Was ist ein Membranspeicher?

Der innere Aufbau eines Membranspeichers besteht aus einem Stahlgehäuse, das durch eine Gummimembran in zwei abgedichtete Kammern unterteilt ist. Im Gegensatz zu einem Blasenspeicher ist die Membran über den gesamten Umfang verklebt oder geklemmt, was dem Gerät ein geringeres Totvolumen und eine schnellere Reaktionszeit bei Anwendungen mit kleinem Durchfluss verleiht.

Ein Membranspeicher ist selten der einzige Grund für den Betrieb einer Maschine, in der Regel ist das Fehlen jedoch der Grund dafür, dass die Maschine schlecht läuft. In Kreisläufen mit kleinen Behältern, intermittierendem Bedarf oder feinfühliger Druckregelung übernimmt eine Speichergruppe fünf praktische Aufgaben:

• Antriebsleistung sparen – liefert Spitzendurchfluss, sodass die Pumpe für den durchschnittlichen Bedarf und nicht für die höchste Spitze dimensioniert werden kann.
• Energiespeicher – hält unter Druck stehende Flüssigkeit zur Abgabe bereit, sobald der Kreislauf dies erfordert.
• Druckstöße dämpfen — absorbiert hydraulische Stöße durch Ventilumschaltungen oder plötzliche Laständerungen.
• Reduzierung der Pumpendruckpulsation – glättet die von Kolben- und Zahnradpumpen erzeugten Wellen.
• Den Druck konstant halten — gleicht Leckagen oder Wärmeausdehnungen zwischen Pumpenzyklen aus.

Maschinenbauer, die dem Kreislauf eine hydraulische Energiespeichereinheit hinzufügen, verzeichnen in der Regel eine längere Lebensdauer der Komponenten, einen leiseren Betrieb und geringere Wartungskosten, da die Pumpe und die Dichtungen nicht mehr ständigen Pulsations- und Stoßbelastungen ausgesetzt sind.

Bei der Wahl eines Speichertyps kommt es auf das Volumen, die Durchflussrate und darauf an, wie oft die Gasseite aufgeladen werden muss. Die folgende Tabelle vergleicht die drei am häufigsten verwendeten Designs für industrielle Hydraulikspeicheranwendungen.

Geschweißte Membranspeicher verwenden ein aus Stahl gestanztes Gehäuse und sind durch einen strukturierten Modellcode gekennzeichnet. Das Verständnis der einzelnen Segmente hilft bei der Spezifikation einer Ersatz-Akkumulatorblase oder der Bestellung eines passenden Akkumulator-Reparatursatzes.

Kleinmembranspeicher werden je nach Nennvolumen mit Kompressionsverhältnissen von 4:1 oder 8:1 gebaut, wobei der flüssigkeitsseitige Anschluss mit zunehmendem Behältervolumen von G1/2 auf G3/4 skaliert. Ein Beispiel des verfügbaren Sortiments ist unten dargestellt.

Jede Größe kann mit einem anderen Membranmaterial kombiniert werden, um der zu fördernden Flüssigkeit gerecht zu werden – NBR für allgemeines Mineralöl, HNBR für höhere Temperaturbeständigkeit, IIR für Phosphatesterflüssigkeiten oder ECO für eine ausgewogene Öl- und Ozonbeständigkeit.

Durch die richtige Dimensionierung eines Speichers werden zwei häufige Fehler vermieden: eine zu kleine Einheit, die den Spitzenbedarf nicht decken kann, und eine überdimensionierte Einheit, die die Kosten erhöht, ohne zusätzlichen Nutzen zu bringen. Drei Fragen grenzen die Auswahl schnell ein.

• Was ist die Spitzenströmungslücke? Vergleichen Sie die konstante Leistung der Pumpe mit dem momentanen Spitzenbedarf des Kreislaufs – die Differenz bestimmt das minimal nutzbare Volumen.
• Was ist der Arbeitsdruckbereich? Für eine stabile Leistung sollte die Gasvorladung etwa 90 Prozent des minimalen Systemdrucks betragen.
• Welche Flüssigkeit und Temperatur wird das Diaphragma sehen? Die Flüssigkeitskompatibilität bestimmt, ob NBR, HNBR, IIR oder ECO der richtige Membranmaterialcode ist.

Ein Membranspeicher ist nur so zuverlässig wie sein unterstützendes Zubehör. Ein Stickstoffladegerät oder ein Speicherladeset wird verwendet, um den anfänglichen Gasvorfülldruck einzustellen und ihn während der planmäßigen Wartung aufzufüllen, da der Gasdruck aufgrund der Membranpermeation naturgemäß um einen kleinen Prozentsatz pro Jahr abfällt.

• Stickstoff-Ladeset – wird an das Gasventil angeschlossen, um Stickstoff sicher zu füllen, zu prüfen und abzulassen, ohne den Akkumulator aus dem Kreislauf zu entfernen.
• Austausch der Speicherblase/Membran – ein Verschleißteil, das bei der routinemäßigen Wartung überprüft und ausgetauscht werden sollte, sobald die Elastizität nachlässt.
• Speicher-Sicherheitsventil – schützt den Behälter und den Kreislauf vor Überdruck über den Nennbetriebsdruck hinaus.
• Akku-Montagehalterung – Schützt das Gefäß vor Vibrationen, was die Ermüdungslebensdauer von Membran und Gehäuse verlängert.

Da es sich bei einem Membranspeicher um einen Druckbehälter handelt, muss er nach anerkannten Sicherheitsstandards und nicht nach allgemeiner Fertigungspraxis hergestellt werden. Zu einer seriösen Produktion gehören eine Lizenz zur Herstellung spezieller Geräte für Druckbehälter, eine EU-CE-Zertifizierung und die Rückverfolgbarkeit des Materials vom rohen Stahlband bis zum fertigen, hydrostatisch geprüften Mantel. Ein CE-zertifizierter Akkumulatorlieferant stellt außerdem für jede Charge eine Dokumentation zum Kompressionsverhältnis, zum zulässigen Arbeitsdruck und zum Membranmaterial bereit, was die Genehmigung vereinfacht, wenn die Einheit in Exportmaschinen integriert wird.