Hydro- Membranspeicher - hywus.de

Hydro-
Membranspeicher

1. BESCHREIBUNG
1.1. FUNKTIONSWEISE
Flüssigkeiten sind praktisch
inkompressibel und können
deshalb keine Druckenergie
speichern.
In hydropneumatischen
Speichern wird die
Kompressibilität eines Gases zur
Flüssigkeitsspeicherung genutzt.
HYDAC-Membranspeicher
basieren auf diesem Prinzip, mit
Stickstoff als kompressiblem
Medium.
Sie bestehen aus einem
Flüssigkeits- und einem Gasteil
mit einer Membrane als
gasdichtes Trennelement.
Der Flüssigkeitsteil steht mit dem
hydraulischen Kreislauf in
Verbindung, so daß beim Anstieg
des Druckes der Membranspeicher
gefüllt und das
Gasvolumen komprimiert wird.
Beim Absinken des Druckes
expandiert das verdichtete
Gasvolumen und verdrängt dabei
die gespeicherte Druckflüssigkeit
in den Kreislauf.
Im Membranboden ist ein Ventilteller
eingesetzt; er verschließt
bei völliger Entleerung den
hydraulischen Ausgang und
verhindert so eine Beschädigung
der Membrane.
1.2. AUFBAU
Die HYDAC-Membranspeicher
sind in 2 Ausführungen lieferbar.
1.2.1 Schweißkonstruktion
Verschlußschraube
Druckbehälter
Membrane
Ventilteller
Ventilkörper
Diese bestehen aus:
l dem geschweißten Druckbehälter,
gasseitig nachfüllbar
oder unlösbar verschlossen; mit
Ventilkörper in verschiedenen
Ausführungen.
l der zur Trennung zwischen
Gasteil und Druckflüssigkeit
erforderlichen Membrane.
l dem im Membranboden
eingesetzten Ventilteller.
1.2.2 Schraubkonstruktion
Verschlußschraube
Druckbehälter
Membrane
Ventilteller
Ventilkörper
Diese bestehen aus:
l dem geschmiedeten Speicheroberteil
mit Gasfüllanschluß.
l dem geschmiedeten Speicherunterteil
mit Ventilkörper.
l der auswechselbaren elastischen
Membrane zur Trennung von Gas
und Druckflüssigkeit.
l dem am Membranboden
anvulkanisierten Ventilteller.
l der Überwurfmutter, oder
direkten Verschraubung, zur
Verbindung des Ober- und
Unterteils.
1.2.3 Membranwerkstoff
Die Membranen sind in
folgenden Elastomeren lieferbar:
– NBR (Acrylnitril-Butadien-
Kautschuk, PERBUNAN)
– IIR (Butyl-Kautschuk)
– FKM (Fluor-Kautschuk, VITON)
– ECO (Äthylenoxyd-
Epichlorhydrin-Kautschuk)
Dieser ist auf das jeweilige
Betriebsmedium bzw. die
Betriebstemperatur abzustimmen.
1.2.4 Korrosionsschutz
Für den Betrieb mit chemisch
aggresiven Flüssigkeiten kann
der Speicher mit Korrosionsschutz
wie Kunststoffbeschichtung
oder galvanischem
bzw. chemischem Oberflächenschutz
geliefert werden. Sollte
diese Schutzart nicht
ausreichend sein, können fast
alle Typen in Edelstahl gefertigt
werden.
Die unter Punkt 1.2.3 und 1.2.4
genannten Auswahlmöglichkeiten
lassen die Verwendung des
Speichers für Mineralöle, schwer
entflammbare Druckflüssigkeiten
und zahlreiche chemisch
aggressiven Flüssigkeiten zu.
1.3. EINBAULAGE
Beliebig; bei Gefahr von
Schmutzansammlung senkrecht
(Druckflüssigkeitsanschluß nach
unten)
1.4. BEFESTIGUNGSART
Bis zu 2 l Nennvolumen können
die Speicher direkt auf die Rohrleitung
aufgeschraubt werden.
– Bei starken Vibrationen muß der
Speicher gegen Losdrehen
gesichert werden. Für
geschweißte Speicher empfehlen
wir HYDAC Befestigungsschellen
zu verwenden. Für Membranspeicher
in Schraubkonstruktion
mit Überwurfmutter kann
eine passende Konsole dem
Prospekt Befestigungselemente
(Prospekt Nr. 3.502.) entnommen
werden.
– Zusätzliches Außengewinde am
hydraulischen Anschluß zum
Festschrauben in Befestigungslöcher
siehe Tabelle 5.1.
2

2. SPEICHERAUSLEGUNG
2.1. DEFINITION DER
ZUSTANDSGRÖSSEN
p 0 = Gasfülldruck
p 1 = minimaler Betriebsdruck
p 2 = maximaler Betriebsdruck
V 0 = effektives Gasvolumen des
Speichers
V 1 = Gasvolumen bei p 1
V 2 = Gasvolumen bei p 2
Die mit Stickstoff vorgespannte
Membrane nimmt die innere
Kontur des Speichers an. Der
Ventilteller verschließt den
Flüssigkeitsanschluß und
verhindert so den Austritt der
Membrane.
‚Stellung bei minimalem Betriebsdruck.
Eine kleine Flüssigkeitsmenge
sollte im Speicher
bleiben, damit der Ventilteller
nicht bei jeder Entleerung unten
aufschlägt. p 0 sollte somit immer
kleiner sein als p 1 .
ƒStellung bei maximalem Betriebsdruck.
Die Volumenänderung DV
zwischen der Stellung bei
minimalem und maximalem
Betriebsdruck entspricht der
nutzbaren Flüssigkeitsmenge:
DV = V 1 - V 2
2.2. WAHL DER
GASFÜLLDRÜCKE
Um eine optimale Ausnutzung
des Speichervolumens zu erzielen,
werden folgende Gasfülldrücke
empfohlen:
2.2.1 Empfohlene Werte
bei Energiespeicherung
p = 0,9 ž p 0
1
(p = min. Betriebsdruck)
1
bei Pulsationsdämpfung:
p = 0,6 ž p 0
m
(p = mittlerer Betriebsdruck)
m
p = 0,8 ž p 0
m
(bei mehreren Betriebsdrücken)
2.2.2 Grenzwerte des Gasfülldruckes
a) Zulässiges Druckverhältnis p : p 2 0
Schweißkonstruktion:
2,8 l und 3,5 l: 4 : 1
übrige Größen: 8 : 1
Schraubkonstruktion:
alle Größen: 10 : 1
andere Druckverhältnisse
auf Anfrage
b) p £ 0,9 ž p 0 1
2.2.3 Berücksichtigung des
Temperatureinflusses
Damit die hier empfohlenen
Gasfülldrücke auch bei relativ
hohen Betriebstemperaturen
eingehalten werden, ist p 0 Füll für
das Füllen und Prüfen bei kaltem
Speicher wie folgt zu wählen:
p p t
= 0,t0 0,t
⋅
max t
0
max
+ 273
+ 273
t 0 = Vorfülltemperatur (°C)
t 2 = Betriebstemperatur (°C)
Um den Temperatureinfluß
während der Speicherauslegung
zu berücksichtigen, ist p 0 bei t min
wie folgt zu wählen:
p p t
= 0,tmin 0,t
⋅
max t
min
max
+ 273
+ 273
2.3. SPEICHERSIMULATIONS-
PROGRAMM ASP
Das HYDAC Speichersimulationsprogramm
ASP ermöglicht die
Auslegung von Hydrospeichern und
Speichersystemen am PC unter
Berücksichtigung isotroper und
isothermer Zustandsänderungen.
Durch die Simulation von Druck,
Temperatur und Volumen über die
eingegebene Zykluszeit, läßt sich
der Hydrospeicher auf individuelle
Kundenanforderungen optimieren.
Dabei werden Realgasgleichungen
angewendet und das
Wärmeaustauschverhalten der
Speicherbauformen berücksichtigt.
HYDAC Software ASP kostenlos
erhältlich im Internet unter
www.hydac.com
oder anfordern per E-Mail an
speichertechnik@hydac.com.
3

3. HINWEISE
3.1. ALLGEMEINES
Am Speicherbehälter dürfen
weder Schweiß- noch Lötarbeiten
und keinerlei mechanische
Arbeiten vorgenommen werden.
Nach dem Anschließen der
Hydraulikleitung ist diese
vollständig zu entlüften. Arbeiten
an Anlagen mit Speichern
(Reparaturen, Anschließen von
Manometern u. ä.) dürfen erst
nach Ablassen des Flüssigkeitsdruckes
ausgeführt werden.
3.2. AUSZUG AUS DEN
ABNAHME-
VORSCHRIFTEN
3.2.1 Bundesrepublik Deutschland
Hydrospeicher unterliegen als
Druckbehälter der Druckbehälterverordnung
(DruckbehV). Die
Auslegung, Herstellung und
Prüfung erfolgt nach den
AD-Merkblättern. Aufstellung,
Ausrüstung und Betrieb werden
durch die "Technischen Regeln
Druckbehälter (TRB)" geregelt.
Die Druckbehälter der Hydrospeicher
werden entsprechend
dem zulässigen Betriebsüberdruck
p in bar, dem Inhalt l in
Litern und dem Druckinhaltsprodukt
p • l in Gruppen
eingeteilt.
Die DruckbehV gilt bis zum
29.05.2002 parallel zur
Druckgeräterichtlinie 97/23/EG
(Übergangsregelung), siehe
Abschnitt 3.2.3.
Je nach Gruppenzugehörigkeit
sind folgende Prüfungen
vorgeschrieben:
Prüfungen vor Inbetriebnahme Wiederkehrende
Gruppe beim Hersteller beim Betreiber Prüfungen
II Hersteller bestätigt durch Abnahmeprüfung Prüffristen sind vom
p > 25 bar Kennzeichen "HP" (Ordnungsprüfung, Betreiber aufgrund
und oder Bescheinigung Prüfung der Ausrüstung von Erfahrung mit der
p • l £ 200 eine ordnungsgemäße und Aufstellung) Betriebsweise und
Herstellung durch Sachkundigen Betriebsflüssigkeit
und Prüfung. festzulegen
III Vorprüfung durch Abnahmeprüfung durch Wie Gruppe II
p > 1 bar, Sachverständigen Sachverständigen
p • l > 200 Bau- und Druckprüfung
und und Bescheinigung durch
p • l £ 1000 Hersteller (Baumusteranerkennung)
oder
Sachverständigen
(Einzelabnahme)
IV Wie Gruppe III Wie Gruppe III Innere Prüfung:
p > 1 bar Alle 10 Jahre bei
und nichtkorrodierenden
p • l > 1000 Flüssigkeiten,
sonst alle 5 Jahre
Druckprüfung:
Alle 10 Jahre
Prüfung durch einen
Sachverständigen
HYDAC-Membranspeicher,
ausgerüstet mit einem HYDAC-
Sicherheits- und Absperrblock,
erfüllen die Sicherheitsvorschriften
nach TRB.
Es wird hierzu auf den Katalog
"Sicherheits- und Absperrblock
SAF/DSV",
(Prospekt Nr. 3.551.) verwiesen.
3.2.2 Ausland
Druckspeicher, die im Ausland
aufgestellt werden, liefern wir mit
den für das Aufstellerland
gültigen Abnahmepapieren.
Das Aufstellerland ist bei der
Bestellung zu benennen.
Eine deutsche Abnahme wird im
Ausland nicht generell anerkannt.
HYDAC-Druckbehälter können
mit fast allen Abnahme-
Klassifikationen geliefert werden.
Dabei kann der zulässige
Betriebsüberdruck vom Nenndruck
abweichen.
Die nachfolgende Tabelle enthält
für verschiedene Aufstellungsländer
die dort mögliche
Abnahmekennziffer im
Typenschlüssel:
Australien F
Belgien H
Brasilien A1
China A9
Dänemark A5
Deutschland A
EU-Mitgliedstaaten U
Finnland L
Frankreich B
Großbritannien K
GUS A6
Indien N
Irland A1
Italien M
Japan P
Kanada S1
Luxemburg A1
Neuseeland T
Niederlande C
Norwegen A1
Österreich D
Polen A4
Portugal A1
Rumänien K
Schweden R
Schweiz G
Slowenien A8
Spanien A2
Südafrika A1
Tschech. Rep. A3
Ungarn A7
USA S
andere auf Anfrage
3.2.3 Europäische Druckgeräterichtlinie
DGRL (PED/DEP)
Seit 29. November 1999 ist die
Richtlinie 97/23/EG
(Druckgeräterichtlinie) in Kraft.
Diese Richtlinie gilt für die
Auslegung, Fertigung und
Konformitätsbewertung von
Druckgeräten und Baugruppen mit
einem maximal zulässigen Druck
von über 0,5 bar. Sie garantiert den
freien Warenverkehr innerhalb der
Europäischen Gemeinschaft. Die
EU-Mitgliedstaaten dürfen das
Inverkehrbringen und die
Inbetriebnahme von Druckgeräten
nicht wegen druckbedingter Risiken
verbieten, beschränken oder
behindern, wenn diese den
Anforderungen der
Druckgeräterichtlinie entsprechen
und mit CE-Kennzeichnung
versehen sind und einer
Konformitätsbewertung unterzogen
sind. Nach Artikel 3 Absatz 3
erhalten Hydrospeicher mit einem
Volumen V £ 1 l und maximal
zulässigen Druck PS £ 1000 bar
sowie mit einem Druckinhaltsprodukt
PS • V £ 50 bar • l keine
CE-Kennzeichnung. Die Sicherheit
im Betrieb und die
Wiederholungsprüfungen werden
wei bisher durch nationales Recht
geregelt.
4

4. KENNGRÖSSEN
4.1. TYPENBEZEICHNUNG
(gleichzeitig Bestellbeispiel)
SBO 210 - 2 E1 / 112 A - 210 AK 50
Baureihe
Nennvolumen (Liter)
Typenkennzeichen 2)
E1 = geschweißte Ausführung, nachfüllbar
E2 = geschweißte Ausführung,
nicht nachfüllbarer Gasanschluß
mit Gasfülldruck nach Angabe 4)
E3 = geschweißte Ausführung,
Gasventil M16x1,5, nachfüllbar
A6 = geschraubte Ausführung
(auswechselbare Membrane), nachfüllbar
A3 = geschraubte Ausführung
(auswechselbare Membrane)
Gasventil M 16x1,5, nachfüllbar
Materialkennziffer2) abhängig vom Betriebsmedium
Standardausführung = 112 für Mineralöl
Flüssigkeitsanschluß
1 = Normalstahl
3 = Edelstahl 1.4571
4 = C-Stahl mit Oberflächenschutz1) 6 = TT-Stahl (Tieftemperatur)
Speicherkörper
0 = Kunststoffbeschichtung
1 = Normalstahl
2 = C-Stahl mit Oberflächenschutz
1) 3)
4 = Edelstahl 1.4571
6 = TT-Stahl (Tieftemperatur)
Membrane
2 = NBR (Acrylnitril-Butadien)
3 = ECO (Äthylenoyid-Epichlorhydrin)
4 = IIR (Butyl)
5 = TT-NBR ( Tieftemperatur)
6 = FKM (Fluorkautschuk)
7 = Sonstige (aus Anfrage)
Abnahmekennziffer 2)
A = BRD
Andere Länder siehe Tabelle
Zulässiger Betriebsüberdruck (bar)
Flüssigkeitsanschluß2) Form
Standardausführung = AK oder AB
z.B. Form AK = G ¾
für SBO 210-2 nach Tabelle Seite 10
Vorfülldruck p 0 bei 20 °C bei Bestellung angeben! 4)
1) nur für geschraubte Ausführung
2) nicht alle Kombinationen sind möglich
3) nur medienberührende Teile
4) nur bei E1- bzw. E2-Ausführung, wenn serienmäßig bestellt
4.2. ALLGEMEINES
4.2.1 Zulässiger Betriebsüberdruck
siehe Tabellen 5.1. und 5.2.
Bei ausländischen Abnahmen
kann der zulässige Betriebsüberdruck
vom Nenndruck
abweichen.
4.2.2 Nennvolumen
siehe Tabellen 5.1. und 5.2.
4.2.3 Effektives Gasvolumen
entspricht dem Nennvolumen
der Membranspeicher.
4.2.4 Nutzvolumen
Flüssigkeitsvolumen, das
zwischen den Betriebsdrücken
p 2 und p 1 zur Verfügung steht.
4.2.5 Flüssigkeiten
Mineralöle, Hydrauliköle.
Andere Medien auf Anfrage.
4.2.6 Gasfüllung
Zur Speicherfüllung nur
Stickstoff, keinen Sauerstoff
verwenden (Explosionsgefahr).
Anlieferungszustand mit
Konservierungsfüllung.
Höhere Gasfülldrücke nach
Angabe sind möglich
(Füllschraube bzw. unlösbarer
Gasverschluß).
4.2.7 Zulässige Betriebstemperatur
263 K bis 353 K
(-10 °C bis + 80 °C)
bei Materialkennziffer 112.
Andere auf Anfrage.
4.2.8 Zulässiges Druckverhältnis
Verhältnis von max.
Betriebsdruck p 2 zum
Gasfülldruck p 0
(siehe 2.2.2).
4.2.9 Max. Druckflüssigkeitsstrom
Zur Erreichung des in den
Tabellen angegebenen max.
Druckflüssigkeitsstromes ist
zu beachten, daß ein Restvolumen
an Flüssigkeit von
ca. 10 % des effektiven
Gasvolumens im Speicher
zurückbleibt.
5

5. ABMESSUNGEN
5.1. SCHWEISSKONSTRUKTION – nicht auswechselbare Membrane –
Nenn-
Zul.
DruckverAbnahmekennziffer
A
Zul. Betriebsüberdruck
(bar) Ge-
Standard-Flüssigkeitsanschluß
Form AK Form AB
1) volumenhältnisBau- (l) p : p 2 0 reiheNormalstahlEdelstahl
R
(mm)
ØD wicht
(mm) (kg)
2)
Q
(l/min)
F ØG L
(ISO 228) (mm) (mm)
B1
(mm)
6kt.
SW
F H
(ISO 228) (DIN 13)
L
(mm)
B 2 6kt.
(mm) SW
0,075
0,16
0,32
250
210
210
250
210
210
180
160
91
103
116
64
74
93
0,7
0,8
1,3
38
-
30 nicht lieferbar
0,5 210 210 133 105 1,7
21
0,6 330 330 151 115 3,3
0,7
0,75
1
8 : 1
100
210
330
200
100
210
330
200
140
151
147
140
160
106
121
126
136
1,8
2,8
4,0
3,6
95
G 1/2
34
14
26
41 G 1/2 M33 x 1,5
14
15
36
42
41
140 140 173 145 3,9
21 14 36
1,4
210 210 179 150 5,4
330 330 174 155 7,6 31 15 42
2
100
210
100
210
100 190
196
160
167
4,0
6,6
28
33
330 330 183 172 8,7 42 42
2,8
3,5
4 : 1
210
330
250
330
210
330
210
330
250
238
306
276
167
172
170
172
8,2
11,0
11,2
13,8
150 G 3/4 44 16 28
42
28
42
46 G 3/4 M45 x 1,5 16 33
42
33
42
46
1) andere auf Anfrage
2) maximaler Druckflüssigkeitsstrom
Ausführung E1 Ausführung E2 Ausführung E3
Form AK
Dichtfläche
Dichtfläche
alternativer Flüssigkeitsanschluß auf Anfrage
Beispiele:
Einschraubzapfen DIN3852 Form E
Gewinde metrisch oder ISO228
6kt.
Form AB
Einschraubzapfen DIN3852 Form F
Gewinde metrisch oder ISO228
6kt.
Einschraubzapfen
NPT nach ANS1 B1.20
6

5.2. SCHRAUBKONSTRUKTION – auswechselbare Membrane –
Abnahme-
Standard-
Nennvolu
Zul.
Druckverkennziffer
A
Zul. Betriebsüberdruck
(bar) Ge-
Flüssigkeitsanschluß
Form AK
1) menhältnisBauNormalEdelwicht A B ØD ØL M N O ØP R
2)
Q F S ØG K
(l) p : p 2 0 reihestahlstahl (kg) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (l/min) ISO 228 (mm) (mm) SW
0,1
500 500 1,9 110 30 95 68 53 35
- 32
0,25
500
750
500
750
350
600
3,9
9,0
128
136
20
11
115
153
92
114
55
58
55
63
- - - 95 G 1/2 14
-
27
36
36
0,6 450 330 250 5,7 170 19 140 115 68 57 34 41
1,3
2
10 : 1
210
400
100
250
210
400
100
250 180
8,5
11,2
10,7
11,4
190
197
227
8
28
17
170
199
201
145
160
168
78
97
101
55
65
64
160
180
188
-
44
32
50
2,8
210
400
210
400
15,5
22,0
242
257
6 216
252
185
207
103
106
70
80
M8 204
230
10 150 G 3/4 16 - 41
50
4
210
400
210
400
23,0
34,0
280
262
30 250
287
214
236
129
106
74
90
235
265
44 65
50
1) andere auf Anfrage
2) maximaler Druckflüssigkeitsstrom
Ausführung A6 (Standard) Ausführung A3
Dichtfläche
ØP (4 Bohrungen am Umfang)
6. ANMERKUNG
Befestigungstechnik (Schellen, Konsolen) siehe Prospekt "Befestigungselemente für Hydro-Speicher", Prospekt Nr. 3.502.
Alle Angaben in diesem Prospekt stehen unter dem Vorbehalt technischer Änderungen.
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