WO2002031362A2 - Verfahren zum befüllen eines druckmittelspeichers sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum befüllen eines druckmittelspeichers sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens Download PDF

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Christian Albrich Von Albrichsfeld
Manfred Rüffer
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Definitions

  • the invention relates to a method for filling a pressure medium accumulator with a housing, the interior of which is divided into two chambers by a metallic bellows serving as a media separation element, the first chamber being filled with a gas and the second chamber being filled with a liquid pressure medium and being in a hydraulic one
  • a bottom valve is provided, the closing body of which can be actuated by the media separating element and which enables the second chamber to be filled with the pressure medium and prevents the second chamber from being completely emptied.
  • Such a pressure medium accumulator is known from international patent application WO 00/31420.
  • the closing body of the bottom valve can be brought into a position by the movement of the bellows, in which it fulfills the function of a hydraulic piston. Since this effectively prevents damage to the bottom valve and unwanted pressure medium leakage, a significant increase in functional reliability is guaranteed.
  • the publication cited does not provide any information as to how the aforementioned chambers can be reliably filled with the appropriate media without the bellows being damaged. It is therefore an object of the present invention to propose a method and a device for filling a pressure medium reservoir of the type mentioned at the outset, which ensure that the bellows is constantly in a pressure-balanced state.
  • This object is achieved according to the invention by combining the following process steps: a) evacuating the second chamber [
  • the second chamber is filled with a defined pressure medium volume that corresponds to the system requirements for a certain temperature, after which the first chamber is filled with a corresponding, previously calculated gas volume in order to compensate for the geometric tolerances.
  • means for evacuating the second chamber, means for filling the second chamber with pressure medium and means for filling the gas into the first chamber (3) are provided.
  • Advantageous developments of the device according to the present invention can be found in subclaims 9 to 13.
  • the pressure medium reservoir to be filled according to the method according to the invention has a housing 1, the interior of which is divided into two pressure chambers or chambers 3, 4 by means of a media separation element 2.
  • the media separation element 2 is preferably formed by a thin-walled metallic bellows, which is connected pressure-tight on the one hand to a cover 8 closing the housing 1 and on the other hand is closed by a plate 9.
  • the interior of the bellows 2 forms the first chamber 3, which can be filled with a gas, which is generally under high pressure, via a filling connection 10 provided in the cover 8.
  • a hydraulic connection 5 is formed, in which a bottom valve 6 is arranged, the closing body 7 of which projects into the second chamber 4.
  • the bottom valve 6 is preferably designed such that on the one hand it enables the second chamber 4 to be filled with a pressurized liquid pressure medium, for example a brake fluid, and on the other hand prevents the second chamber 4 from being completely emptied.
  • a pressurized liquid pressure medium for example a brake fluid
  • a sensor device for sensing the movement of the media separation element 2 is provided in the gas-filled first chamber 3, which is provided with the reference number 12.
  • the sensor device 12 which can be designed, for example, as an inductive displacement sensor, represents an independently manageable assembly that can be inserted into an opening provided in the cover 8.
  • a device is also shown schematically, which is used to fill the previously described pressure medium reservoir with appropriate pressure media.
  • the device shown consists essentially of the following components: a) a first line 13 which is connected on the one hand to the aforementioned first chamber 3 and on the other hand to a compressed gas source, not shown, b) a second line 14 which on the one hand to the aforementioned second Chamber 4 and on the other hand either to a pressure medium source, not shown, or a vacuum source 15 is connected, c) a device 16 for mechanical opening or
  • shut-off valve 17, 18 assigned to the pressure medium source and the vacuum source 15 and inserted in the second line 14.
  • first pressure sensor 19 for monitoring the pressure medium filling pressure
  • second pressure sensor 20 for monitoring the level of the negative pressure applied by the vacuum source 15
  • displacement sensor 21 for monitoring the movement of the device 16 for mechanically opening or keeping the bottom valve 6 open
  • the plate 9 mentioned above is under the action of the compression spring 11 at a first stop (for example on the bottom of the housing 1) and that the bottom valve 6 is closed.
  • a signal value of the displacement sensor 12, which is determined and stored, corresponds to this initial state. The determined signal value is used later in operation to detect defects in the bottom valve 6.
  • the first chamber 3 is acted on with low pressure (for example with compressed air up to 2 bar).
  • the second line 14 is connected to the vacuum source 15 by opening the associated shut-off valve 18 and the second chamber 4 is evacuated.
  • the second chamber 4 is provided with a pressure medium, preferably as a brake fluid, completely filled under low pressure, the bellows 2 being compressed by a small amount.
  • the compression spring 11 or the gas pressure acting in the first chamber 3 then slowly causes the excess pressure medium volume to flow out until the bottom valve 6 closes ,
  • the signal value of the displacement sensor 12 at which the bottom valve 6 closes can be determined and stored.
  • a defined volume of pressure medium is refilled, which corresponds to the system-related minimum requirements and which, for. B. represents the volume value, which ensures a perfect function of the pressure medium storage at the temperature 120 ° C.
  • This causes the bellows 2 to be compressed or the plate 9 closing it to move upward into a defined position, which corresponds to a third signal value from the displacement sensor 12.
  • the signal value is in turn determined and stored.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Befüllen eines Druckmittelspeichers mit einem Gehäuse (1) vorgeschlagen, dessen Innenraum durch einen als Medientrennungselement dienenden metallischen Faltenbalg (2) in zwei Kammern (3, 4) unterteilt ist, wobei die erste Kammer (3) mit einem Gas und die zweite Kammer (4) mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und wobei in einem hydraulischen anschluss (5) ein bodenventil (6) vorgesehen ist, dessen Schliesskörper (7) durch das Medientrennungselement (2) betätigbar ist und das ein Befüllen der zweiten Kammer (4) mit Flüssigkeit ermöglicht und ein vollständiges Entleeren der zweiten Kammer (4) verhindert. Damit die vorhin genannten Kammern (3, 4) mit entsprechenden Medien zuverlässig gefüllt werden können, ohne dass der Faltenbalg (2) beschädigt wird wird erfindungsgemäss eine Kombination der folgenden Verfahrenschritte vorgeschlagen: a) Evakuieren der zweiten Kammer, b) Befüllen der zweiten Kammer mit Druckmittel, und c) Einfüllen des Gases in die erste Kammer.

Description

Verfahren zum Befullen eines Druckmittelspeichers sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befullen eines Druckmittelspeichers mit einem Gehäuse, dessen Innenraum durch einen als Medientrennungselement dienenden metallischen Faltenbalg in zwei Kammern unterteilt ist, wobei die erste Kammer mit einem Gas und die zweite Kammer mit einem flüssigen Druckmittel gefüllt ist und wobei in einem hydraulischen Anschluß ein Bodenventil vorgesehen ist, dessen Schließkörper durch das Medientrennungselement betätigbar ist und das ein Befullen der zweiten Kammer mit dem Druckmittel ermöglicht und ein vollständiges Entleeren der zweiten Kammer verhindert .
Ein derartiger Druckmittelspeicher ist aus der internationalen Patentanmeldung WO 00/31420 bekannt. Der Schließkörper des Bodenventils ist durch die Bewegung des Faltenbalgs in eine Lage bringbar, in der er die Funktion eines hydraulischen Kolbens erfüllt . Da dadurch sowohl eine Beschädigung des Bodenventils als auch ein ungewollter Druckmittelaustritt wirksam verhindert werden, wird eine erhebliche Erhöhung der FunktionsSicherheit gewährleistet .
Der genannten Veröffentlichung sind jedoch keine Hinweise zu entnehmen, wie die vorhin genannten Kammern mit entsprechenden Medien zuverlässig gefüllt werden können, ohne daß der Faltenbalg beschädigt wird. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Befullen eines Druckmittelspeichers der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, die gewährleisten, daß sich der Faltenbalg andauernd in einem druckausgeglichenen Zustand befindet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der folgenden Verfahrenschritte gelöst: a) Evakuieren der zweiten Kammer [ | b) Befullen der zweiten Kammer mit Druckmittel, c) Einfüllen des Gases in die erste Kammer.
Zur Konkretisierung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die zweite Kammer mit einem definierten Druckmittelvolumen befüllt wird, das den Systemanforderungen für eine bestimmte Temperatur entspricht, wonach die erste Kammer mit einem entsprechenden, vorher berechneten Gasvolumen gefüllt wird, um die geometrischen Toleranzen zu kompensieren.
Weitere vorteilhafte Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 3 bis 7 aufgeführt .
Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Mittel zum Evakuieren der zweiten Kammer, Mittel zum Befullen der zweiten Kammer mit Druckmittel, sowie Mittel zum Einfüllen des Gases in die erste Kammer (3) vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung sind den Unteransprüchen 9 bis 13 zu entnehmen.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine schematische Darstellung der vorhin erwähnten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, weist der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zu befüllende Druckmittel- Speicher ein Gehäuse 1 auf, dessen Innenraum mittels eines Medientrennungselements 2 in zwei Druckräume bzw. Kammern 3, 4 unterteilt ist. Das Medientrennungselement 2 wird dabei vorzugsweise durch einen dünnwandigen metallischen Faltenbalg gebildet, der einerseits druckdicht mit einem das Gehäuse 1 verschließenden Deckel 8 verbunden ist und andererseits mittels einer Platte 9 verschlossen ist. Der Innenraum des Faltenbalgs 2 bildet die erste Kammer 3, die über einen im Deckel 8 vorgesehenen Füllanschluß 10 mit einem in der Regel unter hohem Druck stehenden Gas befüllt werden kann. Im unteren Teil des Gehäuses 1 ist ein hydraulischer Anschluß 5 ausgebildet, in dem ein Bodenventil 6 angeordnet ist, dessen Schließkörper 7 in die zweite Kammer 4 hineinragt. Das Bodenventil 6 ist dabei vorzugsweise derart ausgelegt, daß es einerseits ein Befullen der zweiten Kammer 4 mit einem unter Druck stehenden flüssigen Druckmittel, beispielsweise einer Bremsflüssigkeit, ermöglicht und andererseits ein vollständiges Entleeren der zweiten Kammer 4 verhindert. Außerdem befindet sich in der ersten Kammer 3 eine Druckfeder 11, die zwischen dem Deckel 8 und der vorhin erwähnten Platte 9 eingespannt ist und somit den Faltenbalg 2 in Richtung auf das Bodenventil 6 zu vorspannt. Dadurch wird gewährleistet, daß der in der zweiten Kammer 4 herrschende hydraulische Druck immer höher ist als der in der ersten Kammer 3 herrschende Gasdruck.
Außerdem ist in der mit Gas gefüllten ersten Kammer 3 eine Sensoreinrichtung zum Sensieren der Bewegung des Medientrennungselements 2 vorgesehen, die mit dem Bezugszeichen 12 versehen ist. Die Sensoreinrichtung 12, die beispielsweise als ein induktiver Wegsensor ausgebildet sein kann, stellt eine selbständig handhabbare Baugruppe dar, die in eine im Deckel 8 vorgesehene Öffnung einsetzbar ist.
In der Zeichnung ist weiterhin schematisch eine Vorrichtung dargestellt, die dem Befullen des vorhin beschriebenen Druckmittelspeichers mit entsprechenden Druckmedien dient. Die gezeigte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen: a) einer ersten Leitung 13, die einerseits an die vorhin erwähnte erste Kammer 3 und andererseits an eine nicht dargestellte Druckgasquelle angeschlossen wird, b) einer zweiten Leitung 14, die einerseits an die vorhin erwähnte zweite Kammer 4 und andererseits entweder an eine nicht dargestellte Druckmittelquelle oder eine Unterdruckquelle 15 angeschlossen wird, c) einer Einrichtung 16 zum mechanischen Öffnen bzw.
Offenhalten des Bodenventils 6, die in den vorhin erwähnten hydraulischen Anschluß 5 einführbar ist, und d) jeweils einem der Druckmittelquelle sowie der Unterdruckquelle 15 zugeordneten, in der zweiten Leitung 14 eingefügten Absperrventil 17, 18.
Dabei ist es sinnvoll, einen ersten Drucksensor 19 zur Überwachung des Druckmittelfülldrucks, einen zweiten Drucksensor 20 zur Überwachung des Niveaus des von der Unterdruckquelle 15 aufgebrachten Unterdrucks sowie einen Wegsensor 21 zur Überwachung der Bewegung der Einrichtung 16 zum mechanischen Öffnen bzw. Offenhalten des Bodenventils 6 vorzusehen.
Vor dem Beginn des nachfolgend erläuterten Füllvorgangs wird angenommen, daß sich die vorhin erwähnte Platte 9 unter der Wirkung der Druckfeder 11 an einem ersten Anschlag (beispielsweise am Boden des Gehäuses 1) befindet und daß das Bodenventil 6 geschlossen ist. Diesem Ausgangszustand entspricht ein Signalwert des Wegsensors 12, der ermittelt und abgelegt wird. Der ermittelte Signalwert wird später im Betrieb benutzt, um Defekte am Bodenventil 6 zu erkennen. Um die gleiche Wirkung bei einer Ausführung ohne die vorhin genannte Druckfeder 11 zu erzielen wird die erste Kammer 3 mit niedrigem Druck (z. B. mit Preßluft bis 2 bar) beaufschlagt.
Nachdem die Einrichtung 16, die beispielsweise als ein metallischer Stift ausgeführt sein kann, das Bodenventil 6 geöffnet hatte, wird die zweite Leitung 14 durch Öffnen des zugeordneten Absperrventils 18 mit der Unterdruckquelle 15 verbunden und die zweite Kammer 4 evakuiert. Nach dem Evakuieren wird die zweite Kammer 4 mit einem dafür vorgesehenen Druckmittel, Vorzugs- weise einer Bremsflüssigkeit, unter niedrigem Druck vollständig befüllt, wobei der Faltenbalg 2 um einen geringen Betrag zusammengedrückt wird. Anschließend bewirkt die Druckfeder 11 bzw. der in der ersten Kammer 3 wirkende Gasdruck ein langsames Ausströmen des überschüssigen Druckmittelvolumens bis zum Schließen des Bodenventils 6. Da der Schließkörper 7 des Bodenventils, die den Faltenbalg 2 verschließende Platte 9 und der Wegsensor 12 miteinender in Kontakt stehen, kann der Signalwert des Wegsensors 12, bei dem das Bodenventil 6 schließt, ermittelt und abgelegt werden.
Nun wird ein definiertes Druckmittelvolumen nachgefüllt, das den systembedingten Mindestanforderungen entspricht und das z. B. den Volumenwert darstellt, der bei der Temperatur 120 °C eine einwandfreie Funktion des Druckmittelspeichers gewährleistet. Dadurch erfolgt ein Zusammendrücken des Faltenbalgs 2 bzw. eine Bewegung der ihn verschließenden Platte 9 nach oben in eine definerte Position, der ein dritter Signalwert des Wegsensors 12 entspricht. Der Signalwert wird wiederum ermittelt und abgespeichert.
Danach wird Druckmittel so lange nachgefüllt, bis die Platte 9 einen nicht gezeigten, beispielsweise in der ersten Kammer 3 angeordneten mechanischen Anschlag erreicht. Dieser oberen Position des (zusammengedrückten) Faltenbalges 2 entspricht wieder ein Signalwert des Wegsensors 12, der ermittelt und abgelegt wird. Der erwähnte Signalwert ist besonders dafür geeignet, ein Zerstören des Faltenbalges 2 zu verhindern. Nach dem Erfassen des der oberen Position entsprechenden Signalwertes wird das nachgefüllte Druckmittelvolumen wieder so lange entnommen, bis die durch das Nachfüllen des definierten Druckmittelvolumens eingestellte Position erreicht ist. In dieser Position erfolgt über die erste Leitung 13 ein Befullen der ersten Kammer 3 mit geeignetem Gas, wonach der vorhin erwähnte Füllanschluß 10 verschlossen wird. Danach wird das im Speicher verbliebene Druckmittel so lange entnommen, bis das Bodenventil 6 schließt. Damit ist der Füllvorgang beendet und der Speicher mit den ermittelten Signalwerten kann ausgeliefert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Befullen eines Druckmittelspeichers mit einem Gehäuse (1) , dessen Innenraum durch einen als Medientrennungselement dienenden metallischen Faltenbalg (2) in zwei Kammern (3,4) unterteilt ist, wobei die erste Kammer (3) mit einem Gas und die zweite Kammer (4) mit einem flüssigen Druckmittel gefüllt ist und wobei in einem hydraulischen Anschluß (5) ein Bodenventil (6) vorgesehen ist, dessen Schließkδrper
(7) durch das Medientrennungselement (2) betätigbar ist und das ein Befullen der zweiten Kammer (4) mit dem Druckmittel ermöglicht und ein vollständiges Entleeren der zweiten Kammer (4) verhindert, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte : a) Evakuieren der zweiten Kammer (4) b) Befullen der zweiten Kammer (4) mit Druckmittel, c) Einfüllen des Gases in die erste Kammer (3) .
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (4) mit einem definierten Druckmittelvolumen befüllt wird, das den Systemanforderungen für eine bestimmte Temperatur entspricht, wonach die erste Kammer (3) mit einem entsprechenden, vorher berechneten Gasvolumen gefüllt wird, um die geometrischen Toleranzen zu kompensieren.
3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß beim Befullen der zweiten Kammer (4) mit dem definierten Druckmittelvolumen der vom Faltenbalg (2) zurückgelegte Weg sensiert wird.
. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichzeitiger Sensierung des
Zustands des Bodenventils (6) aus der zweiten Kammer
(4) Druckmittel so lange dosiert entnommen wird, bis der Schließzustand des Bodenventils (6) erreicht ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (4) mit Druckmittel so lange gefüllt wird, bis ein Anschlag für den Faltenbalg (2) erreicht ist, wobei der vom Faltenbalg (2) zurückgelegte Weg sensiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Befullen der zweiten Kammer (4) mit Druckmittel der Faltenbalg (2) zur Anlage an einem zweiten Anschlag gebracht wird, wobei der vom Faltenbalg (2) zurückgelegte Weg sensiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (2) zur Anlage am zweiten Anschlag durch die Wirkung eines pneumatischen Druckes gebracht wird.
8. Vorrichtung zum zum Befullen eines Druckmittelspeichers mit einem Gehäuse (1) , dessen Innenraum durch einen als Medientrennungselement dienenden metallischen Faltenbalg in zwei Kammern (3,4) unterteilt ist, wobei die erste Kammer (3) mit einem Gas und die zweite Kammer (4) mit einem flüssigen Druckmittel gefüllt ist und wobei in einem hydraulischen Anschluß (5) ein
Bodenventil (6) vorgesehen ist, dessen Schließkörper (7) durch das Medientrennungselement (2) betätigbar ist und das ein Befullen der zweiten Kammer (4) mit dem Druckmittel ermöglicht und ein vollständiges Entleeren der zweiten Kammer (4) verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Evakuieren der zweiten Kammer (4) , Mittel zum
Befullen der zweiten Kammer (4) mit Druckmittel, sowie Mittel zum Einfüllen des Gases in die erste Kammer (3) vorgesehen sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß sie eine an die erste Kammer (3) anschließbare, der Gaszufuhr dienende erste Leitung (13) sowie eine an die zweite Kammer (4) anschließbare zweite Leitung (14) aufweist, die wahlweise mit einer Druckmittelquelle oder einer Unterdruckquelle (15) verbindbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Einrichtung (16) zum Öffnen bzw. Offenhalten des Bodenventils (6) versehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8. bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß ein Drucksensor (19) zur Ermittlung des in der zweiten Leitung (14) beim Befullen der zweiten Kammer (4) herrschenden Druckmittel-Fülldruckes vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß ein Unterdrucksensor (20) zur Ermittlung des von der Unterdruckquelle (15) beim Evakuieren der zweiten Kammer (4) aufgebrachten Unterdruckes vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß ein Wegsensor (21) zur Ermittlung der Position des Schließkörpers (7) des Bodenventils (6) vorgesehen ist.
PCT/EP2001/011679 2000-10-11 2001-10-09 Verfahren zum befüllen eines druckmittelspeichers sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens WO2002031362A2 (de)

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