DE102017006064A1

DE102017006064A1 - Hydrospeicher

Info

Publication number: DE102017006064A1
Application number: DE102017006064.9A
Authority: DE
Inventors: Norbert Weber
Original assignee: Hydac Technology GmbH
Current assignee: Hydac Technology GmbH
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2018-12-27
Also published as: EP3421818B1; EP3421818A1; MA46372A

Abstract

Ein Hydrospeicher, mit einem eine Längsachse (4) definierenden Gehäuse (2), in dem eine aus elastomerem Material bestehende Membran (22) als bewegliches Trennelement eine Flüssigkeitsseite (12) von einer Gasseite (20) trennt, wobei die Membran (22) an ihrem Öffnungsrand (24) an der Innenseite des Gehäuses (2) festgelegt ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (22) in unverformtem Zustand eine in Richtung der Längsachse (4) gemessene Länge besitzt, die zumindest das Zweifache des Durchmessers des Öffnungsrandes (24) beträgt, und dass die unverformte Membran (22) zwischen dem Öffnungsrand (24) und ihrem geschlossenen Endbereich (28) mit geraden Mantellinien (30) verläuft, die in Richtung auf den Endbereich (28) konvergieren.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydrospeicher, mit einem eine Längsachse definierenden Gehäuse, in dem eine aus elastomerem Material bestehende Membran als bewegliches Trennelement eine Flüssigkeitsseite von einer Gasseite trennt, wobei die Membran an ihrem Öffnungsrand an der Innenseite des Gehäuses festgelegt ist.
Hydrospeicher in Form von Membranspeichern sind bekannt, vgl. DE 34 04 897 A1 oder DE 41 31 524 A1 . Bei den bekannten Membranspeichern besitzt die Membran im unverformten Zustand, bei dem die Gasseite das größte Volumen besitzt, die Form einer Halbkugel. In Anpassung an die Kugelform besitzt auch das Gehäuse in dem die Membran umgebenden Gehäuseteil eine kugelige Form. Bei der Auslegung der Gasseite auf ein hohes nutzbares Arbeitsgasvolumen führt dies zu einer breit auslagernden, ungünstigen Bauform des Gehäuses, verglichen mit anderen Speicherbauformen, wie Blasenspeichern, die ein wesentlich günstigeres Verhältnis zwischen dem Volumen der Gasseite und der Gehäusebreite aufweisen.
Im Hinblick auf diese Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Hydrospeicher in Form eines Membranspeichers zur Verfügung zu stellen, dessen Gasseite, trotz schlanker Bauweise des Gehäuses, ein hohes Volumen besitzt.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch einen Hydrospeicher gelöst, der 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 Membran in unverformtem Zustand eine in Richtung der Längsachse gemessene Länge besitzt, die zumindest das Zweifache des Durchmessers des Öffnungsrandes beträgt, und dass die unverformte Membran zwischen dem Öffnungsrand und ihrem geschlossenen Endbereich mit geraden Mantellinien verläuft, die in Richtung auf den Endbereich konvergieren. Bei dieser Formgebung der Membran, die zwischen Öffnungsrand und geschlossenem Endbereich einem langen flachen Konus entspricht, lässt sich, vergleichbar mit einem Blasenspeicher, ein hohes Volumen der Gasseite mit einem schlanken, an die Form der Membran angepassten Speichergehäuse realisieren.
Besonders bevorzugt beträgt die unverformte Länge der Membran zumindest das 2,5-fache des Durchmessers der freien Öffnung des Öffnungsrandes.
Vorteilhafterweise ist für den Hauptteil der Membran eine verhältnismäßig flache Kegelform vorgesehen, bei der die vom Öffnungsrand zum Endbereich der unverformten Membran verlaufenden Mantellinien zur Längsachse in einem Winkel zwischen 1,5° und 3° konvergieren.
Vorzugsweise ist der an die geraden Mantellinien anschließende Endbereich der Membran halbkugelartig gewölbt. Bei der üblicherweise gewölbten Form des Bodenteils des Gehäuses ergibt sich so eine formangepasste Anlage bei druckloser Flüssigkeitsseite.
Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist das Gehäuse ein Hauptteil in Form eines länglichen, kreiszylindrischen, ein geschlossenes Bodenteil aufweisenden Topfes auf, wobei der Öffnungsrand der Membran im Hauptteil in der Nähe des offenen Endes des Topfes festgelegt ist.
Vorzugsweise ist der Topf am offenen Ende durch ein mit dem einen Schweißbereich bildenden Rand des Topfes verschweißtes, gewölbtes Kopfteil geschlossen.
Beim Einsatz einer Membran, die am Öffnungsrand eine wulstartige Verdickung aufweist, ist die Anordnung mit Vorteil so getroffen, dass für die Verdickung in der Innenwand des Gehäuses eine ringnutartige Einkerbung gebildet ist, in der die Verdickung durch einen Haltering gehalten ist, der ein die Verdickung teilweise umfassendes Halteteil aufweist. Durch Einsetzen des Halteringes lässt sich die Membran mit geringem Montageaufwand an der Gehäusewand unter Ausbildung einer fluiddichten Abdichtung festlegen.
Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist der Haltering einen Kranz nachgiebiger Finger auf, die vom Halteteil weg in Richtung auf das Kopfteil axial über den Schweißbereich hinaus vorstehen und einen Sitz für einen metallischen Schutzring bilden, der den Schweißbereich zwischen Topf und Kopfteil innenseitig überdeckt. Bei dieser Anordnung bildet der Schutzring eine thermische Abschirmung zwischen dem Schweißbereich und dem Haltering, so dass dieser aus einem Kunststoffmaterial in einem Spritzgussverfahren rationell und kostengünstig herstellbar ist.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Einzelnen erläutert, in deren einziger Figur der erfindungsgemäße Hydrospeicher im Längsschnitt dargestellt ist.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hydrospeichers weist ein zweiteiliges Gehäuse 2 aus metallischem Werkstoff auf, das sich entlang einer Längsachse 4 erstreckt und ein Hauptteil in Form eines kreiszylindrischen Topfes 6 mit einem Bodenteil 8 aufweist. Dieses ist kreisbogenförmig gewölbt und bis auf einen zur Achse 4 koaxialen Anschluss 10 geschlossen, der für Hydraulikflüssigkeit den Zugang zur Flüssigkeitsseite 12 im Gehäuse 2 bildet. Als zweites Gehäuseteil ist am offenen Ende des Topfes 6 ein Kopfteil 14 entlang eines Schweißbereichs 16 mit dem Rand des Topfes 6 verschweißt, beim vorliegenden Beispiel mittels eines Elektronen-Schweißverfahrens. Das Kopfteil 14, das eine ähnlich gewölbte Form wie das Bodenteil 8 besitzt, ist bis auf einen koaxialen Anschluss 18 geschlossen, der den Zugang für ein Arbeitsgas, wie N₂, zur im Gehäuseinneren befindlichen Gasseite 20 bildet. Ein gegebenenfalls am Anschluss 18 befindliches Füllventil und eine zugehörige Rohrleitung sind nicht dargestellt, ebenso wie die Verbindung des am Bodenteil 8 befindlichen Anschlusses 10 mit einem zugehörigen Hydrauliksystem weggelassen ist.
Wie gezeigt, hat das Gehäuse 2 mit dem langgestreckten, vom Topf 6 gebildeten Hauptteil die Form einer schlanken Speicherflasche, die innerhalb des Topfes 6 eine elastomere Membran 22 aufnimmt, die in dem in der Figur gezeigten unverformten Zustand eine entsprechend schlanke, langgestreckte Form besitzt. Die unverformte Membran 22 bildet zwischen ihrem Öffnungsrand 24 und einer Übergangsstelle 26 zum Endbereich 28 einen flachen, langgestreckten Konus mit gerade verlaufenden Mantellinien 30. Der sich an der Übergangsstelle 26 anschließende, gewölbte Endbereich 28 weist, wie bei den bekannten Membranspeichern, eine Endverstärkung 32 auf.
Wie bei Membranspeichern üblich, weist die Membran 22 am Öffnungsrand 24 eine wulstartige Verdickung 34 auf. Für die Festlegung der Membran 22 ist im Topf 6 in geringem Abstand von dem den Schweißbereich 16 bildenden Topfende in der Innenwand eine ringnutartige Einkerbung 36 ausgebildet, die einen Sitz für die wulstartige Verdickung 34 bildet.
Zur Sicherung des Eingriffs der Verdickung 34 mit der Einkerbung 36 ist ein Haltering 38 vorgesehen, der ein Halteteil 40 aufweist, das eine vom Außenumfang des Halteringes 38 nach einwärts versetzte, teilweise Umfassung der Innenseite der Verdickung 34 bildet. Vom Halteteil 40, axial in Richtung zum Kopfteil 14 verlaufend, weist der Haltering 38 einen Kranz nachgiebiger Finger 42 auf, die durch Schlitze 44 voneinander getrennt sind und sich über den Schweißbereich 16 hinaus erstrecken. Umfangsseitig bilden die Finger 42 eine Ringnut 46 als Sitz für einen Schutzring 48, der durch einen metallischen Flachring gebildet ist. Dieser ist durch Verschieben über Schrägflächen an den Enden der Finger 42 in die Ringnut 46 einschnappbar.
Zur Montage ist die Membran 22 bei geöffnetem Topf 6 zusammen mit dem Haltering 38 und dem Schutzring 48 in den Topf 6 einsetzbar, wobei bei der eingesetzten Position der Schutzring 48 in eine den Schweißbereich 16 überdeckende Lage kommt. Bei Durchführen des zum Schließen des Gehäuses 2 durchgeführten Verschweißens mit dem Kopfteil 14 bildet der Schutzring 48 dadurch eine thermische Abschirmung gegenüber dem Haltering 38, so dass dieser aus einem strukturfesten Kunststoffmaterial rationell und kostengünstig als Spritzgussteil herstellbar ist. Als Kunststoffmaterial kann mit Vorteil ein glasfaserverstärktes Polyarylamid vorgesehen sein.
Wie der Figur entnehmbar ist, hat die unverformte Membran 22 in Richtung der Achse 4 eine Länge, die ein Mehrfaches des Durchmessers am Öffnungsrand 24 beträgt. Beim gezeigten Beispiel beträgt die unverformte Länge näherungsweise das 2,5-fache des Durchmessers der freien Öffnung des Öffnungsrandes 24. Die Mantellinien 30 des zwischen Öffnungsrand 24 und Endbereich 28 verlaufenden, flachen Konus der Membran 22 konvergieren zur Längsachse 4 in einem geringen Winkel, beim dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Winkel von 2°. Bei dieser Konfiguration ergibt sich im Vergleich zu den bekannten Membranspeichern ein optimales Verhältnis zwischen Außendurchmesser des Gehäuses 2 und nutzbarem Volumen an Arbeitsgas in der Gasseite 20.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3404897 A1 [0002]
DE 4131524 A1 [0002]

Claims

Hydrospeicher, mit einem eine Längsachse (4) definierenden Gehäuse (2), in dem eine aus elastomerem Material bestehende Membran (22) als bewegliches Trennelement eine Flüssigkeitsseite (12) von einer Gasseite (20) trennt, wobei die Membran (22) an ihrem Öffnungsrand (24) an der Innenseite des Gehäuses (2) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (22) in unverformtem Zustand eine in Richtung der Längsachse (4) gemessene Länge besitzt, die zumindest das Zweifache des Durchmessers des Öffnungsrandes (24) beträgt, und dass die unverformte Membran (22) zwischen dem Öffnungsrand (24) und ihrem geschlossenen Endbereich (28) mit geraden Mantellinien (30) verläuft, die in Richtung auf den Endbereich (28) konvergieren.
Hydrospeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unverformte Länge der Membran (22) zumindest das 2,5-fache des Durchmessers der freien Öffnung des Öffnungsrandes (24) beträgt.
Hydrospeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Öffnungsrand (24) zum Endbereich (28) der unverformten Membran (22) verlaufenden Mantellinien (30) zur Längsachse (4) in einem Winkel zwischen 1,5° und 3° konvergieren.
Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der an die geraden Mantellinien (30) anschließende Endbereich (28) der Membran (22) halbkugelartig gewölbt ist.
Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) ein Hauptteil in Form eines länglichen, kreiszylindrischen, ein geschlossenes Bodenteil (8) aufweisenden Topfes (6) aufweist und dass der Öffnungsrand (24) der Membran (22) im Hauptteil in der Nähe des offenen Endes des Topfes (6) festgelegt ist.
Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Topf (6) am offenen Ende durch ein mit dem einen Schweißbereich (16) bildenden Rand des Topfes (6) verschweißtes, gewölbtes Kopfteil (14) geschlossen ist.
Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (22) am Öffnungsrand (24) eine wulstartige Verdickung (34) aufweist, für die in der Innenwand des Gehäuses (2) eine ringnutartige Einkerbung (36) gebildet ist, in der die Verdickung (34) durch einen Haltering (38) gehalten ist, der ein die Verdickung (34) teilweise umfassendes Halteteil (40) aufweist.
Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (38) einen Kranz nachgiebiger Finger (42) aufweist, die vom Halteteil (40) weg in Richtung auf das Kopfteil (14) axial über den Schweißbereich (16) hinaus vorstehen und einen Sitz (46) für einen metallischen Schutzring (48) bilden, der den Schweißbereich (16) innenseitig überdeckt.