Kolbenspeicher: stromlose Bereitstellung von Druck
Der Kolbenspeicher ist ein hydropneumatisches Bauelement in hydraulischen Anlagen. Er dient zur Bereitstellung eines Drucks auf Abruf, ohne dass dazu eine elektrisch angetriebene Pumpe erforderlich ist. Der Kolbenspeicher kann damit für Notlauf-Funktionen, zum Energiesparen und für viele andere Funktionen eingesetzt werden.Kolbenspeicher: Aufbau und Funktion
Der Kolbenspeicher ist ein hydropneumatisches Element, ähnlich wie es der Blasenspeicher oder der Membranspeicher ist. Er besteht aus einem Gasbereich und einem Ölbereich. Getrennt werden beide Bereiche durch einen dicht abschließenden aber beweglichen Kolben. Anders als in einem Motor oder einem Kompressor hat der Kolben jedoch nur trennende Funktion. Er gibt keine Kraft weiter, sondern bewegt sich frei zwischen den Medien.
Der Kolbenspeicher wird "geladen", indem auf der Hydraulikseite ein hoher Druck beaufschlagt wird. Der Kolben komprimiert das Gas auf der gegenüberliegenden Seite. Man nennt diesen Vorgang auch das "Gas vorspannen". Anschließend wird der Kolben arretiert. Wenn nun der Gasdruck benötigt wird, löst man die Arretierung und das vorgespannte Gas gibt seinen Druck an das Hydrauliksystem weiter. Der Kolben bewegt sich nun in die Richtung der Ölseite, bis das Gas entspannt oder der Kolben seine Endlage erreicht hat.
Unterschiede vom Kolbenspeicher zum Membran- oder Kugelspeicher
Der kugelförmige Membranspeicher wird weniger zur Bevorratung von Druck als vielmehr zum Abdämpfen von Druckschwankungen verwendet. Der bekannteste Einsatz des Membranspeichers findet sich in der hydropneumatischen Federung der größeren Citroen-Autos.
Der ebenfalls kugelförmige Blasenspeicher bietet ein optimales Verhältnis aus Raumbedarf und Leistung. Er wird überall dort eingesetzt, wo er mit geringem Raumbedarf einem großen Notdruck bereitgestellt werden soll.
Der Kolbenspeicher ist vom Raum-Leistungs-Verhältnis zwar nicht so gut wie der Blasenspeicher. Dafür kann er besser in gegebene Bauräume eingepasst werden. Statt eines kugelförmigen Druckkörpers ist der Kolbenspeicher zylindrisch aufgebaut. Die Länge und der Durchmesser sowie seine Anzahl können so gewählt werden, dass er optimal in die gegebenen Platzverhältnisse passt.
Einsatz von Kolbenspeicher
Der Kolbenspeicher kann für vielen Einsätze gebraucht werden. Üblich ist beispielsweise eine Notöffnung oder Notschließung von schweren Klappen, Türen, Luken oder Schotts. Mittlerweile hat sich der Kolbenspeicher aber in der Konstruktion von Baufahrzeugen wie Kippern und vor allem Baggern und Umschlagsmaschinen etabliert. Er dient bei diesen Anwendungen als wirksames Bauelement zur Reduktion der Energiekosten. Die Funktion ist folgende:
Die Last einer auf hohem Niveau aufgenommener Ladung (z.B. Abbruch von Abrisshäusern, Entnahme von höher gelegenen Containern, Einschüttung von Schüttgut in Kippmulden usw..) drückt einen hydraulischen Kolben durch die Schwerkraft zusammen. Der Druck wird an den Kolbenspeicher weiter geleitet. Dort wird das Gas vorgespannt und bis zur Entspannung wieder vorgehalten. Beim Heben einer nun leeren Schaufel oder Kippen einer Mulde steht die zusätzliche Kraft aus dem Kolbespeicher nun zur Verfügung. Der Hub des unbelasteten Arbeitsgeräts ist nun deutlich sparsamer im Energieverbrauch, als ohne Kolbenspeicher. Umschlagsmaschinen mit Hubsystemen bei denen diese hydropneumatische Hybridtechnologie zum Einsatz kommt sind beispielsweise bei den größeren Umschlagsmaschinen des Unternehmens SENNEBOGEN serienmäßig. Bei LIEBHERR sind Baufahrzeuge im Programm, welche die Drehbewegung des Oberwagens hydropneumatisch unterstützen. Die Kosten für diese hydropneumatische Erweiterung sind allerdings sehr hoch. Sie kommen nur bei Baugeräten zum Einsatz, welche eine entsprechende Größe haben.