DE102011116240B4 - Hydraulic accumulator - Google Patents
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Abstract
Hydrospeicher, mit einem Gehäuse (1) und einer in diesem eine erste Medienseite, insbesondere Fluidseite (13), von einer zweiten Medienseite, insbesondere Gasseite (11), trennenden, bewegbaren Trennwand (9) in Form einer elastomeren Membran, die an ihrem Umfangsrand (19) am Gehäuse (1) festgelegt ist und in ihrem Zentralbereich ein Ventilteil (31) aufweist, das bei einer der möglichen Auslenkungen der Trennwand (9) eine in die erste Medienseite (13) einmündende Öffnung (15) des Gehäuses (1) verschließt, wobei die Trennwand (9) als Wellenmembran ausgebildet ist, die eine Mehrzahl an Wellentälern (37) und Wellenbergen (35) aufweist, die von einem Ausgangszustand ausgehend in einem betätigten Zustand sich ausrollend in Richtung der ersten Medienseite (13) glättend bewegen, wobei am Umfangsrand der Wellenmembran (9) für die Festlegung am Gehäuse (1) ein verdickter Randwulst (19) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Randwulst (19) im unbetätigten Zustand der Wellenmembran (9) größer als die Wellenhöhe der Wellen (33) ist, so dass der Randwulst (19) über den benachbarten Wellenberg (35) und über die der Gasseite (11) zugewandte, gedachte Trennwandfläche (40) hinaus axial vorstehend ist. Hydraulic accumulator, comprising a housing (1) and a movable partition (9) in the form of an elastomeric membrane separating a first media side, in particular a fluid side (13), from a second media side, in particular a gas side (11), which is secured to the housing (1) at its peripheral edge (19) and has a valve part (31) in its central region, which, upon one of the possible deflections of the partition (9), closes an opening (15) of the housing (1) leading into the first media side (13), wherein the partition (9) is designed as a wave membrane having a plurality of wave troughs (37) and wave crests (35) which, starting from an initial state, roll out in an actuated state and move in a smoothing manner towards the first media side (13), wherein a thickened edge bead (19) is provided on the peripheral edge of the wave membrane (9) for securing it to the housing (1), characterized in that the edge bead (19) in the unactuated state of the wave membrane (9) is greater than the wave height of the waves (33), so that the edge bead (19) projects axially beyond the adjacent wave crest (35) and beyond the imaginary partition wall surface (40) facing the gas side (11).
Description
Die Erfindung betrifft einen Hydrospeicher, mit einem Gehäuse und einer in diesem eine erste Medienseite, insbesondere Fluidseite von einer zweiten Medienseite, insbesondere Gasseite trennenden, bewegbaren Trennwand in Form einer elastomeren Membran, die an ihrem Umfangsrand am Gehäuse festgelegt ist und in ihrem Zentralbereich ein Ventilteil aufweist, das bei einer der möglichen Auslenkungen der Trennwand eine in die erste Medienseite einmündende Öffnung des Gehäuses verschließt, wobei die Trennwand als Wellenmembran ausgebildet ist, die eine Mehrzahl an Wellentälern und Wellenbergen aufweist, die von einem Ausgangszustand ausgehend in einem betätigten Zustand sich ausrollend in Richtung der ersten Medienseite glättend bewegen, wobei am Umfangsrand der Wellenmembran für die Festlegung am Gehäuse ein verdickter Randwulst vorgesehen ist.The invention relates to a hydraulic accumulator, with a housing and a movable partition in the form of an elastomeric membrane separating a first media side, in particular a fluid side, from a second media side, in particular a gas side, which is fastened to the housing at its peripheral edge and has a valve part in its central region which closes an opening in the housing leading into the first media side during one of the possible deflections of the partition, wherein the partition is designed as a wave membrane which has a plurality of wave troughs and wave crests which, starting from an initial state, roll out and move smoothing in the direction of the first media side in an actuated state, wherein a thickened edge bead is provided on the peripheral edge of the wave membrane for fastening to the housing.
Ein Hydrospeicher dieser Art ist durch die
Die für ein günstiges Betriebsverhalten zu fordernde hohe Flexibilität führt bei einer derartigen Membran zu einer verhältnismäßig geringen Wandstärke des Membranmaterials und damit einhergehender Verringerung der Widerstandsfähigkeit gegen mechanische, im Betrieb auftretende Belastungen.The high flexibility required for favorable operating behavior in such a membrane leads to a relatively low wall thickness of the membrane material and thus a reduction in resistance to mechanical stresses occurring during operation.
Die
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen Hydrospeicher der betrachteten Art zur Verfügung zu stellen, der sich durch ein besonders günstiges Betriebsverhalten auszeichnet.Based on this state of the art, the invention aims to provide a hydraulic accumulator of the type considered which is characterized by particularly favorable operating behavior.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch einen Hydrospeicher gelöst, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.According to the invention, this object is achieved by a hydraulic accumulator which has the features of
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass der Randwulst im unbetätigten Zustand der Wellenmembran größer als die Wellenhöhe der Wellen ist, so dass der Randwulst über den benachbarten Wellenberg und über die der Gasseite zugewandte, gedachte Trennwandfläche hinaus axial vorstehend ist.According to the characterizing part of
Die Trennwand weist eine Mehrzahl an Wellentälern und Wellenbergen auf, die von einem Ausgangszustand ausgehend in einem betätigten Zustand, sich ausrollend, in Richtung der ersten Medienseite, insbesondere Fluidseite glättend bewegen. Im Unterschied zu einer glattflächigen Membran ist eine derart gewellte Membran durch Strecken der Faltung der Wellenstruktur ausziehbar, ohne dass eine eigentliche Längendehnung des Materials erforderlich wäre. Eine derartige Membran verhält sich ähnlich wie ein Faltenbalg, der durch Ausziehen der Falten relativ große Arbeitshübe bei kleinen erforderlichen Auslenkkräften ermöglicht. Insgesamt zeichnet sich dadurch die Membran durch hohe Flexibilität selbst bei höherer Wandstärke aus, so dass trotz gegebener Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Belastungen ein günstiges Betriebsverhalten resultiert. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Mehrzahl an Wellentälern und Wellenbergen in dem genannten Ausgangszustand in mindestens einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.The partition wall has a plurality of wave troughs and wave crests which, starting from an initial state, roll out in an actuated state and move in a smoothing manner towards the first media side, in particular the fluid side. In contrast to a smooth-surfaced membrane, a corrugated membrane of this type can be extended by stretching the folds of the wave structure, without the material actually having to stretch in length. Such a membrane behaves similarly to a bellows, which, by extending the folds, enables relatively large working strokes with small required deflection forces. Overall, the membrane is characterized by high flexibility even with greater wall thickness, so that favorable operating behavior results despite given resistance to mechanical loads. It is preferably provided that the majority of wave troughs and wave crests are arranged in at least one common plane in the aforementioned initial state.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist die Trennwand in Form einer Wellenmembran eine Abfolge von das Ventilteil konzentrisch umgebenden Wellen auf, die mit ihren Wellenbergen zu beiden Seiten der Wellenmembran gedachte Trennwandflächen definieren, die im unbetätigten Ausgangszustand näherungsweise eben sind. Bei Ausbildung derartiger Wellenringe nähert sich die Membran beim Ausrollen einer halbkugelförmigen Gestalt an, d.h. einer Form, die in Verbindung mit Speichergehäusen besonders vorteilhaft ist, bei denen die Fluidseite durch eine Gehäuseschale begrenzt ist, die kugelige Flächenteile aufweist. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen ist eine Abfolge von in gleichen Radialabständen voneinander angeordneter, gleich geformter Wellen vorgesehen.In particularly advantageous embodiments, the partition in the form of a wave diaphragm has a sequence of waves concentrically surrounding the valve part, the wave crests of which define imaginary partition surfaces on both sides of the wave diaphragm, which are approximately flat in the non-actuated initial state. With the formation of such wave rings, the diaphragm approaches a hemispherical shape upon unwinding, i.e., a shape that is particularly advantageous in conjunction with accumulator housings in which the fluid side is delimited by a housing shell having spherical surface portions. In preferred embodiments, a sequence of identically shaped waves arranged at equal radial distances from one another is provided.
Mit besonderem Vorteil kann hierbei die Anordnung so getroffen sein, dass Wellen mit gerundeten Wellenbergen und -tälern vorgesehen sind und dass die an den Seiten der Wellenmembran befindlichen Wellenberge die gedachten Trennwandflächen definieren.With particular advantage, the arrangement can be such that waves with rounded wave crests and troughs are provided and that the wave crests located on the sides of the wave membrane define the imaginary partition surfaces.
Das Ventilteil kann einen flachen Abschnitt aufweisen, der sich an den Wellenberg der innersten Welle anschließt, welcher sich an der der Fluidseite zugewandten, gedachten Trennwandfläche befindet. Bei vollständiger Auslenkung der Membran im Betrieb erreicht daher das Ventilteil die fluidseitige Gehäuseöffnung praktisch gleichzeitig mit dem an der zugewandten Trennwandfläche befindlichen Wellenberg der innersten Welle.The valve part can have a flat section that adjoins the wave crest of the innermost wave, which is located on the imaginary partition surface facing the fluid side. Therefore, when the diaphragm is fully deflected during operation, the valve part reaches the fluid-side housing opening practically simultaneously with the wave crest of the innermost wave located on the partition surface facing it.
Bei einem demgegenüber abgewandelten Ausführungsbeispiel kann die Anordnung jedoch auch so getroffen sein, dass sich der flache Abschnitt des Ventilteils an den Wellenberg der innersten Welle anschließt, welcher sich an der der Gasseite zugewandten, gedachten Trennwandfläche befindet. Dadurch ist das Ventilteil von der der Fluidseite zugewandten Trennwandfläche weg um eine Strecke zurückgesetzt, die der Wellenhöhe der Wellenstruktur entspricht. Dies bedeutet, dass bei voller Auslenkung der Wellenmembran die an das Ventilteil angrenzenden Wellenberge bereits zur Anlage an die Gehäusewand kommen, bevor das Ventilteil die Fluidöffnung verschließt. Bei einer solchen Konfiguration verbleibt vor dem endgültigen Schließvorgang lediglich ein geringes Restvolumen an Fluid im Gehäuse, wobei das innerhalb des innersten Wellenringes noch verbliebene Fluid bei Abschluss des Schließvorganges durch das Heranbewegen des Ventilteils an die Öffnung verdrängt wird.In a modified embodiment, however, the arrangement can also be such that the flat section of the valve part adjoins the wave crest of the innermost wave, which is located on the imaginary partition surface facing the gas side. As a result, the valve part is set back from the partition surface facing the fluid side by a distance that corresponds to the wave height of the wave structure. This means that when the wave diaphragm is fully deflected, the wave crests adjacent to the valve part already come into contact with the housing wall before the valve part closes the fluid opening. With such a configuration, only a small residual volume of fluid remains in the housing before the final closing process, with the fluid still remaining within the innermost wave ring being displaced at the end of the closing process by the valve part moving closer to the opening.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen kann der das Ventilteil bildende Abschnitt an der der Fluidseite des Gehäuses zugewandten Seite eine ebene Schließfläche mit einer darin befindlichen, zentralen, flachen Vertiefung aufweisen, so dass beim Schließzustand keine großflächige Anlage des Ventilteils an der Gehäusewand erfolgt.In particularly advantageous embodiments, the section forming the valve part can have a flat closing surface with a central, shallow recess located therein on the side facing the fluid side of the housing, so that in the closed state there is no large-area contact of the valve part with the housing wall.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen kann die Schließfläche durch einen ventiltellerartigen Einsatz in dem Abschnitt des Ventilteils gebildet sein. Dadurch kann der eigentliche Ventilkörper durch einen für die Ventilfunktion besonders geeigneten Werkstoff gebildet sein.In particularly advantageous embodiments, the closing surface can be formed by a valve plate-like insert in the section of the valve part. This allows the actual valve body to be formed from a material particularly suitable for the valve function.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert.The invention is explained in detail below with reference to embodiments shown in the drawing.
Es zeigen:
-
1 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Hydrospeichers mit sich in unbetätigtem Zustand befindlicher Wellenmembran; -
2 eine Draufsicht der sich in unbetätigtem Zustand befindlichen Wellenmembran des Ausführungsbeispiels; -
3 einen Querschnitt der unbelasteten Wellenmembran entsprechend der Schnittlinie III - III von2 ; -
4 eine Draufsicht der in unbetätigtem Zustand befindlichen Wellenmembran eines zweiten Ausführungsbeispiels des Hydrospeichers und -
5 einen Querschnitt der unbetätigten Wellenmembran des zweiten Ausführungsbeispiels entsprechend der Schnittlinie V - V von4 .
-
1 a longitudinal section of an embodiment of the hydraulic accumulator according to the invention with the wave membrane in the unactuated state; -
2 a plan view of the wave membrane of the embodiment in the inoperative state; -
3 a cross-section of the unloaded wave membrane according to the section line III - III of2 ; -
4 a plan view of the shaft membrane of a second embodiment of the hydraulic accumulator in the unactuated state and -
5 a cross section of the unactuated wave membrane of the second embodiment according to the section line V - V of4 .
Das in
Von diesen Öffnungen sind eine in die Fluidseite 13 als die eine Medienseite führende Fluidöffnung mit 15 und eine zur Gasseite 11 als die andere zweite Medienseite führende Öffnung mit 17 bezeichnet. Die Wellenmembran 9 ist mittels einer Festlegeeinrichtung innerhalb des Gehäuses 1 festgelegt, die in an sich bekannter Weise (vgl.
Wie den
In der Zeichnung, in der die Wellenmembran 9 jeweils in unbetätigtem Zustand dargestellt ist, bildet die Wellenmembran 9 eine Trennwand, die in einer Ebene verläuft, wobei gedachte Linien, die die Wellenberge 35 auf beiden Seiten der Membran 9 verbinden, hier als gedachte Trennwandflächen 39 und 40 bezeichnet sind. Wie
Das Ausführungsbeispiel von
Bei diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich insofern ein besonders vorteilhaftes Betriebsverhalten, als bei vollständiger Auslenkung der Wellenmembran 9 die Öffnung 15 noch geöffnet bleibt, wenn sich der Wellenberg 35 der innersten Welle 33 an die Gehäusewand in glättender Weise heranbewegt hat. Der Verschluss der Öffnung 15 erfolgt erst dann, wenn anschließend der zurückgesetzte Abschnitt 31 mit dem Ventileinsatz 43 in weiterer Auslenkbewegung den Abstand überwindet. Dies hat zur Folge, dass sich in vorteilhafter Weise beim Schließvorgang nur ein minimales Restvolumen an Fluid im Speicher befindet. Wie
In vollständig geglättetem Zustand liegt bei beiden Ausführungsbeispielen die Trennmembran oder Trennwand 9 an der Innenseite des Membrangehäuses in Richtung der Fluidseite 13 an, indem eben die Wellberge und Wellentäler der fluidundurchlässigen Membran ausgerollt sind (nicht dargestellt).In both embodiments, in the completely smoothed state, the separating membrane or
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| DE102011116240.6A DE102011116240B4 (en) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | Hydraulic accumulator |
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| Publication Number | Publication Date |
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| DE102011116240A1 DE102011116240A1 (en) | 2013-04-18 |
| DE102011116240B4 true DE102011116240B4 (en) | 2025-05-15 |
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| DE2362303C2 (en) * | 1972-12-15 | 1983-12-01 | Gerard Saint-Die Leduc | Hydropneumatic diaphragm accumulator |
| DE4131524A1 (en) * | 1991-09-21 | 1993-04-01 | Hydac Technology Gmbh | MEMBRANE MEMORY WITH FASTENING RING |
| WO2008089908A1 (en) * | 2007-01-25 | 2008-07-31 | Elringklinger Ag | Structural component |
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2011
- 2011-10-18 DE DE102011116240.6A patent/DE102011116240B4/en active Active
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