NO163031B - Flottoerakkumulator. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en hydropneumatisk akkumulator,fortrinnsvis til bruk for energilagring i forbindelse med et hydraulisk system som skal motta resp. av-

gi store mengder bruksfluidum i løpet av kort tid .Den kan også benyttes til f.eks.demping av væskeslag i rør ,som en reserve kraftkilde for å opprettholde trykk eller manipul-

ere ventiler i et system hvis den normale kraftforsyning svikter ,sammen med hydrauliske sylindere som et fjærende element eller motvekt ,m.m.

En hydropneumatisk akkumulator består i hovedsak av en beholder som er fyllt med komprimert gass og koblet til et system som inneholder en væske .Ved oppladning av akkumulatoren pumpes væske inn i beholderen slik at gassen blir komprimert ytterligere.Når akkumulatoren skal avgi energi senkes systemtrykket slik at gassen ekspaderer og trykker væske tilbake til systemet .

Gassen og væsken holdes vanligvis adskilt ved hjelp av

et stempel ,en gummiblære .eller en fritt flytende flottør.

De forskjellige akkumulatortyper betegnes ut fra hvordan

denne adskillelsen finner sted . F.eks. stempelakkumulator, blæreakkumulator ,flottørakkumulator ,o.s.v. Vidre inneholder akkumulatorene vanligvis en annordning som hindrer gassen i å trenge ut i systemet hvis systemtrykket er lavere enn fylletrykket for den komprimerte gassen slik at akkumulatoren tømmes helt for væske .1 en stempelakkumulator hindres dette av de radielle tettningene mellom stemplet og sylinderen.I en blæreakkumulator hindres det av en fjærbelastet ventil i utløpet som lukkes ved åt gummi-blæren presser den igjen når akkumulatoren tømmes for væske.

I en flottørakkumulator virker vanligvis flottøren som en ventil som stenger utløpet når akkumulatoren er tom for væske. Stempelakkumulatoren og blæreakkumulatoren er de mest anvendte typene ,og er beskrevet i alle lærebøker om hydraulikk.

Den foreliggende oppfinnelse sorterer imidlertid under kategori flottørakkumulatorer og består av en sylindrisk mantel (1) som er lukket i den øvre enden av et endelokk (2) som inneholder en påfyllingsventil (3) for gass .1 den nedre enden er mantelen lukket av et endelokk (4) som inneholder en boring (a) som står i forbindelse med et hydraulisk system .Pos. 1,2,4 danner således en beholder som inneholder en flottør (5) som flyter fritt i væsken og tjener til å skille væsken fra gassen.Gassen og væsken får kun kontakt med hverandre i et smalt ringareal (b) rundt flottøren (5).Akkumulatoren vil således på oversiden av flottøren (5) ha en ansamling gass som har et trykk som er avhengig av væskenivået og følgelig flottørens posisjon.

Den komprimerte gassen blir ytterligere komprimert når væske blir pumpet inn gjennom boringen (a) i det nedre endelokket (4).Når det hydrauliske systemet som er til-koblet akkumulatoren via boringen (a) krever et stort kvantum væske ,vil trykket i systemet og følgelig i væsken under flottøren (5) bli senket slik at gassen over flottøren (5) ekspanderer og samtidig presser væske ut gjennom boringen (a) .

I det nedre endelokket (4) er det anbrakt en tettningsring (6) som kommer til anlegg mot flottørens (5) bund når flottøren (5) befinner seg i sin nedre stilling .Tettnings-ringen (6) inngår således i et endeventilsystem som ikke krever bevegelige deler.Tettningen (6) hindrer lekkasje av gass ut i det hydrauliske systemet når væsketrykket er lavere enn gassfyllihgstrykket og flottøren (5) derfor befinner seg i bunnstillingen. D.v.s. når akkumulatoren er tom for væske.

For at akkumulatorer av flottørtypen skal kunne virke til-fredstillende under forskjellige driftsforhold må følgende kriterier være oppfylt: 1. Flottøren må stenge utløpet i bunden av akkumulatoren når systemtrykket er lavere enn gassfyllingstrykket. 2. Flottøren må tåle et høyt driftstrykk (F.eks. 50-300bar) og likevel være lett nok til å flyte i den aktuelle væsken. 3. Flottøren må hindre at gassen absorberes av væsken og derved forsvinner ut av akkumulatoren innblandet væsken.

Pkt. 1 er oppfylt for den foreliggende oppfinnelse ved den ovenfor beskrevne tettningsring (6).Følgende hensyn er tatt ved utformingen av flottøren (5) for å oppnå betingelsene i pkt. 2 og 3: Flottøren (5) er relativ lang i aksiell utstrekning og er nederst forsynt med en styring (7) som har en meget liten klaring (c) til mantelen (l).Vidre er flottøren (5) utstyrt med en tilsvarende styring (8) øverst som også har en liten klaring (d) til mantelen (1).Mellom de to styringene (7,8) dannes et ringformet rom (e) mellom flottøren (5) og mantelen (1). Gassen og væsken får kontakt i ringarealet (b)

og væsken som befinner seg i rommet (e) må nødvendigvis bli gassinnblandet. P.g.a. den lille klaringen (c) ved styringen (7) vil imidlertid væskenivået i rommet (e)

forbli ganske konstant selv ved akselrert og retardert bevegelse av flottøren (5) ,og den gassinnblandete væsken i rommet (e) vil i svært liten grad bli utskiftet med væsken som befinner seg under flottøren (5).

Flottørens (5) lange aksielle utstrekning gir en god

styring som sikrer at flottøren (5) kan beveges aksiellt nærmest friksjonsfritt samtidig som man sikrer at at væske ikke trenger opp på oversiden av flottøren (5) eller gass ned under flottøren (5) selv ved meget hurtig akselrert eller retardert bevegelse av flottøren (5).Av denne grunn er også flottørens (5) vekt tilpasset slik at den flyter ca halvt neddykket i væsken.

For å oppnå at flottøren (5) blir så lett at den flyter tilnærmet halvt neddykket i væsken (F.eks.olje) ,og sam-

tidig tåler et høyt utvendig trykk (F.eks. 50-300 bar),

er flottøren tilvirket av plast med en kjerne (10) i syntaktisk skum omgitt av et tett skall (9).

Syntaktisk skum er velkjent som oppdriftmiddel i forbindelse med undervannsinstallasjoner ,men er alene lite egnet for å opptre i gass under trykk .Gasstrykket diffunderer inn i skummet over tid og sprenger skummet istykker innenifra når det utvendige trykket avlastes .

Kjernen (10) er derfor helt omgitt av et tett skall (9) i et plastmateriale som er diffusjonstett overfor gass ,og som forøvrig har gode mekaniske egenskaper i et vidt temperatur-område samt kjemisk motstandskraft mot den aktuelle væske.

(F.eks. POM ).Som tilsetting til basismaterialet i det syn-taktiske skummet som utgjør kjernen (10) benyttes mikrokuler i et materiale som forbedrer elastisitetsmodulen og varme-utvidelseskoeffesienten vesentlig (F.eks. glasskuler). Dette er avgjørende for at klaringene (c og d ) mellom styringene ( 7 og 8 ) og mantelen (1) kan gjøres små og forbli små under forskjellige trykk og temperatur forhold .Dette er igjen nød-vendig for at separeringen av gass og væske skal være til-fredstillende .Vedheften mellom kjernen (10) og skallet (9) må videre være god slik at det ikke oppstår spalt mellom dem p.g.a. forskjellig varmeutvidelse.

Man kan sammenlikne den foreliggende oppfinnelse med tidligere patentskriv som omfatter akkumulatorer og lik-nende innretninger som inneholder en flottør i form av en tett beholder. F.eks. DE3143890A1, US 1.959.640 ,US 2.317.796, Dette er innretninger som er beregnet på et langt lavere arbeidstrykk og tilvirket av materialer som var kjent på den tiden ville ikke flottørene kunne tåle det arbeidstrykk som er aktuelt for akkumulatoren som omfattes av denne søk-nad .Eventuellt ville flottørene bli for tunge til å kunne flyte halvt neddykket i f.eks. olje.Noen av de tidligere beskrevne innretninger har dessuten en flottørutforming som gir en dårlig separering av gass og væske.Likledes har noen en mangelfull endeventil for å hindre gass i å trenge ut i det hydrauliske systemet når akkumulatoren er tom for væske.

Claims (1)

1. Hydropneumatisk flottørakkumulator omfattende en beholder

   ( 1,2,3 ) ,og en i beholderen anbrakt fritt flytende flottør (5) som tjener til å -skille akkumulatorens innehold av gass og væske fra hverandre ,samt sammen med en i endelokket (4) anbrakt tetning (6) virker som en ventil som hindrer gassen i å trenge ut av akkumulatoren hvis den tømmes helt for væske, karaterisert ved at flottøren (5) er formet som en sylindrisk beholder utført med en kjerne (10) i syntaktisk skum omgitt av et gasstett skall (9).