Druckspeicher mit Metallbalg
Energiespeicher und Druckspeicher für präzise Flüssigkeitkontrolle in Hydraulik- und Pneumatiksystemen in Automobil- und Industrieanwendungen
Seine Präzision zeigt sich in der Fertigungsgenauigkeit, dem dynamischen Reaktionsvermögen, der Dichtzuverlässigkeit und der hochstabilen Volumensteuerung. Im Vergleich zu herkömmlichen Kolben- oder Membranspeichern eignen sich Metall-Faltenbalg-Druckspeicher besser für Anwendungen mit anspruchsvollen Zuverlässigkeits- und Präzisionsanforderungen.
Der Präzisions-Metall-Faltenbalg-Druckspeicher basiert auf der Metall-Faltenbalg-Baugruppe und besteht aus Hochdruck-Endkappe, Metallfaltenbalg, Befüllungs-Endkappe, Fluid- (oder Gas-)Anschluss, Befüllungsventil und weiteren Funktionskomponenten. Sein Funktionsprinzip beruht auf der flexiblen Verformung des Metallfaltenbalgs zur Gas-Medium-Trennung und effizienten Energieumwandlung.
Ein Präzisions-Metall-Faltenbalg-Druckspeicher ist ein hochpräzises Energiespeicher- und dynamisches Regelgerät, das einen Metallfaltenbalg als zentrales Trennelement nutzt. Er wird breit in Hydraulik- und Pneumatiksystemen eingesetzt, die Hochfrequenzreaktion, extrem niedrige Leckageraten und saubere Betriebsumgebungen erfordern.
- Öl-Endkappe
- Sicherungsring
- Dichtungsring
- Ölkammer
- Führungsring
- Dichtdeckel
- Zylinder
- Gaskammer
- Faltenbalg
- Endkappe
- Gas-Dichtkappe
- Öl-Endkappe
- Stützhülse
- Faltenbalg
- Ölkammer
- Dichtdeckel
- Zylinder
- Führungsring
- Gaskammer
- Gas-Dichtkappe
-
Energiespeicherung
Wenn der Systemdruck den voreingestellten Gasdruck des Speichers übersteigt, drückt das Medium den Faltenbalg zusammen und komprimiert das interne Gas. Bei abnehmendem Volumen steigt der Gasdruck (gemäß dem Gesetz von Boyle) und wandelt Systemenergie in gespeicherte potenzielle Gasenergie um. -
Energiefreisetzung
Wenn der Systemdruck unter den internen Gasdruck des Speichers fällt, dehnt sich der Faltenbalg unter Gasdruck aus, drückt das Medium zurück in das System und gibt die gespeicherte Energie frei. -
Präzision
Die Ausdehnungsverschiebung des Faltenbalgs steht in linearem Verhältnis zur Druckänderung (Linearität ≤ 0,5%) und ermöglicht hochpräzise Steuerung der Volumenänderung. Da keine Reibungskomponenten vorhanden sind (der Faltenbalg ist starr mit den Endkappen verbunden, ohne Gleitteile), beträgt die Reaktionsverzögerung ≤ 5 ms – geeignet für die Absorption hochfrequenter Pulsationen, z.B. Druckschwankungen von 10–100 Hz.
Die PV-Kurve (Druck-Volumen-Kurve) eines Druckspeichers ist eine grafische Darstellung der Änderung des internen Fluidvolumens V bei variierendem Systemdruck P. Sie wird typischerweise zur Analyse und zum Verständnis der Speicherleistung verwendet, insbesondere des dynamischen Verhaltens während Energiespeicherung und -freisetzung.
- Vorladedruck (P0): Gasdruck im Speicher ohne Druck auf der Öl-/Fluidseite.
- Arbeitsdruck (P1): Maximaler Betriebsdruck, den der Speicher unter normalen Arbeitsbedingungen erreichen kann..
- Auslegungsdruck (P2): Maximaler Druck, für den der Speicher konstruktiv ausgelegt ist.
- Effektives Volumen (V0): Gaskammervolumen des Speichers im vorgeladenen Zustand.
- Arbeitstemperatur: −40°C bis 120°C
- Berstdruck: ≥ 80 MPa
| Eigenschaft | Präziser Metallfaltenbalg-Speicher | Kolbenspeicher | Membranspeicher |
| Leckrate | ≤ 1 × 10⁻⁹ Pa·m³/s | Höher (möglicher Verschleiß der Reibpaarungen) | Niedriger (aber Gummialterung kann Leckage verursachen) |
| Reaktionszeit | ≤5ms | ≥50ms | ≤20ms |
| Volumenlinearität | ≤0.5% | ≥2% | ≤1% |
| Reinheit | Keine Partikelkontamination (Metallfaltenbalg-Struktur) | Mögliche Metallpartikelbildung | Mögliche Gummipartikelbildung |
| Ermüdungslebensdauer (Zyklen) | ≥ 1,000,000 | ≥ 500,000 | ≥ 300,000 |
| Anwendbarer Druck | 0.5–31.5 MPa (Hochdruckmodelle bis 70 MPa) | 0.5-31.5 MPa | 0.5-25 MPa |
Die hohe Präzision, außergewöhnliche Sauberkeit und schnelle Reaktion von Präzisions-Metall-Faltenbalg-Druckspeichern machen sie zur bevorzugten Lösung in folgenden Bereichen:
- Halbleiter- & Elektronikfertigung
Einsatz in Hydraulikantriebssystemen von Wafer-Lithographiemaschinen und Ionenimplantationsanlagen zur Absorption hochfrequenter Druckpulsationen (Vermeidung von Abweichungen bei der Wafer-Bearbeitungsgenauigkeit). Mit Null-Leckage und ohne Partikelkontamination erfüllen sie Ultrareinigungs-Anforderungen wie Reinraumumgebungen der Klasse 10. - Präzisionswerkzeugmaschinen & Robotik
In hydraulischen Spindelausgleichssystemen kompensieren sie momentane Druckschwankungen (z.B. Laständerungen beim Hochgeschwindigkeitszerspanen) und gewährleisten Spindeldrehzahlstabilität (Schwankung ≤ ±1 U/min). In Gelenkantrieben von kollaborativen Robotern liefern sie momentane Energiekompensation und reduzieren den Stromverbrauch der Servomotoren. - Medizintechnik
IIn Hydraulikaktuatoren von Chirurgierobotern (z.B. Antriebe für laparoskopische Instrumente) ermöglicht präzise Volumensteuerung millimetergenaue Bewegungsgenauigkeit. In Hydraulikkreisläufen von Hämodialysegeräten verhindert Gummikomponenten Kontaminationsrisiken für das Blut. - Luft- und Raumfahrt & Verteidigung
In hydraulischen Aktuatoren der Satelliten-Lageregelung ermöglichen leichte Titanfaltenbalge und hohe Zuverlässigkeit stabilen Betrieb bei −50°C bis 150°C, Energiespeicherung und -freisetzung zur Unterstützung der Lageregelung. In Raketenlenksystemen absorbieren sie Druckstöße durch Triebwerksvibrationen und sichern die Steuerungsgenauigkeit.
Produktionskapazität
- Ausgestattet mit 3 automatisierten Produktionslinien
- Geplante monatliche Kapazität: 100000 Einheiten
- Grundausrüstung: Umformmaschinen für Faltenbalg, Vakuum-Elektronenstrahlschweißmaschinen, Mikrostrahl-Plasmaschweißmaschinen, Ultraschall-Prüfanlagen, Helium-Leckerkennungssysteme, PV-Online-Prüfsysteme und Mittelfrequenz-Inverter-Dichtschweißgeräte
Reinraumanforderungen für die Speicherproduktion
- Reinheitsklasse: Klasse 1Mio Reinraum
- Temperatur & Luftfeuchtigkeit: Temperatur 18–28°C, Luftfeuchtigkeit 45–65%
- Luftwechselrate: Nicht weniger als 12 Luftwechsel pro Stunde
- Hydrauliköl-Reinheit: NAS-Reinheitsprüfung angewendet, eingeleitetes Hydrauliköl muss ≤ NAS 8 entsprechen
- Interne Sauberkeit: Gravimetrische Methode vor der Ölfüllung; interne Kontamination muss ≤ 4 mg sein
Plasmastrahlschweißen
Luftdichtheitsprüfung
PV-Leistungsprüfung
Ultraschall-Fehlererkennung