WO2013064233A1 - Hydrospeicher in form eines balgspeichers - Google Patents

Hydrospeicher in form eines balgspeichers Download PDF

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Norbert Weber
Herbert Baltes
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Hydac Technology Gmbh
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    • F15B2201/40—Constructional details of accumulators not otherwise provided for

Definitions

  • Hydraulic accumulator in the form of a bellows accumulator
  • the invention relates to a hydraulic accumulator in the form of a bellows accumulator, with a storage housing in which the bellows having a predeterminable number of folds forms a movable separating element between the gas side and the fluid side.
  • Hydraulic accumulator with serving as a movable separator bellows are known and find application in various technical fields, for example in hydraulic brake systems for vehicles and various industrial hydraulic systems.
  • DE 10 2008 061 221 A1 shows a bellows reservoir in which a metal bellows is provided as a movable separating element between the gas side and the fluid side.
  • Bellows storage are characterized by several advantageous properties. Thus, by extending and contracting the bellows, relatively large changes in volume of the media spaces in the storage enclosure can be realized. Also provided as a movable separating element are metal bellows with respect to the alternating loads, which can occur during operation, in particular when used as a pulsation damper, are relatively robust and have good sealing properties without diffusion losses. However, these properties are counteracted by the fact that metal bellows, which are suitable for use in hydraulic accumulators, are used. are relatively expensive compo le, so that the preparation of the Belg Grande is relatively expensive.
  • the invention has the object to provide a bellows more available, the rationel l and inexpensive to produce.
  • this object is achieved by a bellows memory having the features of claim 1 in its entirety.
  • a significant feature of the invention accordingly is that a spacer device is provided, which is arranged within the storage housing and under Bi tion of an additional media space with the interior of the bellows in Fl uidharm or adjacent to the bellows adjacent.
  • a spacer device is provided, which is arranged within the storage housing and under Bi tion of an additional media space with the interior of the bellows in Fl uidharm or adjacent to the bellows adjacent.
  • a spacer device in addition to the Vol volumes of the working space, which forms the interior of the bellows at the working or lifting motions and which is dependent on the geometry and the number of bellows behavior, from the distance device is a soirvol available, can be desired total volume of the working spaces in the storage enclosure by a smaller sized bellows verwil with a correspondingly smaller number of folds. The use of smaller bellows thus results in a significant reduction in the production costs.
  • a further advantage is that different total volumes can be realized with bellows of the same number of folds by different choice of the size of the additional volume provided by the dispensing device.
  • the possibility of using similar bellows for hydraulic accumulators of different specifications opens up the possibility of a further cost reduction by using bellows which correspond to a standard large one and are thus producible in large numbers rationally and inexpensively.
  • the spacer device is in the form of a pot, which with its opening is attached to an open end of the bellows with a fluid-tight connection. In a simple way, the desired additional volume can be provided by a correspondingly selected depth of the pot.
  • the arrangement may advantageously be made such that the pot is held axially immovable in the storage housing and at its opening the fixing point le for the immovable end of the bellows is bi.
  • the pot may be arranged as a movable element at the movable end of the bellows, the immovable end of which may be fixed to the storage housing in this case.
  • the interior of the bellows may be associated with the gas side with particular advantage that the volume of the additional media space formed by the pot defines the volume of the gas side together with the interior of the bellows, so that a correspondingly large volume is required for the operation of the hydraulic accumulator Volume of working gas is available.
  • the immovable end of the bellows may be fixed to a housing located at one end of the storage housing Gerissausetei l, on which a gas-Fül lan gleich is provided for working gas.
  • a housing closure part may be provided at the end of the accumulator housing opposite the end having the gas filling port which delimits the fluid side located on the outside of the bellows and has a fluid connection.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the invention Hydrospei Chers, half-side view in side view and half-side in longitudinal section;
  • FIG. 2 shows a representation corresponding to FIG. 1 of a second exemplary embodiment;
  • FIGS. 1 and 2 have a storage housing 1, which has a schzyl inderförmigen interior and is closed at the overhead in the drawing end 3 to a central opening 5.
  • the storage housing 1 is closed by a housing closure part 9, which has a centrally located fluid connection 11, which leads to the fluid side 1 3 in the interior.
  • the alloytei l 9 is secured by a snap ring 1 5 and sealed by a sealing element 1 7 relative to the storage enclosure 1.
  • the housing end part 9 has the shape of a flat plate, wherein on the plane facing the interior, an elastomeric ring element 19 is arranged in an annular groove which projects slightly beyond the plane of the end part 9.
  • a metallic bellows 21 21 As a separating element between the fluid side 1 3 and a gas side 25 is located in the interior of the storage housing 1, a metallic bellows 21 21 with a predetermined number of bellows, which are numbered in the figures only partially se.
  • the bellows 21 is open at the Vietnameselie in the drawing Vietnamesel end 27 and closed at its other, lower end 29, wherein in the Ausry tion of Figure 1, a closing member 31 is provided in the form of a thin plate, which conforms to the last Balgfalte 23 at the movable end 29 of the bellows 21 connects.
  • FIG. 1 In the exemplary embodiment of FIG.
  • the bellows 21 is connected with its other open end 27 to a spacer device which has the shape of a pot 33 which is fixed in the storage housing 1 in an axially immovable manner.
  • the pot 33 is connected at the edge 35 of its opening with the last fold 23 of the bellows 21, so that the interior of the pot 33 is in fluid communication with the interior of the bellows 21 and thus forms an additional volume to the volume of the bellows 21.
  • the embodiment of Fig. 3 differs from the example of Fig. 1 only insofar as the storage case 1 has the shape of a tube which is from the lower end 7 to the upper end 3 on the inside passing. While in the first embodiment of Fig. 1, the additional volume of the bellows 21 bi ldende pot 33 is supported on the closed upper end 3 of the storage enclosure 1, in the example of Fig. 3, the pot 33 at the upper open pipe end 3 of the storage enclosure. 1 secured by a snap ring 61.
  • the example of Fig. 4 corresponds to the embodiment of Figure 2, except that the storage case 1 is again formed as a tubular body. Accordingly, the Genzotei 41 connected to the immovable end 27 is axially secured at the open tube end 3 of the storage housing 1 by means of a snap ring 61.
  • the preparation of the storage enclosure 1 from a tubular body allows a particularly simple, efficient and cost-effective manufacture ment of the bellows storage.

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Abstract

Ein Hydrospeicher in Form eines Balgspeichers, mit einem Speichergehäuse (1 ), in dem der eine vorgebbare Anzahl Falten (23) aufweisende Balg (21 ) ein bewegbares Trennelement zwischen Gasseite (25) und Fluidseite (1 3) bi ldet, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Distanzeinrichtung (33) vorgesehen ist, die inner¬ halb des Speichergehäuses (1 ) angeordnet und unter Bi ldung eines zusätzlichen Medienraumes mit dem Inneren des Balges (21 ) in Fluidverbindung ist oder an den Balg (21 ) benachbart angrenzt.

Description

Hydac Technology GmbH, Industriegebiet, 66280 Sulzbach/Saar
Hydrospeicher in Form eines Balgspeichers
Die Erfindung betrifft einen Hydrospeicher in Form eines Balgspeichers, mit einem Speichergehäuse, in dem der eine vorgebbare Anzahl Falten aufweisende Balg ein bewegbares Trennelement zwischen Gasseite und Fluidseite bildet.
Hydrospeicher mit einem als bewegbares Trennelement dienenden Balg sind bekannt und finden auf verschiedenen technischen Gebieten Anwendung, beispielsweise bei hydraulischen Bremssystemen für Fahrzeuge und den verschiedensten industriellen Hydrauliksystemen. Die DE 10 2008 061 221 A1 zeigt beispielsweise einen Balgspeicher, bei dem als bewegl iches Trennelement zwischen Gasseite und Fluidseite ein Metallbalg vorgesehen ist.
Balgspeicher zeichnen sich durch mehrere vorteilhafte Eigenschaften aus. So lassen sich durch Ausziehen und Zusammenziehen des Balges verhältnismäßig große Volumenänderungen der im Speichergehäuse befindlichen Medienräume real isieren. Auch sind als bewegliches Trennelement vorgesehene Metal lbälge gegenüber den Wechselbelastungen, wie sie im Betrieb, insbesondere bei einem Einsatz als Pulsationsdämpfer, auftreten kön- nen, verhältnismäßig robust und weisen gute Dichteigenschaften ohne Diffusionsverl uste auf. Diesen Eigenschaften steht jedoch entgegen, dass Metallbälge, die für den Einsatz bei Hydrospeichern in Frage kommen, ver- hältnismäßig teure Bautei le sind, so dass die Herstell ung der Balgspeicher verhältnismäßig kostenintensiv ist.
Im Hinbl ick hierauf stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen Balgspei- eher zur Verfügung zu stellen, der rationel l und kostengünstig herstellbar ist.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch einen Balgspeicher gelöst, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Eine wesentliche Besonderheit der Erfindung besteht demgemäß darin, dass eine Distanzeinrichtung vorgesehen ist, die innerhalb des Speichergehäuses angeordnet ist und unter Bi ldung eines zusätzlichen Medienraumes mit dem Inneren des Balges in Fl uidverbindung ist oder an den Balg benachbart angrenzt. Dadurch, dass mittels der Distanzeinrichtung zusätzlich zu dem Vol umen des Arbeitsraumes, das das Innere des Balges bei dessen Arbeitsoder Hubbewegungen bildet und das von der Geometrie und der Anzahl der Balgverhalten abhängig ist, von der Distanzeinrichtung ein Zusatzvol umen zur Verfügung steht, lässt sich ein gewünschtes Gesamtvolumen der Arbeitsräume im Speichergehäuse durch einen kleiner dimensionierten Faltenbalg mit einer entsprechend geringeren Anzahl von Falten verwi rkl ichen. Durch die Benutzung kleinerer Faltenbälge ergibt sich somit eine wesentliche Verringerung der Herstel l ungskosten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich durch unterschiedliche Wahl der Größe des von der Dist- anzeinrichtung zur Verfügung gestellten Zusatzvol umens unterschiedliche Gesamtvol umina mit Bälgen jeweils gleicher Faltenzahl realisieren lassen. Durch die Mögl ichkeit der Benutzung gleichartiger Bälge für Hydrospeicher unterschiedl icher Spezifikationen eröffnet sich die Möglichkeit einer weiteren Kostenverringerung durch Benutzung von Bälgen, die einer Standard- große entsprechen und somit in größeren Stückzahlen rationel l und preisgünstig herstel lbar sind. Bei vortei lhaften Ausführungsbeispielen besitzt die Distanzeinrichtung die Form eines Topfes, der mit seiner Öffnung an ei nem offenen Ende des Balges mit fl uiddichter Verbindung angebracht ist. Auf einfache Weise lässt sich hierbei durch eine entsprechend gewählte Tiefe des Topfes das gewünschte Zusatzvolumen zur Verfügung stel len.
Die Anordnung kann vortei lhafterweise so getroffen sein, dass der Topf im Speichergehäuse axial unbeweglich gehalten ist und an seiner Öffnung die Festlegestel le fü r das unbewegbare Ende des Balges bi ldet.
Alternativ kann jedoch der Topf als bewegbares Element am bewegbaren Ende des Balges angeordnet sein, dessen unbewegbares Ende in diesem Falle am Speichergehäuse festgelegt sein kann.
In beiden Fällen kann mit besonderem Vortei l das Innere des Balges der Gasseite zugeordnet sein, dass also das Vol umen des vom Topf gebildeten zusätzlichen Medienraumes zusammen mit dem Inneren des Balges das Volumen der Gasseite definiert, so dass für den Betrieb des Hydrospeichers ein entsprechend großes Volumen an Arbeitsgas zur Verfügung steht.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen mit axial unbewegbar angeordnetem Topf befindet sich dessen Boden an einem Ende des Speichergehäuses und weist einen Gas-Fül lanschluss für ein Arbeitsgas auf.
Bei Ausführungsbeispielen, bei denen der Topf mit dem bewegbaren Ende des Balges in Verbindung ist, kann das unbewegbare Ende des Balges an einem sich an einem Ende des Speichergehäuses befindenden Gehäusetei l festgelegt sein, an dem ein Gas-Fül lanschluss für Arbeitsgas vorgesehen ist. Bei vortei lhaften Ausführungsbeispielen kann an demjenigen Ende des Speichergehäuses, das dem den Gas-Fül lanschluss aufweisenden Ende entgegengesetzt ist, ein Gehäuseabschl usstei l vorgesehen sein, das die sich an der Außenseite des Balges befindliche Fl uidseite begrenzt und einen Fl uid- anschluss aufweist.
Mit besonderem Vortei l kann das Gehäuseabschlussteil einen Anschlag bi lden, der Bewegungen des Balges auf einen Hub begrenzt, der ei nem vorgegebenen Maximalvolumen aus Volumen des Inneren des Balges und dem Zusatzvolumen des Topfes entspricht.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hydrospei chers, halbseitig in Seitenansicht und halbseitig im Längsschnitt dargestellt; Fig.2 eine der F ig.1 entsprechende Darstel lung eines zweiten Aus führungsbeispiels;
Fig. 3 in der Fig. 1 entsprechender Darstell ung eine abgewandelte
Ausführungsform dieses Ausführungsbeispiels und
Fig. 4 in der Fig. 2 entsprechender Darstell ung eine abgewandelte
Ausführungsform dieses Ausführungsbeispiels.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele weisen ein Speichergehäuse 1 auf, das einen halbzyl inderförmigen Innenraum aufweist und an dem in der Zeichnung obenliegenden Ende 3 bis auf eine zentrale Öffnung 5 geschlossen ist. Am unteren Ende 7 ist das Speichergehäuse 1 durch ein Gehäuseabschl usstei l 9 geschlossen, das einen zentral gelegenen Fl uid- anschluss 1 1 aufweist, der zu der im Innenraum befi ndlichen Fluidseite 1 3 führt. Das Abschlusstei l 9 ist durch einen Sprengring 1 5 gesichert und mittels eines Dichtelementes 1 7 gegenüber dem Speichergehäuse 1 abgedichtet. Das Gehäuseabschlussteil 9 hat die Form einer ebenen Platte, wobei an der dem Innenraum zugewandten Ebene ein elastomeres Ringelement 19 in einer Ringnut angeordnet ist, das über die Ebene des Abschlussteils 9 ge- ringfügig vorsteht.
Als Trennelement zwischen der Fluidseite 1 3 und einer Gasseite 25 befindet sich i m Innenraum des Speichergehäuses 1 ein metal lischer Balg 21 mit einer vorgegeben Anzahl von Balgfalten 23, die in den Figuren nur teilwei- se beziffert sind. Der Balg 21 ist an dem in der Zeichnung obenl iegenden Ende 27 offen und an seinem anderen, unteren Ende 29 geschlossen, wobei bei dem Ausfüh rungsbeispiel von Fig.1 ein Schließteil 31 in Form einer dünnen Platte vorgesehen ist, die sich an die letzte Balgfalte 23 am bewegbaren Ende 29 des Balges 21 anschließt. Bei dem Ausführungsbeispiel von F ig.1 ist der Balg 21 mit seinem anderen, offenen Ende 27 mit einer Distanzeinrichtung verbunden, die die Form eines Topfes 33 hat, der im Speichergehäuse 1 axial unbewegbar festgelegt ist. Der Topf 33 ist am Rand 35 seiner Öffnung mit der letzten Falte 23 des Balges 21 verbunden, so dass der Innenraum des Topfes 33 mit dem Inneren des Balges 21 in Fl uidver- bindung ist und somit ein Zusatzvolumen zum Volumen des Balges 21 bildet. Gleichzeitig bildet der Öffnungsrand 35 des Topfes 33 die Festlegestelle für das unbewegbare Ende 27 des Balges 21 . Der über ein Dichtelement 37 außenseitig gegenüber dem Speichergehäuse 1 abgedichtete Topf 33 weist am Topfboden einen Gas-Fül lanschl uss 39 auf, der über die Öffnung 5 des Speichergehäuses 1 zugängl ich ist. Bei dem in Fig.1 dargestel lten Betriebszustand, bei dem auf der Gasseite 25 und dam it innerhalb des Topfes 33 und im Inneren des Balges 21 ein Vorspanndruck herrscht und die Flu- idseite 1 3 drucklos ist, bildet das Gehäuseabschlussteil 9 für das Schließteil ' 31 am bewegbaren Ende 29 des Balges 21 einen Anschlag zur Hubbegrenzung, wobei das am Abschlusssteil 9 befindl iche Ringelement 19 eine nachgiebige Anlagestelle bildet.
Das Beispiel von Fig.2 unterscheidet sich demgegenüber insofern, als das in der Figur obenliegende, unbewegliche offene Ende 27 nicht mit der Distanzeinrichtung verbunden ist, sondern an einem Gehäusetei l 41 festgelegt ist, das sich am oberen Ende 3 des Speichergehäuses 1 befindet und, wie der Topf 33 des ersten Ausführungsbeispiels, mittels eines Dichtelements 37 abgedichtet ist. In ähnlicher Weise wie bei dem Topf 33 des ersten Ausführungsbeispiels befindet sich auch im Gehäuseteil 41 im Zentralteil ein Gas-Fül lanschluss 39, der über die Öffnung 5 zugängl ich ist. Anders als beim Beispiel von Fig.1 ist ein als Distanzeinrichtung dienender Topf 33 nicht am unbewegbaren Ende 27, sondern am bewegbaren Ende 29 des Balges angebracht, wobei der Topf 33, als mit dem Balg 21 bewegbares Bauelement, dünnwandig ausgebildet ist und mit sei nem Topfboden 43 bei Maximalhub des Balges 21 zur Hubbegrenzung mit dem nachgiebigen Ringelement 1 9 des Gehäuseabschlussteils 9 in Anlage kommt.
Das Ausführungsbeispiel von Fig. 3 unterscheidet sich vom Beispiel von Fig. 1 lediglich insofern, als das Speichergehäuse 1 die Form eines Rohres besitzt, das vom unteren Ende 7 bis zum oberen Ende 3 innenseitig durch- gehend ist. Während sich bei dem ersten Ausführungsbeispiel von Fig. 1 der das Zusatzvolumen des Balges 21 bi ldende Topf 33 an dem geschlossenen oberen Ende 3 des Speichergehäuses 1 abstützt, ist bei dem Beispiel von Fig. 3 der Topf 33 am oberen offenen Rohrende 3 des Speichergehäuses 1 mittels eines Sprengringes 61 gesichert. Das Beispiel von Fig. 4 entspricht dem Ausführungsbeispiel von Fig.2, abgesehen davon, dass das Speichergehäuse 1 wiederum als Rohrkörper ausgebildet ist. Dementsprechend ist das mit dem unbewegbaren Ende 27 verbundene Gehäusetei l 41 am offenen Rohrende 3 des Speichergehäuses 1 mittels eines Sprengringes 61 axial gesichert.
Die Herstellung des Speichergehäuses 1 aus einem Rohrkörper ermöglicht eine besonders einfache, rationelle und kostengünstige Herstel lung des Balgspeichers.
Wie ersichtlich, lassen sich mit Bälgen 21 mit der gleichen Anzahl von Balgfalten 23 erfindungsgemäße Hydrospeicher unterschiedlicher Spezifikationen gestalten, indem durch Wahl der Tiefe des jeweiligen Topfes 33 ein Mindestvol umen vorgegeben ist, das bei zusammengezogenem Balg 21 im Wesentlichen dem Volumen des Topfes 33 entspricht. Andererseits ist durch Wahl der axialen Länge des Speichergehäuses 1 das Maximalvolumen des anderen Medienraumes vorgegeben, das sich an der Außenseite des zusammengezogenen Balges 21 befindet.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Hydrospeicher in Form eines Balgspeichers, mit einem Speichergehäuse (1 ), in dem der eine vorgebbare Anzahl Falten (23) aufweisende Balg (21 ) ein bewegbares Trennelement zwischen Gasseite (25) und Fluidseite (1 3) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Distanzeinrichtung (33) vorgesehen ist, die innerhalb des Speichergehäuses (1 ) angeordnet und unter Bildung eines zusätzl ichen Medienraumes mit dem Inneren des Balges (21 ) in Fluidverbindung ist oder an den Balg (21 ) benachbart angrenzt.
Hydrospeicher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzeinrichtung die Form eines Topfes (33) besitzt, der mit seiner Öffnung (35) an ei nem offenen Ende des Balges (21 ) mit fluiddichter Verbindung angebracht ist.
Hydrospeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Topf (33) im Speichergehäuse (1 ) axial unbewegl ich gehalten ist und an seiner Öffnung (35) die Festlegestel le für das unbewegbare Ende (27) des Balges (21 ) bi ldet.
Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Topf (33) am bewegbaren Ende (29) des Balges (21 ) angeordnet ist, dessen unbewegbares Ende (27) am Speichergehäuse (1 ) festgelegt ist.
Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Boden des axial unbewegbaren Topfes (33) an einem Ende (3) des Speichergehäüses (1 ) befindet und einen Gas-Füllanschl uss (39) für ein Arbeitsgas aufweist.
6. Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das unbewegbare Ende (27) des Balges (21 ) an einem sich an einem Ende (3) des Speichergehäuses (1 ) befindenden Gehäusetei l (41 ) festgelegt ist, an dem ein Gas-Fül lanschl uss (39) für ein Arbeitsgas vorgesehen ist.
7. Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ende (7) des Speichergehäuses (1 ), das dem dem Gas-Füllanschluss (39) zugeordneten Ende (3) entgegengesetzt ist, ein Gehäuseabschlussteil (9) vorgesehen ist, das die sich an der Außenseite des Balges (21 ) befindl iche Fl uidseite (1 3) begrenzt und einen Fluidanschl uss (1 1 ) aufweist.
8. Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseabschl ussteil (9) einen Anschlag bildet, der Bewegungen des Balges (21 ) auf einen Hub begrenzt, der einem vorgegebenen Maximalvolumen aus Volumen des Inneren des Balges (21 ) und dem Zusatzvolumen des Topfes (33) entspricht.
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