DE2522380A1

DE2522380A1 - Druckspeicher

Info

Publication number: DE2522380A1
Application number: DE19752522380
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl Phys Ostwald
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1975-05-21
Filing date: 1975-05-21
Publication date: 1976-12-02

Description

Druckspeicher Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckspeicher mit einem Behälter, der durch eine Trennwand aus elastisch verformbarem Material in zwei Räume unterteilt ist, wobei der eine Raum mit Gas gefüllt ist und der zweite Raum das zu speichernde Druckmittel aufnimmt oder abgibt, indem der gasgefüllte Raum sein Volumen je nach dem Füllungsgrad des Druckmittelraumes durch Verformen der Trennwand ändert.
Aus der Britischen Patentschrift 1 133 496 ist ein Hydraulikspeicher bekannt, der einen Behälter aufweist, der durch eine in diesen hineiiiragende und an dem einen Behälterende dicht befestigte Blase in zwei Räume unterteilt wird. Der Raum innerhalb der Blase ist mit Gas gefüllt, während der Raum zwischen Behälterwand und Blase das zu speichernde Druckmittel aufniinnit, das durch eine Öffnung in den Behälter einströmen kann. Das Volumen der gasgefüllten Blase ändert sich je nach dem Füllungsgrad des Druckmttelraumes.
Um bei starker Druckmittelbeaufschlagung des Behälters ein zu starkes Zusammenpressen unl damit Beschädigen der Blase zu verhindern, ragt ein mit Durchlässen und flügelartigen Ansätzen versehenes Rohr in den gasgefüllten Raum, an welches sich die Elase bei starker Druckmittelbeaufschlaung anlegt.
Von Nachteil ist bei Hydraulikspeichern dieser Art, daß eine Permeation von Gas durch die von der Blase gebildete Trennwand in den Druckmittelraum erfolgt. Da das im Druckmittel geloste Gas innerhalb des mit dem Drubkmittel versorgten Drucksystems unter anderen Druckverhältnissen wieder in den gasförmigen Aggregatzustand zurückkehrt und durch Entliiftiuigsstellen aus dem Drucksystem entweicht, entstehen Gasverluste in dem gasgefüllten Raum des Druckspeichers.
In der Französischen Patentschrift 1 187 300 ist ein hydraulischer Stoßdämpfer dargestellt mit einem Dämpfungskolben, der in einem an den Stirnseiten abgeschlossenen Dämpfungsrohr-geführt ist. Über zwei entgegengesetzt wirkende Iflappenventile mit unterschiedlichem Durchtrittsquerschnitt ist der druckmlttelgefüllte Innenraum des Dämpfungsrohres mit einem Druckspeicher verbunden, in dem eine mit Stickstoff gefüllte Hohlkugel aus elastisch verformbarem Material angeordnet ist, deren Volumen sich je nach dem Füllungsgrad des Druckspeichers mit Druckmittel ändert.
Wie schon bei dem vorher beschriebenen Hydraulikdruckspeicher -ist es-auch-bei dem Druckspeicher des Stoßdämpfers von Nachteil, daß durch Permeation ton Gas durch die Wand der Hohlkugel in den mit Druckmittel gefüllten Raum Gasverluste in der Hohlkugel entstehen. Besonders nachteilig wirken sich diese Gasverluste dadurch aus, daß bei diesem Stoßdämpfer nur kleine Gasmengen in Relation æu einer großen permeationsfähigen Trennwand vorhanden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckspeicher der cbengenannten Art mit einer leicht verformbaren Trennwand zu schaffen der eine Permeation von Gas aus dem gasgefüllten Raum in den Druckmittelraum weitgehend verhindert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,- daß die Trennwand als Doppelwand ausgebildet ist, deren Zwischenraum mit Flüssigkeit gefüllt ist.
Die verschiedellen Schichten, wie die Doppelwand und die in ihrem Zwischenraum befindliche Flüssigkeitsschicht, erhöhen den Gesamtpermeationswiderstalld so stark, daß eine Permeation von Gas aus dem gasgefüllten Raum in den Druckmittelraum praktisch nicht stattfindet. Dadurch kann die bei Druckspcichern bisher übliche intervallmäßige Kontrolle und Regulierung des Gasdrucks entfallen.
Diese Doppelwand kann nach einer erfindungsgemäßen Ausbildung als Membrane ausgebildet sein. Zur Befestigung dieser Membrane in einem zweiteilig ausgebildeten Behälter kann sie an ihrem Rand einen umlaufenden Wulst aufweisen, der in eine entsprechende umlaufende Ausnehmung an dem Rand des einen Gehäuseteils eingreift und durch das zweite Gehäuseteil, das ebenfalls am Rand eine umlaufende Ausnehmung aufweist, festgeklemmt werden.
Nach einer erfindungsgemäßen Ausbildung kann der Wulst hohl ausgebildet und mit Flüssigkeit gefüllt sein. Es ist auch möglich, daß der Innenraum im Wulst mit dem Zwischenraum in der Doppelwand verbunden ist.
Um zu verhindern, daß sich die Flüssigkeit in der Doppelwand ungleichmäßig verteilt, sodaß an einzelnen Stellen die beiden Wandteile der Doppelwand direkt aneinanderliegen, ist es möglich, diese Doppelwand durch Trennwände in einzelne Zellen zu unterteilen.
Eine weitere vprteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die Doppelwand durch zwei ineinander angeordnete Hohlkugeln gebildet ist, wobei der Innenraum der inneren Hohlkugel unter Vordruck mit Gas und der Zwischenraum zwischen den beiden Hohlkugeln mit Flüssigkeit gefüllt ist. Um eine zu große Druckbelastung entweder durch den in der Innenkugel vorhandenen Gasdruck oder durch den im Gehäuse vorhandenen Druck des Druclunittels zu vermeiden, ist es vorteilhait, daß im Zwischenraum zwischen den Hohlkugeln eine mit radialen Durchlässen ausgebildete, die innere Kugel einschließende Stützkugel aus nicht delinbarem Werkstoff angeordnet ist.
Dadurch kann die Innenkugel nur bis zur Anlage an dieser Stützkugel gedehnt und die äußere Hohlkugel nur bis zur Stützkugel zusammengedrückt werden. Diese Stützkugel kann aus Drahtgewebe oder auch aüs perforiertem Blech bestehen. Die Bauart der doppelwandigen Trennwand als doppelwandige Hohlkugel bringt den Vorteil mit sich, daß- sie bei kleiner Baugröße innerhalb eines Hydrauliksystems z.B. in einer Bohrung angeordnet sein kann und dadurch ein besonderes Speichergehäuse überflüssig macht.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Trennwand eines Druckspeichers als flüssigkeitsgefüllte Doppelwand ist nicht nur auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele als- Membrane oder Hohlkugel beschränkt, sondern auf gleiche Weise auch bei Blasen, Faltenbälgen oder auf eine andere Art ausgebildete Trennwände anwendbar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind-in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
-Es zeigen Fig. 1 einen Membrandruckspeicher-im Schnitt, Fig. 2 einen Hohlkugeldruckspeicher im Schnitt.
Das Gehäuse des in Fig. 1 dargestellten Membrandruckspeichers bilden zwei Kugelhälften 1 und 2. Die Kugelhälfte 1 hat einen Anschluß 3, durch den ein kompressibles Druckmittel, z.B.
Gas, dem Raum 4 zugeführt werden kann.
Die andere lÇugelhälfte 2 ist ebenfalls mit einem Anschluß 5 versehen, über den der mit einem flüssigen oder gasförmigen Druckmittel gefüllte Raum 6 mit dem Drucksystem verbindbar ist. Die dc beiden Kugelhälften 1 und 2 haben an ihrem umlaufenden kreisförmigen Rand flanschartige Eiweiterungen 7 und 8, wobei die Erweiterung 7 mit einem rechtsgängigen und die Erweiterung 8 mit einem linksgängigen Gewinde an ihrem Außenumfang versehen ist. Mittels eines Gewinderinges 9, der ebenfalls ein links- und rechtsgängiges Innengewinde hat, werden die beiden Kugelhälften 1 und 2 fest zusammengeschraubt. In den gegeneinander gerichteten Stirnseiten lo und 11 der flanschartigen Erweiterungen 7 und 8 sind umlaufende Ausnehmungen 12 und 13 ausgebildet, zwischen denen der am Rand einer Membrane 14 umlaufend ausgebildete Wulst 15 bzw. 16 eingelegt ist.
Die aus einem elastisch verformbaren Werkstoff bestehende Membrane 14 ist als Doppelwand ausgebildet und in ihrem Zwischenraum 17 mit Flüssigkeit gefüllt.
Zwei erfindungsgemäße Ausbildungsmöglichkeiten des Wulstes sind in dieser Figur dargestellt. Der Wulst 15 ist hohl ausgebildet und mit Flüssigkeit gefüllt. Dieser Hohlraum 18 ist mit dem Zwischenraum 17 der Doppelwand verbunden.
Der andere Wulst 16 ist massiv aus dem Membranwerkstoff ausgebildet.
Der in Fig. 2 dargestellte Hohlkugeldruckspeicher, der an beliebiger Stelle innerhalb eines Drucksystems angeordnet werden kann, ist aus einer inneren und einer äußeren Hohlkugel 19 und 20 gebildet, die beide aus einem elastisch verformbaren Werkstoff bestehen. In dem mit Flüssigkeit gefüllten Zwischenraum 21 zwischen diesen beiden Hohlkugeln 19 und 20 ist eine die innere Hohlkugel 19 einschließende Stützkugel 22 aus Drahtgewebe angeordnet, die bei zu hohem Druck des den Druckspeicher umgebenden Druckmittels ein Zusammenpressen dieses Druckspeichers dadurch verhindert, daß sich die äußere Hohlkugel 20 an die Sttzkugel 22 anlegt. Bei niedrigem Druck des den Druckspeicher umgebenden Druckmittels verhindert die Stützkugel 22 ein übermäßiges Ausweiten der gasgefüllten inneren Hohlkugel 19.
Eine Permeation von Gas durch die Trennwand aus elastisch verformbarem Werkstoff zum Drudunittel wird dadurch weitgehend verhindert, daß nur eine Permeation von Gas in die Flüssigkeit, die im Zwischenraum 17 bzw. 21 der doppelwandigen Trennwand ist, stattfindet. Eine weitere Permeation des Gases, das in der Flüssigkeit im Zwischenraum 17 bzw.
21 der Trennwand gelöst ist, aus dieser Flüssigkeit zum Druckmittel ist praktisch nicht mehr vorhanden.
Da das Flüssigkeitsvolumen in der Trennwand relativ gering ist, tritt auch schnell eine Sättigung dieser Flüssigkeit mit Gas ein, sodaß eine weitere Permeation Von Gas in diese Flüssigkeit nicht mehr erfolgt und somit aur ein einmaliger sehr geringer Gasverlust entsteht.
Untersuchungen über "Gasdurchlässigkeit von gummielastischen Werkstoffen für Stickstoff" sind aus der Kolloid-Zeitschrift & Zeitschrift für Polymere, Band 220, Heft 2, Seite 97-107 (1967), Dr. Dietrich Steinkopff Verlag- Darmstadt hakannt.

Claims

Patentansprüche

n Druckspeicher mit einem Behälter, der durch eine Trennwand aus elastisch verformbarem Material in zwei Räume unterteilt ist, wobei der eine Raum mit Gas gefüllt ist und der zweite Raum das zu speichernde Druckmittel aufnimmt oder abgibt, indem der gasgefüllte Raum sein Volumen je nach dem Füllungsgrad des Druckmittelraumes durch Verformen der Trennwand ändert, dadurch g e k e n n -e e 3 C h n e t, daß die Trennwand als Doppelwand (14 bzw.

19, 20) ausgebildet ist, deren Zwischenraum (17 bzw. 21) mit Flüssigkeit gefüllt ist.
2. Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z ei c h n e t, daß die Doppelwand (74 bzw. 19, 20) als Membrane (14) ausgebildet ist.
3. Druckspeicher nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z ei c h n e t, daß die Membrane (14) an ihrem Rand einen umlaufenden Wulst (15 bzw. 16) aufweist.
4. Druckspeicher nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Wulst (15) hohl ausgebildet und mit Flüssigkeit gefüllt ist.
5. Druckspeicher nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Innenraum (18) im Wulst (75) mit dem Zwischenraum (17) in der Doppelwand der Membrane (14) verbunden ist.
6. Druckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Doppelwand (14) durch Trennwände in Zellen unterteilt ist.
7. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 und 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Doppelwand durch zwei ineinander angeordnete Hohlkugeln (19, 20) gebildet ist, wobei der Innenraum der inneren Hohlkugel (19) mit Gas und der Zwischenraum (21) zwischen den beiden Hohlkugeln (19, 20) mit Flüssigkeit gefüllt ist.
8. Druckspeicher nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß im Zwischenraum (21) zwischen den Hohlkugeln (19, 20) eine mit radialen Druchlässen ausgebildete, die innere Kugel einschließende Stützkugel (22) aus nicht dehnbarem Werkstoff angeordnet ist.
9. Druckspeicher nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n -zeichnet, daß die Stützkugel (22) aus Drahtgewebe besteht.
10. Druckspeicher nach Anspruch .8, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß die Stützkugel (22) aus perforiertem Blech besteht.
11. Druckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Flüssigkeit einen hohen Gasdurchgangswiderstand hat.