EP1243798B1 - Hydropneumatischer Druckspeicher - Google Patents

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EP1243798B1
EP1243798B1 EP02002939A EP02002939A EP1243798B1 EP 1243798 B1 EP1243798 B1 EP 1243798B1 EP 02002939 A EP02002939 A EP 02002939A EP 02002939 A EP02002939 A EP 02002939A EP 1243798 B1 EP1243798 B1 EP 1243798B1
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EP
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hose
outer tube
pressure accumulator
closed
accumulator according
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Hydac Technology GmbH
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S138/00—Pipes and tubular conduits
    • Y10S138/03—Polytetrafluoroethylene, i.e. PTFE

Definitions

  • the invention relates to a hydropneumatic pressure accumulator with the features of the preamble of claim 1.
  • a corresponding pressure accumulator is known from German layout specification 1 165 362, FIGS. 5 and 6.
  • the value of the permissible pressure ratio between the upper operating pressure p 2 and the gas prestressing pressure p o is not as high as would be desirable due to the limits of the load capacity of the hose, which is usually made of rubber.
  • stresses occur, in particular in the form of alternating bending stresses, at the clamping point, so that over a longer period of time there is such a high dynamic stress that material fatigue and ultimately material failure occur.
  • German designation 1 298 795 is a generic, hydropneumatic Accumulator is known with a the accumulator housing forming outer tube, in which a flexible separating element is arranged is that by a section of a in the longitudinal direction of the tube extending hose is formed, forming a seal is anchored to the pipe so that on the outside and inside of the hose each separate receiving spaces formed within the tube and which surrounds a support body having fluid passages, which has a non-circular cross-sectional shape at least in sections, with the hose closed at one end and only at its other open end together with the associated end of the support body is anchored along the outer tube, the size of the outer
  • the surface of the hose is only slightly smaller than the size of the him facing inner surface of the outer tube and being as Support body is provided a tubular body having wall openings, the large part located between its two end areas its length with indentations reducing the pipe cross section is.
  • the invention has the task to create a pressure accumulator of the type mentioned, which is characterized by a comparatively better operating behavior, in particular a higher permissible Excellent pressure ratio.
  • this object is the invention solved in that the tubular body in its from the indentations free end regions are along the inner surface of the outer Tube and extends from this surface at a distance which in corresponds essentially to the strength of the hose.
  • This is the Hose in these areas both on the inside, namely on Tubular body, as well as on its outside, namely by contact with the Inner surface of the outer tube. Because of this invention Arrangement can therefore also be made clear without material failure achieve increased load change numbers.
  • the hose In relation to the dimensioning of the sizes of the corresponding surfaces, for example, in operating states in which a gas prestressing pressure (P 0 ) acting on the outside of the hose exceeds the prevailing operating pressure or in which there is no operating pressure, the hose is tension-free and compression-free Support body guided close. This enables the accumulator to be easily handled in the pre-filled state with the oil side depressurized. If there is a loss of the preload pressure (P o ), so that the gas side of the accumulator is depressurized, then the hose is tension-free in contact with the inner surface of the outer tube in the intended dimensioning.
  • P o gas prestressing pressure
  • the hose in the free space between the support body and the outer tube in turn assumes the position corresponding to the pressure compensation without tension.
  • the limit for the level of the permissible upper operating pressure (P 2 ) is determined only by the structural strength of the storage housing formed by the outer tube.
  • the size of the outer surface of the support body is only slightly smaller than that of the inner surface of the hose facing it.
  • the hose surrounds the support body relatively loosely, that is, the hose rests without tension in contact with the outer surface of the support body in an operating state in which the pretensioning pressure (p 0 ) exceeds the operating pressure (p), or in the absence of operating pressure.
  • the arrangement can be such that the outer surface of the support body is slightly larger than the inner surface of the hose, when it is in an unstretched state. In this case it is Hose in all operating conditions with a slight preload.
  • the inner support body can have openings in the form of a wall Be tubular body formed on one between its two Most of its length at the end areas are provided with indentations that reduce the pipe cross-section, but not the surface area the outer surface of the tubular body.
  • the area-by-area compression or squeezing the tube body reduces the volume of the receiving space inside the hose, normally of the oil room. This also determines the maximum usable ⁇ V of the hose storage.
  • the outer surface of the tubular body is also in the the indentations have length range on longitudinally extending Circumferential areas of the outer tube at a distance from the inner one Surface which essentially corresponds to the thickness of the hose, so that this also extends over its entire length range is guided between the tube body and the outer tube.
  • Pressure accumulator has a metallic accumulator housing in the form of a Tube 1, which at its left-hand end in Fig.1 by a outwardly curved wall part 3 is closed.
  • the tube 1 has how out Fig.2 can be seen, a circular cross-section, and the arched Wall part 3 at the closed pipe end is accordingly hemispherical.
  • the end wall part 3 in one piece with the remaining tube 1 by means of deep-drawing or extrusion processes manufactured. It goes without saying that, for example, with longer lengths the end wall part 3 is a separate one, for example by welding attached component can be.
  • the tube 1 is through a pressed-in closing body 5 closed, which has a centrally located through hole 7, which has a to the inner receiving space of the passage leading passage forms.
  • the one at the outer end of the Hole 7 is the fitting for the corresponding oil connection not shown.
  • the bore 7 could also in a not shown Embodiment may be arranged off-center.
  • the oil space 9 is separated from the gas space 13 directly adjacent to the inner surface 11 of the tube by a flexible separating element in the form of a hose 15, which is closed at its end 17 on the left in FIG. 1 and with its end on the right in FIG 19 is anchored to the end body 5, which will be discussed in more detail below.
  • a gas valve which enables the filling of the gas space 13 to build up a desired preload pressure p 0 is designated by 21.
  • existing hose 15 extends into the interior a tubular body 23 which at the open end 19 of the hose 15 adjacent end 25 open and at its opposite end 27 is closed, this closed end 27 one the end Wall part 3 of the outer tube 1 adapted hemispherical arched Has shape and is at a distance with its outer surface extends along the inner surface of the wall part 3 on the outer tube 1, which corresponds to the thickness of the hose 15, so that it is in the relevant one Area both on the outer tube 1 and on the inner tube body 23 is guided.
  • the wall of the tubular body 23 has through holes 29 evenly distributed, the fluid passages Form from the oil space 9 to the inside of the hose 15. at higher pressures, the through holes can also be provided 29 to be arranged unevenly, in particular on one side and / or on one deepest point of the memory.
  • the open end 25 of the closed end 27 opposite the Tubular body 23 is together with the associated end 19 of the hose 15 anchored in a recess 31 machined in the end body 5.
  • the recess 31 is so in the peripheral surface of the end body 5 incorporated that they differ from the interior facing the oil space 9 End face 33 extends into the vicinity of the outer end face 35.
  • the recess 31 has a step 37, into which the end 25 of the tubular body 23 engages.
  • the recess 31 has a radial inwardly extending annular groove 39 in which the folded end 19th the hose 15 is received, which extends along the inner surface of the outer tube 1 beyond the range of step 37 inside the recess 31 extends.
  • the closing body 5 forms one in the outer Tube 1 pressed in the clamping body, which in the area of stage 37 the recess 31 engaging tubular body 23 and this area overlapping, extending in the recess 31 to the groove 39 end of the hose 5 fluid-tight along the inner surface of the outer tube 1 anchored.
  • the sealing and fixing bead can be used at the free end of the hose 15 also on its training as independent molding can be obtained.
  • the tubular body 23 is pressed or squeezed out of its original circular cross-sectional shape in its length region located between the ends 25 and 27 from two opposite sides in such a way that two longitudinally extending indentations 41 are formed , that is, a non-circular cross-sectional shape in the form of an "8 ".
  • the indentations 41 are pressed in so far that the walls of the tubular body 23 practically touch one another in the region of the greatest depth of the indentations, ie along the central longitudinal axis of the tubular body 23.
  • the areas 43, not depressed, located to the side of the indentations 41 see Fig.
  • the entire surface of the outer surface of the tubular body 23 is therefore only slightly smaller than the facing inner surface 11 of the outer tube 1.
  • the main sealing function is preferably achieved via the respective bead-like configuration of the hose 15.
  • the prestressing pressure p 0 prevailing in the gas space 13 is equal to or greater than the pressure prevailing in the oil space 9.
  • the dimensions of the sizes of the mutually facing surfaces of the tubular body 23 and the hose 15 are selected so that the hose 15 is guided over the entire outer surface of the tubular body 23. If the operating pressure p 1 prevailing in the oil chamber 9 exceeds the prestressing pressure p 0 in the gas chamber 13, the hose 15 lifts off the tubular body 23 in order to reduce the volume of the gas chamber 13 until the pressure equilibrium is reached. Due to the only one-sided clamping on the end body 5, this movement of the hose 15 takes place without tensile or bending forces on the clamping.
  • the size of the permissible prestressing pressure p 0 is also dependent on the size of the through bores 29 in the tubular body 23, the diameter of which is to be selected such that the material of the hose 15 is not pressed in the holes 29 can take place. Due to the same surface geometries, there is no stretching stress, so that the tensile and bending forces which arise from the movement of the hose 15 are significantly minimized.
  • the tubular body 23 can be a metallic one Be tube that mechanically compressed to form the indentations 41 , but can also be molded as a plastic injection molded part or also be formed by a sieve-like component, a wire mesh or the like.
  • FIG 3 shows a further embodiment, compared to the example 1 and 2 is modified in that the gas valve 21st now on the wall part forming the end of the tube 1 3 is arranged centrally.
  • This arrangement has the advantage that on lateral outline of the housing formed by the tube 1 no projection located.
  • the hose 15 is on its outside in the area extending from the closed end 17 at the muzzle of the gas valve 21 extends to the area of the gas space 13, which adjoins the indentation area of the tubular body 23 with provided at least one groove-like depression, so that at least one Channel 51 is formed as a passage to the gas space 13.
  • 1 to 3 show embodiments in which the tubular body 23 only pressed in from two opposite sides is so that two longitudinal recesses 41 are formed
  • 4 shows a modified embodiment in which the tubular body 23 is pressed in from four sides, so that four indentations 41 are formed, two of which lie opposite each other in pairs.
  • the original is also here circular cross section of the tubular body 23 to an out-of-round, star-like Cross-sectional shape with reduced interior deformed without reducing the size to reduce the outer surface, ie the contact surface for the hose 15.
  • the tubular body 23 is in the embodiment of Figure 4 in the ends adjacent to the outer tube 1, End areas not pressed in are formed analogously, as in the exemplary embodiments from Fig. 1 to 3.
  • Pressure accumulator can be used for energy storage, for example in connection with vehicle suspensions, or as a pulsation damper. Furthermore, the solution according to the invention is particularly suitable for the damping of pressure peaks in hydraulic or other fluid technology Systems. In all cases, the invention is distinguished Pressure accumulator is characterized by a long service life, which due to the low, stresses on the hose that occur during operation are guaranteed is.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatischen Druckspeicher mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
Ein entsprechender Druckspeicher ist durch die deutsche Auslegeschrift 1 165 362, Fig.5 und 6, bekannt. Um Schäden durch Überlastung des Schlauches zu vermeiden, der das Trennelement zwischen den Aufnahmeräumen, also dem Gasraum und dem Ölraum des Speichers, bildet, muß beim Betrieb derartiger Druckspeicher sorgfältig darauf geachtet werden, daß zulässige Betriebsgrenzen nicht überschritten werden. Mit anderen Worten gesagt, ist der Wert des zulässigen Druckverhältnisses zwischen dem oberen Betriebsdruck p2 und dem Gas-Vorspanndruck po aufgrund der Grenzen der Belastbarkeit des üblicherweise aus Gummi gefertigten Schlauches nicht so hoch wie dies wünschenswert wäre. Bei der bekannten Lösung kommt es zu Spannungen, insbesondere in Form von Biegewechselspannungen, an der Einspannstelle, so daß über einen längeren Zeitraum gesehen eine derart hohe dynamische Beanspruchung vorliegt, daß es zu Materialermüdungen und letztendlich zu einem Materialversagen kommt.
Durch die deutsche Auslegeschrift 1 298 795 ist ein gattungsgemäßer, hydropneumatischer Druckspeicher bekannt mit einem das Speichergehäuse bildenden äußeren Rohr, in welchem ein flexibles Trennelement angeordnet ist, das durch einen Abschnitt eines sich in Längsrichtung des Rohres erstreckenden Schlauches gebildet ist, der unter Bildung einer Abdichtung am Rohr so verankert ist, daß an Außenseite und Innenseite des Schlauches jeweils voneinander getrennte Aufnahmeräume innerhalb des Rohres gebildet werden, und der einen Fluiddurchlässe aufweisenden Stützkörper umgibt, der zumindest abschnittsweise eine unrunde Querschnittsform besitzt, wobei der Schlauch an seinem einen Ende geschlossen und nur an seinem anderen offenen Ende zusammen mit dem zugeordneten Ende des Stützkörpers entlang des äußeren Rohres verankert ist, wobei die Größe der äußeren Oberfläche des Schlauches nur geringfügig kleiner als die Größe der ihm zugewandten inneren Oberfläche des äußeren Rohres ist und wobei als Stützkörper ein Wanddurchbrüche aufweisender Rohrkörper vorgesehen ist, der auf einem zwischen seinen beiden Endbereichen gelegenen Großteil seiner Länge mit den Rohrquerschnitt verkleinernden Einbuchtungen versehen ist.
Aufgrund der nur "einseitigen" Einspannung des das Trennelement bildenden und lediglich einseitig offenen Schlauches zusammen mit der vorgesehenen Dimensionierung der Flächengrößen der miteinander korrespondierenden Oberflächen von Schlauch und äußerem Rohr kommt es im Stand der Technik zu dem besonders vorteilhaften Ergebnis, daß der Schlauch im Betrieb praktisch keinen Zug- oder Biegekräften ausgesetzt ist, die an der Verankerungsstelle wirksam wären. Trotz dieser einseitigen Einspannstelle kann es über einen längeren Zeitraum hinweg betrachtet bei hohen dynamischen Beanspruchungen es zu Materialermüdungen und letztendlich zu einem Materialversagen für das Trennelement kommen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen Druckspeicher der besagten Art zu schaffen, der sich durch ein vergleichsweise besseres Betriebsverhalten, insbesondere ein höheres zulässiges Druckverhältnis auszeichnet.
Bei einem Druckspeicher der gattungsgemäßen Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rohrkörper in seinen von den Einbuchtungen freien Endbereichen sich längs der inneren Oberfläche des äußeren Rohres und von dieser Oberfläche in einem Abstand erstreckt, der im wesentlichen der Stärke des Schlauches entspricht. Dadurch ist der Schlauch in diesen Flächenbereichen sowohl an der Innenseite, nämlich am Rohrkörper, als auch an seiner Außenseite, nämlich durch Anlage an der Innenfläche des äußeren Rohres, geführt. Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Anordnung lassen sich mithin ohne Materialversagen auch deutlich erhöhte Lastwechselzahlen errreichen.
Bezogen auf die Dimensionierung der Größen der korrespondierenden Oberflächen ist beispielsweise bei Betriebszuständen, bei denen ein auf die Außenseite des Schlauches wirkender Gas-Vorspann-Druck (P0) den herrscheriden Betriebsdruck übersteigt oder bei denen kein Betriebsdruck vorhanden ist, der Schlauch zugspannungsfrei und stauchungsfrei am Stützkörper anliegend geführt. Dies ermöglicht es, daß der Druckspeicher problemlos in vorgefülltem Zustand bei druckloser Ölseite gehandhabt werden kann. Wenn ein Verlust des Vorspanndruckes (Po) eintreten sollte, so daß die Gasseite des Speichers drucklos wird, dann ist bei der vorgesehenen Dimensionierung der Schlauch zugspannungsfrei in Anlage an der inneren Oberfläche des äußeren Rohres. Im Normalbetrieb zwischen diesen beiden Extremzuständen nimmt der Schlauch im Freiraum zwischen dem Stützkörper und dem äußeren Rohr wiederum zugspannungsfrei die dem Druckausgleich entsprechende Lage ein. Im Ergebnis ist die Grenze für die Höhe des zulässigen oberen Betriebsdruckes (P2) lediglich durch die Strukturfestigkeit des durch das äußere Rohr gebildeten Speichergehäuses bestimmt.
Für die Dimensionierung der Größe der äußeren Oberfläche des Stützkörpers relativ zur zugewandten inneren Oberfläche des Schlauches kann vorgesehen sein, daß die Größe der äußeren Oberfläche des Stützkörpers nur geringfügig kleiner als diejenige der ihm zugewandten inneren Oberfläche des Schlauches ist. In diesem Falle umgibt der Schlauch den Stützkörper verhältnismäßig lose, d. h. daß der Schlauch bei einem Betriebszustand, bei dem der Vorspanndruck (p0) den Betriebsdruck (p) übersteigt, oder bei fehlendem Betriebsdruck, zugspannungsfrei in Anlage an der äußeren Oberfläche des Stützkörpers anliegt.
Alternativ kann die Anordnung so getroffen sein, daß die äußere Oberfläche des Stützkörpers etwas größer ist als die innere Oberfläche des Schlauches, wenn dieser in einem ungedehnten Zustand ist. In diesem Falle ist der Schlauch bei allen Betriebszuständen unter einer leichten Vorspannung.
Der innere Stützkörper kann in Form eines Wanddurchbrüche aufweisenden Rohrkörpers ausgebildet sein, der auf einem zwischen seinen beiden Endbereichen gelegenen Großteil seiner Länge mit Einbuchtungen versehen ist, die zwar den Rohrquerschnitt verkleinern, nicht jedoch die Ftächengröße der äußeren Oberfläche des Rohrkörpers. Das bereichsweise Zusammendrücken oder Quetschen des Rohrkörpers verringert das Volumen des im Inneren des Schlauches befindlichen Aufnahmeraumes, normalerweise des Ölraumes. Hierdurch bestimmt sich auch das maximal nutzbare Δ V des Schlauchspeichers.
Vorzugsweise befindet sich die Außenfläche des Rohrkörpers auch in dem die Einbuchtungen aufweisenden Längenbereich an längs verlaufenden Umfangsbereichen des äußeren Rohres in einem Abstand von dessen innerer Oberfläche, welcher im wesentlichen der Stärke des Schlauches entspricht, so daß dieser bereichsweise auch über seinen gesamten Längenbereich zwischen Rohrkörper und äußerem Rohr geführt ist.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.
Es zeigen:
Fig.1
einen abgebrochen und leicht schematisch vereinfacht gezeichneten Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Druckspeichers;
Fig.2
einen Schnitt entsprechend der Schnittlinie II - II von Fig.1;
Fig.3
einen in größerem Maßstab gezeichneten Längsschnitt des einen Endbereiches eines abgewandelten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Druckspeichers und
Fig.4
einen der Fig.2 ähnlichen Schnitt eines weiteren abgewandelten Ausführungsbeispiels.
Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckspeichers weist ein metallisches Speichergehäuse in Form eines Rohres 1 auf, das an seinem in Fig.1 linksseitig gelegenen Ende durch einen nach außen gewölbten Wandteil 3 geschlossen ist. Das Rohr 1 hat, wie aus Fig.2 ersichtlich ist, einen kreisrunden Querschnitt, und der gewölbte Wandteil 3 am geschlossenen Rohrende ist dementsprechend halbkugelförmig. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der endseitige Wandteil 3 einstückig mit dem übrigen Rohr 1 mittels Tiefzieh- oder Fließpreßverfahren hergestellt. Es versteht sich, daß beispielsweise bei größeren Baulängen der endseitige Wandteil 3 ein gesondertes, beispielsweise durch Schweißen angefügtes Bauteil sein kann.
An dem in Fig.1 rechtsseitig gelegenen offenen Ende ist das Rohr 1 durch einen eingepreßten Abschlußkörper 5 geschlossen, der eine zentral gelegene, durchgehende Bohrung 7 aufweist, die einen zum inneren Aufnahmeraum des Speichers führenden Durchlaß bildet. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Aufnahmeraum, in den die Bohrung 7 mündet, um den Ölraum 9 des Druckspeichers. Die am äußeren Ende der Bohrung 7 anzubringende Armatur für den entsprechenden Ölanschluß ist nicht dargestellt. Die Bohrung 7 könnte auch bei einer nicht näher dargestellten Ausführungsform außermittig angeordnet sein.
Der Ölraum 9 ist gegenüber dem an die innere Oberfläche 11 des Rohres unmittelbar angrenzenden Gasraum 13 durch ein flexibles Trennelement in Form eines Schlauches 15 getrennt, der an seinem in Fig.1 linksseitig gelegenen Ende 17 geschlossen und mit seinem in Fig.1 rechtsseitig gelegenen Ende 19 an dem Abschlußkörper 5 verankert ist, worauf unten noch näher eingegangen wird. Ein das Befüllen des Gasraumes 13 zum Aufbau eines gewünschten Vorspanndruckes p0 ermöglichendes Gasventil ist mit 21 bezeichnet.
Als Stützkörper für den aus elastomerem Material, beispielsweise einem Gummiwerkstoff, bestehenden Schlauch 15 erstreckt sich in dessen Innenraum ein Rohrkörper 23, der an dem dem offenen Ende 19 des Schlauches 15 benachbarten Ende 25 offen und an seinem gegenüberliegenden Ende 27 geschlossen ist, wobei dieses geschlossene Ende 27 eine dem endseitigen Wandteil 3 des äußeren Rohres 1 angepaßte halbkugelig gewölbte Form besitzt und sich mit seiner äußeren Oberfläche in einem Abstand längs der inneren Oberfläche des Wandteils 3 am äußeren Rohr 1 erstreckt, der der Stärke des Schlauches 15 entspricht, so daß dieser also in dem betreffenden Bereich sowohl am äußeren Rohr 1 als auch am inneren Rohrkörper 23 anliegend geführt ist. Die Wand des Rohrkörpers 23 weist gleichmäßig verteilt angeordnete Durchgangsbohrungen 29 auf, die Fluiddurchlässe vom Ölraum 9 zur Innenseite des Schlauches 15 hin bilden. Bei höheren Drücken kann es auch vorgesehen sein, die Durchgangsbohrungen 29 ungleichmäßig anzuordnen, insbesondere einseitig und/oder an einer tiefsten Stelle des Speichers vorzusehen.
Das dem,geschlossenen Ende 27 entgegengesetzte offene Ende 25 des Rohrkörpers 23 ist zusammen mit dem zugeordneten Ende 19 des Schlauches 15 in einer im Abschlußkörper 5 eingearbeiteten Vertiefung 31 verankert. Die Vertiefung 31 ist in die Umfangsfläche des Abschlußkörpers 5 so eingearbeitet, daß sie sich von der dem Ölraum 9 zugewandten inneren Stirnfläche 33 bis in die Nähe der äußeren Stirnfläche 35 erstreckt. An die innere Stirnfläche 33 angrenzend weist die Vertiefung 31 eine Stufe 37 auf, in die das Ende 25 des Rohrkörpers 23 eingreift. An dem der äußeren Stirnfläche 35 benachbarten Endbereich weist die Vertiefung 31 eine sich radial nach einwärts erstreckende Ringnut 39 auf, in der das umgefaltete Ende 19 des Schlauches 15 aufgenommen ist, der sich entlang der inneren Oberfläche des äußeren Rohres 1 über den Bereich der Stufe 37 hinaus innerhalb der Vertiefung 31 erstreckt. Der Abschlußkörper 5 bildet einen in das äußere Rohr 1 eingepreßten Klemmkörper, der den in den Bereich der Stufe 37 der Vertiefung 31 eingreifenden Rohrkörper 23 sowie das diesen Bereich übergreifende, sich in der Vertiefung 31 bis zur Nut 39 erstreckende Ende des Schlauches 5 fluiddicht längs der Innenfläche des äußeren Rohres 1 verankert. Anstelle eines gefalteten Endes 19 kann der Dicht- und Festlegewulst am freien Ende des Schlauches 15 auch über dessen Ausbildung als eigenständiges Formteil erhalten werden.
Wie am deutlichsten aus Fig.2 zu ersehen ist, ist der Rohrkörper 23 aus seiner ursprünglichen kreisrunden Querschnittsform heraus in seinem zwischen den Enden 25 und 27 gelegenen Längenbereich von zwei einander gegenüberliegenden Seiten her so eingedrückt oder gequetscht, daß zwei längs verlaufende Einbuchtungen 41 gebildet werden, also eine unrunde Querschnittsform in Gestalt einer "8" entsteht. Wie aus den Figuren zu ersehen ist, sind die Einbuchtungen 41 so weit eingedrückt, daß sich die Wände des Rohrkörpers 23 im Bereich der größten Tiefe der Einbuchtungen, d.h. entlang der zentralen Längsachse des Rohrkörpers 23, praktisch berühren. In den seitlich der Einbuchtungen 41 gelegenen, nicht eingedrückten Bereichen 43, siehe Fig. 2, erstreckt sich die äußere Oberflächedes Rohrkörpers 23, ebenso wie im Bereich des kugeligen Endes 27, längs der inneren Oberfläche des äußeren Rohres 1 in einem Abstand, der im wesentlichen der Stärke des Schlauches 15 entspricht. Die gesamte Fläche der äußeren Oberfläche des Rohrkörpers 23 ist daher nur geringfügig kleiner als die zugewandte innere Oberfläche 11 des äußeren Rohres 1. Die Hauptdichtfunktion wird vorzugsweise über die jeweils endseitige wulstartige Ausgestaltung des Schlauches 15 erzielt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Betriebszustand, bei dem der im Gasraum 13 herrschende Vorspanndruck p0 gleich oder größer ist als der im Ölraum 9 herrschende Druck. Die Dimensionierung der Größen der einander zugewandten Oberflächen des Rohrkörpers 23 und des Schlauches 15 sind so gewählt, daß der Schlauch 15 über die gesamte äußere Oberfläche des Rohrkörpers 23 an diesem anliegend geführt ist. Übersteigt der im Ölraum 9 herrschende Betriebsdruck p1 den Vorspanndruck p0 im Gasraum 13, hebt sich der Schlauch 15 vom Rohrkörper 23 ab, um das Volumen des Gasraumes 13 bis zum Erreichen des Druckgleichgewichtes zu verringern. Aufgrund der nur einseitigen Einspannung am Abschlußkörper 5 erfolgt diese Bewegung des Schlauches 15 ohne daß Zug- oder Biegekräfte an der Einspannung wirksam wären. Selbst bei einem Fehlen des Vorspanndruckes im Gasraum 13 tritt keine Überlastung des Schlauches 15 ein, da dieser bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Dimensionierung, wo die Größe der äußeren Oberfläche des Schlauches 15 nur geringfügig kleiner gewählt ist als die Größe der zugekehrten inneren Oberfläche 11 des äußeren Rohres 1, praktisch ohne Dehnungsbeanspruchung an der inneren Oberfläche des äußeren Rohres 1 anliegt. Die Größe des Druckverhältnisses p2/p0 ist bei der erfindungsgemäßen Bauweise praktisch nur durch die Strukturfestigkeit des Speichergehäuses (Rohr 1) begrenzt sowie die gegebenenfalls auftretende Druckanstiegsgeschwindigkeit, durch die eine entsprechende Kompressionswärme erzeugt wird. Bei der gezeigten Anordnung des Gasraumes 13 an der Außenseite des Schlauches 15 ist die Größe des zulässigen Vorspanndruckes p0 überdies noch von der Größe der Durchgangsbohrungen 29 im Rohrkörper 23 abhängig, deren Durchmesser so zu wählen ist, daß kein Eindrücken des Werkstoffes des Schlauches 15 in die Bohrungen 29 stattfinden kann. Durch gleiche Flächengeometrien entfällt eine Dehnuhgsbeanspruchung, so daß die Zug- und Biegekräfte, die durch die Bewegung des Schlauches 15 entstehen, deutlich minimiert sind.
Da der Schlauch 15 keiner starken Biegebeanspruchung ausgesetzt ist, können als Werkstoff für den Schlauch 15 auch Materialien geringer Dehnfähigkeit verwendet werden, beispielsweise Kunststoffwerkstoffe wie PTFE. Auch können Ölraum und Gasraum gegenüber der in den Figuren gezeigten Anordnung vertauscht sein. Der Rohrkörper 23 kann ein metallisches Rohr sein, das zur Bildung der Einbuchtungen 41 mechanisch zusammengedrückt wird, kann jedoch auch als Kunststoffspritzteil geformt oder auch durch ein siebartiges Bauteil, ein Drahtgeflecht od. dgl., gebildet sein.
Die Fig.3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das gegenüber dem Beispiel von Fig. 1 und 2 dahingehend abgewandelt ist, daß das Gasventil 21 nunmehr an dem den endseitigen Abschluß des Rohres 1 bildenden Wandteil 3 zentral angeordnet ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sich am seitlichen Umriß des durch das Rohr 1 gebildeten Gehäuses kein Vorsprung befindet.
Bei dieser Anordnung des Gasventils 21 ist der Schlauch 15 an seiner Außenseite in dem Bereich, der sich vom geschlossenen Ende 17 an der Mündungsstelle des Gasventils 21 bis zu dem Bereich des Gäsraumes 13 erstreckt, der an den Einbuchtungsbereich des Rohrkörpers 23 angrenzt, mit zumindest einer furchenartigen Vertiefung versehen, so daß zumindest ein Kanal 51 als Durchgang zum Gasraum 13 gebildet wird.
Während Fig. 1 bis 3 Ausführungsbeispiele zeigen, bei denen der Rohrkörper 23 lediglich von zwei einander gegenüberliegenden Seiten her eingedrückt ist, so daß zwei längs verlaufende Einbuchtungen 41 gebildet werden, zeigt Fig.4 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem der Rohrkörper 23 von vier Seiten her eingedrückt ist, so daß vier Einbuchtungen 41 gebildet werden, von denen sich je zwei paarweise gegenüberliegen. Wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen ist auch hier der ursprüngliche kreisrunde Querschnitt des Rohrkörpers 23 zu einer unrunden, sternartigen Querschnittsform mit verkleinertem Innenraum verformt, ohne die Größe der äußeren Oberfläche, also der Anlagefläche für den Schlauch 15, zu verringern. Während in den seitlich der Einbuchtungen 41 gelegenen, nicht eingedrückten Bereichen sich die äußeren Oberflächen des Rohrkörpers 23 in gleicher Weise wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen längs der inneren Oberfläche des äußeren Rohres 1 in einem der Stärke des Schlauches 15 entsprechenden Abstand erstrecken, sind die am tiefsten eingedrückten Bereiche der Einbuchtungen 41 einander nicht bis zur gegenseitigen Berührung angenähert, sondern erstrecken sich in einem Abstand zu der zentralen Längsachse des durch das äußere Rohr 1 definierten Speichergehäuses. Im übrigen ist der Rohrkörper 23 bei dem Ausführungsbeispiel von Fig.4 in den den Enden des äußeren Rohres 1 benachbarten, nicht eingedrückten Endbereichen analog ausgebildet, wie bei den Ausführungsbeispielen von Fig.1 bis 3.
Es versteht sich, daß auch andere Formen des Rohrkörpers 23 und eine andere Anzahl von Einbuchtungen anwendbar sind. Der erfindungsgemäße Druckspeicher kann zur Energiespeicherung, beispielsweise in Verbindung mit Fahrzeugfederungen, eingesetzt werden oder auch als Pulsationsdämpfer. Des weiteren eignet sich die erfindungsgemäße Lösung besonders für die Dämpfung von Druckspitzen in hydraulischen oder sonstigen fluidtechnischen Systemen. In allen Fällen zeichnet sich der erfindungsgemäße Druckspeicher durch eine hohe Lebensdauer aus, die aufgrund der geringen, im Betrieb auftretenden Beanspruchungen des Schlauches gewährleistet ist.

Claims (12)

  1. Hydropneumatischer Druckspeicher, mit einem das Speichergehäuse bildenden äußeren Rohr (1), in welchem ein flexibles Trennelement angeordnet ist, das durch einen Abschnitt eines sich in Längsrichtung des Rohres (1) erstreckenden Schlauches (15) gebildet ist, der unter Bildung einer Abdichtung am Rohr (1) so verankert ist, daß an Außenseite und Innenseite des Schlauches (15) jeweils voneinander getrennte Aufnahmeräume (9 und 13) innerhalb des Rohres (1) gebildet werden, und der einen Fluiddurchlässe (29) aufweisenden Stützkörper (23) umgibt, der zumindest abschnittsweise eine unrunde Querschnittsform besitzt, wobei der Schlauch (15) an seinem einen Ende (17) geschlossen und nur an seinem anderen, offenen Ende (19) zusammen mit dem zugeordneten Ende (25) des Stützkörpers (23) entlang des äußeren Rohres (1) verankert ist, wobei die Größe der äußeren Oberfläche des Schlauches (1) nur geringfügig kleiner als die Größe der ihm zugewandten inneren Oberfläche (11) des äußeren Rohres (1) ist, und wobei als Stützkörper ein Wanddurchbrüche (29) aufweisender Rohrkörper (23) vorgesehen ist, der auf einem zwischen seinen beiden Endbereichen gelegenen Großteil seiner Länge mit den Rohrquerschnitt verkleinernden Einbuchtungen (41) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (23) in seinen von den Einbuchtungen (41) freien Endbereichen sich längs der inneren Oberfläche des äußeren Rohres (1) und von dieser Oberfläche in einem Abstand erstreckt, der im wesentlichen der Stärke des Schlauches (15) entspricht.
  2. Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der äußeren Oberfläche des Stützkörpers (23) nur geringfügig kleiner als diejenige der ihm zugewandten inneren Oberfläche des Schlauches (15) ist.
  3. Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der äußeren Oberfläche des Stützkörpers (23) geringfügig größer als diejenige der ihm zugewandten inneren Oberfläche des Schlauches (15) ist.
  4. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohr (1) an dem dem geschlossenen Ende (17) des Schlauches (15) benachbarten Ende (3) geschlossen ist.
  5. Druckspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am geschlossenen Ende (3) des äußeren Rohres (1) ein Gasventil (21) vorgesehen ist und daß die an dieses angrenzende äußere Oberfläche des Schlauches (15) mindestens eine furchenartige Vertiefung zur Bildung eines vom Gasventil (21) in den Gasraum (13) führenden Kanals (51) aufweist.
  6. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der als Stützkörper dienende Rohrkörper (23) auch in dem die Einbuchtungen (41) aufweisenden Längenbereich an längs verlaufenden Umfangsbereichen des äußeren Rohres (1) von dessen innerer Oberfläche einen Abstand besitzt, der im wesentlichen der Stärke des Schlauches (15) entspricht.
  7. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohr (1) an dem dem geschlossenen Ende (17) des Schlauches (15) benachbarten Ende durch einen nach außen gewölbten Wandteil (3) abgeschlossen ist und daß das diesem Wandteil (3) zugewandte Ende (27) des Rohrkörpers (23) mit einer entsprechenden Wölbung geschlossen ist, deren äußere Oberfläche sich längs dieses gewölbten Wandteils (3) und von diesem in einem Abstand erstreckt, der im wesentlichen der Stärke des Schlauches (15) entspricht.
  8. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohr (1) an dem dem geschlossenen Ende (17) des Schlauches (15) entgegengesetzten Ende durch einen Abschlußkörper (5) geschlossen ist, an dem das zugekehrte Ende (25) des Stützkörpers (23) längs des zugehörigen Endes des äußeren Rohres (1) sowie das offene Ende (19) des Schlauches (15) so verankert sind, daß dessen äußere Oberfläche zur inneren Oberfläche des äußeren Rohres (1) hin und die innere Oberfläche des Schlauches (15) zum Abschlußkörper (5) hin abgedichtet sind.
  9. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (23) zwei längs verlaufende, einander entgegengesetzte und miteinander fluchtende Einbuchtungen (41) aufweist, die sich jeweils durchgehend von Endbereich zu Endbereich des Stützkörpers (23) erstrecken.
  10. Druckspeicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe beider Einbuchtungen (41) gleich groß und so gewählt ist, daß sich die einander am stärksten angenäherten Bereiche der gegenüberliegenden Wände des Stützkörpers (23) auf einem Teil ihrer Länge in engem, gegenseitigen Abstand oder aneinander anliegend (Fig.2) erstrecken.
  11. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (23) mehrere längs seines Umfanges verteilte, vorzugsweise einander paarweise gegenüberliegende, längs verlaufende Einbuchtungen (41) aufweist.
  12. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (15) aus einem Werkstoff geringer Dehnfähigkeit, beispielsweise aus PTFE, gefertigt ist.
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