Hydrospeicher

Membranspeicher für Hydrauliköl

mit Füllgas Stickstoff

Baureihe  (1)

Artikel  (8)

  1. Gasvorspanndruck: 40 bar – Anschluss: G1/2 Innengewinde – max. 250 bar, nach Katalogblatt F9.601
  2. Gasvorspanndruck: 100 bar – Anschluss: G1/2 Innengewinde – max. 250 bar, nach Katalogblatt F9.601
  3. Gasvorspanndruck: 40 bar – Anschluss: G1/2 Innengewinde – max. 250 bar, nach Katalogblatt F9.601
  4. Gasvorspanndruck: 100 bar – Anschluss: G1/2 Innengewinde – max. 250 bar, nach Katalogblatt F9.601
  5. Gasvorspanndruck: 100 bar – Anschluss: G1/4 Innengewinde – max. 500 bar, nach Katalogblatt F9.601
  6. Gasvorspanndruck: 100 bar – Anschluss: G1/4 Außengewinde – max. 400/300 bar, nach Katalogblatt F9.601
  7. Gasvorspanndruck: 160 bar – Anschluss: G1/4 Außengewinde – max. 500 bar, nach Katalogblatt F9.601
  8. Gasvorspanndruck: 100 bar – Anschluss: G1/4 Außengewinde – max. 400/300 bar, nach Katalogblatt F9.601

Beschreibung

Einsatz

Hydro-Speicher werden in der hydraulischen Spanntechnik als Energiespeicher zum Ausgleich innerer Leckagen oder zum Volumenausgleich bei Temperaturänderungen eingesetzt.

Energiespeicherung
Bei intermittierendem Betrieb kann Pumpenantriebsleistung und damit Energie gespart werden. In den Pausen füllt die Pumpe den Hydro-Speicher auf. Bei Bedarf steht dann kurzzeitig ein hoher Volumenstrom zur Verfügung.

Ausgleich innerer Leckagen
In der Spannhydraulik arbeiten Druckerzeuger meist im Abschaltbetrieb, der über Druckschalter gesteuert wird.  Sind Hydraulikgeräte mit internen Leckagen angeschlossen, z. B. Schieberventile oder gesteuerte Drehdurchführungen, führt das zu häufigem Ein- und Ausschalten des elektrischen Antriebsmotors. Der Einbau eines kleinen Hydro-Speichers reduziert die Anzahl der Schaltspiele wesentlich, schont das Material und spart Energie.

Volumenausgleich bei Temperaturänderungen
Werden hydraulische Spannsysteme vom Druckerzeuger abgekuppelt, kommt es bei Temperaturschwankungen zu erheblichen Änderungen des Spanndrucks (Richtwert ±10 bar bei ±1°C). Ein kleiner Hydro-Speicher, an geschützter Stelle auf der Vorrichtung untergebracht, bewirkt einen Volumenausgleich und vermindert dadurch Druckschwankungen. Außerdem führt dann eine geringe Leckage nicht gleich zum sofortigen Druckabfall.  Ein Manometer zur Druckkontrolle sollte auf jeden Fall auch installiert werden.

Beschreibung
Flüssigkeiten sind praktisch inkompressibel und können deshalb keine Druckenergie speichern.  Bei Hydro-Speichern wird die Kompressibilität von Stickstoff zur Flüssigkeitsspeicherung benutzt. Eine gasdichte Membrane trennt den Flüssigkeitsteil vom Gasteil. Im Membranboden ist ein Ventilteller eingesetzt, der eine Beschädigung der Membrane verhindert, wenn der Hydro-Speicher völlig entleert wird.
An der Verschlussschraube wird der Stickstoff eingefüllt und auf die erforderliche Vorspannung gebracht. Dazu wird eine passende Füll- und Prüfvorrichtung benötigt. Die hier angebotenen Hydro-Speicher entsprechen den Bestimmungen des Artikels 3 Absatz 3 der Druckgeräterichtlinie 97/23/EG und dürfen demnach kein CE-Zeichen tragen.

Gesetzliche Bestimmungen
Für Hydro-Speicher sind die am Aufstellungsort geltenden Vorschriften vor Inbetriebnahme und während des Betriebs zu beachten. Der Betreiber ist für die bestimmungsgemäße Verwendung und Einhaltung dieser Vorschriften ausschließlich verantwortlich. In Deutschland gilt die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) als gesetzliche Grundlage. Für die hier angebotenen Speichergrößen gilt:
Alle Arbeiten an den hydraulischen und pneumatischen Anschlüssen des Hydro-Speichers dürfen nur von dafür ausgebildeten Fachkräften durchgeführt werden.
Ein Sachverständiger ist für die Erstabnahme nicht erforderlich.

Hydro-Speicher

Technik

Technische Erklärungen

1. Nennvolumen
Das Nennvolumen ist das effektive Gasvolumen des Hydro-Speichers. Das maximal speicherbare Ölvolumen ist ungefähr 10 % kleiner.

2. Maximaler Betriebsdruck
Der maximale Betriebsdruck darf in keinem Betriebszustand überschritten werden. Deshalb wird ein geeignetes Sicherheitsventil zur Druckbegrenzung vorgeschrieben (siehe Sicherheitseinrichtungen).

3. Gasvorspannung
Die Gasvorspannung ist der Stickstoffdruck bei einer Raumtemperatur von 22 °C, ohne Ölfüllung. Der Hydro-Speicher kann erst nach Überschreiten dieses Drucks Hydrauliköl aufnehmen.

4. Empfohlener Betriebsdruckbereich
In diesem Bereich arbeitet der Hydro-Speicher mit dem besten Wirkungsgrad bei optimaler Lebensdauer der Membrane.

5. Definitionen
V0 = Nennvolumen = max. Gasvolumen
p0 = Gasvorspannung
V1 = Gasvolumen bei p1
p1 = min. Btriebsdruck ≥ 1,1 x p0
V2 = Gasvolumen bei p2
p2 = max. Betriebsdruck ≤ 8 x p0 bei 9606-10X ≤ 3…4 x p0

6. Gespeichertes Ölvolumen
Ausgehend vom maximalen Betriebsdruck bis zur vollständigen Entleerung des Hydro-Speichers ist das gespeicherte Ölvolumen ΔVÖl = V0 – V2

7. Druck-Volumen-Kennlinie
Die Kompressions- und Expansionsvorgänge in Hydro-Speichern unterliegen den Gesetzen polytropischer Gaszustandsänderungen. Dabei spielen die Temperatur und der zeitliche Verlauf eine entscheidende Rolle.

a) Isotherme
Die Ladung bzw. Entladung erfolgt sehr langsam, sodass genügend Zeit für einen vollständigen Temperaturausgleich vorhanden ist. 
Anwendung: Leckölausgleich oder Volumenausgleich bei Temperaturänderungen (siehe Einsatz)

b) Adiabate
Die Ladung bzw. Entladung erfolgt sehr schnell. Der Stickstoff wird dabei stark erwärmt bzw. abgekühlt. Ein schneller Temperaturausgleich mit der Umwelt ist nicht möglich. 
Anwendung: Energiespeicherung (siehe Einsatz)

8. Hydro-Speicher in der Spannhydraulik
In der hydraulischen Spanntechnik werden Hydro-Speicher meist zum Leckageausgleich oder zum Volumenausgleich bei Temperaturschwankungen eingesetzt.  Dabei erfolgt die Speicherladung sehr schnell, also adiabatisch, die Entladung aber relativ langsam, also isotherm. Arbeitet das Pumpenaggregat im Abschaltbetrieb, kommt es nach dem Spannvorgang zu mehrfachem Nachschalten bis der Druck konstant ist.
Grund: Der schnelle adiabatische Druckaufbau erhitzt den Stickstoff. 
Wenn er dann über das Speichergehäuse wieder abkühlt, sinkt der Druck im System und es muss dann eben noch ein- oder zweimal nachgefördert werden.  Am Ende wird dann doch so viel Öl in den Hydro-Speicher gepumpt, wie bei einer rein isothermischen Verdichtung.

Wichtiger Hinweis:

Bei Spannsystemen mit Kupplungseinheit nicht sofort nach dem Spannen abkuppeln, sondern ca. 15 Sekunden warten, bis der Spanndruck konstant ist.

Wartung

Membranspeicher sind eigentlich wartungsfrei. Um Störungsfreiheit und eine lange Lebensdauer zu ermöglichen, müssen die folgenden Prüfungen durchgeführt werden:

  • Gasvorspannung
  • Sicherheitseinrichtungen
  • Leitungsanschlüsse
  • Speicherbefestigung

Gasvorspannung

Lieferzustand
Die Hydro-Speicher werden mit der gewünschten Gasvorspannung geliefert und sind entsprechend gekennzeichnet. Auf Wunsch sind auch andere Vorspanndrücke lieferbar.

Vorspanndruck prüfen
Die Gasvorspannung soll geprüft werden

  • nach Einbau
  • eine Woche nach Einbau
  • 8 Wochen nach Einbau

Ist kein Füllungsverlust feststellbar, genügt eine jährliche Prüfung. Wenn keine Prüf- und Füllvorrichtung zur Verfügung steht, kann der Fülldruck auch auf der Hydraulikseite kontrolliert werden:

  • Den hydraulisch gefüllten Hydro-Speicher mit dem Absperrventil vom System trennen.
  • Die Entlastungseinrichtung zum Entleeren langsam öffnen und Druckabfall am Manometer beobachten.
  • Im Moment vollständiger Entleerung fällt der Druck schlagartig ab. Dieser Druck ist der Fülldruck des Hydro-Speichers.


Vorspanndruck ändern
Das ist nur mit der passenden Prüf- und Füllvorrichtung möglich. Bitte Rückfrage.

Lebensdauer

Die Lebensdauer von Membranspeichern ist abhängig von der Druckschwankungsbreite und der Anzahl der Lastwechsel.  Ähnlich wie bei Hochdruckschläuchen kann man bei bestimmungsgemäßer Verwendung von einer Lebensdauer von 6 Jahren ausgehen.

Volumenstrombegrenzung

Ein Hydro-Speicher ist in der Lage einen hohen Volumenstrom in kürzester Zeit zu liefern. Da dies bei den meisten Anwendungen gar nicht erforderlich oder erwünscht ist, sollte der Volumenstrom gedrosselt werden,  was auch die Speichermembrane schont. Ein Drosselrückschlagventil wird so eingebaut, dass das ausfließende Hydrauliköl gedrosselt wird,  in der Gegenrichtung aber eine schnelle Speicherladung gewährleistet ist (siehe Hydraulikplan).

Volumenstrombegrenzung

Sicherheitseinrichtungen

Zusätzliche Sicherheitseinrichtungen

Hydro-Speicher unterliegen den am Aufstellungsort gültigen nationalen Vorschriften und Verordnungen. In Deutschland gelten die „Technischen Regeln Druckbehälter“ (TRB). Darin wird folgende Ausrüstung gefordert:

  • Druckbegrenzungsventil (1)
  • Entlastungseinrichtung (2)
  • Manometer (3)
  • Prüfmanometeranschluss (4)
  • Absperrventil optional (5)
  • Elektromagnetisch betätigte Entlastungseinrichtung (6)
 

1. Druckbegrenzungsventil
(Sicherheitsventil)
Das Druckbegrenzungsventil (DBV) soll den Hydro-Speicher vor einem Druckanstieg um mehr als 10 % des maximalen Betriebsdrucks schützen. Die Einstellung muss mit dem maximalen Volumenstrom des Pumpenaggregates erfolgen. Dabei darf der Ansprechdruck des DBV etwas höher als der Nenndruck des Hydro- Speichers sein.
Die Ventilspindel des DBV muss gegen Verstellen in Richtung höherer Druck durch Distanzscheiben und/oder Verplombung gesichert werden.
Wichtige Hinweise:
Das DBV des Pumpenaggregates darf nicht höher als der maximale Betriebsdruck des Hydro-Speichers eingestellt werden.  Bei „Kleinspeichern“ mit einem Nennvolumen unter 100 cm3 kann die Druckabsicherung durch das DBV am Pumpenaggregat erfolgen,  wenn die Einstellspindel gegen Überschreiten des maximalen Betriebsdrucks gesichert ist. Wenn „Kleinspeicher“ mit auf Werkstückpaletten sitzen, die vom Aggregat abgekuppelt werden, muss auf jeder Palette ein eigenes DBV vorgesehen werden.

2. Entlastungseinrichtung

Wichtiger Hinweis:
Vor Wartungsarbeiten an der Hydraulikanlage oder der Vorrichtung muss der Hydro-Speicher vollständig entleert werden. Es gibt zwei Möglichkeiten:
Entweder die Ventilspindel des Druckbegrenzungsventils in Richtung niedriger Druck ganz herausschrauben oder ein installiertes Absperrventil öffnen (siehe Beispiel).

3. Manometer
Das Manometer soll den Istdruck im Hydro-Speicher anzeigen. Dazu muss es direkt in der Zuleitung montiert werden. Das Manometer am Pumpenaggregat ist dafür nicht geeignet. Der maximale Betriebsdruck des Hydro-Speichers soll durch eine Markierung auf der Manometerskala angezeigt werden. Alternativ kann auch ein mit dem Nenndruck beschriftetes Schild oder Anhänger angebracht werden.

4. Prüfmanometeranschluss
Bei der regelmäßigen Druckprüfung kann hier ein Prüfmanometer angeschlossen werden.

5. Absperrventil
Mit dem Absperrventil kann der Hydro-Speicher von Pumpenaggregat und Vorrichtung getrennt werden, um Einstell- und Wartungsarbeiten ungefährdet durchführen zu
können.

Zusätzliche Sicherheitseinrichtungen

PDF Katalogblätter