WO2014063766A1 - Trennvorrichtung für fluidmedien - Google Patents

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WO2014063766A1
WO2014063766A1 PCT/EP2013/002692 EP2013002692W WO2014063766A1 WO 2014063766 A1 WO2014063766 A1 WO 2014063766A1 EP 2013002692 W EP2013002692 W EP 2013002692W WO 2014063766 A1 WO2014063766 A1 WO 2014063766A1
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piston
separating
separating device
separating piston
guide ring
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PCT/EP2013/002692
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French (fr)
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Peter Kloft
Herbert Baltes
Original Assignee
Hydac Technology Gmbh
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/04—Accumulators
    • F15B1/08—Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor
    • F15B1/24—Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor with rigid separating means, e.g. pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/005—Pistons; Trunk pistons; Plungers obtained by assembling several pieces
    • F16J1/006—Pistons; Trunk pistons; Plungers obtained by assembling several pieces of different materials
    • F16J1/008—Pistons; Trunk pistons; Plungers obtained by assembling several pieces of different materials with sealing lips
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2201/00—Accumulators
    • F15B2201/30—Accumulator separating means
    • F15B2201/31—Accumulator separating means having rigid separating means, e.g. pistons

Definitions

  • the invention relates to a separating device for fluid media, which are accommodated in a working housing, with a separating piston, the media inside the working housing two media spaces separated from each other and at least tei lweise along its outer periphery is provided with a guide device, which during a movement of the separating piston slidably abutting within the working housing on the inner wall thereof. Furthermore, the invention relates to a piston / cylinder assembly having a separator of this type. Separators of the type mentioned above are used in manifold fields of application and in connection with the most diverse media and working housings of various designs. Depending on the field of application, liquid, gaseous or conditionally flowable media, such as pasty substances, may be included in the relevant media spaces. Accordingly, the respective ige
  • Separating pistons have the task of separating gaseous media from liquid media, gaseous media from gaseous media, liquid media from liquid media or one of the abovementioned types of media from pasty media or the latter from one another.
  • piston / cylinder arrangements such as pumping devices, working cylinder or piston accumulator to call.
  • the separating piston serves as a pump piston or piston, it is coupled to a force-transmitting device, for example in the form of a piston rod.
  • the separating piston can be moved as a free piston in the relevant storage housing and separates in this, for example, a gas side of an oil side.
  • the invention has for its object to provide a separator available that is simple and inexpensive to produce, but nevertheless characterized by a favorable and safe performance.
  • a separating device having the features of claim 1 in its entirety.
  • the guide device is an integral part of the separating piston. Due to the fact that the piston itself with its own material part assumes the guiding function for the movement movements within the working housing, the devices provided in the state of the art are eliminated, such as conventional guide belts or guide rails, which can be received in groove-like recesses formed along the outer periphery of the separating piston.
  • the invention not only leads to reduced material costs, but also avoids assembly costs incurred for attaching the guide strips and strips, so that in particular lower production costs can be realized.
  • the arrangement can be made such that the guide device has a guide ring, which is formed directly on the separating piston.
  • the guide ring is integrally formed on an end portion of the separating piston.
  • a circumferential annular groove is formed as the seat for a piston seal, for example in the form of an O-ring, on the end region of the separating piston opposite the guide ring. Due to the axial distance between the guide ring and piston seal thus formed, the separating piston is guided particularly tilt-proof and with a good seal on the inner wall of the working housing.
  • the guide ring can form a guide surface forming part of a cylinder sleeve, so that a sliding surface is formed over an axial region of the piston.
  • the separating piston has a bottom forming the dividing wall between the spaces of the working housing, which has a curvature forming a part of a spherical surface in the interior of the piston.
  • a domed structure not only adds to the strength, but also provides the opportunity for an increase in volume of the media space adjacent the bottom of the separating piston.
  • the arrangement may be such that the bottom of the separating piston forms a hemispherical, open to a piston side vault, on the inside ribs are provided, based on the defined by the opening of the hemisphere shape equatorial plane along run by longitudinal circles.
  • the hemispherical shape of a vault with reinforcing inner ribs provides both a high structural strength of the soil and a relatively large increase in the volume of the space adjacent to the soil.
  • the rigid arch structure of the floor can serve as a contact surface with which the separating piston can be supported on the end cover during a movement movement up to an end cover of a respective working housing.
  • the separating piston is designed in such a way that reinforcing ribs in the form of equidistantly spaced, star-shaped, radially extending plates form the connection between the guide ring of the separating piston and its bottom. This results in a cavities exhibiting, open construction of the separating piston, in which a high strength is achieved with low material use. Besides the advantage of the low
  • Material use results in the advantage of low piston weight with correspondingly lower inertia of the piston in the process movements. This is advantageous not only in the case of use of the separating piston in piston / cylinder arrangements in the form of working cylinders, pump cylinders or the like, but in particular also in use the separating piston as a free piston in piston accumulators, where a lightweight piston allows a good response.
  • reinforcing ribs as connecting elements between see guide ring and bottom of the separating piston can be dispensed in the interest of further weight and material savings on a closed, running between the guide ring and the bottom piston skirt.
  • the radially outer end edges of the reinforcing ribs in the axial region of the separating piston located between the guide ring and the annular groove can also be offset radially inwards, resulting in a further reduction in weight and material usage. In this case, the end edge can run with a bend radially inward.
  • the reinforcing ribs are formed such that their upper edge is in a common plane with the upper outer surface of the ball vault of the bottom and with the piston end defining the end edge of the guide ring. This results in a substantial enlargement of the contact surface with which the separating piston can come into contact with a cover of a relevant working housing, for example a cylinder cover in the case of a piston accumulator.
  • the invention is also a piston / Cyl inderan Aunt having a separating device according to one of claims 1 to 13.
  • a piston / cylinder arrangement can advantageously also be designed as a piston accumulator, in which the separating piston separates a gas side from an oil side.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section of a schematically simplified
  • Piston accumulator provided with a separating piston according to egg nem embodiment of the separation device according to the invention
  • FIG. 2 is a plan view, enlarged in relation to a practical embodiment, of the separating piston of FIG. 1;
  • FIG. Fig. 3 is a further enlarged and drawn in perspective oblique view Thomasdarstel development of the separating piston of Figures 1 and 2;
  • Fig. 4 is a similar to Fig. 3 representation of a second embodiment of the separating piston and
  • Fig. 5 to 9 corresponding representations lungs third to seventh embodiments of the separating piston.
  • the separation device according to the invention is explained with reference to an application example, in which in a designated as a whole by 1 storage housing, an axially movable separating piston 3 an oil side 5 separates from a gas side 7.
  • the Vietnamese housing 1 is the end of two cover parts 9, 1 1 completed, of which the left side in Fig. 1 located cover part 9 has an oil port 1 3, which allows the piston accumulator fluid leading to the unspecified dargestel Lte piping of a hydraulic system und and connect to the oil side 5.
  • lid part 1 1 may have a non-illustrated Fül lventil via which the gas side 7 with a working gas, such as nitrogen gas, can be filled.
  • a working gas such as nitrogen gas
  • a guide ring 19 is formed on the separating piston 3 on the outer peripheral side as an integral part of the separating piston 3 to this directly.
  • the intended as a piston guide guide ring 1 9 forms the outside for the interaction with the nikzyl indian inner wall 21 of the housing 1, a guide surface 23 in the form of part of a Zyl indermantels extending from the end portion 1 7 over part of the axial length of the separating piston 3, such as At the opposite bottom 15, at the outer edge 25, there is an annular groove 27 as a seat for a sealing element provided as a piston seal, such as an O-ring shown only in FIG 29.
  • the bottom 15 has a curvature 31 in the direction of the piston interior, the part of a spherical surface kitchen.
  • the separating piston 3 has a piston wall 33, which extends axially from the guide ring 19, to the guide surface 23 offset radially inwardly to the annular groove 27.
  • Reinforcing ribs 35 in the form of flat plates extending radially in a star-like manner form the connection between the guide ring 19, the piston wall 33 and the bottom 15, wherein, as can be seen most clearly in FIG. 3, the radially inward end edges of the reinforcing ribs 35 abut a cylindrical receiving ring 37 in the central region of the curvature 31 of the bottom 15 converge.
  • the reinforcing ribs 35 adjoin the inside of the guide ring 19 and the piston wall 33. As can be seen most clearly in FIG. 3, the radially extending end edges 41 of the reinforcing ribs 35 extend in a curved manner to the receiving ring 37 located lower in the axial direction.
  • the second embodiment shown in Fig. 4 differs from the example described above, inter alia, by a much more curved bottom 15.
  • the central Curvature 31 formed such that in the interior of the separating piston 3, a hemispherical vault 43 is formed on the inside and outside are cavities.
  • On the inside of the vault 43 is inner wall through from the projecting ribs 45 ver ⁇ strengthens, which extend relative to the plane defined by the opening of the hemispherical shape equatorial plane along regularly distributed length circles toward the center of the ball 47 out.
  • FIG. 5 corresponds to the embodiment of FIG. 4, except that the ball center 47 of the arch 43 is raised axially to the level of the upper end portion 1 7.
  • a flat outer surface 49 is formed, so that a larger contact surface for the system is formed on a cover part 9, resulting in better strength properties at a prevailing on the oil side 5 pressure.
  • a gebi ldete on the outer surface 49 drilled hole 51 can serve as a connection device for an optionally provided coupling element, such as a piston rod.
  • Fig. 6 shows a fourth embodiment, which differs from Fig. 5 only insofar as the outer edge 39 of the reinforcing ribs 35 between the guide ring 1 9 and the outside of the vault 43 is not rectilinear, but extends radially inwardly curved.
  • the fifth embodiment of FIG. 7 corresponds to the embodiment of FIG. 5, except that the upper end edge 41 of the reinforcing ribs 35 in a plane with the upper end portion 1 7 of the separating piston 3 and the outer surface 49 of the ball center 47 of the vault 43. running. Together with this outer surface 49 increase the end edges 41 of the reinforcing ribs 35, the contact surface for an abutment against a housing cover, resulting in particularly favorable strength properties.
  • the sixth embodiment of Fig. 8 corresponds to the perennialsbei ⁇ game of Fig. 7, except that, as in the example of FIG.
  • the Fal l, the radially distrusl entailing end edge 39 of the reinforcing ribs 35 between guide ring 1 and the annular groove 27 is curved radially inwardly.
  • the seventh embodiment of FIG. 9 differs from the example of FIG. 8 in that the radially outer end edges 39 of the reinforcing ribs 35, starting from the guide ring 19, do not extend in an axial direction to the annular groove 27, but on the outside of the arch 43 in FIG one of the annular groove 27 axially offset portion 53 adjacent. Thanks to the high structural strength of the spherical vault 43, favorable strength properties of the separating piston 3 are also achieved despite the further savings in piston material and thus further reduced piston weight.
  • the construction of the separating piston 3 according to the invention makes it possible for the separating piston 3 with high strength and very low piston weight of a plastic material in one piece, for example by injection molding, brieflybi.
  • polyarylamide may be provided as a material having substantially the same coefficient of thermal expansion as steel material, as is the case in many application areas as a material of the working housing, for example as a storage housing 1.
  • Pistons / cylinder arrangements with the separating device according to the invention can therefore be safely operated over large working or temperature ranges, for example over ranges of -40 ° C to 120 ° C or higher.
  • a reinforcement of the plastic material may be provided, such as G lasfaserverstärkung and / or plastic fibers or a Kunststoffgelege, applied in the manner of a laminate.

Abstract

Eine Trennvorrichtung für Fluidmedien, die in einem Arbeitsgehäuse (1) aufnehmbar sind, mit einem Trennkolben (3), der innerhalb des Arbeitsgehäuses (1) zwei Medienräume (5, 7) voneinander mediendicht separiert und der entlang seines Außenumfangs zumindest teilweise mit einer Führungseinrichtung (19) versehen ist, die bei einer Verfahrbewegung des Trennkolbens (3) innerhalb des Arbeitsgehäuses (1) an dessen Innenwandung (21) gleitend anliegt, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (19) einstückiger Bestandteil des Trennkolbens (3) ist.

Description

Trennvorrichtung für Fluidmedien
Die Erfindung betrifft eine Trennvorrichtung für Fluidmedien, die in einem Arbeitsgehäuse aufnehmbar sind, mit einem Trennkolben, der innerhalb des Arbeitsgehäuses zwei Medienräume voneinander mediendicht separiert und der entlang seines Außenumfangs zumindest tei lweise mit einer Füh- rungseinrichtung versehen ist, die bei einer Verfahrbewegung des Trennkolbens innerhalb des Arbeitsgehäuses an dessen Innenwandung gleitend anliegt. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Kolben/Zylinderanordnung, die eine Trennvorrichtung dieser Art aufweist. Trennvorrichtungen der oben angegebenen Gattung kommen auf mannigfachen Einsatzgebieten und in Verbindung mit den verschiedenartigsten Medien und bei Arbeitsgehäusen unterschiedlichster Bauarten zum Einsatz. Je nach Anwendungsgebiet können in den betreffenden Medienräumen flüssige, gasförmige oder bedingt strömungsfähige Medien, wie pastöse Substanzen, eingeschlossen sein. Dementsprechend kann der jeweil ige
Trennkolben die Aufgabe haben, gasförmige Medien von flüssigen Medien, gasförmige Medien von gasförmigen Medien, flüssige Medien von flüssigen Medien oder eine der vorstehend genannten Medienarten von pastösen Medien oder letztere untereinander zu trennen. Als weitere wesentliche Einsatzgebiete für Trennvorrichtungen der eingangs genannten Gattung sind Kolben/Zylinderanordnungen wie Pumpeinrichtungen, Arbeitszylinder oder Kolbenspeicher zu nennen. Wenn für Pumpeinrichtungen oder Arbeitszy- linder der Trennkolben als Pumpenkolben oder Arbeitskolben dient, ist er mit einer kraftübertragenden Einrichtung gekoppelt, beispielsweise in Form einer Kolbenstange. Bei einem Kolbenspeicher ist der Trennkolben als Freikolben im betreffenden Speichergehäuse verfahrbar und trennt in diesem beispielsweise eine Gasseite von einer Ölseite.
In Anbetracht der vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten derartige Trennvorrichtungen, von denen vorstehend beispielhaft lediglich ein Teil angesprochen ist, ergeben sich bei der Herstellung solcher Trennvorrichtungen hohe Stückzahlen. Aus wirtschaftlichen Gründen besteht daher die Forderung nach rationeller und kostengünstiger Fertigung der Trennvorrichtungen. Im Hinblick auf diese Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Trennvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist, sich nichts desto weniger jedoch durch ein günstiges und sicheres Betriebsverhalten auszeichnet.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Trennvorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass die Führungseinrichtung einstückiger Bestandteil des Trennkolbens ist. Dadurch, dass dergestalt der Kolben selbst mit eigener Materialpartie die Führungsfunktion für die Verfahrbewegungen innerhalb des Arbeitsgehäuses übernimmt, kommen die im Stand der Technik vorgesehenen Einrichtungen in Wegfall, wie übliche Führungsbänder oder Führungsleisten, die in entlang des Außenumfangs betreffender Trennkolben ausgebildeten nutartigen Ausnehmungen aufnehmbar sind. Die Erfindung führt nicht nur zu verringerten Materialkosten, sondern vermeidet auch für die Anbringung der Führungsbänder und -leisten anfallende Montagekosten, so dass insbesondere geringere Fertigungskosten realisierbar sind. Für eine besonders einfache und rationelle Fertigung kann die Anordnung so getroffen sein, dass die Führungseinrichtung einen Führungsring aufweist, der am Trennkolben unmittelbar angeformt ist.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist der Führungsring an einem Endbereich des Trennkolbens angeformt.
Bei einer solchen Ausführungsform ergeben sich besonders günstige Füh- rungs- und Abdichtungseigenschaften des Trennkolbens, wenn an dem dem Führungsring entgegengesetzten Endbereich des Trennkolbens eine umfängliche Ringnut als Sitz für eine Kolbendichtung, beispielsweise in Form eines O-Ringes, gebildet ist. Durch den so gebildeten axialen Abstand zwischen Führungsring und Kolbendichtung ist der Trennkolben besonders kippsicher und mit guter Abdichtung an der Innenwandung des Arbeitsgehäuses geführt.
Für die Zusammenwirkung mit einer kreiszylindrischen Innenwandung des Arbeitsgehäuses kann der Führungsring eine einen Teil eines Zylinderman- tels bildende Führungsfläche ausbilden, so dass über einen Axialbereich des Kolbens eine Gleitfläche gebildet ist.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist der Trennkolben einen die Trennwand zwischen den Räumen des Arbeitsgehäuses bilden- den Boden auf, der eine ein Teil einer Kugelfläche bildende Wölbung ins Kolbeninnere aufweist. Eine gewölbte Struktur trägt nicht nur zur Erhöhung der Festigkeit bei, sondern bietet auch die Möglichkeit einer Volumenvergrößerung des an den Boden des Trennkolbens angrenzenden Medienraums. In besonders vorteilhafter Weise kann diesbezüglich die Anordnung so getroffen sein, dass der Boden des Trennkolbens ein halbkugelartiges, zu einer Kolbenseite offenes Gewölbe bildet, an dessen Innenseite Rippen vorgesehen sind, die, bezogen auf die durch die Öffnung der Halbkugelform defi- nierte Äquatorialebene, entlang von Längenkreisen verlaufen. Die halbkugelartige Form eines Gewölbes mit verstärkenden inneren Rippen ergibt sowohl eine hohe Strukturfestigkeit des Bodens als auch eine verhältnismäßig starke Vergrößerung des Volumens des an den Boden angrenzenden Raumes.
Bei Ausführungsbeispielen, bei denen sich das Gewölbe des Bodens mit einer im Bereich der Kugelmitte gebildeten Außenfläche bis zur Höhe des benachbarten Endbereichs des Trennkolbens erstreckt, ergibt sich der besondere Vorteil, dass die steife Gewölbestruktur des Bodens als Anlageflä- che dienen kann, mit der sich der Trennkolben bei einer Verfahrbewegung bis zu einem Enddeckel eines betreffenden Arbeitsgehäuses am Enddeckel abstützen kann.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist der Trennkolben der- art ausgebildet, dass Verstärkungsrippen in Form von in gleichen Abständen voneinander angeordneten, sich sternförmig in Radialrichtung erstreckenden Platten die Verbindung zwischen dem Führungsring des Trennkolbens und dessen Boden bilden. Dadurch ergibt sich eine Hohlräume aufweisende, offene Bauweise des Trennkolbens, bei der eine hohe Festigkeit bei ge- ringem Werkstoffeinsatz erreicht ist. Neben dem Vorteil des geringen
Werkstoffeinsatzes ergibt sich der Vorteil des geringen Kolbengewichts mit entsprechend geringer Massenträgheit des Kolbens bei den Verfahrensbewegungen. Dies ist nicht nur bei einem Einsatz des Trennkolbens bei Kol- ben/Zylinder-anordnungen in Form von Arbeitszylindern, Pumpenzylindern oder dergleichen vorteilhaft, sondern insbesondere auch bei einem Einsatz des Trennkolbens als Freikolben bei Kolbenspeichern, bei denen ein leichtgewichtiger Kolben ein gutes Ansprechverhalten ermöglicht.
Bei einer Bauweise mit Verstärkungsrippen als Verbindungselemente zwi- sehen Führungsring und Boden des Trennkolbens kann im Interesse weiterer Gewichts- und Werkstoffeinsparung auf ein geschlossenes, zwischen Führungsring und Boden verlaufendes Kolbenhemd verzichtet werden. Auch können die radial außenliegenden Endränder der Verstärkungsrippen in dem zwischen dem Führungsring und der Ringnut gelegenen Axialbe- reich des Trennkolbens radial nach innen versetzt verlaufen, wodurch sich eine weitere Verringerung von Gewicht und Materialeinsatz ergibt. Dabei kann der Endrand mit einer Biegung radial nach innen verlaufen.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen sind die Verstärkungs- rippen derart ausgebildet, dass ihr oberer Rand mit der oberen Außenfläche des Kugelgewölbes des Bodens und mit dem das Kolbenende definierenden Endrand des Führungsringes in einer gemeinsamen Ebene liegt. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Vergrößerung der Kontaktfläche, mit der der Trennkolben an einem Deckel eines betreffenden Arbeitsgehäuses in Anla- ge kommen kann, beispielsweise einem Zylinderdeckel bei einem Kolbenspeicher.
Die Bauweise mit einem durch ein halbkugelartiges Gewölbe verstärkten Bodenbereich und mit verstärkenden Rippen ermöglicht die Herstellung eines Trennkolbens hoher Struktur- und Formfestigkeit mit geringstem Mate¬ rialaufwand und eröffnet insbesondere auch die Möglichkeit, den Trennkolben aus einem Kunststoffwerkstoff durch Spritzformen besonders rationell und wirtschaftlich herzustellen. Gemäß dem Patentanspruch 14 ist Gegenstand der Erfindung auch eine Kolben/Zyl inderanordnung, die eine Trennvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist. Eine derartige Kolben/Zylinderanordnung kann unter anderem mit Vorteil auch als Kolbenspeicher ausgebildet sein, in dem der Trennkolben eine Gasseite von einer Ölseite separiert.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines schematisch vereinfacht dargestellten
Kolbenspeichers, versehen mit einem Trennkolben gemäß ei nem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung;
Fig. 2 eine gegenüber einer praktischen Ausführungsform vergrößert gezeichnete Draufsicht des Trennkolbens von Fig. 1 ; Fig. 3 eine weiter vergrößert und in perspektivischer Schrägansicht gezeichnete Schnittdarstel lung des Trennkolbens von Fig. 1 und 2;
Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnl iche Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Trennkolbens und
Fig. 5 bis 9 entsprechende Darstel lungen dritter bis siebter Ausführungsbeispiele des Trennkolbens. In der folgenden Beschreibung ist die erfindungsgemäße Trennvorrichtung anhand eines Anwendungsbeispiels erläutert, bei dem in einem als Ganzes mit 1 bezeichneten Speichergehäuse ein axial verfahrbarer Trennkolben 3 eine Ölseite 5 von einer Gasseite 7 trennt. Das kreiszyl indrische Gehäuse 1 ist endseitig von zwei Deckelteilen 9, 1 1 abgeschlossen, von denen das in Fig. 1 linksseitig gelegene Deckelteil 9 einen Ölanschluss 1 3 aufweist, der es erlaubt, den Kolbenspeicher fluidführend an die nicht näher dargestel lte Verrohrung eines Hydrauliksystems anzuschl ießen und mit der Ölseite 5 zu verbinden. Das in Fig. 1 rechtsseitig gelegene Deckelteil 1 1 kann ein nicht dargestelltes Fül lventil aufweisen, über das die Gasseite 7 mit einem Arbeitsgas, beispielsweise Stickstoffgas, befüllbar ist. Der insoweit erwähnte Aufbau eines Kolbenspeichers ist Stand der Technik, so dass an dieser Stel le hierauf nicht mehr näher einzugehen ist. Wie die Fig. 1 und insbesondere die Fig. 2 und 3, in denen der Trennkolben 3 einzeln dargestellt ist, zeigen, ist der Trennkolben 3 in einer Art Leichtbauweise ausgebildet, wobei sich zwischen einem Boden 1 5, der die Trennwand zwischen Ölseite 5 und Gasseite 7 bildet, und einem dem Boden 1 5 entgegengesetzten Endbereich 1 7 mehrere Hohlräume befinden. Im Bereich dieses Endbereichs 1 7 ist am Trennkolben 3 außenumfangsseitig ein Führungsring 19 als einstückiger Bestandteil des Trennkolbens 3 an diesen unmittelbar angeformt. Der als Kolbenführung vorgesehene Führungsring 1 9 bildet außenseitig für die Zusammenwirkung mit der kreiszyl indrischen Innenwandung 21 des Gehäuses 1 eine Führungsfläche 23 in Form eines Teils eines Zyl indermantels, der sich vom Endbereich 1 7 über einen Teil der axialen Länge des Trennkolbens 3 erstreckt, etwa über 1/5 der axialen Länge des Trennkolbens 3. Am gegenüberliegenden Boden 1 5 schl ießt sich an dessen Außenrand 25 eine Ringnut 27 als Sitz für ein als Kolbendichtung vorgesehenes Dichtelement an, wie einen lediglich in Fig. 1 dar- gestel lten O-Ring 29. In seinem Zentralbereich weist der Boden 1 5 eine Wölbung 31 in Richtung auf das Kolbeninnere auf, die Tei l einer Kugelflä- che bildet. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 bis 3 weist der Trennkolben 3 eine Kolbenwand 33 auf, die sich vom Führungsring 19, zu dessen Führungsfläche 23 radial nach innen versetzt, axial bis zur Ringnut 27 erstreckt. Verstärkungsrippen 35 in Form flacher Platten, die sich sternartig in Radialrichtung erstrecken, bilden die Verbindung zwischen dem Führungsring 19, der Kolbenwand 33 und dem Boden 15, wobei, wie am deutlichsten aus Fig. 3 entnehmbar ist, die radial innenliegenden Endränder der Verstärkungsrippen 35 an einem zylindrischen Aufnahmering 37 im Zentralbereich der Wölbung 31 des Bodens 15 zusammenlaufen. Mit ihren äu- ßeren Endrändern 39 grenzen die Verstärkungsrippen 35 an die Innenseite des Führungsringes 19 und die Kolbenwand 33 an. Wie am deutlichsten der Fig. 3 entnehmbar ist, verlaufen die sich radial erstreckenden Endränder 41 der Verstärkungsrippen 35 in geschwungenem Verlauf zu dem in Axialrichtung tiefer gelegenen Aufnahmering 37 hin.
Das in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom zuvor beschriebenen Beispiel unter anderem durch einen wesentlich stärker gewölbten Boden 15. Ausgehend von dem Bereich des Außenrandes 25 mit der daran befindlichen Ringnut 27 für das in Fig. 4 nicht gezeigte Dichtelement, ist die zentrale Wölbung 31 derart ausgebildet, dass im Inneren des Trennkolbens 3 ein halbkugelförmiges Gewölbe 43 entsteht, an dessen Innen- und Außenseite sich Hohlräume befinden. An der Innenseite ist das Gewölbe 43 durch aus der Innenwand vorstehende Rippen 45 ver¬ stärkt, die, bezogen auf die durch die Öffnung der Halbkugelform definierte Äquatorialebene, entlang regelmäßig verteilter Längenkreise in Richtung auf die Kugelmitte 47 hin verlaufen. Ein weiterer Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass zwischen Führungsring 19 und Ringnut 27 die äußere Kolbenwand 33 weggelassen ist und der radial außenliegende Endrand 39 der Verstärkungsrippen 35 vom Außenumfang des Trenn- kolbens 3 radial nach innen versetzt ist. Das in Fig. 5 gezeigte, dritte Ausführungsbeispie! entspricht dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4, abgesehen davon, dass die Kugelmitte 47 des Gewölbes 43 axial bis zur Ebene des oberen Endbereichs 1 7 angehoben ist. An der Kugelmitte 47 ist eine ebene Außenfläche 49 ausgebildet, so dass eine größere Kontaktfläche für die Anlage an einem Deckelteil 9 gebildet ist, wodurch sich bessere Festigkeitseigenschaften bei einem auf der Ölseite 5 herrschenden Überdruck ergeben. Eine an der Außenfläche 49 gebi ldete Bohrung 51 kann als Anschlusseinrichtung für ein gegebenenfalls vorzusehendes Koppelelement, wie eine Kolbenstange, dienen.
Die Fig. 6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, das sich gegenüber Fig. 5 lediglich insofern unterscheidet, als der Außenrand 39 der Verstärkungsrippen 35 zwischen Führungsring 1 9 und der Außenseite des Gewölbes 43 nicht geradlinig, sondern radial nach innen geschwungen verläuft.
Das fünfte Ausführungsbeispiel von Fig. 7 entspricht dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5, abgesehen davon, dass der obere Endrand 41 der Verstärkungsrippen 35 in einer Ebene mit dem oberen Endbereich 1 7 des Trennkolbens 3 und der Außenfläche 49 der Kugelmitte 47 des Gewölbes 43 ver- läuft. Zusammen mit dieser Außenfläche 49 vergrößern die Endränder 41 der Verstärkungsrippen 35 die Kontaktfläche für eine Anlage an einem Gehäusedeckel, wodurch sich besonders günstige Festigkeitseigenschaften ergeben. Das sechste Ausführungsbeispiel von Fig. 8 entspricht dem Ausführungsbei¬ spiel von Fig. 7, abgesehen davon, dass, wie dies auch bei dem Beispiel von Fig. 6 der Fal l ist, der radial außenl iegende Endrand 39 der Verstärkungsrippen 35 zwischen Führungsring 1 9 und der Ringnut 27 radial nach innen geschwungen verläuft. Das siebte Ausführungsbeispiel von Fig. 9 unterscheidet sich vom Beispiel von Fig. 8 dadurch, dass sich die radial äußeren Endränder 39 der Verstärkungsrippen 35, ausgehend vom Führungsring 19 nicht in axialer Richtung bis zur Ringnut 27 erstrecken, sondern an der Außenseite des Gewölbes 43 in einem von der Ringnut 27 axial versetzten Bereich 53 angrenzen. Dank der hohen Strukturfestigkeit des kugeligen Gewölbes 43 ergeben sich auch trotz der weiteren Einsparung an Kolbenmaterial und dadurch weiter verringertem Kolbengewicht günstige Festigkeitseigenschaften des Trennkolbens 3.
Die erfindungsgemäße Bauweise des Trennkolbens 3 ermöglicht es, den Trennkolben 3 mit hoher Festigkeit und sehr geringem Kolbengewicht aus einem Kunststoffwerkstoff einstückig, beispielsweise durch Spritzformen, auszubi lden. Beispielsweise kann Polyarylamid als Werkstoff vorgesehen sein, der im Wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie Stahlmaterial aufweist, wie es bei vielen Anwendungsgebieten als Material des Arbeitsgehäuses in Frage kommt, beispielsweise als Speichergehäuse 1 . Kolben/Zylinderanordnungen mit der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung lassen sich daher über große Arbeits- oder Temperaturbereiche sicher betreiben, etwa über Bereiche von -40°C bis 120°C oder höher.
Auch kann eine Verstärkung des Kunststoffmaterials vorgesehen sein, etwa als G lasfaserverstärkung und/oder aus Kunststofffasern oder einem Kunststoffgelege, aufgebracht in der Art eines Laminates.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Trennvorrichtung für Fluidmedien, die in einem Arbeitsgehäuse (1 ) aufnehmbar sind, mit einem Trennkolben(3), der innerhalb des Arbeitsgehäuses (1 ) zwei Medienräume (5, 7) voneinander mediendicht separiert und der entlang seines Außenumfangs zumindest teilweise mit einer Führungseinrichtung (19) versehen ist, die bei einer Verfahrbewegung des Trennkolbens (3) innerhalb des Arbeitsgehäuses (1 ) an dessen Innenwandung (21 ) gleitend anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (1 9) einstückiger Bestandteil des Trennkolbens (3) ist.
2. Trennvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung einen Führungsring (19) aufweist, der an dem Trennkolben (3) unmittelbar angeformt ist.
. Trennvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (1 9) an einem Endbereich (1 7) des Trennkolbens (3) angeformt ist.
. Trennvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Führungsring (1 9 entgegengesetzten Endbereich (25) des Trennkolbens (3) eine umfängliche Ringnut (27) als Sitz für eine Kolbendichtung, beispielsweise in Form eines O-Ringes (29), gebildet ist.
. Trennvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (1 9) für die Zusammenwirkung mit einer kreiszylindrischen Innenwandung (21 ) des Arbeitsgehäuses (1 ) eine einen Teil eines Zylindermantels bildende Führungsfläche (23) ausbildet.
6. Trennvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkolben (3) einen die Trennwand zwischen den Räumen (5, 7) des Arbeitsgehäuses (1) bildenden Boden
(1 5) aufweist, der eine ein Teil einer Kugelfläche bildende Wölbung (31 ) ins Kolbeninnere aufweist.
7. Trennvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (1 5) des Trennkolbens (3) ein halbkugelartiges, zu einer Kolbenseite offenes Gewölbe (43) bi ldet, an dessen Innenseite Rippen (45) vorgesehen sind, die, bezogen auf die durch die Öffnung der Halbkugelform definierte Äquatorialebene, entlang von Längenkreisen zur Kugelmitte (47) des Gewölbes (43) verlaufen.
8. Trennvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Gewölbe (43) des Bodens (1 5) mit einer im Bereich der Kugelmitte (47) gebi ldeten Außenfläche (49) bis zur Höhe des benachbarten Endbereichs (1 7) des Trennkolbens (3) erstreckt.
9. Trennvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verstärkungsrippen (35) in Form von in gleichen Abständen voneinander angeordneten, sich in Radialrichtung erstreckenden Platten die Verbindung zwischen dem Führungsring (1 9) des Trennkolbens (3) und dessen Boden (1 5) bilden.
10. Trennvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsrippen (35) in dem zwischen dem Führungsring (19) und der Ringnut (27) gelegen Axialbereich des Trennkolbens (3) einen vom Außenumfang des Trennkolbens (3) radial nach innen versetzten Endrand (39) besitzen.
1 1. Trennvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen Führungsring (19) und Ringnut (27) verlaufende äußere Endrand (39) der Verstärkungsrippen(35), von dem Führungsring (19) ausgehend, mit einer Biegung radial nach innen verläuft.
12. Trennvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Rand (41 ) der Verstärkungsrippen (35) mit der oberen Außenfläche (49) des Kugelgewölbes (43) und mit dem das Kolbenende definierenden Endrand des Führungsringes (1 9) in einer gemeinsamen Ebene liegt.
13. Trennvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der der Ringnut (27) zugewandte Endrand (39) der Verstärkungsrippen an die Außenseite des Kugelgewölbes (43) an einer Stel le (53) angrenzt, die gegenüber der zugekehrten Wand der Ringnut (27) axial versetzt ist.
14. olben/Zylinderanordnung, die eine Trennvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 3 besitzt, deren Trennkolben (3) in einem Arbeitsgehäuse (1 ) in Form eines Zylinders verfahrbar ist, in dem der Trennkolben (3) zwei Arbeitsräume (5, 7) mediendicht voneinander separiert.
1 5. Kolben/Zyl inderanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Kolbenspeicher ausgebildet ist, in dem der Trennkolben (3) eine Gasseite (7) von einer Ölseite (5) separiert.
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