur vorderen Druckkammerwand hindurchgeführt ist.

6. Druckspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (13) ausgehend von der Druckkammerseite in den fluidischen Anschluß (12, 32) des Druckspeichers einschraubbar ist und im Einschraubbereich mit den Fluiddurchlaß erlaubenden Durchgangsbohrungen und/oder Längsnuten (14) versehen ist.

7. Druckspeicher nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (13) auf der der Anlageplatte (19, 34) abgewandten Seite der Gegenanlageplatte (24, 37) verstellbare Gewindeelemente (26) als Anlage für die Gegenanlageplatte (24, 37) trägt.

8. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Anlageplatte (19, 34) und der Gegenanlageplatte (24, 37) ein vorzugsweise rohrförmiger, den Bolzen (13) umgebender Anschlagkörper (28) zur Begrenzung der Deformation des Drahtkörpers (22) vorgesehen ist.

9. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (46) des Druckspeichers als randseitige, den Kolben (33) aufnehmende Kolbenbohrung (30) an einer fluidischen Einrichtung (31), zum Beispiel in Gestalt einer mit einem Ventil (42) verbundenen Kanalplatte oder Anschlußplatte (41) ausgebildet ist.

10. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Anwendung als Dämpfer zum Abbau von Schaltschlägen bei Ventilsteuerungen oder zum Abbau von Druckspitzen bei Pumpen.

11. Druckspeicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der das zu dämpfende Medium führende Fluidkanal (44, 44′) eine Sprungstelle (47) aufweist und die Druckkammer (46) des Druckspeichers an diese Sprungstelle (47) angeschlossen ist.

12. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Stützkraft mehrere hintereinander und/oder parallel geschaltete Drahtkörper (22) vorhanden sind.