DE1927711B2 - Hydropneumatischer druckspeicher - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen hydro- F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Auspneumatischen Druckspeicher mit einem äußeren führungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druck-Flüssigkeitsbehälter, der im Bereich der einen Stirn- Speichers,

seite einen mit einem Ventilsitz versehenen Flüssig- F i g. 2 einen Schnitt durch ein zweites Auskeitseinlaß aufweist, ferner mit einer im Flüssigkeits- 5 führungsbeispiel;

behälter angeordneten, im Bereich der anderen Stirn- F i g. 3 und 4 zeigen Teilschnitte durch weitere

seite des Behälters befestigten und mit einem Gas- Ausführungen.

einlaß versehenen, aus elastischem Material be- In F i g. 1 ist ein erfindungsgemäßer hydrostehenden Gasblase, die an ihrem dem Ventilsitz pneumatischer Druckspeicher (Energiespeicher oder zugekehrten beweglichen Ende einen Ventilkörper io Stoßdämpfer) dargestellt. Ein Flüssigkeitsbehälter 1 trägt und durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung ist aus steifem Material, beispielsweise Stahl, herrelativ zum Flüssigkeitsbehälter geführt ist. gestellt, das eine ausreichende Druckfestigkeit hat.

Bei einem bekannten hydropneumatischen Druck- In diesem Behälter 1 ist eine elastische Gasblase 2

speicher der vorstehend genannten Art befindet sich aus Gummi oder einem anderen elastischen Material

im Führungszylinder eine Feder, die sich anfänglich 15 angeordnet. Im Raum zwischen dem Behälter 1 und

der Expansion der Gasblase widersetzt. Ist bei voll der Gasblase 2 herrscht der Flüssigkeitsdruck. Am

expandierter Gasblase das Ventil geschlossen, so ist oberen Ende des Behälters 1 ist ein Gasventil 3 vor-

die Feder komprimiert; sie übt infolgedessen auf die gesehen, das über den Behälter vorsteht und durch

an den Zylinder anschließende elastische Wand der das Gas in die Blase 2 hineingedrückt wird. Das

Gasblase eine Scherbeanspruchung aus, die zu einem 20 Ventil 3 wird von einer Kappe 4 abgedeckt, die als

verhältnismäßig raschen Verschleiß des Materials an Staubschutz dient. Der Behälter 1 weist im unteren

dieser kritischen Stelle füh; t. Teil einen Flüssigkeitskanal S auf, durch den Flüssig-

Fällt bei der bekannten Ausführung der Gasdruck keit in den Behälter 1 eintritt und aus ihm austritt,

in der Gasblase weg, so unterstützt die komprimierte Am inneren Umfang des Kanals 5 ist ein Vent'l-

Druckfeder die Kontraktion der Gasblase. Das Ventil 25 sitz 6 vorgesehen. Durch sein Zentrum geht eine

hebt sich infolgedessen nahezu schlagartig vom Stange 7, deren unteres Ende mit einem Ansatz 6"

Ventilsitz ab, während der unterste Bereich der verbunden ist, der von einer Anzahl von Annen 6'

Außenwand der Gasblast noch an der Innenwand getragen wird, die zum Ventilsitz 6 hin verlaufen,

des FlüssigkeitsbehäUers anliegt. Dadurch kommt es Die Blase 2 weist an ihrem unteren Ende ein

zu einer äußerst unerwünschten Reibungs-Abwälz- 3° Ventil 8 auf, das durch Zusammenwirken mit dem

bewegung zwischen dem untersten Teil der Gas- Ventilsitz 6 den Flüssigkeitskanal 5 freigibt oder

blasenwand und der Innenwand des Flüssigkeits- schließt. Das Ventil 8 hat einen zylindrischen Teil 9,

behälters. was starken Verschleiß mit sich bringt. der in die Blase 2 hineinragt. In diesem zylindrischen

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Teil 9 ist ein Kolben IO geführt, und zwar mit so

unter Vermeidung dieser Mängel einen hydro- 35 losem Spiel, daß zwischen der Innenwand des zylin-

pneumatischen Druckspeicher der eingangs ge- drischen Teils 9 und der Außenwand des Kolbens 10

nannten Art dahin wciterzuentwickeln, daß sowohl ein Spalt 11 vorhanden ist. Der Kolben 10 ist mit

beim öffnen als auch beim Schließen des Ventils dem oberen Ende der Stange 7 starr verbunden; die

eine Dämpfungswirkung vorhanden ist, wobei jedoch Stange ist in einer Öffnung 8' im Zentrum des

die Gasblase im Schließzustand des Ventils keinen 40 Ventils 8 geführt, wobei auch hier ein Spalt 12 zwi-

zusät/lichen Beanspruchungen durch die Dämpfungs- sehen der Stange 7 und dem Ventil 8 vorhanden ist.

einrichtung (insbesondere keinen Scherbeanspruchun- Die Kammer 9' oberhalb des Kolbens 10 und die

gen) ausgesetzt sein soll. Kammer 9" unterhalb des Kolbens 10 sind über die

Diese Aufgabe wild crfindungsgemäß dadurch ge- Spalte 11 bzw. 12 mit Flüssigkeit aus dem Behälter

löst, daß die Zylindcr-Kolben-Führungsanordnung 45 gefüllt.

(7. B. 9, 10) zugleich als ein in beiden Bewegungs- " Wenn Flüssigkeit durch den Kanal 5 in den Be-

richtungen wirksamer hydraulischer Dämpfer ausgc- hälter 1 gedrückt wird, so wird die Gasblase 2

bildet ist. nach innen zusammengedrückt. Strömt andererseits

Die Bewegung des Ventilkörpers wird dadurch Flüssigkeit durch den Kanal S in den äußeren (nicht

nicht nur beim Schließen, sondern auch beim Öffnen 50 dargestellten) Strömungskreis ab. so dehnt sich das

des Ventils in erwünschter Weise gedämpft. Dadurch Gas in der Blase 2 aus, wodurch sich das Ventil 8 in

wird erreicht, daß sich bei der Ausdehnung der Blase Richtung auf den Ventilsitz 6 bewegt. In diesem

zunächst die Blasenwand an die Innenwand des Be- Falle wird das Volumen der Kammer 9' des zylin-

hältcrs anlegt (so daß die Flüssigkeit vollständig aus drischen Teils 9 immer mehr verkleinert, während

dem Behälter verdrängt wird), daß sich jedoch 55 sich das Volumen der Kammer 9" vergrößert. Da

andererseits bei Beginn der Kontraktion der Blase die Stange 7 die Kammer 9" durchsetzt, ändert sich

zunächst der untere Bereich der Blasenwand von der bei einer solchen Bewegung das Volumen der

Behälterinnenwand abhebt, ehe sich der Ventilkörper Kammer 9' stärker als das der Kammer 9". Die in

allzuweit vom Ventilsitz entfernt; dadurch wird die un- der oberen Kammer 9' enthaltene Flüssigkeit wird

erwünschte Reibungs-Abwälzbewegung zwischen der 60 durch den Spalt 11 in die untere Kammer 9" ver-

Blasenwand und der Behältcrinnenwand vermieden. drängt; überschüssige Flüssigkeit strömt aus der

Im geschlossenen Zustand des Ventils ist der Kammer 9" durch den Spalt 12 in den Behälter ab.

hydraulische Dämpfer bei der erfindungsgemäßen Durch geeignete Wahl der Größe der Spalte 11

Ausführung praktisch wirkungslos; die Gasblase und 12 kann man die Ausdehtwngsgeschwindigkeit

unterliegt infolgedessen keinen unerwünschten Scher- 65 in Längsrichtung der Blase 2 stärker als die Ex-

beanspruchungen. pansionsgeschwindigkeit in radialer Richtung der

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Blase verzögern,

der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt Die Gasblase 2 dehnt sich infolgedessen stärker in

radialer Richtung als in Längsrichtung, ehe das Ventil 8 den Ventilsitz 6 berührt; auf diese Weise wird erreicht, daß im Zylinder 1 keine Flüssigkeit eingeschlossen bleibt. Es können ferner auch keine harten Schläge des Ventils 8 gegen den Ventilsitz 6 und hierdurch bedingte Beschädigungen auftreten.

Da die Blase 2 über die Kolben-Zylinder-Führungsanordnung 7, 9_; 10 mit dem Ventilsitz 6 axial beweglich verbunden ist, wird der Auftrieb der Blase 2 gebremst (was bei den frei beweglichen Enden üblicher Blasen nicht der Fall ist).

Die Blase wird somit, in der dargestellten Lage gehalten und kann infolgedessen durch eine unregelmäßige Verformung keine Beschädigung erfahren. Dies gilt auch dann, wenn der Behälter 1 aus räumliehen Gründen in umgekehrter Lage gegenüber F i g. 1 oder horizontal angeordnet werden muß.

In F i g. 2 ist ein anderer Behälter 21 veranschaulicht, dessen oberes Ende eine weite Öffnung aufweist. Die im Behälter angeordnete Blase 22 hat einen oberen Flansch 23, der zwischen den oberen Rand des Behälters 21 und einen Deckel 24 eingefügt ist. Im Deckel 24 ist ein Gasventil 25 angeordnet, durch das Gas in die Blase 22 hineingepreßt wird; das Ventil wird durch eine Kappe 24 gegen Staub geschützt.

Der Behälter 21 weist einen Kanal 36 auf, durch den Flüssigkeit eingeführt wird. In einem Teil des inneren Umfanges dieses Kanals 36 ist ein Ventilsitz 30 angeordnet. Darin befindet sich ein Zylinder 27, der sich nach unten erstreckt und von Armen 30' getragen wird, die zum Ventilsitz 30 hin verlaufen.

Irr. Zylinder 2/ ist ein Kolben 28 mit Spiel 29 geführt. Am oberen Ende des Zylinders 27 ist ein Führungsloch 31 vorgesehen. Zwischen der Innenwand des Führungsloches 31 und einer Stange 33 13t ein Spalt 34 vorhanden. Am unteren Ende des Zylinders 27 ist eine kleine öffnung 35 vorgesehen. Am unteren Ende der Gasblase 22 ist ein Ventil 32 angebracht, dai mit dem Ventilsitz 30 zusammenwirkt. Die genannte Stange 33 ragt vom Zentrum des Ventils 32 aus nach unten und trägt den Kolben 28.

Wenn sich bei dieser Ausführung die Gasblasc 22 in Längsrichtur.p, ausdehnt oder zusammenzieht, bewegt sich der Kolben 28 nach unten oder oben, wodu'ch Flüssigkeit unterhalb bzw. oberhalb des Kolbens 28 verdrängt wird und durch die Spalte 29, 34 bzw. die Öffnung 35 abfließt; der dabei auftretende Strömungswiderstand wirkt damit der Bewegung der Gasblase 22 in einem gewissen Maße entgegen.

Die Ausführung gemäß F i g. 3 unterscheidet sich von der in Fig. 1 darin, daß die Stange 7 in ihrem unteren Bereich einen Teil T von größerem Durchmesser aufweist. Wenn sich bei dieser Ausführung die Gasblase 2 von der dargestellten Lage in die strichpunktiert veranschaulichte Lage ausdeiint, so strömt Flüssigkeit aus der oberen Zylinderkanimer 9' durch den Spalt 11 in die untere Zylinderkammer 9" ab und tritt weiter durch den Spalt 12 in den Flüssigkeitsbehälter 1 aus.

Bewegt sich die Gasblase 2 in die strichpunktiert veranschaulichte Lage, so verringert sich der Spalt 12, wodurch sich der Strömungswiderstand der Flüssigkeit vergrößert uttd die Expansionsgeschwindigkeit in Längsrichtung der Blase 2 verkleinert.

Nimmt man an, daß die Spalte U und 12 ausreichend groß sind, so stellen sie normalerweise für die Expansion und Kontraktion der Blase 2 kein wesentliches Hinderais dar. Erst gegen Ende der Ausdehnung der Blase tritt ein merklicher Widerstand auf.

Die Vorrichtung gemäß F i g. 4 ist der in F i g. 2 dargestellten ähnlich; r^r Zylinder 27 hat jedoch einen Teil 27' von kleinurem Durchmesser, so daß hier eine Änderung in der Größe des zwischen dem Kolben 28 und der Wand des Zylinders vorhandenen Spaltes 29 auftritt. Während der Ausdehnung der Gasblase 22 ist der Spalt 29 zunächst verhältnismäßig groß, bis der Kolben 28 in die strichpunktiert dargestellte Lage kommt. Von hier an ist der Spalt wesentlich enger, so daß die Expansionsgeschwindigkeit in Längsrichtung der Blase wesentlich verkleinert wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hydropneumatischer Druckspeicher mit einem äußeren Flüssigkeitsbehälter, der im Bereich der einen Stirnseite einen mit einem Ventilsitz versehenen Flüssigkeitseinlaß aufweist, ferner mit einer im Flüssigkeitsbehälter angeordneten, im Bereich der anderen Stirnseite des Behälters befestigten und mit einem Gaseinlaß versehenen, aus elastischem Material bestehenden Gasblase, die an ihrem dem Ventilsitz zugekehrten beweglichen Ende einen Ventilkörper trägt und durch eine Zylinder-Kolben Anordnung relativ zum Flüssigkeitsbehälter geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder-Kolben-Führungsanordnung (z. B. 9,10) zugleich als ein in beiden Bewegungsrichtungen wirksamer hydraulischer Dämpfer ausgebildet ist.

2. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (9) mit der Gasblase (2) und der Kolben (10) mit dem Flüssigkeitsbehälter (1) verbunden ist.

3. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (28) mit der Gasblase (22) und der Zylinder (27) mit dem Flüssigkeitsbehälter (21) verbunden ist.

4. Speicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (27) einen gegen Ende der Expansion der Gasblase (22) wirksam werdenden Bohrungsteil (27') aufweist, dessen Innendurchmesser kleiner als der des übrigen Bohrungsteils des Zylinders ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen