DEVICE FOR CHARGING PRESSURE ACCUMULATORS IN HYDRAULIC SYSTEMS WITH A HIGHLY COMPRESSED GAS

Abstract: 1. Device for charging accumulators (8) with high-pressurized gas in hydraulic installations, comprising a hydraulically operated compression cylinder (1) having a flying piston (4) which divides the compression cylinder so as to form an oil volume and a gas volume, further comprising a high-pressure oil pump (3) connected to the compression cylinder via a high-pressure oil conduit (16) issuing from its oil-sided front wall, the gas-sided end of the compression cylinder being adapted to be connected to the accumulator to be filled and to at least one pressure vessel (11) for receiving prepressurized gas, namely bottle gas, the conduit (7) leading to the accumulator to be charged containing a check valve (12) sealing against the compression cylinder and the conduit (10) leading to the pressure vessel containing a check valve (13) sealing against the latter, characterized by the combination of the following features : a) the device is adapted to be dismantled into subassemblies portable by a single operating person, the compression cylinder (1) forming one such subassembly, its oil-sided front wall (14) being adapted to be attached to the high-pressure oil pump (3) by a flexible high-pressure oil conduit (16) secured at least at one of its two ends by means of a bayonet or threaded joint (15) and further being provided with handles (31, 32) whereas the high-pressure oil pump (3), an electric motor (3) driving it, an oil reservoir (19) and a control unit for the electric motor (2) are combined in another subassembly within a casing (20) adapted to be carried by a handle (33) ; b) the control unit for the electric motor (2) comprises : a pressure switch (22) attached to the high-pressure oil conduit (16) connecting the compression cylinder (1) and the high-pressure oil pump (3) within the casing (20) and adapted to energize the pump when the high-pressure oil conduit (16) is depressurized ; an electric switch non-positively attached to the pressure switch and connected in the leads (23) to the electric motor (2) ; further a time switch (24) connected in the leads (23) to the electric motor (2) and adapted to deenergize the pump after a predetermined period ; finally a safety valve (26) as well as a thermostat (temperature switch, 27) attached to a branch line (18) which issues from the high-pressure oil conduit (16) and leads to the oil reservoir (19) ; c) separately from each other, the flexible high-pressure gas conduit (7) for connection to the accumulator (8) to be charged and a plurality of smaller flexible gas conduits (10) for isolated connection to a plurality of gas bottles (11) are attached to the gas-sided front wall (5) of the compression cylinder (1), the check valve (12) sealing against the compression cylinder being arranged at the base of the high-pressure gas conduit (7) whereas the check valve (13) sealing against the gas bottles (11) is arranged at the base of each gas conduit (10) leading to a gas bottle (11).

Description: TITEL Vorrichtung zum Aufladen von Druckspeichern mit hochkomprimiertem Gas in Hydraulikanlagen BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung betrifft eine zerleg- und tragbare Vorrichtung zum Aufladen von Druckspeichern mit hochkomprimiertem Gas in Hydraulikanlagen, insbesondere in solchen Anlagen, in denen der oder die Druckspeicher mit fahrbaren Ladegeräten nicht erreichbar sind. Es ist bekannt, Hydraulikanlagen mit einem oder mehreren sogenannten Druckspeichern zu versehen. Dabei handelt es sich um eine mit einem komprimierten Gas gefüllte Kammer, die so in das Leitungssystem des Druckmediums eingebaut ist, dass der Gasdruck auf das hydraulische Druckmedium einwirkt. Solche Druckspeicher sind dazu bestimmt, Druckschwankungen im Leitungssystem der Hydraulikanlage auszugleichen. Die Druckspeicher müssen nicht nur vor Inbetriebnahme mit einem hochkomprimierten Gas aufgeladen, sondern auch von Zeit zu Zeit nachgefüllt werden, da Druckverluste im Speicher nicht vollständig auszuschliessen sind, ganz abgesehen von gelegentl ichen Defekten. Bei Anlagen mit geringem Druck kann dieses Nachfüllen einfach durch Anschliessen einer Druckgasflasche geschehen. Viele Anlagen arbeiten jedoch mit so hohem Druck, dass ein Nachfüllen des Druckspeichers aus einer Druckgasflasche nicht mehr möglich ist. Man ist dann auf die Verwendung eines Hochdruckkompressors angewiesen. Durch die mannigfaltigen Einsatzmöglichkeiten von Hydraulikanlagen mit Druckspeichern ergibt sich die Notwendigkeit, eine möglichst mobile Vorrichtung zum Aufladen der Druckspeicher mit sehr hohem Druck zur Verfügung zu haben. Sonst müsste man jeweils die Druckspeicher aus der Hydraulikanlage ausbauen und in eine Ladestation schaffen. Das würde nicht nur einen Arbeits- und Transportaufwand benötigen, es würde auch eine vorübergehende Stillegung der Hydraulikanlage erforderlich machen. Um dies zu vermeiden, ist auch bereits durch das DE-GM 70 44 855 eine mobile Vorrichtung bekannt gworden, die es ermöglichst, Druckspeicher in Hydraulikanlagen an Ort und Stelle ohne deren Ausbau und vorübergehende Stillegung der Anlage aufzuladen. Zwar wird auch bei dieser bekannten Ladevorrichtung das zum Aufladen der Druckspeicher benötigte Gas handelsüblichen Gasflaschen entnommen. Damit aber auch höhere Drücke bei der Aufladung erzielt werden können, sind die wesentlichsten Organe dieser Vorrichtung eine Hochdruck-Ulpumpe und ein Kompressionszyl inder mit liegendem Kolben, wobei sich auf der einen Seite des Kolbens eine mit dem aufzuladenden Druckspeicher und mit einer Gasflasche verbindbaren Gasraum und auf der anderen Seite des Kolbens ein mit der Hochdruck-Ulpumpe verbindbarer öl raum befindet. Die Funktion ist folgendermassen: Nach Herstellung der Anschlüsse und Öffnung von Ventilen lässt man zunächst vorkomprimiertes Gas aus der Gasflasche in den Gasraum des Kompressionszyl inders einströmen, wobei sich der Kolben zur Öl seite hin bis zum Anschlag bewegt. Dabei entweicht das Öl in einen Tank. Nach dem Anschlag des Kolbens an der ölseitigen Stirnwand wird die Hochdruck-Ölpumpe in Betrieb gesetzt, die das Öl wieder in den Kompressionszyl inder drückt und dabei den Kolben gegen zunehmenden Druck zur Gasseite hin bewegt. Durch entsprechende V ntilstellung wird erreicht, dass das Gas nun unter höherem Druck in den aufzuladenden Druckspeicher und nicht wieder zurück in die Gasflasche strömt. Nach dem Anschlag des Kolbens an der gasseitigen Stirnwand des K-ompress ionszyl inders wird der gleiche Vorgang wiederholt. Diese Wiederholungen werden solange fortgesetzt, bis der gewünschte Gasdruck im Druckspeicher erreicht ist. Der Betrieb dieser bekannten Vorrichtung erfordert einen verhältnismässig hohen Anteil an sehr sorgfältig auszuführender manueller Arbeit durch geschultes Personal. Dadurch wird das Aufladen und Nachladen der Druckspeicher zu einem zeitraubenden und teueren Vorgang. Darüber hinaus birgt die manuelle Arbeit stets Risiken hinsichtlich der Zuverlässigkeit. Bei Unachtsamkeit kann es leicht zu erheblichen Schäden kommen. Die bekannten Vorrichtungen arbeiten jeweils nur mit einer Gasflasche. Das hat den Nachteil, dass ein Ladevorgang unterbrochen werden muss, wenn der Druck aus der Gasflasche nicht mehr ausreicht, um den Kolben im Kompressionszylinder zur Öl seite hin zu bewegen. Ein verhältnismässig grosser Rest des Gasflascheninhalts kann nicht mehr genutzt werden. Ein weiterer Nachteil bei der bekannten Vorrichtung besteht darin, dass sie nur als eine verhältnismässig schwere Baueinheit auf einem Fahrgestell bewegbar ist. Mit einem solchermassen nur fahrbaren Gerät kommt man aber nicht an jeden Druckspeicher nahe genug heran, so dass oft ein sehr langer Druckschlauch vom Kompressionszylinder zum aufzu ladenden Druckspeicher notwendig ist oder aber dass gar der Druckspeicher ausgebaut und die Anlage vorübergehend stillgelegt werden muss. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der vorbeschriebenen Art zum Aufladen von Druckspeichern so zu verbessern, dass die genannten Mängel beseitigt sind. Die Aufgabenstellung richtet sich insbesondere darauf, dass die Vorrichtung in Teile zerlegbar ist, die von einer Person auch über Treppen und Leitern getragen und am Betriebsort schnell mit wenigen Handgriffen wieder zusammengesetzt werden können; dass die Vorrichtung nach Herstellung der notwendigen Anschlüsse, Öffnung von Ventilen und Betätigung einer Einschaltvorrichtung selbsttätig mit einem Höchstmass an Betriebssicherheit arbeitet, bis der gewünschte Gasdruck im aufzuladenden Druckspeicher erreicht ist; dass leere Gasflaschen ausgetauscht werden können, ohne einen Ladevorgang zu unterbrechen. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: a) der Kompressionszyl inder ist mit Handgriffen versehen und an seiner ölseitigen Stirnwand durch eine mindes tens an einem ihrer beiden Enden mittels Schraub- oder Bajonettverbindung befestigte flexible Hochdruck-bl-Rohr- leitung mit der Hochdruck-Öl pumpe lösbar verbunden; b) die Öl pumpe ist gemeinsam mit einem sie antreibenden Elektromotor, einem Öl tank und einer den Pumpenmo tor steuernden Einrichtung in einem Gehäuse unterge bracht, welches mit einem Tragegriff versehen Ist; c) an die den Kompressionszylinder und die Ölpumpe mitein ander verbindende Rohrleitung Ist vorzugsweise inner- halb des die Ölpumpe enthaltenden Gehäuses ein auf den in der Rohrleitung herrschenden Öldruck reagieren der Druckschalter angeschlossen, der kraftschlüssig mit einem in der Stromzuleitung zum Pumpenmotor ange ordneten Elektroschalter verbunden ist, wobei in die Stromzuleitung zum Elektromotor ferner ein nach vorge gebener Zeit in Tätigkeit tretender Zeitschalter ein geschlossen ist; d) an der gasseitigen Stirnwand des Kompressionszyl inders sind eine flexible Hochdruck-Gas-Rohrleitung für die Verbindung mit dem aufzuladenden Druckspeicher und meh rere schwächere flexible Gas-Rohrleitungen für getrenn te Verbindungen mit mehreren Gasflaschen angeschlossen; e) in der zum aufzuladenden Druckspeicher führenden Hoch druck-Gas-Rohrleitung ist ein gegen den Kompressionszy linder dichtendes Rückschlagventil angeordnet, während in jeder der zu den Gasflaschen führenden Gas-Rohrlei tungen ein gegen die Gasflasche dichtendes Rückschlag ventil angeordnet ist. Weitere Merkmale der Erfindung bestehen darin, dass die flexible Hochdruck-Gas-Rohrleitung zum aufzuladenden Druckspeicher ein handelsüblicher Gasschlauch ist, der mittels Schraubverbindung am Kompressionszylinder angeschlossen ist und am anderen Ende eine Schraub-Anschluss-Einrichtung zur Verbindung mit dem aufzuladenden Druckspeicher aufweist. Dass die flexiblen Gas-Rohrleitungen zu den Gasflaschen handelsübliche sogenannte Minimessschläuche sind, die jeweils mittels einer Schraubverbindung am Kompressionszylinker angeschlossen sind und am anderen Ende eine Schraub-Anschluss-Einrichtung zur Verbindung mit einer Gasflasche haben. Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer sie beispiels- weise wiedergebenden Zeichnung in weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der gesamten in Betrieb befindlichen Vorrichtung; Fig. 2 den Kompressionszylinder mit halbem Längsschnitt; Fig. 3 die gasseitige Stirnwand des Kompressionszylinders; Fig. 4 die ölseitige Stirnwand des Kompresskonszylinders; Fig. 5 das Pumpenaggregat bei abgenommener VerschluB- platte und Fig. 6 eine Innenansicht der Verschlussplatte des Aggre gatgehäuses. Die wesentlichsten Organe der erfindungsgemässen Vorrichtung sind ein an sich bekannter Kompressionszylinder 1 mit fliegendem Kolben und eine durch einen Elektromotor 2 angetriebene Hochdruck-Ölpumpe 3. Der Kompressionszyl inder 1 ist durch den Kolben 4 unterteilt in einen Öl raum und einen Gasraum. Seine gasraumseitige Stirnwand 5 weist in ihrer Mitte eine Schraub Anschluss-Einrichtung 6 zum Anschluss eines Hochdruck-Gasschlauches 7 für die Verbindung mit dem aufzuladenden Druckspeicher 8 auf. Ferner sind an dieser Stirnwand 5 mehrere (fünf) Schraub-AnschluB-Einrichtungen 9 zum Anschluss von handelsüblichen Minimessschläuchen 10 für die Verbindung mit jeweils einer Gasflasche 11 angeordnet. In der Schraub-Anschluss-Einrichtung 6 für die Verbindung zum Druckspeicher 8 ist ein gegen den Kompressionszylinder 1 wirkendes Rückschlagventil 12 angeordnet, während in den Schraub-Anschluss-Einrichtungen 9 für die Verbindung zu den Gasflaschen 11 Rückschlagventile 13 angeordnet sind, die gegen die Gasflaschen 11 hin dichten. Die freien Enden des Hochdruck-Gasschlauches 7 und der Gasschläuche 10 sind mit Schraubanschlüssen 6a bzw. 9a zur Verbindung mit dem aufzuladenden Speicher 8 bzw. mit den Gasflaschen 11 versehen. Die ölseitige Stirnwand 14 des Kompressionszyl inders 1 weist eine Schraub-Anschluss-Einrichtung 15 für den Anschluss an eine Hochdruck-Ölleitung 16 mit Abzweigungen 1 7 und 18 auf, die zu der Hochdruck-Öl pumpe 3 führt. Letztere ist gemeinsam mit einem sie antreibenden Elektromotor 2, einem Öl tank 19 und weiteren Vorrichtungsteilen zur Steuerung des Motors 2 in einem Gehäuse 20 untergebracht. Ein Teil dieses Gehäuses 20 ist als abnehmbare Verschlussplatte 20a (Fig. 6) ausgebildet, die bei Öffnung einer Anschlusseinrichtung 21 für die Hochdruck Öl leitung 16 sowie den Zugang zu weiteren Vorrichtungsteilen freigibt und auf ihrer Innenseite ein Manometer 20b trägt. An die Hochdruck-Ölleitung 16 zwischen dem Kompressionszylinder 1 und der Öl pumpe 3 ist ein auf den in dieser Leitung herrschenden Öldruck reagierender Druckschalter 22 angeschlossen, der kraftschlüssig mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Schalteinrichtung in der Stromzuleitung 23 zum Pumpenmotor 2 verbunden ist, die diesen bei Drucklosigkeit in der leitung 16 einschaltet. In die Stromzuleitung 23 zum Pumpenmotor 2 ist ein nach vorgegebener Zeit in Tätigkeit tretender Zeitschalter 24 eingeschlossen, der nach einer bestimmten Laufzeit des Pumpenmotors 2 die Stromzuleitung 23 unterbricht. Zur Erhöhung der Sicherheit der Vorrichtung sind in die von der Hochdruck-Ölleitung 16 ausgehenden Abzweigung 18, welche zum Öltank 19 führt, ein Sicherheltsventll 26 und ein Temperaturwächter 27 (Fig. 5) eingeschlossen. Das in dem Gehäuse 20 untergebrachte Pumpenaggregat wird durch einen Hauptschalter 28 ein- oder ausgeschaltet. Um wahlweise den Gasdruck in dem aufzuladenden Druckspeicher 8 oder in den Gasflaschen 11 zu messen, sind jeweils in der gasseitigen Stirnwand 5 des Kompressionszylinders 1 sowie in der Schraub-Verbindung 6a der Hochdruck Gasleitung 7 zum aufzuladenden Druckspeicher 8 mit Rückschlagventilen 29 bzw. 30 verschlossene Öffnungen zum Anschluss des Manometers 20b vorgesehen. Der Kompressionszylinder 1 ist mit Trage-Handgriffen 31 und 32 versehen. Ebenso weist das Gehäuse 20 des Pumpenaggregats einen Trage-Handgriff 33 auf. Die Funktion der erfindungsgemässen Vorrichtung ist folgendermassen: Nach Verbindung des Kompressionszylinders 1 mit der Ölpum- pe 3 durch die Hochdruck-Ölleitung 16 und Herstellung der Anschlüsse zu dem aufzuladenden Speicher 8 durch die Hochdruck-Gasleitung 7 und zu den Gasflaschen 11 durch die Gasleitung 10 werden die Ventile an den Gasflaschen 11 geöffnet. Das aus den Gasflaschen 11 in den Kompressionszylinder 1 strömende Gas bewegt den Kolben 4 gegen die ölseitige Stirnwand 14 des Kompressionszyl inders 1 bis zum Anschlag. Dann wird das Pumpenaggregat durch Betätigung des Hauptschalters 28 einges-chaltet. Die Öl pumpe 3 fördert unter hohem Druck Öl aus dem Tank 19 in den Kompressionszylinder, welches den Kolben 4 gegen die gasseitige'Stirn- wand 5 bewegt. Dabei schliessen sich die Rückschlagventile 13 in den Gasleitungen 10 zu den Gasflaschen 11 und das in dem Kompressionszylinder 1 befindliche Gas wird unter höherem Druck durch die Hochdruck-Gasleitung 7 in den Druckspeicher 8 gepresst. Nach einer vorgegebenen Zeit wird durch den Zeitschalter 24 der Pumpenmotor 2 ausgeschaltet. Das Rückschlagventll 12 in der Hochdruck-Gasleitung 7 schliesst sich. Aus den Gasflaschen 11 strömt Gas in den Kompressionszyl inder 1 und bewegt den Kolben 4 gegen die ölseitige Stirnwand 14. Wenn der Kolben 4 dort anschlägt, erreicht der Öldruck in der Leitung 16 einen 0-Wert. Dadurch wird der Druckschalter 22 betätigt, welcher seinerseits über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Schalteinrichtung die Stromzufuhr zum Pumpenmotor 2 wieder herstellt. Die Ölpumpe 3 wird in Gang gesetzt, bis durch den Zeitschalter 24 der Pumpenmotor 2 wieder abgeschaltet wird. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis in dem Druckspeicher 8 der gewünschte Gasdruck erreicht ist. Für den Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es nicht notwendig, dass an den Kompressionszylinder fünf Gasflaschen angeschlossen werden. Der Betrieb ist auch mit nur einer oder zwei Gasflaschen möglich. Dies ist besonders dann zu empfehlen, wenn der aufzuladende Druckspeicher sehr unzugänglich ist.

Claims: PATENTANSPRÜCHE 1. Zerleg- und tragbare Vorrichtung zum Aufladen von Druckspeichern mit hochkomprimiertem Gas in Hydrau likanlagen, bestehend aus einem hydraulisch betätig ten Kompressionszyl inder mit liegendem Kolben und einer mit diesem über eine Hochdruck-Rohrleitung ver bundenen Hochdruck-Öl pumpe, wobei am Stirnende der Gasseite des Kompressionszyl inders AnschluBeinrich- tungen zur Verbindung mit dem zu befüllenden Druck speicher sowie zur Aufnahme von vorkomprimiertem Druckgas, nämlich Flaschengas, angeordnet sind, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Merk male: a) Der Kompressionszyl inder (1) ist mit Handgriffen (31, 32) versehen und an seiner ölseitigen Stirn wand (14) durch eine mindestens an einem ihrer bei den Enden mittels Schraub- oder Bajonettverbindung (15) befestigte flexible Hochdruck-Öl-Rohrleitung (16) mit der Hochdruck-Ölpumpe (3) lösbar verbun den; b) die Öl pumpe (3) ist gemeinsam mit einem sie an treibenden Elektromotor (2) einem Öl tank (19) und einer den Pumpenmotor steuernden Einrichtung in einem Gehäuse (20) angeordnet, welches mit-ei nem Tragegriff (33) versehen ist; c) an die den Kompressionszylinder (1) und die Öl- pumpe (3) miteinander verbindende Rohrleitung (16) ist vorzugsweise innerhalb des die Öl pumpe (3) ent haltenden Gehäuses (20) ein auf den in der Rohr leitung (16) herrschenden Öldruck reagierender Druckschalter (22) angeschlossen, der kraftschlüs sig mit einem in der Stromzuleitung (23) zum Pum penmotor (2) angeordneten elektrischen Schalter verbunden ist, wobei in die Stromzuleitung (23) zum Pumpenmotor (2) ferner ein nach vorgegebener Zeit in Tätigkeit tretender Zeitschalter (24) ein geschlossen ist; d) an der gasseitigen Stirnwand (5) des Kompressions zylinders (1) sind die flexible Hochdruck-Gas Rohrleitung (7) für die Verbindung mit dem aufzu ladenden Druckspeicher (8) und mehrere schwächere flexible Gas-Rohrleitungen (10) für getrennte Ver bindungen mit mehreren Gasflaschen (11) angeschlos sen; e) in der zum aufzuladenden Druckspeicher (8) führen den Hochdruck-Gas-Rohrleitung (7) ist ein gegen den Kompressionszyl inder dichtendes Rückschlagven til (12) angeordnet, während in jeder zu den Gas flaschen (11) führenden Gas-Rohrleitungen (10) ein gegen die Gasflasche (11) dichtendes Rückschlagven til (13) angeordnet ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die flexible Hochdruck Gas-Rohrleitung (7) zum aufzuladenden Druckspeicher (8) ein handelsüblicher Hochdruckschlauch ist, der mit tels Schraubverbindung (6) am Kompressionszylinder (1) angeschlossen ist und am anderen Ende eine Schraub-Anschluss-Einrichtung (6a) zur Verbindung mit dem aufzuladenden Druckspeicher (8) aufweist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die flexiblen Gas Rohrleitungen (10) zu den Gasflaschen (11) handels übliche sogenannte Minimessschläuche sind, die jeweils mittels einer Schraubverbindung (9) am Kompressionszy 1 inder angeschlossen sind und am anderen Ende eine Schraub-Anschluss-Einrichtung (9a) zur Verbindung mit einer Gasflasche (11) haben. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Teil der Wand des die Öl pumpe (3) nebst Pumpenmotor (2) und Öl tank (19) aufnehmenden Gehäuses (20) als abnehmbare Ver schlussplatte (20a) ausgebildet ist, welche bei Öff nung die Anschlusseinrichtung (21) für die flexible Hochdruck-Öl-Rohrleitug (16) zum Kompressionszylin der (1) freigibt und auf deren Innenseite ein Mano meter (20b) angeordnet ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schraub-An schluss-Einrichtung (6a) zum Anschluss der Hochdruck Gas-Rohrleitung (7) an den aufzuladenden Druckspeicher (8) eine durch ein Rückschlagventil geschlossene Off- nung (30) zum Anschluss des Manometers (20b) aufweist. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in der gasseitigen - Stirnwand (5) des Kompressionszylinders (1) eine durch ein Rückschlagventil (29) verschliessbare Öffnung zum Anschluss des Manometers (20b) vorgesehen ist.

Inventors: WEGE, MANFRED
Applicants: BOLENZ & SCHAFER MASCHINENFABRIK GMBH & CO. KG
Application year: 1980
Main classification: F17C5
IPC codes: F17C5, F04B41