O+P Fluidtechnik 11/2016

HYDRAULIKSPEICHER DIE

HYDRAULIKSPEICHER DIE NÄCHSTE GENERATION VON MEMBRANSPEICHERN PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Peter Stipp Freudenberg Sealing Technologies hat ein neues Montagekonzept zur Herstellung von Membranspeichern entwickelt. Es verringert die Zahl der Prozessschritte sowie den Bauteilebedarf und verkürzt somit die Montagezeiten. Zudem sind die Membranspeicher deutlich leichter, was neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnet. Autor: Dr. Peter Stipp, Fachjournalist, awikom GmbH, Bensheim Membranspeicher mit Stickstofffüllung werden unter anderem als Druck- und Volumenkompensatoren, Pulsationsdämpfer und Energiespeicher eingesetzt. Sie bestehen aus einem Gas- und einem Flüssigkeitsteil, die durch eine Membran getrennt sind. Steigt der Druck im Ölkreislauf, nimmt der Membranspeicher die Flüssigkeit auf. Dabei wird das Gas komprimiert. Sinkt im Hydrauliksystem der Druck wieder ab, expandiert das Gas und verdrängt die gespeicherte Flüssigkeit zurück in den Ölkreislauf. Beim Einsatz in der Industrie geht es neben der generellen Speicherung hydraulischer Energie um die Erhöhung von Taktzeiten und die Verkürzung von Hubzeiten in Prozessabläufen. Weitere Anwendungen betreffen die Steuerölversorgung von Vorsteuerölkreisen bei mobilen Arbeitsmaschinen und die Pulsationsdämpfung im Bereich Mobilhydraulik, da sich durch unterschiedliche Arbeitsvorgänge der Strömungszustand des Drucköls stoß- oder schwingungsartig verändert. Dazu gehören beispielsweise Schaufelbewegungen bei Baggern oder Hub- und Fahrbewegungen mit schweren Lasten. 56 O+P Fluidtechnik 11-12/2016

HYDRAULIKSPEICHER POINTIERT NEUES MONTAGEKONZEPT FÜR MEMBRANSPEICHER FORMSCHLÜSSIG HERGESTELLTE SPEICHER OFT „ÜBERENTWICKELT“ EMF-VERFAHREN AUCH FÜR GERINGE SYSTEMDRÜCKE GEEIGNET GERINGERE KOSTEN UND REDUZIERTE BAUTEILEMENGE NACHTEILE FORMSCHLÜSSIG HERGESTELLTER MEMBRANSPEICHER Den Vorteilen beim Einsatz von Membranspeichern stehen aber auch Nachteile gegenüber, die sich hauptsächlich auf die Produktion des Membranspeichers beziehen. Der Druckkörper besteht meist aus zwei tiefgezogenen Gehäusehälften, die in herkömmlicher Schweißtechnik, also über ein stoffschlüssiges Verfahren, gefügt sind. Das gilt auch für die Anschlüsse am Druckkörper (Flüssigkeit und Gas). Nach dem Montageprozess erfolgt die Befüllung mit Stickstoff, um die spezifische Gasvorspannung des Speichers einzustellen. Ein weiterer Schritt ist das Lackieren als Korrosionsschutz. Durch die Vielzahl der Produktionsschritte und Komponenten sind Membranspeicher für Standardanwendungen mit größtenteils geringen Systemdrücken deutlich „überentwickelt.“ Das verursacht gerade bei steigenden Stückzahlen höhere Kosten als notwendig. Negativ ist auch das hohe Gewicht aufgrund der bislang eingesetzten Materialien wie beispielsweise Stahl und die Anzahl der notwendigen Bauteile. Das schränkt eine mögliche Erweiterung der Produktpalette auf neue Bereiche zusätzlich ein. Membran speicher, die in formschlüssigen Verfahren hergestellt werden, benötigen zudem noch eine zusätzliche Dichtung. Vorteil dieser Technologie ist die präzise Dosierung der Energiemenge, was eine hohe Wiederholgenauigkeit ermöglicht. ERSCHLIESSUNG NEUER ANWENDUNGEN Am bekanntesten ist das elektromagnetische Pulsumformen vom Rohren. Diese Technologie kann aber auch zum Fügen von zwei gleichartigen oder verschiedenen Werkstoffen eingesetzt werden. Dabei nähern sich die Atome der beiden Fügepartner durch den hohen magnetischen Druck soweit an, dass durch den Austausch der Elektronen ein äußerst stabiler und gasdichter Verbund entsteht. Und genau dies nutzt Freudenberg Sealing Technologies bei der Verbindung von Ober- und Unterschale des Membranspeichers. Der Prozess mit einer hohen Stabilität und Bauteilsauberkeit, kombiniert mit dem Leichtwerkstoff Aluminium, erschließt zudem neue Möglichkeiten für weitere Anwendungen in den Bereichen Automotive und Industrie. Das neue Montagekonzept für Membranspeicher von Freudenberg Sealing Technologies reduziert sowohl die Prozessschritte als auch die Anzahl der benötigten Komponenten. Außerdem erfolgen Fügeprozess und Befüllung in einem Arbeitsschritt. Das senkt die Kosten deutlich – gerade bei Standardanwendungen mit häufig geringen Systemdrücken. Die Ergebnisse einer Vielzahl von statischen und dynamischen Druckprüfungen sowie Funktionstests haben gezeigt, dass die neue Montagetechnik die an sie gestellten Erwartungen voll erfüllt. www.freudenberg.com VORTEILE DES EMF-VERFAHRENS Motivation genug für Freudenberg Sealing Technologies ein neues stoffschlüssiges Konzept zur Herstellung von Membranspeichern zu entwickeln – mit weniger Prozessschritten, reduziertem Bauteilebedarf und kürzeren Montagezeiten. Es basiert auf einer hermetisch geschlossenen Druckkammer, in der das Fügen der beiden Gehäusehälften aus Aluminium mit Hilfe der elektromagnetischen Pulsumformtechnik (EMF) und die Stickstoffbefüllung der Gasseite im gleichen Arbeitsschritt durchgeführt werden. Elektromagnetisches Pulsumformen basiert auf der berührungslosen Verformung elektrisch leitfähiger Werkstoffe durch starke magnetische Felder. Die Anlage für eine elektromagnetische Umformung besteht aus Pulsgenerator, Spule und Feldformer. Um die zur Umformung metallischer Werkstoffe notwendigen magnetischen Drücke zu erreichen, sind gepulste Ströme bis über 1000 kA notwendig. Die Umformung selbst erfolgt in Abhängigkeit von Energie und Material innerhalb von 10 bis 200 µs. Ein weiterer Prinzip des elektromagnetischen Umformens mit Spule und Pulsgenerator O+P Fluidtechnik 11-12/2016 57