DE10057746A1 - Hydrospeicher - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hydrospeicher, insbesondere Kolbenspeicher, mit einem Speichergehäuse (10) und mindestens einem darin angeordneten Gasraum (12) und einem Fluidraum (14), die über ein Trennelement (16) voneinander getrennt sind, wobei mindestens einer dieser Räume (12, 14) über eine mindestens ein Schaltventil (28, 20) aufweisende Ventilsteuereinheit (26) mit einem Druckmedium befüllbar oder von diesem zumindest teilweise entleerbar ist. Dadurch, daß die Ventilsteuereinheit integraler Bestandteil des Speichergehäuses ist, die sich endseitig an das Speichergehäuse anschließt und in der Art eines massiven Steuerblockes ausgebildet ist, der im wesentlichen das jeweilige Schaltelement (28, 30) aufweist, ist ein aufwendiges Leitungsnetz zwischen dem Hydrospeicher und der Ventilsteuereinheit vermieden und Dichtigkeits- oder Leckageprobleme, wie im Leitungsnetz üblich, können erst gar nicht auftreten.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydrospeicher, insbesondere Kolbenspeicher, mit einem Speichergehäuse und mit mindestens einem darin angeordneten Gasraum und einem Fluidraum, die über ein Trennelement voneinander getrennt sind, wobei mindestens einer dieser Räume über eine mindestens ein Schaltventil aufweisende Ventilsteuereinheit mit einem Druckmedium befüllbar oder von diesem zumindest teilweise entleerbar ist.

Eine der Hauptaufgaben von Hydrospeichern ist unter anderem, bestimmte Volumen unter Druck stehender Fluide einer hydraulischen Anlage aufzu­ nehmen und diese auf Abruf wieder an die Anlage zurückzugeben. Als Hy­ drospeicher kommen dabei regelmäßig Kolbenspeicher, Blasenspeicher, Membranspeicher aber auch gewichts- und federbelastete Speicher in Ein­ satz. Mit dahingehenden Hydrospeichern lassen sich eine Vielzahl von Aufgaben realisieren, wie Energiespeicherung, Stoß-, Schwingungs- und Pulsationsdämpfung, Rückgewinnung von Energien, Volumenstromkom­ pensation etc..

Für den Betrieb der Hydrospeicher und zu deren Ansteuerung dienen Ven­ tilsteuereinheiten, die regelmäßig mit Schalt- oder Wegeventilen versehen sind zur Beherrschung des Fluidstromes vom und zum Hydrospeicher. Der Hydrospeicher ist dabei regelmäßig an eine Verrohrung mit Fluidleitungen angeschlossen, die die fluidführende Verbindung zwischen dem Speicher und der Ventilsteuereinheit herstellen. Nachteile der dahingehend bekann­ ten Lösung, wie sie in einer Vielzahl von Ausführungsformen auf dem Markt frei zu erhalten ist, bestehen in Form von Dichtigkeitsproblemen durch die erhöhte Anzahl von Verbindungen zwischen Hydrospeicher- Verrohrungen und Ventilsteuereinheit und ist auch in den zusätzlichen Ko­ sten für das Leitungsnetz an Fluidleitungen zu sehen. Insbesondere bei eng bemessenen Einbauverhältnissen bietet es darüber hinaus Probleme, die Vielzahl der genannten Komponenten sinnfällig unterzubringen und mit­ einander fluidführend zu verbinden. Da darüber hinaus verschiedene Her­ steller sich verantwortlich zeichnen für die Hydrospeicher, die Verrohrung und/oder die Ventile der Ventilsteuereinheit, kommt es insbesondere an Stellen des Einbaus vor Ort zu Anpassungsschwierigkeiten.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile vermeiden zu helfen. Eine dahin­ gehende Aufgabe löst ein Hydrospeicher mit den Merkmalen des Anspru­ ches 1.

Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 die Ventilsteuereinheit integraler Bestandteil des Speichergehäuses ist, die sich endseitig an das Speichergehäuse anschließt und in der Art eines mas­ siven Steuerblockes ausgebildet ist, der im wesentlichen das jeweilige Schaltventil aufweist, ist ein aufwendiges Leitungsnetz zwischen dem Hy­ drospeicher und der Ventilsteuereinheit vermieden und Dichtigkeits- oder Leckageprobleme, wie im Leitungsnetz üblich, können erst gar nicht auftre­ ten. Durch die Vermeidung von Fluidleitungen sind auch die Herstell- und Aufstellkosten für den Hydrospeiche reduziert und die Einbindung der Ventilsteuereinheit als integralen Bestandteil des Hydrospeichers erlaubt sehr geringe Aufbaumaße, so daß auch bei beengten Einbauverhältnissen in Fahrzeugen oder in Gebäuden sowie innerhalb von Maschinenanlagen ein entsprechender Einbau dennoch vorgenommen werden kann. Da die Ven­ tilsteuereinheit als Steuerblock unmittelbar an den Hydrospeicher an­ geflanscht ist, kann die Ventilsteuereinheit auch unmittelbar auf den Spei­ cher einwirken, so daß dieser ausgesprochen kurze Reaktionszeiten auf­ weist und in kürzester Zeit Fluidmengen ein- und ausgetragen werden kön­ nen. Die erfindungsgemäße Lösung reduziert oder verhindert Druckverluste zwischen Ventil und Hydrospeicher (Verbraucher).

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrospeichers greift der Steuerblock mit seinem Fortsatz und in bündiger Anlage mit dem Innenumfang des Speichergehäuses in dieses ein, wobei das Speichergehäuse mit seinem einen freien Ende an einem Absatz des Steuerblockes anliegt, an dem der Fortsatz beginnt. Hierdurch läßt sich eine sichere Abdichtung der Verbindung zwischen Speichergehäuse und Steuer­ blockfortsatz erreichen. Des weiteren ist über den Absatz eine genaue An­ lage des Speichergehäuses mit dem sonstigen Steuerblock möglich und das Speichergehäuse ist längs des Fortsatzes des Steuerblockes sicher geführt. Eine ungewollte Trennung von Speichergehäuse und Ventilsteuereinheit ist somit mit Sicherheit vermieden.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrospeichers begrenzt der Steuerblock mit seinem Fortsatz den Fluid­ raum, wobei der Steuerblock mindestens einen Fluidkanal aufweist, der mit seinem einen freien Ende in den Fluidraum mündet und mit seinem ande­ ren freien Ende an das Schaltventil angeschlossen ist. Da der Steuerblock unmittelbar in den Fluidraum übergeht, sind die freien Wege für das Druckmedium gering bemessen und somit sind schnelle Reaktionszeiten für den Hydrospeicher erreicht.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrospeichers ist mindestens ein weiteres Schaltventil neben dem ersten Schaltventil im Steuerblock vorhanden. Sofern dieses weitere Schaltventil an den Gasraum angeschlossen ist, kann dieses den Ein- und Auslaß des Arbeitsgases im Gasraum ansteuern. Bei einer anderen Ausgestaltung kann das weitere Schaltventil aber auch dafür vorgesehen sein, für eine andere Baugruppe des hydraulischen Kreises die Fluidsteuerung zu übernehmen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprü­ che.

Im folgenden wird der erfindungsgemäße Hydrospeicher anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die einzige Figur, teilweise im Schnitt, teilweise in Ansicht, eine Längsdarstellung auf den Hydrospeicher.

Der Hydrospeicher nach der Figur ist in der Art eines Kolbenspeichers aus­ gebildet. Dieser weist ein Speichergehäuse 10 auf mit einem darin ange­ ordneten Gasraum 12 und einem Fluidraum 14. Der Gasraum 12 ist gegen­ über dem Fluidraum 14 über ein Trennelement 16 in Form eines Kolben­ teils getrennt, das längsverschiebbar entlang des Innenumfangs des Spei­ chergehäuses 10 geführt ist, so daß das Verhältnis von Gasraum 12 zu Fluidraum 14 veränderlich gehalten ist. Um eine größere Gasmenge an Ar­ beitsgas in dem Gasraum 12 bevorraten zu können, ist das Trennelement 16 als Hohlteil ausgebildet und weist im Inneren eine entsprechende Aus­ nehmung 18 auf. In Blickrichtung auf die Figur gesehen ist der Gasraum 12 nach oben hin von einem Deckelteil 20 abgeschlossen, das über eine Mit­ tenbohrung 22 verfügt, über die ein Arbeitsgas, beispielsweise Stickstoffgas, in den Gasraum 12 einbringbar ist. Die dahingehende Mittenbohrung 22 wird dann über ein Abschlußventil od. dgl. (nicht dargestellt) gasdicht ver­ schlossen, wobei über das Abschlußventil auch von Zeit zu Zeit die Gas­ menge im Gasraum 12 nachprüfbar und nachfüllbar ist.

Am gegenüberliegenden Ende des Speichergehäuses 10 schließt sich in der Art eines Steuerblockes 24 die als Ganzes mit 26 bezeichnete Ventilsteuer­ einheit an. Die Ventilsteuereinheit 26 verfügt über zwei Schaltventile, wo­ bei das erste Schaltventil mit 28 und das zweite Schaltventil mit dem Be­ zugszeichen 30 versehen ist. Die dahingehende Ventilsteuereinheit 26 ist mithin integraler Bestandteil des Speichergehäuses 10, wobei hierfür der Steuerblock 24 mit einem Vorsprung 32 versehen ist, der in bündiger Anla­ ge mit dem Innenumfang des Speichergehäuses 10 in dieses eingreift. Fer­ ner ist vorgesehen, daß das Speichergehäuse 10 mit seinem einen freien Ende 34 an einem Absatz 36 des Steuerblockes 24 anliegt, an dem der Fort­ satz 32 beginnt. Gegenüber dem sonstigen Außendurchmesser des Steuer­ blockes 24 ist mithin der in das Speichergehäuse 10 eingreifende Fortsatz 32 im Durchmesser gemäß der Rückstufung über den Absatz 36 reduziert.

Der Steuerblock 24 begrenzt mit dem oberen Ende des Fortsatzes 32 den Fluidraum 14 in Blickrichtung auf die Figur gesehen nach unten. Das Spei­ chergehäuse 10, die Räume 12 und 14, das Deckelteil 20, das Kolbenteil 16 sowie der Fortsatz 32 sind im wesentlichen als zylindrische Bauteile ausgebildet und erstrecken sich entlang einer gemeinsamen Längsachse 38 des Hydrospeichers. Der Steuerblock 24 weist des weiteren einen Fluidka­ nal 40 auf, der außermittig zu der Längsachse 38 angeordnet ist und der mit seinem einen freien Ende in den Fluidraum 14 mündet und mit seinem an­ deren freien Ende an das erste Schaltventil 28 angeschlossen ist. Quer zu dem Fluidkanal 40 verlaufend ist in dem Steuerblock 24 ein Queranschluß 42 vorhanden, an den eine Fluidzuleitung, beispielsweise als Bestandteil eines hydraulischen Kreises, anschließbar wäre. Zwischen dem Queran­ schluß 42 und dem Fluidkanal 40 ist dann das erste Schaltventil 28 ange­ schlossen, wobei in einer Schaltstellung die fluidführende Verbindung zwi­ schen Queranschluß 42 und Fluidkanal 40 freigegeben ist und in der ande­ ren Schaltstellung als gesperrt gilt. Vorzugsweise ist demgemäß das erste Schaltventil 28 als sog. 2/2-Wege-Ventil ausgebildet. Es wäre aber auch denkbar, hier andere Ventile, wie Wege-Schieber-Ventile, Ventile mit Dämpfungen od. dgl., einzubauen in Abhängigkeit vom jeweiligen Ver­ wendungszweck.

In gleichgerichteter Einbaulage zu dem ersten Schaltventil 28 ist neben die­ sem ein weiteres zweites Schaltventil 30 angeordnet, das im vorliegenden Fall gleichfalls in der Art eines 2/2-Wege-Ventils ausgebildet ist. Das zweite Schaltventil 30 weist zwei Seitenanschlüsse 44, 46 auf, die wie der Queran­ schluß 42 in radialer Richtung seitlich aus dem Steuerblock 24 austreten. Die beiden Seitenanschlüsse 44, 46 sind wiederum über die Schaltteile des zweiten Schaltventils 30 voneinander getrennt. Bei durchgeschaltetem zweiten Schaltventil 30 sind die Seitenanschlüsse 44, 46 fluidführend mit­ einander verbunden oder in sperrender Stellung des Ventils voneinander getrennt. Mit dem dahingehenden zweiten Schaltventil 30 ließe sich bei­ spielsweise bei einer nicht näher dargestellten Ausführungsform der Ein- und Auslaß des Arbeitsgases im Gasraum 12 ansteuern, sofern man die Anschlüsse 44, 46 fluidführend über Verbindungsstellen im Deckelteil 20 mit dem Gasraum 12 verbinden würde. Bei einer anderen, nicht näher darge­ stellten Ausführungsform kann es darüber hinaus möglich sein, daß das zweite Schaltventil 30 eine andere Baugruppe im hydraulischen Kreis an­ steuert, beispielsweise in Form eines hydraulischen Arbeitszylinders od. dgl..

In der vorliegenden Ausführungsform sind die Schaltventile 28, 30 als Ma­ gnetventile 48 ausgebildet, die über Anschlüsse 50 elektrisch ansteuerbar sind. Da dahingehende Magnetventile 48 zum Stand der Technik zählen, wird an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen.

Mit dem erfindungsgemäßen Hydrospeicher ist eine Komplettlösung reali­ siert, die eine kompakte Bauausführung erlaubt. In der gezeigten Ausfüh­ rungsform sind die ersten und zweiten Schaltventile 28 bzw. 30 im wesent­ lichen axial parallel zur Längsachse 38 des Hydrospeichers im Steuerblock 24 angeordnet. Es wären aber auch andere Einbaulagen insbesondere in radialer Richtung quer zur Längsachse 38 möglich. Aufgrund des bündigen Anschlusses des Speichergehäuses 10 an den Steuerblock 24 sind Leckagen vermieden und eine aufwendige teure Verrohrung kann entfallen. Da der Steuerblock 24 mit seinem Fortsatz 32 unmittelbar in den Fluidraum 14 des Speichergehäuses 10 eingreift, ist insbesondere das erste Schaltventil 28 in unmittelbarer Nähe zu dem Fluidraum 14 angeordnet und nur über den in der Baulänge kurz gehaltenen Fluidkanal 40 getrennt, so daß mit sehr kur­ zen Ansteuerzeiten für den Hydrospeicher zu rechnen ist.

Claims (10)

1. Hydrospeicher, insbesondere Kolbenspeicher, mit einem Speicherge­ häuse (10) und mit mindestens einem darin angeordneten Gasraum (12) und einem Fluidraum (14), die über ein Trennelement (16) voneinander getrennt sind, wobei mindestens einer dieser Räume (12, 14) über eine mindestens ein Schaltventil (28, 20) aufweisende Ventilsteuereinheit (26) mit einem Druckmedium befüllbar oder von diesem zumindest teilwei­ se entleerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsteuereinheit integraler Bestandteil des Speichergehäuses ist, die sich endseitig an das Speichergehäuse anschließt und in der Art eines massiven Steuerblockes ausgebildet ist, der im wesentlichen das jeweilige Schaltventil (28, 30) aufweist.

2. Hydrospeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerblock (24) mit einem Fortsatz (32) und in bündiger Anlage mit dem Innenumfang des Speichergehäuses (10) in dieses eingreift und daß das Speichergehäuse (10) mit seinem einen freien Ende (34) an einem Absatz (36) des Steuerblockes (24) anliegt, an dem der Fortsatz (32) be­ ginnt.

3. Hydrospeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerblock (24) mit seinem Fortsatz (32) den Fluidraum (14) begrenzt und daß der Steuerblock (24) mindestens einen Fluidkanal (40) aufweist, der mit seinem einen freien Ende in den Fluidraum (14) mündet und mit seinem anderen freien Ende an das Schaltventil (28) angeschlossen ist.

4. Hydrospeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß minde­ stens ein weiteres Schaltventil (30) neben dem ersten Schaltventil (28) im Steuerblock (24) vorhanden ist.

5. Hydrospeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das wei­ tere Schaltventil (30) an den Gasraum (12) angeschlossen ist und den Ein- und Auslaß des Arbeitsgases ansteuert oder für eine andere Bau­ gruppe die Fluidsteuerung übernimmt.

6. Hydrospeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas­ raum (12) als weiterer Fluidraum ausgebildet ist und daß an die Stelle des Arbeitsgases ein anderes Druckmedium, insbesondere Hydrauliköl, tritt.

7. Hydrospeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltventile (28, 30) als 2/2-Wege-Ventile ausgebildet sind.

8. Hydrospeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die 2/2- Wege-Ventile in der Art von Magnetventilen (48) elektrisch ansteuerbar sind.

9. Hydrospeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er als Kolbenspeicher mit einem Trennkolben als Trenn­ element (16) ausgebildet ist.

10. Hydrospeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Speichergehäuse(10) und der Steuerblock (24) im we­ sentlichen als zylindrische Bauteile ausgebildet sind.