WO2004005726A1 - Hydrospeicher, insbesondere blasenspeicher - Google Patents

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WO2004005726A1
WO2004005726A1 PCT/EP2003/004973 EP0304973W WO2004005726A1 WO 2004005726 A1 WO2004005726 A1 WO 2004005726A1 EP 0304973 W EP0304973 W EP 0304973W WO 2004005726 A1 WO2004005726 A1 WO 2004005726A1
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separating element
gas inlet
inlet body
hydraulic accumulator
housing
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PCT/EP2003/004973
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Herbert Baltes
Gernot Rupp
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Hydac Technology Gmbh
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Definitions

  • Hydraulic accumulators especially bladder accumulators
  • the invention relates to a hydraulic accumulator, in particular bladder accumulators, with a gas inlet body which can be connected to parts of the accumulator housing and which has at least one contact surface for an elastically flexible separating element which separates two spaces from one another within the accumulator housing, the separating element forming an attachment edge for the respective system with the associated contact surface of the gas inlet body has an edge reinforcement by material thickening.
  • hydraulic accumulators which are preferably used in hydraulic systems, perform a variety of tasks, particularly in the areas of energy storage, emergency operation of systems, shock absorption, pulsation damping, etc.
  • the general principle of operation of hydraulic accumulators is to store pressure energy and the mode of operation of such Storage with separating elements is based on the fact that the compressibility of a gas, which is received in a gas space of the storage, is used for variable liquid storage within the liquid space of the storage, the separating element separating the gas space from the liquid space and the liquid space of the storage regularly with one hydraulic circuit is connected so that when the pressure rises, the gas on the gas side is primed and if there is a pressure drop on the fluid side, the compressed gas can expand and the stored liquid is thereby displaced back into the hydraulic circuit.
  • the hydraulic accumulators with a separating element are generally differentiated into bladder accumulators, membrane accumulators and piston accumulators, the present invention being used with particular advantage in bladder accumulators which are provided with an elastically flexible separating element, preferably in the manner of a separating accumulator bladder.
  • the filling of the storage bladder as a separating element in the manner of a separating membrane takes place regularly through the gas valve located on the upper part of the storing device, which forms a kind of gas inlet body.
  • the liquid valve attached to the lower end of the hydraulic accumulator primarily prevents the accumulator bladder from being sucked out when the fluid flows out.
  • the separating element in the form of the storage bladder is subject to very high pressure alternating stresses and is therefore heavily stressed.
  • the separating element Towards the fluid side of the hydraulic accumulator, the separating element is kept essentially free and acts directly on the fluid side of the accumulator. At the opposite end, however, the separating element is firmly connected to the gas inlet body, a reinforced edge in the form of a thickening of material being held in a clamping manner between the gas inlet body and the assignable inner wall parts of the storage housing.
  • this is underpinned by membrane parts of the storage bladder, which, apart from an inlet and outlet opening for the gas, is in full contact with the gas inlet body on its underside stand.
  • the invention has for its object to further improve the known hydraulic accumulators, in particular bladder accumulators, in such a way that, despite the high stress on the separating element during working operation of the accumulator, failure cases at the location of the fastening of the separating element with the hydraulic accumulator are avoided.
  • a related problem is solved by a hydraulic accumulator with the features of claim 1 in its entirety.
  • the edge reinforcement is provided on its side facing the gas inlet body with a convex guide surface which is in contact with an assignable contact surface which is at least partially concave for the relevant system, is a safe one
  • the separating element can be fastened to the hydraulic accumulator housing and, on the other hand, it is fixed in a gentle manner, the edge Strengthening in a non-impairing manner, which benefits the longevity of the connection.
  • the convex guide surface of the separating element which is ring-like in flat contact with the associated contact surface of the gas inlet body, results in a type of articulation point, and the separating element can unwind around the articulation point accordingly without harmful forces being introduced into the attachment point and move limited.
  • the concave bearing surface of the gas inlet body opens into an outlet slope, the inclination angle of which includes an acute angle with a fictitious plane transverse to the longitudinal axis of the hydraulic accumulator. Due to the above-mentioned design, a kind of free-wheeling surface is realized for the movement of the separating element, which allows the separating membrane to orientate itself in the direction of the mentioned run-out slope even with very high expansion stress, so that the separating element can be moved gently without introducing forces damaging the fastening point is.
  • the outlet slope of the gas inlet body merges into a convex curvature toward its base part. If, in another, preferably configured embodiment of the hydraulic accumulator according to the invention, the outlet slope is provided with a counter support for the edge reinforcement with its convex guide surface, it is ensured that the indicated fastening point cannot be unintentionally released under extreme stresses on the separating element. Rather, the mentioned counter-holder ensures that the edge reinforcement remains in its fixed position at the fastening point.
  • the edge reinforcement on its side facing the accumulator housing has an additional reinforcement which, in the assembled state of the hydraulic accumulator, is in pressing contact between at least one of the contact surfaces of the gas inlet body and the assignable wall part of the accumulator housing.
  • the additional reinforcement is formed from a reinforcement ring which is set back from the free end of the separating element or merges into a common plane with the separating element at this free end.
  • the reinforcing ring is formed from a bead which, as an integral part of the separating element, is semicircular, rectangular or triangular in cross section.
  • the free end of the respective fastening bead is provided with a convex curvature, which has the advantage that sharp-edged transitions are avoided which could possibly lead to a harmful introduction of force into the region of the fastening edge.
  • the assignable parts of the accumulator housing are provided with a recess on their inside at the location of the additional reinforcement of the separating element, so that there is sufficient space to accommodate the edge reinforcement of the separating element.
  • the additional reinforcement can be supported on surfaces of the recess and thus ensure that the fastening edge is held in its position, and in addition, inadmissibly high squeezing forces on the fastening edge of the separating element are avoided in this way.
  • the storage housing parts can be supported from the inner wall side on more radially outer separating element segments, which has also proven to be favorable for the introduction of force at the transition point of the separating element to the fastening edge.
  • the curvature profile of the accumulator housing on its inside in the area of the system with the separating element is more curved than the separating element in the unactuated initial state, the curvature in question being steeper than that of the fixed separating element. Due to the different curvatures of the wall parts of the storage housing and the separating element, a full-surface contact in the contact area can be obtained even when the storage is actuated, and due to the resulting frictional forces that separate the separating membrane on the inside of the storage housing in the transition area to
  • Figure 1 is a bladder accumulator (hydraulic accumulator), partly in view, partly in longitudinal section, as it belongs to the prior art.
  • the state-of-the-art hydraulic accumulator in the form of a bladder accumulator shown in FIG. 1 is published on page 100 in the book Mannmann-Rexroth GmbH "The Hydraulic Trainer", Volume 3, 1st Edition
  • the hydraulic accumulator has a accumulator housing 10, on the upper side of which a gas inlet body 12 is arranged in the form of a conventional gas valve provided for this purpose, on the underside of which the accumulator housing 10 is provided with a poppet valve device designated as a whole 14.
  • the separating element 16 divides the hydraulic accumulator into a gas space 18 and a fluid space 20, the working gas enclosed in the separating element 16 in a fluid-tight manner, usually in the form of nitrogen gas, when the fluid flows in via the poppet valve device 14. is compressed and so on the Ga Energy stored on the side can later be released to the fluid side of the reservoir and thus to the fluid space 20, if necessary, the associated separating element 16 then expanding under the action of the working gas. If the accumulator empties completely of fluid on its fluid side, the separating element 16 can actuate the poppet valve device 14 via its underside and the poppet valve is closed in the usual way against the force of a return spring.
  • the relevant structure of a hydraulic or bladder accumulator is common, so that all details of the relevant accumulator are not dealt with in more detail at this point.
  • the gas inlet body 12 in the form of the gas valve is provided with a cover 22 in the form of an end cap and, as shown in FIG. 1, the gas inlet body 12 is designed to engage in the storage housing 10, the gas inlet body 12 being provided for this purpose via a conventional external thread 24 (cf. 2ff) can be screwed into the free opening of the storage housing 10.
  • the separating element 16 is provided with the associated contact surface 28 of the gas inlet body 12 to form a fastening edge 26 for the respective installation, the fastening edge 26 having an edge reinforcement 30 due to material thickening in this area.
  • an additional fixing possibility is also provided in that on the underside (bottom part) of the gas inlet body 12, the separating element 16 engages under the relevant end except for a passage opening 32 and thereby forms a flat support surface 34.
  • this additional support surface 34 is not excluded in the strong flexing and tensile stress of the separating element 16 that this breaks off in the area of the transition to the mounting edge 26 or becomes porous at these points, which can lead to failure of the entire hydraulic accumulator in both cases. If you do not want to wait for the failure to occur, the separating element 16 in the form of the storage bladder must be replaced while the hydraulic accumulator is shut down at prescribed maintenance intervals.
  • the solution according to the invention as shown in FIG. 2 provides that the edge reinforcement 30 is provided on its side facing the gas inlet body 12 with a convex guide surface 36 which is in contact with the assignable one Contact surface 28, which is at least partially concave for this purpose.
  • the concave contact surface 28 of the gas inlet body 12 opens into a run-out slope 38, the inclination angle 40 of which, with a fictitious plane 42 transversely to the longitudinal axis 44 of the hydraulic accumulator, forms an acute angle, preferably of approximately 25 °.
  • the mentioned outlet slope 38 can be provided with a counter or support 46 which holds the edge reinforcement 30 with its convex guide surface 36 securely.
  • the convex guide surface 36 merges into a concave unwinding surface 48.
  • the unwinding surface 48 enables the separating membrane 16, even in the case of strong flexing movements, to be able to unwind at the convex outlet slope 38 of the gas inlet body 12 in order to protect the clamping point on the edge reinforcement 30 from damaging force inputs.
  • the transition from the convex guide surface 36 to the concave bearing surface 28 of the gas inlet body 12 thus forms a type of joint or hinge point, around which the separating membrane 1 6 can gently unwind between the gas inlet body 12 and the inside of the storage housing 10.
  • the gas inlet body 12 is designed with a counter support 46, the separating membrane 16 can unwind around it in a defined manner without causing kinking points and inadmissibly high voltage introductions into the separating element 16.
  • the edge reinforcement 30 has an additional reinforcement 50 on its side facing the storage housing 10, which, in the assembled state of the storage unit, presses between at least one of the contact surfaces 28 of the gas inlet body 12 and the assignable inner wall parts of the storage housing 10 is.
  • the additional reinforcement 50 is formed from a reinforcement ring or bead which is essentially triangular in cross section, the free end of the additional reinforcement 50 being provided with a convex curvature towards the surroundings, in such a way to obtain a flat, sealing system with assignable inner wall parts of the storage housing at the point of attachment.
  • the additional reinforcement 50 opens into a common plane with those parts of the guide surface of the fastening edge 26 which are aligned parallel to the longitudinal axis 44 of the storage housing 10.
  • the reinforcement ring is semicircular in cross section and is set back from the gas inlet body 12 with respect to the end guide surface. Due to the outer circumferential contour of the additional reinforcement 50, a flat contact with the assignable inner wall parts of the storage housing is ensured, so that a secure seal is also ensured in these areas.
  • 5ff show the installation situation of the solution according to FIG. 2 within the attached accumulator housing 10 of the overall hydraulic accumulator according to FIG. 5, 6 and 7, the storage housing part 10 has not yet been shown in its fully screwed-on position on the gas inlet body 12 in order to illustrate the conditions at the clamping point.
  • the inside of the storage housing 10 has a recess 52 in the region of the attack with the edge reinforcement 30, which is formed in that the free opening end of the storage housing 10 is reduced in wall cross-section.
  • the edge reinforcement 30 with its bead-like widening on the inner wall of the recess 52 can therefore also be supported in the radial direction, so that a secure fastening of the fastening edge 26 to the gas inlet body 12 is achieved in this way.
  • the recess 52 is realized according to the representation according to FIG. 5 by corresponding recess slopes 54, which are basically the same in principle, however, and have a full-surface area over large areas of the storage housing 10 in the area of the fastening point With correspondingly high frictional forces between the separating element 16 and the storage housing 10, the system ensures that the secure fastening is accommodated.
  • the curvature profile of the storage housing 10 in the contact area with the edge reinforcement 30 is more curved than the separating element 16 in the unactuated initial state, the curvature in question being steeper than that for the defined separating element 16.
  • the separating element 1 6 is shown symbolically partially below its fastening edge 26 partially within the storage housing 10 according to the representations according to FIGS. 5, 6 and 7, the actual conditions being that the upper side of the elastomeric separating element 16 in this Area is guided over a predeterminable friction distance along the inside of the storage housing 10.
  • the diameter of the free end of the separating element 16, limited by the fastening edge 26, is selected to be significantly smaller than the outer circumference of the gas inlet body 12 below the external thread 24 In this way, when the gas inlet body 12 is inserted, the free, open end of the separating element 16 is widened and, due to the rubber-elastic tension, the gas inlet body 12 is fixed in its installed position in the separating element 16.
  • a safe barrier is formed which can be increased in its effect by means of the additional reinforcement 50, so that, for example, the gas side can be safely moved from the side when using aggressive fluid media instead of the usual hydraulic medium Fluid side is separated and in this way damage to the gas inlet body 12 by the aggressive medium can be avoided.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hydrospeicher, insbesondere Blasenspeicher, mit einem Gaseinlasskörper (12), der mit Teilen des Speichergehäuses verbindbar ist und der mindestens eine Anlagefläche (28) für ein elastisch nachgiebiges Trennelement (16) aufweist, das innerhalb des Speichergehäuses angeordnet zwei Räume voneinander trennt, wobei das Trennelement (16) unter Bildung eines Befestigungs­randes für die jeweilige Anlage mit der zugeordneten Anlagefläche (28) des Gaseinlaßkörpers (12) eine Randverstärkung (30) durch Materialverdickung aufweist. Dadurch, dass die Randverstärkung (30) auf ihrer dem Gaseinlasskörper (12) zugewandten Seite mit einer konvexen Füh rungsfläche versehen ist, die in Anlage ist mit der zuordenbaren An­ lagefläche (28), die für die dahingehende Anlage zumindest teilweise konkav ausgebildet ist, sind trotz hoher Beanspruchung des Trennelementes im Arbeitsbetrieb des Speichers Versagensfälle an der Stelle der Befestigung des Trennelementes mit dem Hydrospeicher vermeiden.

Description

Hydrospeicher, insbesondere Blasenspeicher
Die Erfindung betrifft einen Hydrospeicher, insbesondere Blasenspeicher, mit einem Gaseinlaßkörper, der mit Teilen des Speichergehäuses verbindbar ist und der mindestens eine Anlagefläche für ein elastisch nachgiebiges Trennelement aufweist, das innerhalb des Speichergehäuses angeordnet zwei Räume voneinander trennt, wobei das Trennelement unter Bildung eines Befestigungsrandes für die jeweilige Anlage mit der zugeordneten Anlagefläche des Gaseinlaßkörpers eine Randverstärkung durch Materialverdickung aufweist.
Dahingehende Hydrospeicher, die bevorzugt in hydraulischen Systemen Anwendung finden, erfüllen vielseitige Aufgaben, insbesondere auf den Gebieten der Energiespeicherung, Notbetätigung von Anlagen, Schockabsorption, Pulsationsdämpfung etc.. Das allgemeine Funktionsprinzip von Hydrospeichern besteht darin, Druckenergie zu speichern und die Wir- kungsweise von solchen Speichern mit Trennelementen basiert darauf, daß die Kompressibilität eines Gases, das in einem Gasraum des Speichers aufgenommen ist, zur variablen Flüssigkeitsspeicherung innerhalb des Flüssigkeitsraumes des Speichers ausgenutzt wird, wobei das Trennelement den Gasraum von dem Flüssigkeitsraum trennt und wobei der Flüssigkeitsraum des Speichers regelmäßig mit einem hydraulischen Kreislauf in Verbindung steht, so daß beim Ansteigen des Druckes das Gas auf der Gasseite kom- primiert wird und bei einem Druckabfall auf der Fluidseite kann das verdichtete Gas expandieren und die gespeicherte Flüssigkeit wird dadurch wieder in den hydraulischen Kreislauf verdrängt.
Die Hydrospeicher mit Trennelement werden allgemein unterschieden in Blasenspeicher, Membranspeicher und Kolbenspeicher, wobei die vorliegende Erfindung insbesondere vorteilhaft seinen Einsatz bei Blasenspeichern findet, die mit einem elastisch nachgiebigen Trennelement, vorzugsweise in der Art einer Trenn-Speicherblase versehen sind. Die Befüllung der Speicherblase als Trennelement in der Art einer Trennmembran erfolgt regelmäßig durch das am oberen Teil des Speichers befindliche Gasventil, das eine Art Gaseinlaßkörper ausbildet. Das am unteren Ende des Hydrospei- chers angebrachte Flüssigkeitsventil verhindert in erster Linie, daß die Speicherblase beim Ausströmen des Fluids mit herausgesogen wird. Das Trenn- element in Form der Speicherblase unterliegt sehr hohen Druck-Wechselbeanspruchungen und ist dergestalt stark beansprucht. Zur Fluidseite des Hydrospeichers hin ist das Trennelement im wesentlichen frei gehalten und wirkt unmittelbar auf die Fluidseite des Speichers ein. An dem gegenüberliegenden Ende ist das Trennelement jedoch mit dem Gaseinlaßkörper fest verbunden, wobei ein verstärkter Rand in Form einer Materialverdickung klemmend zwischen dem Gaseinlaßkörper und den zuordenbaren Innenwandteilen des Speichergehäuses gehalten ist. Um einen guten Halt zu erreichen, ist bei den bekannten Lösungen darüber hinaus vorgesehen, daß auf der Unterseite des Gaseinlaßkörpers dieser von Membranteilen der Speicherblase Untergriffen ist, die bis auf eine Ein- und Auslaßöffnung für das Gas vollflächig mit dem Gaseinlaßkörper an dessen Unterseite in Verbindung stehen. Durch Kleben oder durch Einvulkanisieren des Gaseinlaßkörpers in Form des Gasventils in die Öffnung des Trennelementes, vor- zugsweise in Form der Speicherblase, läßt sich die Festlegekraft noch weiter verstärken.
Trotz der bewährten Festlegetechnik des Trennelementes innerhalb des Speichergehäuses des Hydrospeichers kann es durch Ausreißvorgänge des Trennelementes gerade in seinen Bereichen der Befestigung zu einem Versagen des gesamten Hydrospeichers kommen. Auch im Falle des Einvulka- nisierens des Gaseinlaßkörpers in die freie Öffnung des Trennelementes ist insbesondere durch die hohen Wechselbeanspruchungen im Trennelement ein Versagen der Festlegemöglichkeit nicht auszuschließen. Ferner hat es sich gezeigt, daß gerade durch die Art der vorstehend beschriebenen Festlegung es ungewollt zu erhöhten Beanspruchungen an der aufgezeigten Verbindungsstelle mit der Gefahr des Versagens kommt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Hydrospeicher, insbesondere Blasenspeicher, dahingehend weiter zu verbessern, daß trotz hoher Beanspruchung des Trennelementes im Arbeitsbetrieb des Speichers Versagensfälle an der Stelle der Befestigung des Trennelementes mit dem Hydrospeicher vermieden sind. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Hydrospeicher mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 die Randverstärkung auf ihrer dem Gaseinlaßkörper zugewandten Seite mit einer konvexen Führungsfläche versehen ist, die in Anlage ist mit einer zuordenbaren Anlagefläche, die für die dahingehende Anlage zumindest teilweise konkav ausgebildet ist, ist zum einen eine sichere Befestigungsmöglichkeit des Trennelementes am Hydrospeichergehäuse erreicht und zum anderen erfolgt das dahingehende Festlegen in schonender, die Randver- Stärkung nicht beeinträchtigender Weise, was der Langlebigkeit der Verbindung zugute kommt. Durch die konvexe Führungsfläche des Trennelementes, die ringartig in flächiger Anlage mit der zugeordneten Anlagefläche des Gaseinlaßkörpers ist, ist eine Art Gelenkstelle erreicht, und das Trennele- ment kann sich, ohne daß schädliche Kräfte hierbei in die Befestigungsstelle eingeleitet wären, um die Gelenkstelle entsprechend abwickeln und begrenzt bewegen.
Zur Bildung der genannten Gelenkstelle ist es dann besonders vorteilhaft, wenn die konvex ausgebildeten Führungsfläche des Trennelementes in
Richtung ihres Bodens in eine konkav ausgebildete Abwickelfläche teilweise übergeht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydro- Speichers mündet die konkav ausgebildete Anlagefläche des Gaseinlaßkörpers in eine Auslaufschräge, deren Neigungswinkel mit einer fiktiven Ebene quer zur Längsachse des Hydrospeichers einen spitzen Winkel einschließt. Aufgrund der dahingehenden Ausgestaltung ist für die Bewegung des Trennelementes eine Art Freilauffläche verwirklicht, die es der Trennmembran auch bei sehr hoher Dehnbeanspruchung erlaubt, sich in Richtung der genannten Auslaufschräge zu orientieren, so daß ohne Einleitung von die Befestigungsstelle schädigenden Kräften eine Bewegung des Trennelementes schonend möglich ist.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß die Auslaufschräge des Gaseinlaßkörpers zu seinem Bodenteil hin in eine konvex ausgebildete Wölbung übergeht. Sofern bei einer anderen, vorzugsweise ausgestalteten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrospeichers die Auslaufschräge mit einem Gegenhalt für die Randverstärkung mit ihrer konvexen Führungsfläche versehen ist, ist sichergestellt, daß nicht ungewollt die aufgezeigte Befestigungsstelle bei extremen Beanspruchungen des Trennelementes gelöst werden kann. Vielmehr sorgt der genannte Gegenhalter dafür, daß die Randverstärkung an der Befestigungsstelle in ihrer festgelegten Position verbleibt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrospeichers weist die Randverstärkung auf ihrer dem Speichergehäuse zugewandten Seite eine zusätzliche Verstärkung auf, die in zusammengebautem Zustand des Hydrospeichers in pressender Anlage zwischen mindestens einer der Anlageflächen des Gaseinlaßkörpers und dem zuordenbaren Wandteil des Speichergehäuses ist. Trotz der Erhöhung der Anpreßkräfte in dem genannten Verbindungsbereich über die zusätzliche Verstärkung ist dann dennoch dafür Sorge getragen, daß die Verbindung insgesamt entlastet ist und in das Trennelement eingeleitete Walk- und Zugkräfte können sich nicht schädlich auf den Bereich der Verbindungsstelle auswirken, so daß Versagensfälle sich dergestalt deutlich reduzieren lassen. Es ist für ei- nen Fachmann auf dem Gebiet der Hydrospeicher überraschend, daß er trotz Erhöhung von Anpreßkräften im Bereich der Befestigung ansonsten eine Entlastung eingeleiteter Kräfte in diesem Bereich erfährt, und neben einem verstärkten sicheren Halt sind Ausreißvorgänge in diesem Bereich für das elastische Trennelement weitgehend vermeiden. Mit trägt dazu bei, daß die eingeleiteten Anpreßkräfte im Bereich des Überganges zwischen Teilen des Speichergehäuses und der zusätzlichen Verstärkung des Trennelementes von der konkav ausgebildeten zuordenbaren Anlagefläche des Gaseinlaßkörpers in schonender Weise für das Trennelement mit aufgenommen werden. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrospeichers ist die zusätzliche Verstärkung aus einem Verstärkungsring gebildet, der vom freien Ende des Trennelementes rückversetzt ist oder an diesem freien Ende in eine gemeinsame Ebene mit dem Trennelement übergeht. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß der Verstärkungsring aus einem Wulst gebildet ist, der als einstückiger Bestandteil des Trennelementes im Querschnitt halbkreisförmig, rechteckförmig oder dreieckförmig ist. Durch die jeweilige Geometrieauswahl des Wulstes läßt sich dann dergestalt eine schonende linien- oder flächenförmige Berührung zwischen dem Trennelement und zuordenbaren Teilen des Speichergehäuses erreichen, so daß in Abhängigkeit der anstehenden, zu lösenden Einsatzaufgabe sich die Befestigung an die im Einzelfall auftretenden Beanspruchungen genau und in sicherer Weise anpassen läßt.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß das freie Ende des jeweiligen Befestigungswulstes mit einer konvexen Wölbung versehen ist, was den Vorteil hat, daß scharfkantige Übergänge vermieden sind, die gegebenenfalls eine schädliche Krafteinleitung in den Bereich des Befestigungsrandes begünstigen könnten.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrospeichers sind an der Stelle der zusätzlichen Verstärkung des Trennelementes die zuordenbaren Teile des Speichergehäuses mit einer Ausnehmung auf ihrer Innenseite versehen, so daß dergestalt genügend Raum ist, um die Randverstärkung des Trennelementes aufzunehmen. Dabei kann sich die zusätzliche Verstärkung an Flächen der Ausnehmung abstützen und dergestalt den Halt des Befestigungsrandes in seiner Position sicherstellen und des weiteren sind unzulässig hohe Quetschkräfte auf den Befestigungsrand des Trennelementes dergestalt vermieden. Ferner besteht die Möglich- keit, daß sich die Speichergehäuseteile von der Innenwandseite her an weiter radial außen liegenden Trennelementsegmenten abstützen können, was sich gleichfalls als günstig erwiesen hat für die Krafteinleitung an der Übergangsstelle des Trennelementes zum Befestigungsrand.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrospeichers ist der Krümmungsverlauf des Speichergehäuses auf seiner Innenseite im Bereich der Anlage mit dem Trennelement stärker gekrümmt als das Trennelement im unbetätigten Ausgangszustand, wobei die dahin- gehende Krümmung steiler ausgeführt ist als die des festgelegten Trennelementes. Durch die unterschiedlichen Krümmungsverläufe von Wandteilen des Speichergehäuses sowie des Trennelementes läßt sich auch im betätigten Zustand des Speichers eine vollflächige Anlage im Berührungsbereich erhalten und durch die entstehenden Reibungskräfte, die die Trennmem- bran an der Innenseite des Speichergehäuses im Übergangsbereich zum
Befestigungsrand zu halten suchen, ist die dahingehende Befestigungsstelle entlastet, was die Standzeit des Hydrospeichers weiter deutlich erhöht.
Im folgenden wird der erfindungsgemäße Hydrospeicher anhand dreier Ausführungsbeispiele nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
Fig. 1 einen Blasenspeicher (Hydrospeicher), teilweise in Ansicht, teilweise im Längsschnitt, wie er zum Stand der Technik zählt;
Fig.2 bis 4 im Querschnitt drei verschiedene Verbindungsmöglichkeiten des jeweiligen Trennelementes mit dem zuordenbaren Gaseinlaßkörper; Fig.5, 6 und 7 drei verschiedene Festlegemöglichkeiten mit zuordenbaren Teilen des Speichergehäuses für die Befestigungsstelle nach der Fig.2.
Der in der Fig.1 dargestellte, zum Stand der Technik zählende Hydrospeicher in Form eines Blasenspeichers ist dergestalt in dem Buch Mannes- mann-Rexroth GmbH „Der Hydraulik-Trainer", Band 3, I .Auflage, auf Seite 100 veröffentlicht. Der bekannte Hydrospeicher weist ein Speichergehäuse 10 auf, an dessen Oberseite ein Gaseinlaßkörper 12 angeordnet ist in Form eines hierfür vorgesehenen üblichen Gasventils. An seiner Unterseite ist das Speichergehäuse 10 mit einer als Ganzes mit 14 bezeichneten Tellerventileinrichtung versehen. Innerhalb des Speichergehäuses 10 ist ein Trennele- ment 16 in Form einer Speicherblase aus Elastomermaterial (Gummimembranmaterial) angeordnet. Das dahingehende Trennelement 16 unterteilt den Hydrospeicher in einen Gasraum18 und einen Fluidraum 20, wobei bei einströmendem Fluid über die Tellerventileinrichtung 14 das im Trennelement 16 fluiddicht eingeschlossene Arbeitsgas, meist in Form von Stick- stoffgas, komprimiert wird und die derart auf der Gasseite eingespeicherte Energie kann später im Bedarfsfall an die Fluidseite des Speichers und mithin an den Fluidraum 20 wieder abgegeben werden, wobei das zugeordnete Trennelement 16 dann unter Einwirkung des Arbeitsgases expandiert. Entleert sich der Speicher auf seiner Fluidseite vollständig von Fluid, kann das Trennelement 16 über seine Unterseite die Tellerventileinrichtung 14 betätigen und das Tellerventil wird in üblicher weise gegen die Kraft einer Rückstellfeder geschlossen. Der dahingehende Aufbau eines Hydro- oder Blasenspeichers ist üblich, so daß an dieser Stelle nicht näher auf alle Einzelheiten dahingehender Speicher eingegangen wird. Der Gaseinlaßkörper 12 in Form des Gasventils ist mit einer Abdeckung 22 in Form einer Abschlußkappe versehen und gemäß der Darstellung nach der Fig.1 ist der Gaseinlaßkörper 12 in das Speichergehäuse 10 eingreifend ausgeführt, wobei hierfür der Gaseinlaßkörper 12 über ein übliches Außengewinde 24 (vgl. Fig.2ff) in die freie Öffnung des Speichergehäuses 10 einschraubbar ist. Bei der bekannten Lösung ist das Trennelement 1 6 unter Bildung eines Befestigungsrandes 26 für die jeweilige Anlage mit der zugeordneten Anlagefläche 28 des Gaseinlaßkörpers 12 versehen, wobei der Befestigungsrand 26 eine Randverstärkung 30 durch Materialverdickung in diesem Bereich aufweist. Bei der bekannten Lösung nach der Fig.1 ist darüber hinaus eine zusätzliche Festlegemöglichkeit dadurch vorgesehen, daß auf der Unterseite (Bodenteil) des Gaseinlaßkörpers 12 das Trennelement 16 das dahingehende Ende bis auf eine Durchlaßöffnung 32 untergreift und hierbei eine ebene Abstützfläche 34 ausbildet. Trotz dieser zusätzlichen Abstützfläche 34 ist bei der starken Walk- und Zugbeanspruchung des Trennelementes 16 nicht ausgeschlossen, daß dieses im Bereich des Überganges zu dem Befestigungsrand 26 abreißt oder an diesen Stellen porös wird, was in beiden Fällen zum Versagen des gesamten Hydrospeichers führen kann. Wenn man den dahingehenden Versagensfall nicht abwarten will, ist in vorgeschriebenen Wartungsintervallen das Trennelement 16 in Form der Speicherblase unter Stillegen des Hydrospeichers zu tauschen.
Um ein dahingehendes Versagen zu vermeiden, ist bei der erfindungsge- mäßen Lösung gemäß der Darstellung nach der Fig. 2 vorgesehen, daß die Randverstärkung 30 auf ihrer dem Gaseinlaßkörper 12 zugewandten Seite mit einer konvexen Führungsfläche 36 versehen ist, die in Anlage ist mit der zuordenbaren Anlagefläche 28, die hierfür zumindest teilweise konkav ausgebildet ist. Die konkav ausgebildete Anlagefläche 28 des Gaseinlaßkörpers 12 mündet in eine Auslaufschräge 38, deren Neigungswinkel 40 mit einer fiktiven Ebene 42 quer zur Längsachse 44 des Hydrospeichers einen spitzen Winkel, vorzugsweise von ca. 25°, einschließt.
Zur Erhöhung der Haltekräfte für den Befestigungsrand 26 kann gemäß der Darstellung nach der Fig.4 bei einer geänderten Ausführungsform die genannte Auslaufschräge 38 mit einem Gegen- oder Widerhalt 46 versehen sein, der die Randverstärkung 30 mit ihrer konvexen Führungsfläche 36 sicher hält.
Im Bereich des Überganges zwischen der eigentlichen Trennmembran 16 als Speicherblase und der Randverstärkung 30 ist gemäß den Darstellungen nach den Fig.2ff vorgesehen, daß die konvexe Führungsfläche 36 in eine konkav ausgebildete Abwickelfläche 48 übergeht. Die dahingehende Ab- wickelfläche 48 ermöglicht auch bei starken Walkbewegungen der Trennmembran 16, daß diese sich an der konvex ausgebildeten Auslaufschräge 38 des Gaseinlaßkörpers 12 abwickeln kann, um dergestalt die Einspannstelle an der Randverstärkung 30 vor schädigenden Krafteinleitungen zu schützen. Mithin bildet der Übergang von konvexer Führungsfläche 36 zu konkav ausgebildeter Anlagefläche 28 des Gaseinlaßkörpers 12 eine Art Gelenk- oder Scharnierstelle aus, um die sich die Trennmembran 1 6 schonend zwischen Gaseinlaßkörper 12 und Innenseite des Speichergehäuses 10 abwickeln kann. Auch wenn gemäß der Darstellung nach der Fig.4 der Gaseinlaßkörper 12 mit einem Gegenhalt 46 ausgestaltet ist, kann sich um diesen die Trennmembran 16 definiert abwickeln, ohne daß es zu schädigenden Knickstellen und zu unzulässig hohen Spannungseinleitungen in das Trennelement 16 kommt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Randverstärkung 30 auf ihrer dem Speichergehäuse 10 zugewandten Seite eine zusätzliche Verstärkung 50 aufweist, die in zusammengebautem Zustand des Speichers in pressender Anlage zwischen mindestens einer der Anlageflächen 28 des Gaseinlaßkörpers 12 und den zuordenbaren Innenwandteilen des Speichergehäuses 10 ist. Bei der Ausführungsform nach den Fig.2 und 4 ist die zusätzliche Verstärkung 50 aus einem Verstärkungsring oder Wulst gebildet, der im Querschnitt im wesentlichen dreieckförmig ist, wobei das freie Ende der zusätzlichen Verstärkung 50 mit einer konvexen Wölbung zur Umgebung hin versehen ist, um dergestalt eine flächige, dichtende Anlage mit zuordenbaren Innenwandteilen des Speichergehäuses an der Stelle der Befestigung zu erhalten. Mithin mündet bei den dahingehenden Ausführungsformen die zusätzliche Verstärkung 50 in eine gemeinsame Ebene mit denjenigen Teilen der Führungsfläche des Befestigungsrandes 26, die parallel zur Längsachse 44 des Speichergehäuses 10 ausgerichtet sind. Bei der Ausführungsmodalität nach der Fig.3 ist der Verstärkungsring im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildet und gegenüber der stirnseitigen Führungsfläche gegenüber dem Gaseinlaßkörper 12 zurückversetzt angeordnet. Aufgrund der außenumfangsseitigen Kontur der zusätzlichen Ver- Stärkung 50 ist eine flächige Anlage mit den zuordenbaren Innenwandteilen des Speichergehäuses sichergestellt, so daß eine sichere Abdichtung auch in diesen Bereichen gewährleistet ist.
Die Fig.5ff zeigen die Einbausituation der Lösung nach der Fig.2 innerhalb des aufgesetzten Speichergehäuses 10 des Gesamt-Hydrospeichers nach der Fig.1. Der besseren Darstellung wegen wurde jedoch in den Fig. 5, 6 und 7 der Speichergehäuseteil 10 noch nicht in seiner vollständig aufgeschraubten Position auf dem Gaseinlaßkörper 12 wiedergegeben, um die Verhältnisse an der Einspannstelle zu verdeutlichen. Bei der Ausführungsform nach der Fig.5 weist die Innenseite des Speichergehäuses 10 im Bereich des Angriffs mit der Randverstärkung 30 eine Ausnehmung 52 auf, die dadurch gebildet ist, daß zum freien Öffnungsende des Speichergehäuses 10 hin dieses im Wandquerschnitt reduziert ist. In Einbaulage kann sich mithin die Randverstärkung 30 mit ihrer wulstartigen Verbreiterung an der Innenwand der Ausnehmung 52 auch in radialer Richtung abstützen, so daß dergestalt eine sichere Befestigung des Befestigungsrandes 26 mit dem Gaseinlaßkörper 12 realisiert ist. Bei der Ausführungs- form nach den Fig.6 und 7 wird die Ausnehmung 52 gemäß der Darstellung nach der Fig.5 durch entsprechende Ausnehmungsschrägen 54 realisiert, die dem Grunde nach aber gleichwirkend sind und über weite Bereiche des Speichergehäuses 10 im Bereich der Befestigungsstelle eine vollflächige Anlage gewährleisten mit entsprechend hohen Reibkräften zwischen Trenn- element 16 und Speichergehäuse 10, was der sicheren Befestigung entgegenkommt.
Wie sich des weiteren aus den Fig.5ff ergibt, ist der Krümmungsverlauf des Speichergehäuses 10 im Anlagebereich mit der Randverstärkung 30 stärker gekrümmt als das Trennelement 16 im unbetätigten Ausgangszustand, wobei die dahingehende Krümmung steiler ausgeführt ist als die für das festgelegte Trennelement 16. Um die Krümmungsradien zu verdeutlichen, ist gemäß den Darstellungen nach den Fig. 5,6 und 7 das Trennelement 1 6 unterhalb seines Befestigungsrandes 26 symbolisch teilweise innerhalb des Speichergehäuses 10 verlaufend dargestellt, wobei die wirklichen Verhältnisse dahingehend liegen, daß die Oberseite des elastomeren Trennelementes 16 in diesem Bereich über eine vorgebbare Reibstrecke entlang der Innenseite des Speichergehäuses 10 geführt ist. Über die derart ausgebildete Reibstrecke ist eine Entlastung des Trennelementes 16 an seinem Befesti- gungsrand 26 veranlaßt, mit der Folge, daß Krafteinleitungsspitzen dergestalt sicher über die Reibstrecke abgefangen werden, bevor sie an die Stelle der Einspannung gelangen und wirken können. Letzteres erhöht deutlich die Standzeit für die Einspannung des Trennelementes 16 innerhalb der diversen Hydrospeichergehäuse.
Um den Gaseinlaßkörper 12 in seiner Einbaulage am offenen Ende des Trennelementes 16 zu halten, ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Durchmesser des freien Endes des Trennelementes 16, begrenzt durch den Befestigungsrand 26, deutlich kleiner gewählt ist als der Außenumfang des Gaseinlaßkörpers 12 unterhalb des Außengewindes 24. Dergestalt wird bei eingesetztem Gaseinlaßkörper 12 das freie, offene Ende des Trennelementes 16 aufgeweitet und aufgrund der gummielastischen Spannung dergestalt der Gaseinlaßkörper 12 in seiner Einbaulage im Trennelement 1 6 fixiert. Alternativ oder zusätzlich kann hierbei auch vorgesehen sein, über einen , Haftvermittler (primer) oder eine Klebstoffverbindung eine Klebstoffverbindung eine permanente Anlage des Trennelementes 16 am Gaseiniaßkörper 12 zu erreichen.
Sofern das Trennelement 16 mit Vorspannung am Gaseinlaßkörper 12 anliegt, ist dergestalt eine sichere Barriere ausgebildet, die noch über die zusätzliche Verstärkung 50 in ihrer Wirkung erhöht werden kann, so daß beispielsweise bei der Verwendung von aggressiven Fluidmedien anstelle des üblichen Hydraulikmediums die Gasseite sicher von der Fluidseite getrennt ist und dergestalt lassen sich auch Beschädigungen am Gaseinlaßkörper 12 durch das aggressive Medium vermeiden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
. Hydrospeicher, insbesondere Blasenspeicher, mit einem Gaseinlaßkörper (12), der mit Teilen des Speichergehäuses (10) verbindbar ist und der mindestens eine Anlagefläche (28) für ein elastisch nachgiebiges
Trennelement (16) aufweist, das innerhalb des Speichergehäuses (10) angeordnet zwei Räume (18,20) voneinander trennt, wobei das Trennelement (16) unter Bildung eines Befestigungsrandes (26) für die jeweilige Anlage mit der zugeordneten Anlagefläche (28) des Gaseinlaßkörpers (12) eine Randverstärkung (30) durch Materialverdickung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Randverstärkung (30) auf ihrer dem Gaseinlaßkörper (12) zugewandten Seite mit einer konvexen Führungsfläche (36) versehen ist, die in Anlage ist mit der zuordenbaren Anlagefläche (28), die für die dahingehende Anlage zumindest teilweise konkav aus- gebildet ist.
2. Hydrospeicher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die konkav ausgebildete Anlagefläche (28) des Gaseinlaßkörpers (12) in eine Auslaufschräge (38) mündet, deren Neigungswinkel (40) mit einer fiktiven Ebene (42) quer zur Längsachse (44) des Hydrospeichers einen spitzen Winkel einschließt.
3. Hydrospeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaufschräge (38) mit einem Gegenhalt (46) für die Randverstärkung (30) mit ihrer konvexen Führungsfläche (36) versehen ist.
4. Hydrospeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Randverstärkung (30) auf ihrer dem Speichergehäuse (10) zugewandten Seite eine zusätzliche Verstärkung (50) aufweist, die in zusammengesetztem Zustand des Speichers in pressender Anlage zwischen mindestens einer der Anlageflächen (28) des Gaseinlaßkörpers (12) und den zuordenbaren Wandteilen des Speichergehäuses (10) ist.
5. Hydrospeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Verstärkung (50) aus einem Verstärkungsring gebildet ist, der vom freien Ende des Trennelementes (16) rückversetzt ist oder an diesem freien Ende in eine gemeinsame Ebene mit dem Trennelement (16) übergeht.
6. Hydrospeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsring aus einem Wulst gebildet ist, der als einstückiger Bestandteil des Trennelementes (16) im Querschnitt halbkreisförmig, rechteck- förmig oder dreieckförmig ist.
7. Hydrospeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Wulstes mit einer konvexen Wölbung versehen ist.
8. Hydrospeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, daß an der Stelle der zusätzlichen Verstärkung (50) des Trennelementes (16) die zuordenbaren Teile des Speichergehäuses (10) mit einer Ausnehmung (52) auf ihrer Innenseite versehen sind.
9. Hydrospeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Krümmungsverlauf des Speichergehäuses (10) auf seiner Innenseite im Bereich der Anlage mit dem Trennelement (16) stärker gekrümmt ist als das Trennelement (16) im unbetätigten Ausgangszustand und daß die dahingehende Krümmung steiler ausgeführt ist als die des festgelegten Trennelementes (16).
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