Akkumulator
Englisch: accumulator
Behälter zur Speicherung von Hydraulikenergie in Form von unter Druck stehendem Fluid, üblicherweise innerhalb eines größeren Druckfluidbehälters angebracht.
Druckgefäß für die Speicherung von Druckflüssigkeit, das Bedarfsspitzen ausgleicht
Ein Druckgefäß ist ein Druckbehälter für Hydraulikflüssigkeit unter Druck. Es ermöglicht es der Pumpe, mit konstanten Fördermengen zu arbeiten, anstatt pulsierend dem momentanen Lastverlauf zu folgen. Die Flüssigkeit steht unter Stickstoffdruck (typischerweise 0,9fach des Systemdrucks) und kann schnell abgegeben werden, wenn das System einen Druckspitz oder Durchsatzstoß braucht. Diese Trennung von Energiespeicherung und Energieabgabe macht Druckgefäße unverzichtbar in modernen Hydraulikkreisen.
Das häufigste Bauwerk ist das Blasendruckgefäß mit einer Blase aus Kunststoff oder PTFE, die den Behälter in zwei Kammern teilt. Auf der einen Seite sitzt die Hydraulikflüssigkeit, auf der anderen inertgas Stickstoff. Steigt der Druck, wird die Blase zusammengepresst und speichert Energie im Gas. Fällt der Systemdruck, dehnt sich das Stickstoff aus und drückt Flüssigkeit zurück in den Kreis. Kolbendruckgefäße und Membrandruckgefäße arbeiten nach ähnlichen Prinzipien, unterscheiden sich aber in der Geometrie und werden je nach Betriebszyklus, Ansprechgeschwindigkeit und Kosten gewählt.
Druckgefäße erfüllen drei Aufgaben: Sie fangen Druckspitzen durch schnelle Ventilschließungen oder Laststöße ab und verhindern so Schäden an Pumpen und Leitungen; sie glätten Pumpenlärm und Druckwelligkeit, indem sie während Übergängen zusätzliche Flüssigkeit bereitstellen; und sie ermöglichen kleineren Pumpen, Systeme mit hohen Spitzendurchsätzen zu versorgen, weil das Gefäß die Spitze liefert, während die Pumpe zwischen den Schüben nachlädt. In Baumaschinen wie Baggern und Ladern ermöglichen Druckgefäße schnelle Stellzylinder ohne Motor zu überdimensionieren.
Auslegung und Wartungsaspekte
Das Volumen wird durch den Druckfall zwischen geladenem Zustand und Mindestdruck sowie den Flüssigkeitsvorrat bei Spitzenbedarf bemessen. Zu klein und das Gefäß entleert sich, bevor die Pumpe nachlädt; zu groß und es kostet Gewicht und Geld. Der Vordruck (Stickstoffdruck im ruhenden System) ist kritisch: Zu hoch und die Blase entspannt sich nie richtig, was die Lebensdauer mindert; zu niedrig und die Blase wölbt sich in den Auslasskanal. Der Vordruck liegt üblicherweise 10 bis 20 Prozent unter dem Minimalbetriebsdruck.
Blasendruckgefäße leiden unter Blasenermüdung durch Materialabbau von Flüssigkeitschemie, Temperaturschwankungen oder wiederholte Verformung. Reißt die Blase, entweicht Stickstoff und das Gefäß ist unbrauchbar; schlimmer noch, gelangt Stickstoff in den Pumpeneintritt, entstehen Kavitation und schwere Schäden. Regelmäßige Kontrollen auf Verformung, Lecks und Druckprüfung verlängern die Lebensdauer. Druckgefäße müssen vom Kreis isoliert und vor Wartungen auf sicheren Druck entladen werden, da die gespeicherte Energie gewaltsam freigesetzt werden kann.