Druckspeicher mit einer ersten und einer zweiten Kammer

Abstract

 Druckspeicher (10, 110) mit einer ersten und einer zweiten Kammer (16, 18), wobei in der ersten Kammer (16) ein diese in einen ersten und in einen zweiten Raum (22, 24) aufteilender Balg (20) angeordnet, die zweite Kammer (18) mit einem der Räume (22, 24) verbunden und in dieser Verbindung ein in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen öffnendes und schließendes Ventil mit zwei Stirnflächen angeordnet ist, von denen eine dem Druck in dem mit der zweiten Kammer (18) verbundenen Raum (24) und die andere Stirnfläche des Ventils dem atmosphärischen Druck ausgesetzt ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckspeicher mit einer ersten und einer zweiten Kammer, wobei in der ersten Kammer ein diese in einen ersten und in einen zweiten Raum aufteilender Balg angeordnet, die zweite Kammer mit einem der Räume verbunden und in diese Verbindung eine in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen öffnendes und schließendes Ventil mit zwei Stirnflächen angeordnet ist, von denen eine dem Druck in dem mit der zweiten Kammer verbundenen Raum ausgesetzt ist.

[0002] Bekanntlich werden Druckspeicher hauptsächlich zum Speichern von Energie, zur Aufnahme von Stoßbelastungen, zum allmählichen Druckaufbau und zur Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes verwendet. Insbesondere zum Aufnehmen von Stoßbelastungen finden pneumatische Druckspeicher Verwendung, die in den Zeiten, in denen Spitzendrücke auftreten, überschüssige Ölmengen speichern und das Öl nach dem Stoßdruck wieder ablassen. Dadurch werden Schwingungen und Geräusche im System vermindert. Während eines Druckabfalls kann der Druckspeicher auch zum weicheren Arbeitsablauf beitragen, zum Beispiel wenn eine Pumpe mit veränderlicher Fördermenge in Arbeitsstellung geht. Dadurch, daß der Druckspeicher in diesem Augenblick Drucköl liefert, wird der Druckabfall überbrückt. Pneumatische Druckspeicher arbeiten mit zusammendrückbarem Gas und in der Regel befinden sich Gas und Öl in demselben Behälter, so daß, wenn der Öldruck steigt, das Gas durch das einströmende Öl zusammengedrückt wird und wenn der Öldruck fällt, sich das Gas ausdehnt und das Öl aus dem Behälter hinausdrückt. Bei typischen Druckspeichern wird das Gas vom Öl durch einen Balg oder durch einen mit Dichtungsringen versehenen Kolben getrennt, wobei es insbesondere bei längerer Einsatzdauer vorkommen kann, daß das hochkomprimierte Gas langsam durch den Balg bzw. die Dichtungsringe entweicht, wodurch sich das Druckpotential kontinuierlich abbaut. Dadurch wiederrum sind periodische Wartungsarbeiten erforderlich, um den Druckspeicher wieder aufzuladen, damit er die erforderliche Leistung erbringt.

[0003] Der Druckspeicher, von dem die Erfindung ausgeht (US-A-3 695 297) ist als Drucktank zur Kompensation der Änderungen im Ölvolumen ausgebildet, wobei sich das Öl in Kabeln befindet, die Temperaturschwankungen unterworfen sind. Bei diesem Druckspeicher ist man bereits von der einteiligen Behälterbauweise abgegangen und hat zwei Ventile vorgesehen, die jeweils über einen mit einer Membrane versehenen Balg verschließbar sind, wobei über eines der Ventile der Eingang zu dem Kabel absperrbar ist und über das andere Ventil ein Druckausgleich in den beiden Kammern herbeigeführt werden kann, wozu beide Kammern mit einer Flüssigkeit gefüllt sind. Dabei ist das Ventil so angeordnet, daß es, wie bereits ausgeführt wurde, über die Membrane des Balgs betätigt wird, und zwar gegen die Wirkung von Federn und dem in der einen Kammer herrschenden Flüssigkeitsdruck.

[0004] Ausgehend von diesem Stand der Technik wird die mit der Erfindung zu lösende Aufgabe darin gesehen, den Druckspeicher hinsichtlich seiner Ventilanordnung vorteilhafter auszubilden, wobei ein Druckausgleich gewährleistet ist.

[0005] Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst worden, daß die andere Stirnfläche des Ventils dem atmosphärischen Druck ausgesetzt ist, so daß das Ventil in Abhängigkeit von dem Druckunterschied zwischen der Atmosphäre und dem aufgeladenen Raum sich zwischen seinen beiden Endstellungen verschiebt, wodurch entweder eine weitere Aufladung gestattet oder eine weitere Aufladung unterbunden wird.

[0006] Im einzelnen ist nach der Erfindung das Ventil über den im mit der zweiten Kammer verbundenen Raum herrschenden Druck in seine die Verbindung zwischen zweiter Kammer und zugehörigem Raum sperrende Stellung verschiebbar ausgebildet.

[0007] Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die erste und zweite Kammer über ein Zwischenstück miteinander verbunden, in dem ein die Kammern verbindender Kanal mit einer Sackbohrung vorgesehen ist, wobei die Sackbohrung das als Ventilschieber ausgebildete Ventil aufnimmt und das geschlossene Ende der Sackbohrung über einen Entlüftungskanal mit der Atmosphäre verbunden ist.

[0008] Zweckmäßig kann das Zwischenstück als sich axial erstreckender Zylinder mit einer sich radial erstreckenden Ventilbohrung ausgebildet sein, in die der zur zweiten Kammer führende, sich axial erstreckende Kanal mündet, wobei in dem Zwischenstück, der mit einem der Räume der ersten Kammer verbundene Kanal sich axial erstreckend vorgesehen ist und in die Ventilbohrung mündet, in der der Ventilschieber angeordnet ist. Hierbei kann der Ventilschieber eine mit Bezug auf das Zwischenstück radial angeordnete Sackbohrung, die ständig mit dem einen mit einem der Räume der ersten Kammer verbundenen Kanal in Verbindung steht, und einem mit Bezug auf das Zwischenstück axial angeordneten Radialkanal aufweisen, der ständig mit der Sackbohrung verbunden und in Abhängigkeit von der Stellung des gegen die Wirkung einer Feder verschiebbaren Ventilschiebers mit dem zur zweiten Kammer führenden Kanal verbindbar ist, wodurch sich eine besonders einfache Ventilanordnung ergibt, die es darüberhinaus noch ermöglicht, daß sich die Spannung der Feder leicht einstellen läßt.

[0009] Der Zusammebau wird dadurch noch erleichtert, daß die Ventilbohrung an dem Ende, das dem einen mit einem der Räume der ersten Kammer verbundenen Kanal zugelegen ist, über einen Gewindestopfen verschließbar und an ihrem anderen Ende über den Entlüftungskanal mit der Atmosphäre verbunden ist.

[0010] Eine leichte Entlüftung bzw. Beschickung läßt sich dann vornehmen, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung in dem einen mit einem der Räume der ersten Kammer verbundenen Kanal eine verschließbare Testöffnung und in dem zur zweiten Kammer führenden Kanal eine verschließbare Füllöffnung mündet.

[0011] In der Zeichnung sind zwei nachfolgend näher erläuterte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Druckspeicher im Schnitt,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem weiteren Druckspeicher, ebenfalls im Schnitt,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in

Fig. 2,

und Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in _Fig. 2.

[0012] In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Druckspeicher 10 dargestellt, der aus zwei Gehäuseteilen 12 besteht, die durch ein zylindrisches, sich axial erstreckendes Zwischenstück 14 miteinander verbunden sind. Hierdurch wird der Druckspeicher in eine erste Kammer 16 und in eine zweite Kammer 18 aufgeteilt. Ein aus flexiblem Werkstoff hergestellter Balg 20 ist zwischen einem der Gehäuseteile 12 und dem Zwischenstück 14 abgedichtet eingesetzt, wodurch die erste Kammer in einen eine Flüssigkeit aufnehmenden Raum 22 und in einen aufgeladenen Raum 24 getrennt wird. Ein Einlaß 26 verbindet den Raum 22 mit einem hydraulischen Kreislauf bzw. einem in der Zeichnung nicht dargestellten Verbraucher. Wie bei Druckspeichern üblich, enthält der zweite Raum 18 hochkomprimiertes Gas wie beispielsweise Stickstoff, und ist mit einem Einlaß 28 versehen, der normalerweise durch einen Stopfen 30 verschlossen ist.

[0013] Von einer Stirnseite des Zwischenstückes 14 erstreckt sich in dieses hinein eine Sackbohrung 32, die zu dem Raum 24 offen ist. In diese Sackbohrung mündet ein Radialkanal 34, der die Sackbohrung 32 mit der Kammer 24 verbindet. Die Sackbohrung steht darüber hinaus noch mit der zweiten Kammer 18 über einen Ringkanal 36 und einen sich axial erstreckenden Kanal 38 in Verbindung, wobei außerdem noch das innere Ende der Sackbohrung 32 mit der Atmosphäre über einen Entlüftungskanal 40 verbunden ist, der sich wiederum mit Bezug auf das Zwischenstück radial erstreckt.

[0014] In der Sackbohrung 32 ist ein Ventilschieber 42 verschiebbar aufgenommen und wird gegen Herausfallen über einen Sprengring 44 gehalten. Auf dem Ventilschieber 42 sind in entsprechenden Nuten 50 und 52 o-förmig ausgebildete Dichtungsringe 46 und 48 angeordnet. Ein Schaft 54 erstreckt sich axial von einem Ende des Ventilschiebers 42 und nimmt eine Feder 56 auf, über die der Ventilschieber 42 gegen seinen Sprengring 44 gedrückt werden kann. Damit ist das eine Ende des Ventilschiebers dem Druck in dem Raum 24 ausgesetzt, während sein anderes Ende der Atmosphäre über den Entlüftungskanal 40 ausgesetzt ist. In der in Fig. 1 dargestellten Position erlaubt der Ventilschieber, daß unter Druck stehendes Gas aus der zweiten Kammer 18 in den Raum 24 über den Kanal 38, den Ringkanal 36, die Sackbohrung 32 und den Radialkanal 34 gelangt, wobei noch in dem Ventilschieber entsprechende Schikanen, wie beispielsweise Axialkanäle vorgesehen sind, die der Einfachheit halber in der Zeichnung nicht dargestellt wurden. Bei dieser Verbindung wird der Druck in dem Raum 24 ansteigen, bis schließlich das Druckdifferential zwischen dem Raum 24 und der Atmosphäre hoch genug wird, um den Ventilschieber 42 nach oben gegen die Wirkung der Feder 56 zu verschieben. Bei dieser Schiebebewegung wird schließlich der Dichtungsring 46 über den Radialkanal 34 streichen, wobei dann die Verbindung zwischen der Kammer 18 und dem Raum 24 unterbrochen wird, und zwar so lange, bis daß der Druck in dem Raum 24 weit genug fällt und es der Feder 56 ermöglicht, den Ventilschieber 42 zurück in die dargestellte Position zu verschieben.

[0015] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 nachfolgend beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Druckspeicher 110 mit einem sich im wesentlichen axial erstreckenden, zylindrisch ausgebildeten Zwischenstück 114 versehen, das die zweite Kammer 18 mit dem hohen Druck von dem aufgeladenen Raum 24 trennt. Eine Ventilbohrung 124 erstreckt sich radial durch das Zwischenstück 114, wobei ein Ende der Ventilbohrung 120 durch einen Gewindestopfen 122 verschließbar ist. Das andere Ende der Ventilbohrung ist durch eine hohlzylindrische Kappe 124 verschließbar, die sich radial nach außen erstreckend mit dem Zwischenstück 114 verschweißt ist. Ein Entlüftungskanal 126 verbindet die Atmosphäre mit dem Inneren der Kappe 124. Ein als Einlaß ausgebildeter Kanal 128 verbindet die Ventilbohrung 120 mit der zweiten Kammer 18, die mit dem unter hohem Druck stehenden Stickstoff gefüllt ist. Ein weiterer als Auslaß dienender Kanal 130 verbindet die Ventilbohrung andererseits mit dem aufladbaren Raum 24 innerhalb des Balges 20. Ein Ventilschieber 230 ist in der Ventilbohrung 120, wie ferner aus Fig. 2 hervorgeht, verschiebbar angeordnet und weist im einzelnen einen Schaft 134 auf, der sich in die Kappe erstreckt, sowie eine Sackbohrung 136, die von einem Stirnende aus in den Ventilschieber axial hineingeführt ist. Ein Radialkanal 138 stellt von der Sackbohrung 136 aus eine Verbindung zu der äußeren Oberfläche des Ventilschiebers 132 her. Über drei o-förmige Dichtungsringe 140, 142, 144, die mit Abstand in entsprechenden Ringnuten in der Oberfläche des Ventilschiebers angeordnet sind, wird der Ventilschieber 132 gegenüber der Ventibohrung 120 abgedichtet.

[0016] Über einen als Haltering 146 ausgebildeten Seegerring wird verhindert, daß der Ventilschieber 132 unter hohem Druck austreten kann, wenn bei Wartungsarbeiten der Gewindestopfen 122 entfernt wird. Über eine Feder 148 wird der Ventilschieber 132 mit Bezug auf Fig. 2 nach rechts verschoben. Hierbei kann die Federspannung über eine entsprechende Anzahl von Scheiben 151 eingestellt werden. Wie am besten aus Fig. 3 zu ersehen ist, so ist der Druckspeicher 110 des weiteren mit einer Testöffnung 150 für den Druckspeicher versehen, die sich zwischen dem Kanal 130 und der äußeren Oberfläche des Zwischenstückes 114 erstreckt. Diese Testöffnung 150 wird normalerweise über einen Gewindestopfen 152 verschlossen. Gleichfalls ist aus Fig. 2 und 3 noch zu ersehen, daß sich durch das Zwischenstück 114 eine Befestigungsschraube 154 erstreckt, über die der Druckspeicher irgendwo angeordnet werden kann.

[0017] Aus Fig. 4 geht hervor, daß zusätzlich noch eine Füllöffnung 156 für unter hohem Druck stehendes Gas zwischen dem Kanal 128 und der äußeren Oberfläche des Zwischenstückes 114 vorgesehen ist. Sie wird normalerweise durch einen Gewindestopfen 158 verschlossen, und erlaubt, daß auf den Einlaß 28 mit Stopfen 30 an einem Ende des Gehäuseteils 12 verzichtet werden kann.

[0018] Wenn der Druck in dem Raum 24 ausreichend ist, dann ist der Kanal 128 zwischen den Dichtringen 142 und 144 vollkommen dicht abgeschlossen. Wenn aber der Druck in dem Raum 24 absinkt und zu niedrig wird, kann die Feder 148 den Ventilschieber 132 mit Bezug auf die Fig. 2 nach rechts verschieben, und zwar so weit, bis daß der Dichtring 142 den Kanal 128 freigibt und diesen mit dem Radialkanal 138 verbindet, so daß unter hohem Druck stehendes Gas zwischen den Dichtringen 140 und 142 und über den Radialkanal 138, die Sackbohrung 136, den Kanal 130 in den Raum 24 eindringen kann.

Ansprüche

1. Druckspeicher (10, 110) mit einer ersten und einer zweiten Kammer (16, 18), wobei in der ersten Kammer (16) ein diese in einen ersten und in einen zweiten Raum (22, 24) aufteilender Balg (20) angeordnet, die zweite Kammer (18) mit einem der Räume (22, 24) verbunden und in dieser Verbindung ein in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen öffnendes und schließendes Ventil mit zwei Stirnflächen angeordnet ist, von denen eine dem Druck in dem mit der zweiten Kammer (18) verbundenen Raum (24) ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Stirnfläche des Ventils dem atmosphärischen Druck ausgesetzt ist.

2. Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil über den in dem mit der zweiten Kammer verbundenen Raum herrschenden Druck in seine die Verbindung zwischen zweiter Kammer (18) und zugehörigen Raum (24) sperrende Stellung verschiebbar ist.

₃. Druckspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Kammer (16, 18) über ein Zwischenstück (14, 114) miteinander verbunden sind, in dem ein die Kammern verbindender Kanal (38, 128, 130) mit einer Sackbohrung (32, 136) vorgesehen ist, wobei die Sackbohrung (32,136) das als Ventilschieber (42, 132) ausgebildete Ventil aufnimmt und das geschlossene Ende der Sackbohrung (32, 136) über einen Entlüftungskanal (40, 126) mit der Atmosphäre verbunden ist.

4. Druckspeicher nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (114) als sich axial erstreckender Zylinder mit einer sich radial erstreckenden Ventilbohrung (120) ausgebildet ist, in die der zur zweiten Kammer (18) führende sich axial erstreckende Kanal (128) mündet, wobei in dem Zwischenstück (114) der mit einem der Räume (24) der ersten Kammer (16) verbundene Kanal (130) sich axial erstreckend vorgesehen ist und in die Ventilbohrung (120) mündet, in der der Ventilschieber (132) angeordnet ist.

5. Druckspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (132) eine mit Bezug auf das Zwischenstück (114) radial angeordnete Sackbohrung (136), die ständig mit dem einen mit einem der Räume (24) der ersten Kammer (16) verbundenen Kanal (130) in Verbindung steht, und einen mit Bezug auf das Zwischenstück axial angeordneten Radialkanal (138) aufweist, der ständig mit der Sackbohrung (136) verbunden und in Abhängigkeit von der Stellung des gegen die Wirkung einer Feder (148) verschiebbaren Ventilschiebers (132) mit dem zur weiteren Kammer (18) führenden Kanal (128) verbindbar ist.

6. Druckspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbohrung (120) an dem Ende, das dem einen mit einem der Räume (24) der ersten Kammer (16) verbundenen Kanal (130) zugelegen ist, über einen Gewindestopfen (122) verschließbar und an ihrem anderen Ende über den Entlüftungskanal (126) mit der Atmosphäre verbunden ist.

7. Druckspeicher nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem einen mit einem der Räume (24) der ersten Kammer (16) verbundenen Kanal (130) eine verschließbare Testöffnung (156) und in den zur zweiten Kammer (18) führenden Kanal (128) eine verschließbare Füllöffnung (156) mündet.

Zeichnung