Was ist ein Druckspeicher?
Ein Druckspeicher (Englisch: hydraulic accumulator), ist ein Gerät, das die Druckenergie eines Fluids in andere Hochdruckfluidenergie umwandelt und speichert. Er wird hauptsächlich in Flüssigkeitsanlagen in Hydraulik- und Dampfsystemen verwendet.
Da das englische Wort accumulate, das auf Deutsch speichern oder ansammeln bedeutet, gibt es in verschiedenen technischen Bereichen, unterschiedliche Geräten, je nachdem, was gespeichert oder angesammelt wird. So werden beispielsweise im Computerbereich in Akkumulatoren Berechnungsergebnisse zwischengespeichert und direkt für die nächste Berechnung verwendet. Im Bereich der elektrischen Energieerzeugung werden Speicherbatterien und Akkumulatoren eingesetzt und in der Windenergieerzeugung werden Systeme eingesetzt, die Öl zwischen Windturbinen und Generatoren zirkulieren lassen, um das Gleichgewicht zu erhalten.
In Hydraulik- und Dampfsystemen wird die Druckenergie von Öl und Dampf als Stickstoffgas oder Dampfdruckenergie gespeichert, und das Gas wird expandiert, um bei Bedarf Energie abzugeben.
Anwendungen von Druckspeichern
Druckspeicher werden häufig in Hydrauliksystemen und Dampfkesseln eingesetzt. In Hydrauliksystemen werden Hydraulikspeicher in den Hochdruckkreislauf nach der Pumpe eingebaut, und der hohe Hydraulikdruck während des Betriebs komprimiert das im Speicher eingeschlossene Stickstoffgas. Wenn der Hydraulikdruck abfällt, erhöht die Kraft des Stickstoffgases den Hydraulikdruck und hält ihn aufrecht.
In Kesselanlagen speichern Druckspeicher den Heizwert von Dampf als gesättigten Dampf mit hoher Temperatur und hohem Druck, wenn ein Überschuss an Dampf vorhanden ist, und liefern bei Bedarf Dampf mit reduziertem Druck. Er gleicht auch das Ungleichgewicht zwischen den zeitlichen Schwankungen des Dampfverbrauchs und der Dampferzeugung des Kessels aus, so dass der Kessel effizient und stabil arbeiten kann.
Der Einsatz von Druckspeichern in Wasserpumpen mildert auch plötzliche Druckschwankungen, z. B. beim Abschalten, und verhindert Wasserschläge. Der Hauptzweck besteht darin, die Energie des gespeicherten Gases im Behälter des Hydraulikspeichers als Hilfsenergiequelle für Notfälle zu nutzen. Außerdem absorbiert und puffert er den Aufpralldruck, puffert Druckanstiege in der Leitung und reduziert den unnötigen Stromverbrauch des Systems.
Funktionsweise von Druckspeichern
In Druckspeichern wird hauptsächlich Stickstoff verwendet, der unter Druck steht und sich zusammenzieht oder ausdehnt, um Energie zu übertragen. In Hydrauliksystemen werden Druckspeicher in den Hochdruckkreislauf nach der Pumpe eingebaut. Im Inneren des Druckspeichers befindet sich ein Beutel, Prada genannt, der die Ölseite von der Gasseite trennt. Der Prada ist mit Stickstoffgas gefüllt. Wenn die Hydraulikpumpe angetrieben wird und der Hydraulikdruck über den Stickstoffgasdruck ansteigt, wird das Stickstoffgas komprimiert.
Wenn der Druck im Hydrauliksystem abfällt oder die Pumpe stoppt, bewirkt die Druckenergie des Stickstoffgases, dass sich der Prada ausdehnt, um den Hydraulikdruck aufrechtzuerhalten. Dies hat auch den Effekt, dass der Hydraulikdruck weniger pulsiert. Die Blase, die das Stickstoffgas im Inneren des Behälters abdichtet, besteht aus einem Material auf Gummibasis und dehnt sich aus und zieht sich zusammen. Die Behälter sind aus Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Aluminium oder korrosionsbeständigen Verbundwerkstoffen hergestellt.
Das Fassungsvermögen des Behälters reicht von 0,5 bis 450 l und der maximal zulässige Druck beträgt etwa 990 bar. Druckspeicher mit einem Prada zeichnen sich durch eine schnelle Energiefreisetzung und die Fähigkeit aus, Energie je nach Bedarf in schnellen Zyklen zu speichern und wieder abzugeben. Darüber hinaus können die Geräte kompakt gebaut werden und sind leicht zu warten.
Weitere Informationen über Druckspeicher
1. Druckspeicher-Gase
Als Speichergas für Druckspeicher wird häufig Stickstoffgas verwendet. Stickstoffgas ist ein nicht entflammbares und inertes Gas, das die Abnutzung des in Druckspeichern verwendeten Metalls verringert. Ein weiterer Vorteil ist, dass es kostengünstig ist und keine Explosionsgefahr besteht.
Der Druck des Stickstoffgases nimmt bei wiederholtem Betrieb allmählich ab, so dass der Druck regelmäßig überprüft werden muss, um sicherzustellen, dass er sich nicht verringert hat. Wenn Druckspeicher in der Federung verwendet werden, kann ein Abfall des Gasdrucks die Stöße der Fahrbahn nicht mehr absorbieren, was zu einem schlechteren Fahrkomfort führt. Füllen Sie bei einem Druckabfall Stickstoffgas nach.
2. Fahrzeugsysteme mit Druckspeichern
Druckspeicher werden in Fahrzeugaufhängungen und Bremsen eingesetzt. Bei Spezialfahrzeugen mit großen Karosseriegewichten und bei mehrachsigen Fahrzeugen kann es vorkommen, dass die Stöße nicht mit Federn abgefedert werden können, daher werden Druckspeicher verwendet, die wie Gasfedern wirken. Hydraulische Aufhängungen mit Druckspeichern können auch zum freien Heben und Senken des Fahrzeugaufbaus verwendet werden.
Druckspeicher werden in Bremsen eingesetzt, um beim Bremsen Energie zurückzugewinnen. Bei Hybridfahrzeugen kommt es bei der Energierückgewinnung durch den Motor zu einer Diskrepanz zwischen der Bremskraft und der vom Fahrer geforderten Bremskraft. Um diese Diskrepanz zu beseitigen, unterstützt der Druckspeicher in geeigneter Weise die Bremskraft des Motors, um eine optimale Bremskraft zu gewährleisten.