Hydrospeicher, vorzugsweise Membranspeicher Die Erfindung betrifft einen Hydrospeicher, vorzugsweise Membranspei- cher, insbesondere für die Dämpfung von Pulsationen in Fluidkreisläufen, mit einem Speichergehäuse, mit mindestens einem Einlaß und einem Aus- laß für das zu dämpfende Fluid, wobei ein Trennelement, vorzugsweise in Form einer Membran, einen Gasvorratsraum von einem Fluidraum inner- halb des Speichergehäuses trennt. je nach der Wirkungsweise basieren Hydrospeicher auf dem Prinzip hy- dropneumatischer Blasen-und Membranspeicher oder eines Flüssigkeits- Schalldämpfers. Bei den hydropneumatischen Dämpfern wird zur Dämp- fung die Kompressibilität eines Gases (meist Stickstoff) ausgenutzt. Dabei wird z. B. für einen Blasenspeicher die Blase je nach Größe der Druck- schwankungen komprimiert bzw. entspannt. Ein ähnliches Verhalten zeigen ebenfalls Membranspeicher. Da beim Einsatz normaler Blasen-oder Mem- branspeicher infolge der ungünstigen Ankopplung der Hydroflüssigkeit an das Gasvolumen eine Dämpfungsbeeinträchtigung eintreten kann, wurden speziell hydropneumatische Dämpfer (Pulse-Tone-Pulsationsdämpfer) ent- wickelt. Diese Art von Dämpfern hat einen Inline-Anschluß-Block, mit dem die Volumen-bzw. Druckschwankungen optimal an das Gasvolumen ange- koppelt werden. Dadurch lassen sich gute Dämpfungseigenschaften bis zu einer Frequenz von etwa 500Hz erzielen (vgl. Mannesmann-Rexroth-

Projektierungen"Konstruktion von Hydroanlagen"-Der Hydrauliktrainer, Bd. 3,1. Aufl. Seite 106).

Bei bekannten Lösungen im Stand der Technik, wie sie auf dem Markt frei erhältlich sind, hat man zur Erhöhung des Gasvorratsvolumens im Spei- chergehäuse eine Anschlußstelle derart vorgesehen, daß auf der Gasvorrats- seite des Speichers man eine Speicherflasche angebracht hat, in der das zusätzliche Arbeitsgas, insbesondere in Form von Stickstoffgas, bevorratet ist. Die dahingehend bekannten Lösungen sind teuer in der Herstellung, bauen darüber hinaus geometrisch groß auf und an der genannten An- schlußstelle kann es zu Dichtigkeitsproblemen und mithin zu einem Verlust an Arbeitsgas kommen. Um die dahingehenden Lösungen zu verbessern, ist bereits vorgeschlagen worden, den Gasvorratsraum im Speichergehäuse selbst zu vergrößern und auf zusätzliche Vorratsflaschen am Speicherge- häuse zu verzichten. Durch die Vergrößerung des Gasvorratsraumes im Speichergehäuse erhöht sich jedoch auch der freie Verfahrweg für das Trennelement bzw. die Trennmembran, so daß diese stark strapaziert wird, beispielsweise durch Auffalt-und Überdehnungsvorgänge mit der Folge, daß es zu einem baldigen Versagen der Speichereinrichtung kommt.

Bei den eingangs genannten Lösungen mit der aufgesetzten Speicherflasche an Arbeitsgas konnte man zwar die freie Verfahrstrecke dann innerhalb des Speichergehäuses für das Trennelement reduzieren, was sich jedoch insge- samt ungünstig auf das Arbeitsvermögen des Speichers, insbesondere bezo- gen auf die Pulsationsdämpfungen, auswirkt.

Des weiteren weisen die bekannten Lösungen Trennelemente aus Elasto- mermaterial auf, die grundsätzlich bis zu einem gewissen Grad gasdurch- lässig sind, so daß über die Diffusions-und Permeationsvorgänge sich lang-

fristig ein Gasverlust im Speicher einstellt, indem der Gasvorrat zur Fluidsei- te hin abgegeben wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Hydrospeicherlösungen dahingehend weiter zu verbessern, daß zum einen das Arbeitsvermögen des Speichers verbessert ist, daß dieser in einer optimierten Ausführungsform nur wenig Einbauraum benötigt und bei dem Gasverluste weitestgehend reduziert sind. Eine da- hingehende Aufgabe löst ein Hydrospeicher mit den Merkmalen des Pa- tentanspruches 1 oder des Patentanspruches 2 jeweils in seiner Gesamtheit.

Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 innerhalb des Speichergehäuses eine Anlageeinrichtung angeordnet ist, die sich innerhalb des Gasraumes erstreckt oder diesen begrenzt und die eine Anlagemöglichkeit für das Trennelement bildet, und daß ferner der Gasvor- ratsraum des Speichergehäuses derart groß dimensioniert ist, daß das ge- samte benötigte Gasvolumen im Speichergehäuse selbst bevorratet ist, kann auf zusätzliche Speicherflaschen an Arbeitsgas am Speichergehäuse vezich- tet werden. Neben einem reduzierten Einbauraum ergibt sich hieraus auch der Vorteil fehlender Leckagestellen mit zugehörigem Gasverlust. Dadurch, daß für das Trennelement eine Anlageeinrichtung vorgesehen ist, ist ein schonender Betrieb möglich und Versagensfälle des Trennelementes sind weitestgehend vermieden.

Bei einer anderen Ausführungsform des Hydrospeichers derselben Art mit den Merkmalen des Patentanspruches 2 besteht die Membran aus einem Elastomermaterial, insbesondere aus einem Gummimaterial, das als Gasbar- riereschicht Polytetrafluorethylen (Teflon3) oder Verbindungen hiervon aufweist. Gegenüber den bekannten Lösungen sind mit einer dahingehen-

den mit einer Gasbarriereschicht versehenen Trennmembran die Gasdiffu- sions-und Permeationsvorgänge zur Fluidseite hin deutlich reduziert, was dem Arbeitsvermögen des Speichers entgegenkommt. Da weniger Gas ver- loren geht, muß für ein optimiertes Arbeitsvermögen des Speichers auch weniger Gas eingesetzt werden, so daß der Speicher bei vergleichbarer Ar- beitsleistung von seinen geometrischen Abmessungen her klein aufbauend ausgelegt sein kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Hydrospei- chers sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird der erfindungsgemäße Hydrospeicher anhand eines Aus- führungsbeispiels nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt in nicht maßstäblicher und prinzipieller Darstellung die einzige Figur einen Längs- schnitt durch den erfindungsgemäßen Hydrospeicher.

Bei dem Hydrospeicher handelt es sich um einen sog. Membranspeicher, der im wesentlichen zu seiner Längsachse 10 rotationssymmetrisch aufge- baut ist. Der Speicher dient insbesondere der Dämpfung von Pulsationen in Fluidkreisläufen, wobei der Fluidkreislauf, insbesondere in Form eines hy- draulischen Kreislaufs, hier nicht näher dargestellt ist. Der Hydrospeicher weist ein als Ganzes mit 12 bezeichnetes Speichergehäuse auf, das auf sei- ner Unterseite mit mindestens einem Einlaß 14 und einem Auslaß 16 verse- hen ist. Innerhalb des Hydrospeichers ist ein Trennelement 18 angeordnet in Form einer Trennmembran. Das dahingehende Trennelement 18 trennt einen Gasvorratsraum 20 von einem Fluidraum 22. In der Figur ist das Trennelement 18 in seinem Ausgangszustand dargestellt, bei dem der Fluid- raum 22 im wesentlichen über den Auslaß 16 entleert ist und das Arbeitsgas

im Gasvorratsraum 20 nimmt im wesentlichen das gesamte Volumen des Speichers ein.

In Abhängigkeit von der jeweiligen Arbeitsstellung des Trennelementes 18, bei der dieses sich in Blickrichtung auf die Figur gesehen nach oben be- wegt, vergrößert sich dann entsprechend der Fluidraum 22 bei gleichzeiti- ger Reduzierung des Gasvolumens im Gasvorratsraum 20. Innerhalb des Speichergehäuses 12 ist eine Anlageeinrichtung 24 angeordnet, die sich innerhalb des Gasvorratsraumes 20 erstreckt oder diesen begrenzt, sofern das Trennelement 18 in seiner völlig angehobenen Stellung auf seiner Oberseite in Anlage ist mit der Unterseite der Anlageeinrichtung 24. Wie sich des weiteren aus der Figur ergibt, ist der Gasvorratsraum 20 derart groß dimensioniert, daß ohne zusätzliche aufsetzbare Speicherflasche das gesam- te benötigte Gasvolumen im Speichergehäuse 12 selbst bevorratet ist.

Das Trennelement 18 als Membran ist aus einem Elastomermaterial, wie Gummimaterial, gebildet und als Gasbarriereschicht werden Polytetrafluor- ethylen oder Verbindungen hiervon eingesetzt. Die Substanz Polytetrafluor- ethylen ist allgemein unter der Markenbezeichnung"Teflon"bekannt, das auf die Herstellerin Du Pont zurückgeht. Vorzugsweise ist dabei vorgese- hen, daß zumindest eine Seite, beispielsweise die Oberseite der Membran, mit Polytetrafluorethylen beschichtet ist. Zusätzlich oder alternativ kann auch vorgesehen sein, Sperrblöcke, also Agglomerate von Polytetrafluore- thylen-Teilen, in die Gummimembran selbst einzubringen. Trifft dann ein Gasmolekül auf einen dahingehenden Sperrblock innerhalb der Membran, wird es auf die Gasseite zurückgelenkt und eine Diffusion ist nur noch mög- lich in den Abständen zwischen den Sperrblöcken, was die Permeations- möglichkeiten entsprechend reduziert. Bei der dahingehenden Ausgestal-

tung bleibt dann auch nach wie vor gewährleistet, daß die Membran hoch- elastisch bleibt.

Wie die Figur des weiteren zeigt, ist das Trennelement 18 im Querschnitt und im Ausgangszustand gesehen mit einem eben verlaufenden mittigen Bodenbereich 26 ausgebildet, der in Richtung der ringförmigen Befesti- gungsstelle 28 mit dem Speichergehäuse 12 in einem vorgebbaren Winkel, beispielsweise zwischen 20° und 30°, vorzugsweise 25°, zur Anlageein- richtung 24 hin eine geneigte Membranfläche 30 aufweist. Aufgrund der dahingehenden Ausgestaltung ist eine sichere Abwicklung des Trennele- ments 18 innerhalb des Speichergehäuses 12 erreicht, ohne daß ein Einrei- ßen od. dgl. befürchtet werden muß. Insbesondere weist die Anlageeinrich- tung 24 zumindest auf ihrer Anlageseite 32 eine Form auf, die um 180° um eine Querachse 34 des Speichergehäuses 12 bildlich geklappt der Form des Trennelementes 18 in seinem Ausgangszustand entspricht.

Das Trennelement 18 ist mittig mit einer Abschlußplatte 36 versehen, die den Einlaß 14 und den Auslaß 16 im Ausgangszustand des Trennelementes 18 gemäß der Darstellung nach der Figur verschließen kann. Die Ab- schlußplatte 36 ist über eine Schraubverbindung 38 fest mit dem Trennele- ment 18 verbunden, wobei in der Anlageeinrichtung 24 koaxial zur Längs- achse 10 des Speichergehäuses 12 angeordnet eine durchgehende Aus- nehmung 40 vorhanden ist für den Eingriff eines Teils der genannten Schraubverbindung 38, insbesondere in Form des oberen Teils des Schrau- benbolzens zusammen mit der Abschlußmutter. Über die genannte Aus- nehmung 40 in Form eines Innensechskants ist auch sichergestellt, daß die Teile des Gasvorratsraumes 20 oberhalb der Anlageeinrichtung 24 in kom- munizierender Verbindung stehen mit denjenigen Teilen des Gasvorrats- raumes 20, die sich zwischen der Oberseite des Trennelementes 18 erstrek-

ken und der Unterseite der Anlageeinrichtung 24 in Form der Anlageseite 32.

Die beiden Gehäusehälften 42,44 des Speichergehäuses 12 sind an ihrer Außenumfangsseite mit Festlegeflanschen 46 versehen, die von diametral einander gegenüberliegenden Schraubenbolzen 48 durchgriffen den Zu- sammenbau des Speichergehäuses 12 ermöglichen. Der Einlaß 14 sowie der Auslaß 16 sind parallel zur Längsachse 10 des Speichergehäuses 12 in den Fluidraum 22 über einen gemeinsamen Vorraum 50 mündend ange- ordnet. Auf diese Art und Weise ergibt sich ein strömungsoptimierter Zu- und Abluß des Fluidmediums in den Fluidraum 22, wozu mit beiträgt, daß der genannte Vorraum 50 sich in Richtung der Abschlußplatte 36 konisch verjüngt.

Die Anlageeinrichtung 24 ist mit ihrer Außenumfangsseite über ein Schraubgewinde 52 in das Innere des Speichergehäuses 12 einschraubbar, wobei über eine absatzartige Verbreiterung 54 an der Unterseite der Anla- geeinrichtung 24 das Trennelement 18 zusätzlich im Speichergehäuse 12 entlang seines außenumfangsseitigen Befestigungsrandes 28 gehalten ist.

Hierzu ist die außenumfangsseitige Anlagefläche der Verbreiterung 54 zu- mindest in teilweiser Anlage mit der randartigen Verbreiterung der Befesti- gungsstelle 28 des Trennelementes 18.

Wie des weiteren die Figur zeigt, ist die obere Gehäusehälfte 42 im Quer- schnitt in der Art eines Hohlraumes mit elliptischer oder halbkugelförmiger Querschnittsform ausgebildet, wohingegen auf der Fluidseite 22 die untere Gehäusehälfte 44 zumindest im Bereich an der Ein-und Auslaßseite als ebene Platte 56 ausgebildet ist. Die obere Gehäusehälfte 42 weist mittig eine Anschlußstelle 58 auf, die von einer Verschlußschraube 60 verschlos-

sen, nach deren Entfernen dem Nachfüllen des Speichers dient. Die dahin- gehenden Vorgänge sind bekannt, so daß an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird. Durch die Wahl des genannten Hohlraumes auf der Gasvorratsseite ist das Arbeitsvermögen des Speichers entsprechend erhöht, ohne daß Zusatzaggregate, wie Zusatzflaschen od. dgl., zum Einsatz kommen müssen.

Der erfindungsgemäße Hydrospeicher weist ein hohes Arbeitsvermögen auf, benötigt wenig Einbauraum und hat eine lange Standzeit, da zum einen das Trennelement 18 mit einer Gasbarriereschicht versehen sein kann und darüber hinaus die Abwicklung des Trennelementes 18 gezielt vonstatten geht, und eine Überdehnung der Trennmembran ist über die entsprechend ausgebildete Anlageseite 32 der Anlageeinrichtung 24 mit Sicherheit ver- mieden.