Druckspeicher



Hydraulischer oder pneumatischer Druckbehälter zur Speicherung von Druckenergie.

Eine Hydraulikflüssigkeit wird dabei unter Druck in einen mit Gas (in der Regel Stickstoff) gefüllten Druckbehälter gepresst. Die Hydraulikflüssigkeit komprimiert das Gas und steht zu einem späteren Zeitpunkt als „gespeicherte Energie“ zur Verfügung. Das Gas und die Hydraulikflüssigkeit werden meist durch ein Trennglied (Membrane oder Kolben) voneinander getrennt. Die Trennung des Gases von der Flüssigkeit und auch ein Entweichen desselben bei einem drucklosen Hydrauliksystem werden damit vermieden. Mit Druckspeichern kann kurzzeitig ein hoher Volumenstroms innerhalb von hydraulischen Steuerungen bereit gestellt werden. Dabei können die Pumpen-Volumenströme gering gehalten werden, denn es wird lediglich der im Mittel benötigte Volumenstrom gefördert. Entsprechend kann die Leistung des Antriebsaggregats gering gehalten werden, sodass ein besserer Gesamtwirkungsgrad erzielt wird.

Bei Druckgießmaschinen werden daher überwiegend Druckspeicher für den Antrieb des Gießkolbens bzw. die Beaufschlagung des Gießmetalls mit Druck verwendet. Durch Öffnung des Schussventils wird der Antriebskolben der Gießeinheit beaufschlagt und damit der Gießkolben in der Gießkammer bewegt. Nach Öffnen der Druckgießform wird der Antriebskolben durch Beaufschlagung in umgekehrter Richtung zurückgezogen und im Druckspeicher wieder der Anfangsdruck aufgebaut. Viele Druckgießmaschinen verfügen über einen sog. Multiplikator, einen zusätzlichen Druckspeicher der gegen Ende des Gießvorganges über einen größeren Kolben und den Druck multipliziert und damit einen ausreichend hohen End- oder Nachverdichtungsdruck bereit stellen kann.

Konstruktiv werden die Druckspeicher in direkt beaufschlagte Speicher - bei denen das als Treibmittel verwendete Druckgas direkt die Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt, - und den sogenannten Kolbenspeichern unterschieden. Verbreitet sind die Kolbenspeicher, in denen das unter Druck stehende Gas und die Hydraulikflüssigkeit durch einen beweglichen, fliegend gelagerten Kolben getrennt sind. Bei dieser Ausdührung wird verhindert, dass das Druckgas mit der Hydraulikflüssigkeit verwirbelt oder verschäumt wird oder sich das Gas im Hydraulikmedium löst (Bild 1).

Druckspeicher dienen in Druckgießmaschinen für den Gießantrieb (Bild 2, Bild 3, Bild 4), und zwar speziell für die hohe Beschleunigung des Gießkolbens vom langsamen Vorlauf zur raschen Formfüllung (s. Umschaltpunkt). Zum einen liegt die Antriebsenergie immer vor, zum anderen kann mit der Zuschaltung eines Druckspeichers unmittelbar die gespeicherte Druckenergie zur Verfügung gestellt werden. Das Druckgas treibt die Hydraulikflüssigkeit in den Antriebszylinder der Gießeinheit und dehnt sich dabei aus. Damit diese Volumenzunahme keinen zu hohen Druckverlust bewirkt, werden dem Druckspeicher häufig eine oder mehrere Druckgasflaschen nachgeschaltet, so dass das gesamte verfügbare Druckgasvolumen relativ groß ist (Bild 2).

Zur Auslegung der Speicher kann auf die Formeln der Zustandsänderungen von Gasen zurückgegriffen werden. Bei der Berechnung wird oft mit idealem Gaszustandsänderungen gerechnet. Bei hohen Drücken, wie sie auch beim Druckgießen vorliegen (200 - 300 bar) muss mit realem Gasverhalten gerechnet werden. Die Formeln dazu sind relativ unhandlich und führen nur bei iterativen Rechnungen zu genauen Werten für Druck-, Temperatur- und Volumenänderung.

Zu beachten ist, dass die Umgebungsbedingungen und insbesondere die vorherrschende Raumtemperatur einen hohen Einfluss auf den Druck im Druckspeicher haben, d. h. mit zunehmender Umgebungstemperatur steigt der Druck im Druckspeicher an. Dadurch können sich auch relevante Änderungen im Gießprozess ergeben, evtl. müssen daher die Druckspeicher nachgefüllt oder aber der Druck abgelassen werden, um stabile Verhältnisse beim Druckgießen zu schaffen.

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