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Patent Searching and Data


Title:
BELLOWS ACCUMULATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/083745
Kind Code:
A1
Abstract:
Bellows accumulator in which a folding bellows (16), which serves as a movable separating element (10) between a first media side (12), in particular a gas side, and a second media side (14), in particular a liquid side, has, at its bellows end (20) that can move in an axial direction in a storage housing (18) during expansion and contraction, a closure body (24) which media-tightly closes off the interior (22) of the folding bellows (16) and, at its other bellows end (26), is immovably fixed relative to the storage housing (18), and having a valve device (44) which, when the pressure on the liquid side (46) drops, moves to a closed position, thereby preventing liquid from continuing to flow out of the storage housing (18), characterized in that the closing process for the valve device (44) is controlled by means of at least one energy store (48), which is arranged between the valve device (44) and the closure body (24) of the folding bellows (16), in such a way that a specifiable quantity of liquid remains in the storage housing (18) in any case, said quantity of liquid supporting the folding bellows (16) in its expanded position.

Inventors:
KLOFT PETER (DE)
KÖHNE JENS HOLGER (DE)
KUSSEROW TORSTEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/080975
Publication Date:
May 19, 2023
Filing Date:
November 07, 2022
Export Citation:
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Assignee:
HYDAC TECHNOLOGY GMBH (DE)
International Classes:
F15B1/10; F15B1/18; F15B1/22
Domestic Patent References:
WO2020173637A12020-09-03
Foreign References:
US20030111124A12003-06-19
DE10214871A12003-04-24
DE10247688A12003-11-06
DE3901261A11990-07-19
EP2519748B12016-10-19
DE10116995B42008-09-18
Attorney, Agent or Firm:
BARTELS UND PARTNER, PATENTANWÄLTE (DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e Balgspeicher, bei dem ein als bewegbares Trennelement (10) zwischen einer ersten Medienseite (12), insbesondere Gasseite, und einer zweiten Medienseite (14), insbesondere Flüssigkeitsseite, dienender Faltenbalg (16) an seinem bei Ausziehen und Zusammenziehen in einem Speichergehäuse (18) in Axialrichtung bewegbaren Balgende (20) einen den Innenraum (22) des Faltenbalges (16) mediendicht abschließenden Verschlusskörper (24) aufweist und an seinem anderen Balgende (26) relativ zum Speichergehäuse (18) unbewegbar festgelegt ist und mit einer Ventileinrichtung (44), die bei Absinken des Druckes auf der Flüssigkeitsseite (46) in eine Schließstellung gelangt, und derart ein weiteres Ausströmen von Flüssigkeit aus dem Speichergehäuse (18) verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass mittels mindestens eines Energiespeichers (48), der zwischen der Ventileinrichtung (44) und dem Verschlusskörper (24) des Faltenbalges

(16) angeordnet ist, der Schließvorgang für die Ventileinrichtung (44) derart gesteuert ist, dass in jedem Fall noch eine vorgebbare Menge an Flüssigkeit im Speichergehäuse (18) verbleibt, die den Faltenbalg (16) in seiner ausgezogenen Stellung stützt. Balgspeicher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (44) ein Tellerventil (52) aufweist, dessen Ventilteller (54) entgegen der Wirkung eines weiteren Energiespeichers (56) in seiner flüssigkeitsdurchlassenden Öffn ungsstel lung gehalten ist und betätigt in seine flüssigkeitssperrende Schließstellung gelangt. Balgspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (44) eine gemeinsame Verbindung (60) für die Flüssigkeitszu- und -abfuhr aufweist, die zumindest teilweise von der Ventileinrichtung (44) durchgriffen ist. Balgspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der eine (48) und der weitere (56) Energiespeicher aus jeweils einer Druckfeder (50, 58) gebildet sind, und dass die Federsteifigkeit der einen Druckfeder (50) größer ist als die Federsteifigkeit der anderen Druckfeder (58). Balgspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Druckfeder (50) am Verschlusskörper (24) der Faltenbalges (16) angeordnet und die andere Druckfeder (58) Teil der Ventileinrichtung (44) ist. Balgspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Betriebsstellung die eine Druckfeder (50) sich mit ihrem einen Ende an der Oberseite des Tellerventils (52) und mit ihrem anderen Ende an der Unterseite des Verschlusskörpers (24) des Faltenbalges (16) und die andere Druckfeder (58) sich mit ihrem einen Ende an der Unterseite des Ventiltellers (54) und mit ihrem anderen Ende an einer Aufnahme (66) für die Führung des Ventilstößels (68) des Tellerventils (52) abstützt. Balgspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (54) in der Schließstellung in Anlage mit einer Dichteinrichtung (78) ist, insbesondere in Form einer ringförmigen Weichdichtung, die in einem Anschlusskörper (80) des Speichergehäuses (18) aufgenommen ist, der die Ventileinrichtung (44) beinhaltet. Balgspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (24) in der Art einer halbkugelartigen Schale ausgebildet ist, die im voll ausgezogenen Zustand des Faltenbalges (16) ein definiertes Kammervolumen (82) zur Aufnahme von Flüssigkeit begrenzt. 18 Balgspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines ringartigen Führungskörpers (84) das untere Balgende (20) innerhalb des Speichergehäuses (18) geführt ist, der mit Fluiddurchgängen (86) versehen eine permanente Fluidverbindung zwischen dem Kammervolumen (82) im Bereich der Ventileinrichtung (44) und einem weiteren Kammervolumen (92) herstellt, das im Wesentlichen von der Innenseite (30) des Speichergehäuses (18) und der Außenseite der Balgfalten des Faltenbalges (16) begrenzt ist.

Description:
HYDAC TECHNOLOGY GMBH

Balgspeicher

Die Erfindung betrifft einen Balgspeicher, bei dem ein als bewegbares Trennelement zwischen einer ersten Medienseite, insbesondere Gasseite, und einer zweiten Medienseite, insbesondere Flüssigkeitsseite, dienender Faltenbalg an seinem bei Ausziehen und Zusammenziehen in einem Spei- chergehäuse in Axialrichtung bewegbaren Balgende einen den Innenraum des Balges mediendicht abschließenden Verschlusskörper aufweist und an seinem anderen Balgende relativ zum Speichergehäuse unbewegbar festgelegt ist und mit einer Ventileinrichtung, die bei Absinken des Druckes auf der Flüssigkeitsseite in eine Schließstellung gelangt, und derart ein weiteres Ausströmen von Flüssigkeit aus dem Speichergehäuse verhindert. Die Ventileinrichtung kann auch bei umgebungstemperaturbedingtem Anstieg des Vorfülldrucks in eine Schließstellung gelangen.

Durch EP 2 519 748 B1 ist ein als Balgspeicher ausgebildeter Hydrospei- eher bekannt,

- bei dem der als bewegliches Trennelement zwischen Gasseite und Fluidseite dienende Balg an seinem bei Ausziehen und Zusammenziehen im Speichergehäuse in Axialrichtung bewegbaren Balgende einen den Innenraum des Balges fluiddicht abschließenden Verschlusskörper aufweist und an seinem anderen Balgende relativ zum Speichergehäuse unbewegbar festgelegt ist, wobei

- eine den Innenraum des Balges am unbeweglichen Balgende gegenüber dem Speichergehäuse abdichtende Dichtungsanordnung zusätzlich zu einem ersten , die Abdichtung bewirkenden Funktionsbereich einen zweiten Funktionsbereich in Form eines in den Innenraum des Balges ragenden Ansatzes aufweist, der einen nachgiebigen Puffer für die Anlage des Verschlusskörpers des im voll zusammengezogenen Zustand befindlichen Balges bildet,

- als Balg ein Metallbalg mit einem mit dem betreffenden Balgende verschweißten, metallischen Verschlusskörper vorgesehen ist,

- der in den Innenraum des Balges ragende Ansatz zumindest eine in Axialrichtung gegen das bewegbare Balgende vorstehende Auswölbung als nachgiebigen Puffer für die Anlage des Verschlusskörpers aufweist,

- das unbewegliche Balgende mittels einer fluiddichten Schweißverbindung an einem gehäusefesten Haltering festgelegt ist, dessen innere Ringöffnung an den die Fluidseite bildenden Innenraum des Balges angrenzt, und

- die Dichtungsanordnung mit ihrem ersten Funktionsbereich die Abdichtung zwischen der inneren Ringöffnung des Halteringes und dem Speichergehäuse bildet.

Bei diesem Balgspeicher ist ein Flüssigkeitsanschluss zum Anschließen desselben an Teile eines hydraulischen Versorgungskreises im Speichergehäuse durch eine in einem Anschlussstück des Speichergehäuses durchgehende Anschlussbohrung gebildet, die von dem Verschlusskörper des Faltenbalges direkt angesteuert wird, unter Freigabe der genannten Anschlussbohrung oder unter Absperren derselben. Die dahingehende Metallbalgspeicherlösung ist für den Einsatz bei geringen Druckdifferenzen von wenigen MPa über den Faltenbalg geeignet. Demgegenüber größere Druckdifferenzen machen sich in einer reduzierten dynamischen Lebensdauer bis hin zum totalen Versagen des Faltenbalges bemerkbar. Insoweit kann der Balgspeicher auch nicht mit hohen Vorspann- oder Vorfülldrücken auf der Gasseite betrieben werden.

Um diesen Nachteilen zu begegnen, ist in DE 101 16 995 B4 eine Hydraulikeinrichtung vorgeschlagen, mit

- einem an einem Hydraulikgehäuse angeordneten Hydraulikenergiespeicher, der in einer Hydraulikkammer ein bewegliches Element aufweist, das als bewegliches Ende eines Faltenbalgs ausgebildet ist,

- einem induktiven Wegsensor, der mit den Mitteln zum Übertragen einer Bewegung des beweglichen Elementes auf den induktiven Wegsensor in Verbindung steht,

- einem Steuergerät, welches Signale des induktiven Wegsensors aufnimmt, wobei

= mindestens ein Magnetventil vorgesehen ist,

= der induktive Wegsensor und das Magnetventil direkt an dem Steuergerät angebaut sind, und

= für den Anbau des induktiven Wegsensors an dem Steuergerät eine gleichartige mechanische Verbindung und eine gleichartige elektrische Schnittstelle verwendet ist, wie für das Magnetventil.

In weiterer Ausgestaltung dieser bekannten Hydraulikeinrichtung in Form eines Balgspeichers (Fig. 3) ist vorgesehen, dass wenn ein stark expandierter oder ausgezogener Zustand des Faltenbalges vorliegt, ein als Deckel fungierender Verschlusskörper des Faltenbalgs über eine Auflage mit der Bodenwand einer Flüssigkeits- oder Hydraulikkammer im Speichergehäuse in Berührung kommt, wobei ein dort angeordnetes federbelastetes Bodenventil als Ventileinrichtung dann geschlossen wird, so dass ein weiteres Austreten von Hydraulikflüssigkeit aus der genannten Hydraulikkammer über das Bo- denventil und die Flüssigkeitsöffnung in der Anschlussstelle des Speichergehäuses verhindert ist. Dergestalt ist eine vollständige Entleerung der Hydraulikkammer verhindert. Der bekannte Faltenbalgspeicher weist dabei einen eigenen Zulauf für Hydraulikflüssigkeit in das Speichergehäuse auf, der von dem zugehörigen Ablauf mit der Ventileinrichtung räumlich getrennt ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Balgspeicher- Lösung zu schaffen.

Eine dahingehende Aufgabe löst ein Balgspeicher mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.

Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 mittels mindestens eines Energiespeichers, der zwischen der Ventileinrichtung und dem Verschlusskörper des Faltenbalges angeordnet ist, der Schließvorgang für die Ventileinrichtung derart gesteuert ist, dass in jedem Fall noch eine vorgebbare Menge an Flüssigkeit im Speichergehäuse verbleibt, die den Faltenbalg in seiner ausgezogenen Stellung stützt, ist es möglich den Balgspeicher mit hohen Vorfülldrucken auf seiner ersten Medienseite respektive Gasseite zu betreiben, da sich der Faltenbalg auf der Flüssigkeitsseite des Speichergehäuses in jedem Fall abstützen kann, auch wenn die Ventileinrichtung vollständig geschlossen ist. Dergestalt können auch größere Druckdifferenzen im Betrieb des Balgspeichers durch den Faltenbalg sicher beherrscht werden, d.h. auch im dynamischen Betrieb ist eine hohe Lebensdauer gewährleistet und ein Versagen des Faltenbalges, beispielsweise durch Einreißen an den Balgfalten vermieden. Beim Öffnen der Ventileinrichtung, regelmäßig durch Öffnen eines Ventiltellers, findet keine permanente Druckübersetzung statt. Der erfindungsgemäße Balgspeicher benötigt nur eine einzige Durchlassöffnung auf der Flüssigkeitsseite des Speichergehäuses, in die die Ventileinrichtung eingesetzt sowohl den Zulauf als auch den Ablauf mit der (Hydrau- I ik-)Fl üssigkeit steuert, wobei der erfindungsgemäß zwischen dieser Ventileinrichtung und dem Verschlusskörper des Faltenbalges eingebrachte Energiespeicher regelmäßig in Form einer Druckfeder es im Rahmen einer zunehmend dynamischen Dämpfung ermöglicht, insbesondere auch durch Androsseln des Medien- oder Flüssigkeitsstromes mittels der Ventileinrichtung, den Faltenbalg auf der Flüssigkeitsseite bei seiner Ausziehbewegung permanent und mit Schließen der Ventileinrichtung stärker werdender Abstützwirkung abzustützen, bis das Speichergehäuse auf seiner Flüssigkeitsseite bis auf eine vorgebbare Restmenge von dem Stützfluid vollständig entleert ist. Dergestalt ist sichergestellt, dass auch bei geschlossener Ventileinrichtung im Speichergehäuse eine Restmenge von Flüssigkeit eingeschlossen verbleibt, gegen die sich der Faltenbalg unter der Wirkung des Vorfüll-Gasdruckes auf seiner Innenseite abstützen kann.

Im umgekehrten Fall, also bei Öffnen der Ventileinrichtung, bei dem eine fluidführende Verbindung auf der Flüssigkeitszufuhrseite des Speichers zu dem angeschlossenen Hydraulikkreis zusehends bis zur voll geöffneten Durchlassstellung hergestellt wird, kommt es mit dem diesbezüglichen Aufsteuern der Ventileinrichtung zu einer schonenden Krafteinleitung auf den Balg.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Balgspeichers ist vorgesehen, dass die Ventileinrichtung ein Tellerventil aufweist, dessen Ventilteller entgegen der Wirkung eines weiteren Energiespeichers in seiner flüssigkeitsdurchlassenden Öffn ungsstel lung gehalten ist und betätigt in seine flüssigkeitssperrende Schließstellung gelangt. Ist der Ventilteller beidseitig mit Flüssigkeit vorgebbaren Druckes beaufschlagt, wirkt der Ventilteller mit seiner Fläche gegen den Druck der im Speicher verbliebenen Flüssigkeit (entsprechend dem gasseitigen Vorfülldruck) und der Federkraft des Abschlussteils des Metallbalgs. Es kommt daher zu keiner nennenswerten Druckübersetzung. Dadurch, dass das plattenförmige Abschlussteil des Metallbalgs nicht direkt auf dem Ventilteller aufsitzt, erfolgt keine Druckübersetzung in keine der unterschiedlichen Flächen von Ventilteller und Abschlussplatte. Auch der dahingehend weitere Energiespeicher ist bevorzugt durch eine Druckfeder gebildet. Derart ist vom theoretischen Ansatz her eine Art Zweimassenschwinger ausgebildet mit den beiden einzelnen Massen in Form des Faltenbalgs und des Tellerventils, die sich an gegenüberliegenden Enden jeweils an einem Energiespeicher respektive einer Feder abstützen, die die Bewegung der Massen beschleunigen aber auch dämpfen kann. Dabei ist eine Feder durch den Vorspanndruck auf der Gasseite des Faltenbalges gebildet, der sich in erster Einie am Fluid abstützt. Dieser Ventilteller stützt sich wiederrum auf der gegenüberliegenden abgewandten Seite an dem weiteren Energiespeicher in Form der weiteren Druckfeder ab. Dabei greift diese Druckfeder mit ihrem einen Ende an der Unterseite des Ventiltellers des Tellerventils an und ist mit ihrem anderen Ende stationär in Teilen des Speichergehäuses aufgenommen.

Strömt nun unter Druck Flüssigkeit vom Hydraulikkreis auf die Flüssigkeitsseite des Speichergehäuses öffnet das Tellerventil zusehends und wird dabei in der Öffnungsbewegung von der zweiten Druckfeder als Tellerventilfeder unterstützt, wobei der dahingehende Öffnungsvorgang der Ventileinrichtung durch den Vorspanndruck des Arbeitsgases, der innenseitig am Faltenbalg eingreift ebenso gedämpft wird wie durch den Energiespeicher respektive die erste Druckfeder zwischen der Unterseite des Faltenbalges und der Oberseite des Tellerventils.

Im umgekehrten Fall, also bei Ausströmen von Flüssigkeit aus dem Speichergehäuse unter Druckabfall im Hydraulikkreis wird der Schließvorgang des Tellerventils durch den Innendruck im Faltenbalg und der ersten Druckfeder unterstützt, wobei aufgrund der Federwirkung, insbesondere der ers- ten Druckfeder zwischen Ventileinrichtung und Faltenbalg sowie der zweiten Druckfeder des Tellerventils der Schließvorgang gedämpft durchgeführt wird und in der vollständigen Schließstellung der Ventileinrichtung verbleibt eine Restfluidmenge als Stützfluid zwischen der Außenseite des Faltenbalges und der Innenseite des Speichergehäuses, die insoweit den Faltenbalg abstützt. Dabei ist in jeder Betriebssituation jede einzelne Falte des Faltenbalges von der Flüssigkeit umgeben und ist somit nach allen Seiten hin gleichermaßen abgestützt. Neben einem den Faltenbalg schonenden Betrieb kann dieser dann ausgesprochen hohen, dynamisch auftretenden Druckkräften sowohl auf der Gasseite als auch auf der Flüssigkeitsseite ausgesetzt werden. Aufgrund der Feder-Dämpfungscharakteristik des Zweimassenschwingers ist darüber hinaus in einem sehr weit gezogenen Temperaturbereich, beispielsweise von -55°C bis 100°C und darüber, ein Betrieb des Balgspeichers möglich, wobei nur die Wellenfeder für eine Temperaturkompensation sorgt.

In besonders platzsparender Weise ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Ventileinrichtung eine gemeinsame Verbindung für die Flüssigkeitszufuhr- und - abfuhr aufweist, die zumindest teilweise von der Ventileinrichtung durchgriffen ist, was Strömungsverluste, beispielsweise durch Entstehen von Turbulenz, vermeiden hilft.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Balgspeichers ist vorgesehen, dass der eine und der weitere Energiespeicher aus jeweils einer Druckfeder gebildet sind und dass die Federsteifigkeit der einen Druckfeder größer ist als die Federsteifigkeit der anderen Druckfeder. Demgemäß ist die vorhandene Federsteifigkeit auf der Flüssigkeitsseite des Speichergehäuses zwischen dem Faltenbalg und der Ventileinrichtung größer als die Federsteifigkeit der Druckfeder aufseiten des Tellerventils, was zu verbesserten Feder-Dämpfer-Eigenschaften für das gesamte Zweimassenfedersystem führt. Vorzugsweise ist dabei ferner vorgesehen, dass in der Betriebsstellung des Speichers die eine Druckfeder am Verschlusskörper des Faltenbalges angeordnet und die andere Druckfeder Teil der Ventileinrichtung ist. Des Weiteren ist von Vorteil, dass in dieser Betriebsstellung die eine Druckfeder sich zumindest in der Schließstellung des Tellerventils mit ihrem einen Ende an der Oberseite des Tellerventils und mit ihrem anderen Ende an der Unterseite des Verschlusskörpers des Faltenbalges sowie die andere Druckfeder sich mit ihrem einen Ende an der Unterseite des Ventiltellers und mit ihrem anderen Ende an einer Aufnahme für die Führung des Ventilstößels des Tellerventils abstützt.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Balgspeichers ist weiter vorgesehen, dass der Ventilteller in der Schließstellung in Anlage mit einer Dichteinrichtung ist, insbesondere in Form einer ringförmigen Weichdichtung, die in einem Anschlusskörper des Speichergehäuses aufgenommen ist, der die Ventileinrichtung beinhaltet. Dergestalt ist sichergestellt, dass aufgrund der Dichteinrichtung ein Dichtsystem geschaffen ist, das bei ausgezogenem Faltenbalg bis zu seiner maximal möglichen Auszugsstellung eine Restmenge an Flüssigkeit auf der Flüssigkeitsseite des Speichergehäuses verbleibt und dergestalt auch länger andauernd eine Abstützung des Faltenbalges ermöglicht, ohne dass befürchtet werden muss, dass aufgrund von Eeckage die Stützflüssigkeit über das eventuell nicht ganz dicht abschließende Tellerventil auf die Flüssigkeitsseite des angeschlossenen Hydraulikkreises kommen kann. Insbesondere durch Einsatz einer Weichdichtung, beispielsweise gebildet aus EPDM-Material, bei geschlossener Ventileinrichtung ist das Restvolumen an Flüssigkeit auch bei starken Temperaturänderungen im Betrieb des Balgspeichers sicher eingeschlossen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Balgspeichers ist vorgesehen, dass der Verschlusskörper in der Art einer halbkugelartigen Schale ausgebildet ist, die im möglichen, voll ausgezogenen Zustand des Faltenbalges ein definiertes Kammervolumen zur Aufnahme von Flüssigkeit begrenzt. Anstelle der halbkugelartigen Schale kann auch eine parabelförmige Schale treten, wobei die jeweilige Schalenausgestaltung sicherstellt, dass zwischen dem Faltenbalg zu dem der Verschlusskörper zugehörig ist und der Innenwand des insoweit korrespondierend schalenförmig ausgebildeten Speichergehäuses, im Anschlussbereich mit der Ventileinrichtung mit zunehmender Auszugbewegung des Faltenbalges eine Gegen-Fluidkraft aufgebaut werden kann, die sich gleichmäßig um den Umfang des Verschlusskörpers verteilt und dergestalt zusehends durch verdrängte Flüssigkeit eine Stützkraft auf den Faltenbalg nebst zugehörigem Verschlusskörper ausübt. Insbesondere bei niedrigen Drücken kann die Stützkraft auch gleichbleibend sein. Dies hat so keine Entsprechung im Stand der Technik.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Balgspeichers ist vorgesehen, dass mittels eines ringartigen Führungskörpers das untere Balgende innerhalb des Speichergehäuses geführt ist, der mit Fluiddurchgängen versehen eine permanente Fluidverbindung zwischen dem einen Kammervolumen im Bereich der Ventileinrichtung und einem weiteren Kammervolumen herstellt, das im Wesentlichen von der Innenseite des Speichergehäuses und der Außenseite der Balgfalten des Faltenbalges begrenzt ist. Über die angesprochenen Fluiddurchgänge kommt es zu einer gleichmäßigen Verteilung der einzelnen Flüssigkeitsmengen zwischen den einzelnen Kammervolumen und damit zu einer gleichmäßigen Abstützung des Faltenbalges über seinen gesamten Einbauraum im Speichergehäuse.

Im Folgenden wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Balgspeichers anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die Fig. 1 in der Art eines Längsschnittes den Balgspeicher als Ganzes;

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung den bodenseitigen Bereich des Balgspeichers nach der Fig. 1 ; und

Fig. 3 in Draufsicht einen ringartigen Führungskörper zum Führen des Faltenbalges im zugehörigen Speichergehäuse.

Der in Fig. 1 gezeigte Balgspeicher ist ein spezieller Vertreter eines Hydrospeichers, bei dem ein als bewegbares Trennelement 10 zwischen einer ersten Medienseite 12, insbesondere Gasseite, und einer zweiten Medienseite 14, insbesondere Flüssigkeitsseite, dienender Faltenbalg 16 an seinem bei Ausziehen und Zusammenziehen in einem Speichergehäuse 18 in Axialrichtung bewegbaren Balgende 20 eine den Innenraum 22 des Faltenbalges 16 mediendicht abschließenden Verschlusskörper 24 aufweist. An seinem anderen Balgende 26 ist der Faltenbalg 16 relativ zum Speichergehäuse 18 unbewegbar festgelegt. Hierfür dient ein Festlegering 28, der in üblicher Weise mit dem Ende des Faltenbalges 16 verschweißt ist sowie mit der Innenseite 30 des Speichergehäuses 18. Das Speichergehäuse 18 besteht insoweit aus drei einzelnen, miteinander verbundenen respektive verschweißten Gehäuseteilen, wobei das obere Gehäuseteil 32 wie das untere Gehäuseteil 34 kalottenförmig ausgebildet sind und ein dazwischen angeordnetes, zylindrisches Gehäuseteil 36 kann in üblicher Weise zur Druckstabilisierung mit einer Faserwicklung 38 außenumfangsseitig versehen sein.

Auf die erste Medienseite 12 ist ein kompressibles Medium eingebracht, beispielsweise in Form eines Arbeitsgases wie Stickstoffgas, das unter einem vorgebbaren Vorspann- oder Vorfülldruck steht, der gegenüber sonst üblichen Balgspeicherlösungen im Stand der Technik nunmehr deutlich höher ausfallen kann. Ein Metallteil 40 mit Glaseinsatz in der Art eines Schauglases öffnet bei zu hohem Innendruck. Über ein Verschlussteil 42 im Oberge- häuseteil 32 lässt sich der Speicher mit Arbeitsgas, wie Stickstoffgas, befül- len. Des Weiteren ist der Faltenbalg 16 in der Fig. 1 in seiner möglichen, weit ausgezogensten Stellung gezeigt und beim Zusammenziehen des Faltenbalges 16 ist dessen zugehörige Verfahrbewegung durch die einzelnen Falten des Balges 16 begrenzt, die dann in Aneinanderlage kommen. Vorzugsweise ist der Faltenbalg 16 aus einem Edelstahlmaterial gefertigt, das medienresistent und druckstabil ist sowie sicherstellt, dass das auf die Medienseite 12 unter dem Vorspanndruck eingebrachte Arbeitsgas nicht auf die zweite Medienseite 14 mit der Flüssigkeit übertreten kann. Dahingehende Balgspeicher werden auf ihrer Flüssigkeitsseite regelmäßig an Hydraulik- Versorgungskreise (nicht dargestellt) angeschlossen, so dass sich auf der zweiten Medienseite 14 als Flüssigkeit regelmäßig Hydraulikflüssigkeit eines solchen Versorgungskreises befindet.

Des Weiteren weist der Balgspeicher eine als Ganzes mit 44 bezeichnete Ventileinrichtung auf, wie sie näher in der Fig. 2 dargestellt ist. Bei Absinken des Druckes auf der Flüssigkeitsseite 46 des Balgspeichers gelangt die Ventileinrichtung 44 in die in Fig. 2 gezeigte Schließstellung und verhindert derart ein weiteres Ausströmen von Flüssigkeit aus dem Speichergehäuse 18. Die dahingehende Schließbewegung wird mittels mindestens eines Energiespeichers 48 unterstützt, der zwischen der Ventileinrichtung 14 und dem Verschlusskörper 24 des Faltenbalges 16 angeordnet ist und der den Schließvorgang für die Ventileinrichtung 14 derart ansteuert, dass in jedem Fall noch eine vorgebbare Menge an Flüssigkeit im Speichergehäuse 18 auf dessen zweiter Medienseite 12 verbleibt, wobei die dahingehende Flüssigkeitsmenge den Faltenbalg 16 in seiner in der Fig. 1 gezeigten ausgezogenen Stellung mit seinen Einzelfalten stützt. Der Energiespeicher 48 kann aus einer übliche Druckfeder 50 gebildet sein, beispielsweise in Form einer Tellerfeder oder eines Tellerfederpaketes.

Wie die Fig. 2 insbesondere zeigt, weist die Ventileinrichtung 44 ein Tellerventil 52 auf, dessen Ventilteller 54 entgegen der Wirkung eines weiteren Energiespeichers 56 regelmäßig in Form einer Spiraldruckfeder 58 in Richtung seiner flüssigkeitsdurchlassenden Öffnungsstellung gehalten oder gedrückt ist und entsprechend betätigt in seine in der Fig. 2 gezeigte flüssigkeitssperrende Schließstellung gelangt.

Die Ventileinrichtung 44 weist eine gemeinsame Verbindung 60 für die Flüssigkeitszu- und -abfuhr auf, die als Durchgangsöffnung mit ihrem einen Ende auf die zweite Medienseite 14 ausmündet und mit ihrem anderen gegenüberliegenden Ende an den nicht näher dargestellten Hydraulikkreis angeschlossen ist. Anstelle des angesprochenen Hydraulikkreises kann der Balgspeicher auch an sonstige hydraulische Komponenten angeschlossen sein, wie beispielsweise einen hydraulischen Arbeitszylinder, der entsprechend für seine Funktion mit Fluid unter Druck zu versorgen ist.

Die Federsteifigkeit der Druckfeder 50 ist jedenfalls größer gewählt als die Federsteifigkeit der Ventilfeder 58. Wie sich weiter aus der Fig. 2 ergibt, ist die eine Druckfeder 50 am Verschlusskörper 24 des Faltenbalges 16 angeordnet und die andere Druckfeder 58 ist Teil der Ventileinrichtung 44. Zur Aufnahme der Druckfeder 50 ist der kalottenartige Verschlusskörper 24 konzentrisch zur Eängsachse 62 des Balgspeichers außenseitig mit einer zylindrischen Vertiefung 64 versehen. Insoweit stützt sich die Druckfeder 50 mit ihrem einen oberen freien Ende an der Vertiefung 64 ab und mit ihrem anderen freien unteren Ende auf der Oberseite des Ventiltellers 54. Die andere zweite Druckfeder 58 hingegen stützt sich mit ihrem einen oberen freien Ende an der Unterseite des Ventiltellers 54 ab und mit ihrem anderen freien unteren Ende an einer Aufnahme 66 für die Eängsführung des Ventilstößels 68 des Tellerventils 52. Hierfür ist die Fluidverbindung 60 wandseitig massiv ausgebildet und mit einzelnen Eängsbohrungen 70 versehen (insgesamt 4 bis 8 Stück), die konzentrisch zur Eängsachse 62 des Speichers eine Mittenführung 72 stehen lassen, die von dem Ventilstößel 68 durchgriffen ist. Des Weiteren weist der Ventilstößel 68 in üblicher Weise an sei- ner Unterseite eine Anschlagbegrenzung 74 auf, die in der obersten Verfahrstellung des Ventiltellers 54 in Anschlag kommt mit der unteren Randbegrenzung der Mittenführung 72 als Teil der Ventilaufnahme 66. Insoweit stützt sich also die zweite Druckfeder 58 mit ihrem oberen freien Ende an der Unterseite des Ventiltellers 54 ab und mit ihrem gegenüberliegenden unteren Ende an einem absatzartigen Vorsprung der Aufnahme 66 oder Mittenführung 72.

In der in der Fig. 2 gezeigten Schließstellung des Tellerventils 52 liegt der Ventilteller 54 mit seiner Unterseite über einen mittig angeordneten, nach außen hin vorspringenden ringförmigen Dichtvorsprung 76 in der Art eines Dichtwulstes an einer Dichteinrichtung 78 an, die insbesondere aus einer ringförmigen Weichdichtung (EPDM) gebildet ist, die in einem Anschlusskörper 80 des Speichergehäuses 18 aufgenommen ist, der die Ventileinrichtung 44 beinhaltet und die Fluidverbindung 60 nach außen hin begrenzt. Insoweit ist der Anschlusskörper 80 einstückiger Bestandteil des unteren Gehäuseteils 34.

Wie sich des Weiteren aus den Fig. 1 und 2 ergibt, ist der Verschlusskörper 24 in der Art einer halbkugelartigen Schale ausgebildet, die im möglichen, voll ausgezogenen Zustand des Faltenbalges 16 ein definiertes Kammervolumen 82 zur Aufnahme von Flüssigkeit begrenzt. Insoweit ist, wie dies insbesondere die Fig. 2 zeigt, die Innenumfangsseite des unteren Gehäuseteiles 34 der Kalottenform des Verschlusskörpers 24 nachfolgend ausgebildet, so dass in der gezeigten Schließstellung der Ventileinrichtung 44 der Wandabstand zwischen Verschlusskörper 24 und unterem Gehäuseteil 34 gleichbleibend ist, sofern diese wie gezeigt einander benachbart gegenüberliegen. Hebt der Faltenbalg 16 in Blickrichtung auf die Fig. 1 und 2 gesehen nach oben hin ab, vergrößert sich das dahingehende Kammervolumen 82 unter der Wirkung des Fluiddrucks, der bei geöffneter Ventileinrichtung 44 vonseiten der Fluidverbindung 60 auf die zweite Medienseite 14 des Speicher- gehäuses 18 einströmt. Der Balgspeicher weist ferner einen ringartigen Führungskörper 84 auf, der in der Fig. 2 der einfacheren Darstellung wegen weggelassen wurde und in der Fig. 3 in Draufsicht dargestellt ist. Mit diesem Führungskörper 84 ist das untere Balgende 20 in der Betriebsstellung des Balgspeichers, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt innerhalb des Speichergehäuses 18 geführt und der ringartige Führungskörper 84 weist einzelne segmentartige Vertiefungen 86 auf, die durch Radialvorsprünge 88 in gleichen radialen Abständen voneinander separiert sind. Die Außenumfangsseite 90 der insoweit gleichermaßen nach außen hin vorstehenden Vorsprünge 88 bilden Führungsflächen für die Anlage mit der Innenseite 30 des Speichergehäuses 18 aus. Die segmentartigen Vertiefungen 86 hingegen ermöglichen eine Fluidverbindung zwischen dem genannten ersten Kammervolumen 82 und einem weiteren zweiten Kammervolumen 92 oberhalb des Führungskörpers 84. Dergestalt kann das Stützfluid über die Vertiefungen 86 in beiden Richtungen zwischen den Kammervolumen 82 und 92 druckführend getauscht werden, so dass in jedem Betriebszustand die einzelnen Falten des Faltenbalges 16 von der Stützflüssigkeit umgeben sind.

Da der Verschlusskörper 24 kalottenartig ausgebildet ist, ist insoweit auf seiner Innenseite auch Speicherraum für das Arbeitsgas vorhanden, so dass insoweit das Arbeitsvermögen des Balgspeichers durch eine erhöhte Gasaufnahme verbessert ist. Aufgrund des Führungskörpers 84 ist auch verhindert, dass es ungewollt zu einem Knicken entlang des Faltenverlaufes des Faltenbalges 16 kommt. Insgesamt ist eine Speicherlösung geschaffen, die mit hohen Vorfülldrücken auf der Gasseite und insgesamt hohen Betriebsdrücken betrieben werden kann und zwar versagensfrei, da sich der Faltenbalg 16 entlang seines Außenumfanges auch bei geschlossener Ventileinrichtung 44 auf der Flüssigkeitsseite vollumfänglich abstützen kann, was auch für den Fall gilt, dass der Speicher nahezu von Flüssigkeit entleert wird und nur eine Restfluidmenge wie vorstehend beschrieben bei geschlossener Ventil einrichtung 44 zwischen Außenseite des Faltenbalges 16 und der Innenumfangsseite des Speichergehäuses 18 verbleibt. Dies hat so keine Entsprechung im Stand der Technik.