DE3139600C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenspeicher entspre
chend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Kolbenspeicher der vorgenannten Art hat einen fliegend
gelagerten Kolben, der den unter einem bestimmten Druck
stehenden Gasraum von dem Flüssigkeitsraum trennt (Werner
Dieter "Ölhydraulikfibel", Krausskopf-Verlag Wiesbaden,
1960, Seite 202). In der deutschen Zeitschrift o & p "ölhydrau
lik und pneumatik" 22 (1978) Nr. 4 ist auf Seite 197 ein
Schaltplan einer Hydraulikanlage dargestellt, die der Energie
rückgewinnung beim Abbremsen eines Fahrzeuges dient und die
einen Hochdruck-Blasenspeicher und einen davon getrennten
Niederdruck-Blasenspeicher aufweist. Beim Betrieb derartiger
Hydraulikanlagen hat sich gezeigt, daß die Verwendung von
Blasenspeichern auf Grund von Volumenveränderungen in diesen
Speichern, die durch Temperaturschwankungen od. dgl. bedingt sind,
nicht zu optimalen Ergebnissen führt. Mit dem Kolbenspeicher
der gattungsgemäßen Art könnte man diese Blasenspeicher
nicht ersetzen, da er nur einen einen Gasraum von einem
Flüssigkeitsraum trennenden Kolben aufweist.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde,
einen Kolbenspeicher der gattungsgemäßen Art zu schaffen,
bei dem die an einer Stelle in den Kolbenspeicher eingespeiste
Flüssigkeitsmenge aus diesem an anderer Stelle zugleich
entnommen werden kann und umgekehrt.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Kolbenspeicher
durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1
erfindungsgemäß gelöst.
Infolge der Verbindung der beiden
Kolben mittels der Kolbenstange führen beide Kolben jeweils
die gleiche Bewegung gegenüber dem sie jeweils umgebenden
Zylindermantel aus. Eine der zum Bewegen des ersten Kolbens
in den diesen Kolben umgebenden Zylindermantel eingespeisten
Flüssigkeitsmenge entsprechende Flüssigkeitsmenge wird beim
Bewegen des ersten Kolbens vom zweiten Kolben aus dem diesen
umgebenden Zylindermantel verdrängt und umgekehrt. Hierdurch
ist es möglich, mit dem erfindungsgemäßen Kolbenspeicher
die beiden Blasenspeicher in einer Hydraulikanlage, die
der Energierückgewinnung beim Abbremsen eines Fahrzeuges
dienen, ohne weiteres zu ersetzen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen 2 bis 8.
Die Merkmale des Anspruchs 4 sind vorgesehen, um zu verhindern,
daß aus dem dem ersten Kolben zugeordneten Gaspolster Gas
in den durch den Kolben getrennten angrenzenden Flüssigkeits
raum eindringen kann.
In der Zeichnung ist ein Kolbenspeicher als Ausführungsbei
spiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt,
Fig. 2 ein Schaltbild.
Ein erster Kolben 1 ist mittels einer Kolbenstange 2
mit einem zweiten Kolben 3 fest verbunden. Der erste
Kolben 1 ist in einem ersten Zylindermantel 4 und der
zweite Kolben 3 ist in einem zweiten Zylindermantel 5
bewegbar. Die beiden Kolben 1, 3 haben jeweils gleiche
Außendurchmesser und die Zylindermäntel 4 und 5 jeweils
gleiche Innendurchmesser und sind infolge der festen
Verbindung durch die Kolbenstange 2 jeweils in gleicher
Weise zusammen bewegbar. Zwischen den beiden Zylinder
mänteln 4 und 5 ist ein Zylinderdeckel 6 sowohl für den
ersten Zylindermantel 4 als auch für den zweiten Zy
lindermantel 5 vorgesehen. Der Zylinderdeckel 6 hat
zwei radiale Flüssigkeitsanschlüsse 7 und 8, wovon der
Flüssigkeitsanschluß 7 mit einer Flüssigkeitskammer 9
verbunden ist, die von dem ersten Kolben 1, dem ersten
Zylindermantel 4 und dem Zylinderdeckel 6 begrenzt ist
und wovon der Flüssigkeitsanschluß 8 mit einer Flüs
sigkeitskammer 10 verbunden ist, die vom zweiten Kolben
3, vom zweiten Zylindermantel 5 und vom Zylinderdeckel
6 begrenzt ist. Der Zylinderdeckel 6 ist von der Kol
benstange 2 durchsetzt. Der Spalt zwischen der Kolben
stange 2 und dem Zylinderdeckel 6 ist durch eine erste
Stopfbuchse 11 abgedichtet, auf die ein vorstehender
Bund einer am Zylinderdeckel 6 befestigbaren Druck
scheibe 12 drückt. Der Spalt zwischen der Druckscheibe
12 und der Kolbenstange 2 ist durch eine zweite Stopf
buchse 13 abgedichtet, auf die ein vorstehender Bund
einer an der Druckscheibe 12 befestigten Druckscheibe
45 drückt. Zwischen den beiden Stopfbuchsen 11, 13 ist
eine im Zylinderdeckel 6 und in der Druckscheibe 12
radial nach außen geführte und mit einem nicht darge
stellten Vorratsbehälter verbundene Entlastungsbohrung
46 angeordnet.
Der Flüssigkeitskammer 9 liegt eine vom ersten Kolben 1
getrennte und vom Zylindermantel 4 und einem Zylin
derdeckel 14 begrenzte erste Gaskammer 15 gegenüber. In
einer Bohrung 16 des Zylinderdeckels 14 ist ein nicht
dargestelltes Gasventil einschraubbar, mit dem die
erste Gaskammer 15 mit einem unter Druck stehenden Gas,
insbesondere Stickstoff, gefüllt werden kann.
Der zweiten Flüssigkeitskammer 10 liegt eine vom zwei
ten Kolben 3 getrennte und von dem zweiten Zylinder
mantel 5 und einem Zylinderdeckel 17 begrenzte zweite
Gaskammer 18 gegenüber. In dem Zylinderdeckel 17 be
findet sich eine Bohrung 19 für den Anschluß an eine
Niederdruckgasquelle. Beim Ausführungsbeispiel ist die
zweite Gaskammer 18 über ein in die Bohrung 19 einge
schraubtes Luftfilter 20 mit der Umgebungsluft ver
bunden. Die beiden Zylinderdeckel 14 und 17 sind die
endseitigen Begrenzungen des Kolbenspeichers und
jeweils mittels Ringschrauben in den sie aufnehmenden
Zylindermänteln 4 bzw. 5 befestigt.
In den ersten Kolben 1 ist ein abgestufter Schraubbol
zen 21 eingesetzt, der mittels einer Mutter 22 im
ersten Kolben 1 unter Verwendung von Dichtringen dicht
befestigt ist. An einem auf der von der Mutter 22
abgewandten Seite des Schraubbolzens 21 angebrachten
Gewindestück 23 ist die hohle Kolbenstange 2 befestigt.
Das Gewindestück 23 und eine etwa bis zur Mitte des
Schraubbolzens 21 reichende Bohrung 24 ist mit einer
radial nach außen geführten Querbohrung 25 verbunden,
die in eine Ringnut auf dem Außenumfang des Schraub
bolzens 21 mündet. Zu dieser Ringnut ist eine im we
sentlichen radial verlaufende Schrägbohrung 26 im
ersten Kolben 1 geführt, die von einer auf dem Außen
umfang und etwa in der Mitte des ersten Kolbens 1
angeordneten Ringnut 27 ausgeht. Die Ringnut 27 liegt
zwischen üblichen Dichtringen 28 und 29 des ersten
Kolbens 1. Dieser hat auf seiten der Kolbenstange 2
einen kegelstumpfförmigen Vorsprung 50, dessen größter
Durchmesser gleich dem Durchmesser einer dem Vorsprung
zu offenen, koaxialen zylindrischen Bohrung 51 im
Zylinderdeckel 6 ist, wodurch die Bewegung des ersten
Kolbens 1 gedämpft wird, wenn dieser sich dem Zylin
derdeckel 6 nähert und in die Bohrung 51 einzudringen
beginnt.
Der Spalt zwischen dem zweiten Kolben 3 und dem zweiten
Zylindermantel 5 ist in üblicher Weise mittels Dicht
ringen abgedichtet. Zur Befestigung des mit Spiel auf
der Kolbenstange 2 angeordneten zweiten Kolbens 3 dient
eine auf die Kolbenstange 2 aufgeschobene Haltescheibe
30, die auf seiten des Kolbens 2 an einer Schulter der
Kolbenstange 2 ansteht und auf der davon abgewandten
Seite mittels einer auf die Kolbenstange 2 aufge
schraubten Haltemutter 31 festgelegt ist. Die Halte
scheibe 30 ist mittels achsparallel zur Kolbenstange 2
angeordneter Halteschrauben 32 mit dem zweiten Kolben 3
verbunden. Der Spalt zwischen der Kolbenstange 2 und
der Haltescheibe 30 und der Spalt zwischen der Halte
scheibe 30 und dem zweiten Kolben 3 ist je durch einen
Dichtring abgedichtet. Der zweite Kolben 3 hat eine
achsparallele Bohrung 47, in die auf seiten der Gas
kammer 18 eine Hohlschraube 48 eingeschraubt ist,
zwischen der und dem Grund einer Aufnahmebohrung eine
Berstscheibe 49 eingelegt ist, wodurch verhindert wird,
daß die Niederdruckseite mit einem höheren Druck als
dem vorgesehenen maximalen Betriebsüberdruck im Nie
derspeicher beaufschlagt werden kann.
Steht die erste Gaskammer 15 unter Druck, so liegt der
erste Kolben 1 an dem Zylinderdeckel 6 an. Wird durch
den Flüssigkeitsanschluß 7 der Flüssigkeitskammer 9
Druckflüssigkeit zugeführt, deren Druck die von dem in
der ersten Gaskammer 15 befindlichen Gas auf den ersten
Kolben ausgeübte Kraft überwindet, so bewegt sich der
erste Kolben 1 in Richtung zum Zylinderdeckel 14 und
nimmt den zweiten Kolben 3 infolge der Verbindung der
beiden Kolben 1 und 3 mittels der Kolbenstange 2 mit.
Dadurch wird aus der zweiten Flüssigkeitskammer 10 eine
Flüssigkeitsmenge entfernt, die der in die erste Flüs
sigkeitskammer 9 eingespeisten Flüssigkeitsmenge ent
spricht. Das Umgekehrte gilt, wenn aus der Flüssig
keitskammer 9 unter der Wirkung des Gasdruckes in der
ersten Gaskammer 15 Flüssigkeit entfernt und einer
dieser Flüssigkeitsmenge entsprechende Flüssigkeits
menge in die zweite Flüssigkeitskammer 10 eingespeist
wird.
Der vorstehend beschriebene und in Fig. 1 dargestellte
Kolbenspeicher ist in Fig. 2 im Zusammenhang mit einem
geschlossenen Kreislauf gezeigt. Dieser hat eine steu
erbare Pumpe 34, die über Leitungen 35 und 36 mit einem
Motor 37 verbunden ist, der im Falle seines mechani
schen Antriebes als Pumpe wirkt. Die erste Flüssig
keitskammer 9 des Kolbenspeichers 33 ist mit der Lei
tung 36 und die zweite Flüssigkeitskammer 10 des Kol
benspeichers 33 ist mit der Leitung 35 verbunden. An
die Leitung 36 ist ein Druckbegrenzungsventil 38 ange
schlossen, dessen Auslaß mit der Leitung 35 verbunden
ist.
Zur Aufrechterhaltung der Flüssigkeitsmenge im ge
schlossenen Kreislauf 34 bis 37 dient eine Speisepumpe
39, die über eine Leitung 40 mit der Leitung 35 ver
bunden ist und infolge Undichtigkeiten aus dem Kreis
lauf abgeflossene Druckflüssigkeit ersetzt. An die
Verbindung der Leitungen 35 und 40 ist ein Druckbe
grenzungsventil 42 angeschlossen, dessen Auslaß über
eine Leitung 43 mit einem Vorratsbehälter 44 verbunden
ist, an den auch die Saugseite der Speisepumpe 39
angeschlossen ist.
Wird von der Pumpe 34 kein Druckmittel befördert, dann
fördert die Speisepumpe 39 über das Druckbegrenzungs
ventil 42 im wesentlichen in den Vorratsbehälter 44.
Wird von der Pumpe 34 Druckmittel über die Leitung 36
zum Motor 37 gefördert, so fördert die Speisepumpe 39
Druckflüssigkeit in die Leitung 35, wobei überschüssige
Druckflüssigkeit über das Druckbegrenzungsventil 42 in
den Vorratsbehälter 44 fließt.
Durch den Druck in der Leitung 36 wird der erste Kolben
1 des Kolbenspeichers 33 in die in der Zeichnung darge
stellt Lage gebracht, wobei einer der in die Kammer 9
eingespeisten Flüssigkeitsmenge entsprechende Flüssig
keitsmenge aus der Kammer 10 entfernt wird. Sinkt der
Druck in der Leitung 36, so bewegt sich unter der
Wirkung des Druckes in der ersten Gaskammer 15 der
erste Kolben 1 in der Zeichnung nach links, wodurch aus
der Flüssigkeitskammer 9 Druckflüssigkeit in die Lei
tung 36 und aus der Leitung 35 Druckflüssigkeit in die
Flüssigkeitskammer 10 fließt. Wird infolge entsprechen
der Vergrößerung der zweiten Flüssigkeitskammer 10 der
Leitung 35 eine entsprechende Menge entnommen, so wird
unter entsprechender Verkleinerung der ersten Flüssig
keitskammer 9 Flüssigkeit in die Leitung 36 eingespeist
und umgekehrt je nach der gleichen Bewegung der beiden
Kolben 1 und 3.
Wenn der Motor 37 von außen in Gegendrehrichtung ange
trieben und als Pumpe wirkt, so fördert er über die
Leitung 36 Druckflüssigkeit in die Flüssigkeitskammer
9, die dem Kreislauf durch Verkleinerung der zweiten
Flüssigkeitskammer 10 über die Leitung 35 wieder zuge
führt wird. Auf diese Weise kann Bremsenergie ausge
nützt werden.
In der eingangs genannten deutschen Zeitschrift o & p "ölhydraulik und
pneumatik" 22 (1978) Nr. 4 ist auf Seite 197 ein
Schaltplan einer Hydraulikanlage dargestellt, die der
Energierückgewinnung beim Abbremsen eines Fahrzeuges
dient und die einen Hochdruck-Blasenspeicher und einen
davon getrennten Niederdruck-Blasenspeicher aufweist.
Anstelle der beiden Blasenspeicher kann der vorstehend
beschriebene Kolbenspeicher verwendet werden, wobei der
Flüssigkeitsanschluß für den Hochdruckblasenspeicher
mit der ersten Flüssigkeitskammer 9 und der Flüssig
keitsanschluß für den Niederdruck-Blasenspeicher mit
der zweiten Flüssigkeitskammer 10 des vorstehend be
schriebenen Kolbenspeichers 33 verbunden wird.
Claims (8)
1. Kolbenspeicher mit einem Zylindermantel (4), mit
einem darin verschiebbaren Kolben (1), mit je
einem auf jeder Seite des Kolbens (1) angeordneten
Zylinderdeckel (6, 14), mit einem Druckgasanschluß
(16) und mit einem Druckflüssigkeitsanschluß (7),
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1) über
eine Kolbenstange (2) mit einem zweiten Kolben (3)
gleichen Durchmessers verbunden ist, der in einem
koaxial zum ersten Zylindermantel (4) angeordneten
zweiten Zylindermantel (5) gleichen Durchmessers
bewegbar gelagert ist, daß der zwischen den beiden
Kolben (1, 3) befindliche Zylinderdeckel (6) von der Kol
benstange (2) dichtend durchsetzt ist und daß die dem
ersten Kolben (1) zugewandte Seite des zweiten Kolbens
(3) von einer Flüssigkeit und die gegenüberlie
gende Seite dieses Kolbens von einem Gas beauf
schlagbar ist.
2. Kolbenspeicher nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der von der Kolbenstange
(2) durchsetzte Zylinderdeckel (6) jeweils einen
Druckflüssigkeitsanschluß (7, 8) für je einen der
beiden von den Kolben (1, 3) begrenzten Flüssig
keitsräume (9, 10) aufweist.
3. Kolbenspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das den zweiten Kolben
(3) beaufschlagende Gas die Umgebungsluft ist.
4. Kolbenspeicher nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
erste Kolben (1) auf seinem Außenumfang eine
zwischen Dichtringen (28, 29) angeordnete Ringnut
(27) aufweist, die über je eine Bohrung (26, 24)
im Kolben (1) und in der Kolbenstange (2) mit der
Gasseite (18) des zweiten Kolbens (3) verbunden ist.
5. Kolbenspeicher nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
zweite Kolben (3) mit radialem Spiel auf der
Kolbenstange (2) angeordnet und mittels eines
abgedichteten Halteringes (31) an der Kolbenstange (2)
befestigt ist.
6. Kolbenspeicher nach einem der
Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
zwischen den beiden Kolben (1, 3) befindliche
Zylinderdeckel (6) zwischen zwei Dichtstellen (11,
13) eine Entlastungsbohrung (46) aufweist.
7. Kolbenspeicher nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
zweite Kolben (3) eine achsparallele Durchgangs
bohrung (47) aufweist, die mit einer Berstsiche
rung (49) versehen ist.
8. Kolbenspeicher nach einem der
Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem ersten Kolben (1) und dem zwischen
den beiden Kolben (1, 3) befindlichen Zylinder
deckel (6) eine Dämpfungseinrichtung (50, 51)
vorgesehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813139600 DE3139600A1 (de) | 1981-10-06 | 1981-10-06 | "kolbenspeicher" |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
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DE3139600A1 DE3139600A1 (de) | 1983-04-21 |
DE3139600C2 true DE3139600C2 (de) | 1989-11-16 |
Family
ID=6143457
Family Applications (1)
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DE19813139600 Granted DE3139600A1 (de) | 1981-10-06 | 1981-10-06 | "kolbenspeicher" |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3139600A1 (de) |
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