Die Erfindung betrifft einen Balgspeicher, bestehend aus mindestens zwei Gehäuseteilen, die ein Speichergehäuse bilden, und mit einem im Speicher gehäuse bewegbar angeordneten Trennbalg, der zwei Medienräume vonei nander separiert und der zumindest an seinem einen freien Ende an einer Festlegeeinrichtung im Speichergehäuse festgelegt ist, die mit den benach bart angeordneten Gehäuseteilen verschweißt ist.

Balgspeicher dieser Art sind Stand der Technik, vgl. beispielsweise

DE 10 201 5 012 253 A1 . Mit Vorteil werden Balgspeicher in Hydrauliksys- temen eingesetzt, vorzugsweise um in Druckfluiden auftretende Druckspit zen zu reduzieren oder zu glätten. Auf manchen Einsatzgebieten, wie unter anderem bei luftfahrttechnischen Anwendungen, sollen eingesetzte Balg speicher ein möglichst geringes Baugewicht bei gleichzeitig hoher

Druckstabilität besitzen. Die bekannten Balgspeicher werden diesen Anfor- derungen nicht in ausreichendem Maße gerecht.

Ausgehend vom Stand der Technik stellt sich die Erfindung daher die Auf gabe, einen Balgspeicher der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, der sich durch ein besonders günstiges Verhältnis zwischen seinem Baugewicht und seiner das sichere Betriebsverhalten gewährleistenden Strukturfestigkeit auszeichnet. Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch einen Balgspeicher gelöst, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 besteht eine we sentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass die benachbart angeordne ten Gehäuseteile zumindest teilweise Titanmaterialien aufweisen, dass die Festlegeeinrichtung aus mindestens zwei miteinander verbundenen Kompo nenten besteht, von denen mindestens eine zumindest teilweise Titanmate rialien aufweist, die mit den benachbart angeordneten Gehäuseteilen ver schweißt ist, und dass die jeweils andere Komponente, aus einem anderen Meta II Werkstoff bestehend, dem Festlegen des Trennbalges an der Festlege einrichtung dient.

Wenn es gilt, technische Erzeugnisse zu realisieren, die bei geringem Ge wicht eine hohe Festigkeit zur Verfügung stellen, geht in der Fachwelt allge mein das Bestreben dahin, Titanmaterialien anstelle anderer Metall Werk stoffe, wie Stahl, einzusetzen. Dieses Vorgehen ist bei vielen Anwendungen vorteilhaft und praktikabel, verbietet sich jedoch in Fällen, bei denen Ti-tan- materialien und andere metallische Werkstoffe miteinander verschweißt werden müssen, weil Schweißverbindungen zwischen solchen Werkstoff paarungen nicht sicher ausführbar sind. Dieses Problem stellt sich auch bei der Ausbildung eines Balgspeichers mit aus Titan bestehenden Gehäusetei len, weil der Einsatz von Titan als Werkstoff für den zugehörigen Metallbalg zu einer sehr begrenzten dynamischen Festigkeit des Balges führen würde. Da der Balg daher aus hierfür geeigneteren Werkstoffen, wie Chrom-Nickel- Molybdän-Edelstahl (AM350), und auch die Festlegeeinrichtung aus einem Stahlwerkstoff zu fertigen sind, ist eine komplette Herstellung des Balgspei chers aus Titan bisher wegen der für eine Schweißverbindung nicht geeig neten Werkstoffpaarung Titan/Stahl Werkstoff nicht möglich. Die im Patentanspruch 1 angegebene Lösung dieses Problems sieht die Aus bildung der Festlegeeinrichtung aus miteinander verbundenen Komponen ten vor, von denen eine Komponente aus Titanmaterial, zusammen mit den aus Titan bestehenden Gehäuseteilen verschweißt ist, während die andere Komponente, in Form eines anderen Metall Werkstoffs, eine problemlose Schweißverbindung mit dem Balg bildet. Mit dem den Großteil bildenden, aus Titan bestehenden Speichergehäuse ist der erfindungsgemäße Balgspei cher bei hoher Festigkeit leichtgewichtig und zeichnet sich bei einem aus einem für den Einsatzzweck geeigneten Edelstahl gebildeten Metallbalg durch ein günstiges Betriebsverhalten aus.

Mit Vorteil bestehen sowohl der Trennbalg als auch die jeweils andere Komponente der Festlegeeinrichtung aus Edelstahl. Als Balgwerkstoff ist ein Chrom-Nickel-Molybdän-Edelstahl besonders geeignet, wie er unter der Be zeichnung AM350 erhältlich ist. Für die Festlegeeinrichtung kann mit Vor teil der Werkstoff 1 .4435 eingesetzt sein, ein austenitischer Stahl, der eine hervorragende Schweißbarkeit bietet.

Hierbei können die beiden benachbarten Gehäuseteile und die eine Kom ponente der Festlegeeinrichtung aus Titan bestehen. Bei diesen Werkstoff paarungen lassen sich die Schweißverbindungen an der Verbindungsstelle der Gehäuseteile und der einen Komponente der Festlegeeinrichtung sowie die Verbindung zwischen dem Metallbalg und der anderen Komponente der Festlegeeinrichtung jeweils problemlos ausführen.

Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung so getroffen sein, dass die aus Titan bestehende eine Komponente und die andere Komponente aus Edel stahl durch Plattieren, vorzugsweise Sprengplattieren, fest miteinander ver bunden sind. Dieses bekannte Verfahren (http://smt-holland.com/), fach sprachlich auch als Sprengschweißen bezeichnet, ist ein kaltes Press- schweißverfahren, bei dem Werkstoffe vakuumdicht miteinander ver schweißbar sind, die mit üblichen Schweißverfahren nicht miteinander ver schweißbar sind, wie Titan/Stahl. Anstelle von Sprengplattieren können auch andere geeignete Plattierverfahren eingesetzt werden.

Mit Vorteil ist die Festlegeeinrichtung als geschlossener Ring ausgebildet, wobei die eine Komponente die andere Komponente ringförmig umfasst o- der auf einer Stirnseite, ringförmig und mit einem Überstand vorstehend, an der anderen Komponente festgelegt ist, die der Stirnseite mit dem ange schweißten Trennbalg abgewandt ist.

Die Schweißverbindung zwischen den beiden benachbarten Gehäuseteilen, die eine Unter- und eine Oberschale des Speichergehäuses bilden, kann mit Vorteil zusammen mit der Titankomponente der Festlegeeinrichtung mittels eines Elektronenstrahl-Schweißverfahrens erhalten sein.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen ist der Trennbalg an seiner anderen freien Stirnseite von einem Führungsteil abgeschlossen, das mit dem Trenn balg fest verschweißt ist.

Mit Vorteil kann die Anordnung hierbei so getroffen sein, dass das Füh rungsteil eine Führungs- und eine Dichteinrichtung aufweist, wobei die Dichteinrichtung zumindest in der Endstellung des Trennbalgs bei geschlos senem Medienanschluss im Speichergehäuse wirksam ist und in sonstigen, davon abweichenden Arbeitsstellungen des Trennbalgs unwirksam ist. Hier für kann an der Innenseite des Gehäuseteils eine Rampe gebildet sein, die zu einer Dichtfläche verringerten Innendurchmessers führt und über die die Dichteinrichtung bei Erreichen der Endstellung auf die Dichtfläche aufläuft.

Mit Vorteil kann das Führungsteil an seinem dem Medienanschluss zuge wandten Ende eine Kalotte aufweisen, deren Außenkontur der Innenkontur der Unterschale im Bereich des Medienanschlusses nachfolgt und mit die sem in der einen Endstellung zumindest teilweise in Anlage gebracht ist.

Bei der Endstellung verbleibt dadurch in der Unterschale praktisch kein freies Restvolumen.

Die Dichteinrichtung kann hierbei zwischen der Kalotte und der Führungs einrichtung des Führungsteils angeordnet und gegenüber der Führungsein richtung im Durchmesser zurückgesetzt sein, so dass der Außendurchmes ser der Dichteinrichtung an die im Innendurchmesser verringerte Dichtflä- che des Gehäuseunterteils angepasst ist.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist auch das Führungsteil aus Titan gebildet und weist an seiner dem Trennbalg zugewandten Stirn seite eine durch Plattieren fest angebrachte ringförmige Komponente aus Edelstahl auf, an der die Schweißverbindung mit dem Trennbalg gebildet ist. Dadurch besteht auch das Führungsteil, das mit seiner Kalotte ein groß flächiges Einzelteil darstellt, aus einem leichtgewichtigen Material.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsge mäßen Balgspeichers; Fig. 2 eine Draufsicht eines Halteringes der Festlegeeinrichtung des

Ausführungsbeispiels;

Fig. 3 einen Längsschnitt des Halterings des Ausführungsbeispiels;

Fig. 4 einen vergrößert gezeichneten Teilschnitt des in Fig. 3 mit IV be- zeichneten Bereichs; Fig. 5 einen Längsschnitt des Halterings eines abgewandelten Ausfüh rungsbeispiels des Balgspeichers;

Fig. 6 einen Teilschnitt des in Fig. 5 mit VI bezeichneten Bereichs;

Fig. 7 einen Längsschnitt des Führungsteils des erfindungsgemäßen

Balgspeichers; und

Fig. 8 einen vergrößert gezeichneten Teilschnitt des in Fig. 7 mit VIII bezeichneten Bereichs des Führungsteils eines abgewandelten Ausführungsbeispiels.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen

Balgspeichers weist ein als Ganzes mit 2 bezeichnetes Speichergehäuse auf, das zwei Gehäuseteile aus Titan aufweist, von denen eines ein mit 4 be zeichnetes Gehäuse-Hauptteil und das andere ein mit 6 bezeichnetes Ge häuse-Abschlussteil bildet. Das Hauptteil 4 hat die Form eines Topfes mit einem kreiszylindrischen Innenraum 8 und einem kalottenartig gewölbten Topfboden 10, der bis auf einen zentral gelegenen Fluidanschluss 12 ge schlossen ist. Das Abschlussteil 6 hat die Form einer halbkugelförmigen Schale, die bis auf eine zur Gehäuselängsachse 14 koaxiale Füllöffnung 1 6 geschlossen ist. Hauptteil 4 und Abschlussteil 6 sind entlang ihrer einander zugewandten Endränder an einer Schweißlinie 18 miteinander verschweißt. Im kreiszylindrischen Innenraum 8 zwischen der Schweißlinie 18 und dem Topfboden 10 ist ein Trennbalg in Form eines metallischen Faltenbalgs 20 aufgenommen. Wie bei Faltenbälgen für Balgspeicher üblich, ist der Balg 20 aus einem Edelstahl gefertigt, wobei beim vorliegenden Beispiel eine Chrom-Nickel-Molybdän-Stahllegierung (AM350) vorgesehen ist. An seinem in Fig. 1 oben liegenden Ende, an dem der Balg 20 zu der an die Füllöff nung 16 angrenzenden Gasseite 22 des Speichergehäuses 2 offen ist, ist der Balg 20 mit seiner letzten Balgfalte mit einem Haltering 24 verschweißt, der die Festlegeeinrichtung bildet, mit der der Balg 20 an seinem unbewegli chen Balgende am Speichergehäuse 2 festgelegt ist. Der Haltering 24 ist, was der vereinfachten Darstellung der Fig. 1 nicht entnehmbar ist, aus zwei Werkstoffkomponenten aufgebaut, wie dies in Fig. 3 und 4 näher dargestellt ist. Dieser Mehrkomponenten-Aufbau, mit einer aus Titan bestehenden Komponente und einer aus Edelstahl, wie Stahl 1 .4435, bestehenden ande ren Komponente, eröffnet die Möglichkeit, den Haltering 24 mit dem Ende des Balgs 20 und mit der Titankomponente mit dem aus Titan bestehenden Speichergehäuse 2 zu verschweißen. Mittels Laserschweißen kann hierbei gleichzeitig die Verbindung der Gehäuseteile 4 und 6 an der Schweißlinie 18 und die Schweißverbindung mit der Titankomponente des Halterings 24 gebildet werden.

Die Fig. 3 und 4 zeigen den Mehrkomponenten-Aufbau des Halterings 24. Die erste Komponente ist durch einen Titanring 26 gebildet, der auf einer ebenflächigen Stirnfläche 28 eines die zweite Komponente bildenden Edel stahlrings 30 angeordnet ist, der beim vorliegenden Beispiel aus Edelstahl 1 .4435 gebildet ist. Wie Fig. 4 am deutlichsten zeigt, weist der Titanring 26 einen geringfügig größeren Durchmesser als der Edelstahlring 30 auf, so dass er umfangsseitig über den Edelstahlring 30 radial vorsteht. Mit dem Überstand bildet der Titanring 26 den Schweißbereich, an dem der Halte ring 24 zur Festlegung zusammen mit den Gehäuseteilen 4 und 6 an der Schweißlinie 18 verschweißt ist. Wie ebenfalls der Fig. 4 entnehmbar ist, weist der Edelstahlring 30 an der vom Titanring 26 abgekehrten freien Stirn seite einen geringfügig vorstehenden Ringwulst 32 auf, der die Schweißlinie für die Verbindung des Halterings 24 mit der letzten Falte des Balgs 20 bil det.

Die Fig. 5 und 6 zeigen den Mehrkomponenten-Aufbau des Halterings 24 eines zweiten Ausführungsbeispiels. Der Edelstahlring 30 weist hierbei ei- nen hochgezogenen Umfangsrand 34 auf, an dessen Außenumfang der Ti tanring 26 in Form eines Zylinderrings angeordnet ist, der eine Umfassung des Halterings 24 bildet. Wie beim Beispiel von Fig. 3 und 4 bildet der Ti tanring 26 den Schweißbereich an der Schweißlinie 18. Ebenfalls, wie in Fig.3 und 4 gezeigt, bildet ein flacher Ringwulst 32 die Schweißlinie für die Verbindung mit dem Balg 20. Die feste Verbindung der Komponenten des Halterings 24 ist, wie bei Fig. 3 und 4, durch Plattieren, wie Sprengplattie- ren, gebildet.

An seinem anderen freien Ende, das dem mit dem Haltering 24 verbunde nen, offenen Balgende entgegengesetzt ist, ist der Innenraum des Balgs 20 durch ein Führungsteil 36 aus Edelstahl (wie Stahl 1 .4435) geschlossen, das mit dem zugewandten Balgende fest verschweißt ist. Das in Fig. 7 geson dert dargestellte Führungsteil 36 hat die Gestalt einer kreisrunden Schale, an deren Außenumfang, vom offenen Schalenrand 38 ausgehend, eine Füh rungseinrichtung 40 und eine sich daran anschließende Dichtungseinrich tung 42 gebildet sind. An diese schließt sich ein den Boden der Schale bil dendes Kalottenteil 44 an, dessen Kontur der Innenkontur des Topfbodens 10 des Gehäusehauptteils 4 entspricht. Bei der in Fig. 1 gezeigten Endstel lung des Balgs 20 ist das Kalottenteil 44 daher mit der Innenseite des Topf bodens 10 in Anlage, s. Fig. 1 . Die Führungseinrichtung 40 weist eine schmale, umfänglich verlaufende Ringnut 46 in der Nähe des Schalenran des 38 und eine breitere Ringnut 48 auf, die zwischen der Ringnut 46 und dem Kalottenteil 44 gelegen ist. Die schmale Ringnut 46 der Führungsein richtung ist zur Aufnahme eines schmalen Führungsringes bestimmt, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, während die Ringnut 48 der Dichtein richtung 42 einen Dichtring 50 aufnimmt, der in der Fig. 1 sichtbar ist.

Wie bei Balgspeichern an sich bekannt und auch in der zum Stand der Technik erwähnten DE 10 201 5 012 253 A1 in Fig. 2 gezeigt, ist der Au ßendurchmesser des Balgs 20 etwas geringer als der Innendurchmesser des zylindrischen Teils des Gehäusehauptteils 4, so dass zwischen Balg 20 und Innenwand ein geringer Spalt verbleibt. Der (nicht gezeigte) Führungsring in der Ringnut 46 hat die Funktion, die Balgfalten bei Bewegungen aus der in Fig. 1 gezeigten Endstellung heraus unter Beibehalten des Spalts entlang der Innenwand zu führen. Hierfür ist der Führungsring, wie es in EP 2 51 9 748 B1 in Fig. 5 und 6 aufgezeigt ist, durch einen Flachring aus einem Kunst stoff guter Gleiteigenschaften, wie Polytetrafluorethylen, gebildet. Um am Umfang des Führungsrings Fluiddurchgänge zu bilden, um Fluid vom Fluidanschluss 12 her in den den Balg 20 umgebenden Innenraum 8 gelan gen zu lassen, sind am Umfang des Führungsrings zwischen Führungskör pern, die als Führungsschuhe an der Gehäusewand anliegen, zurückver setzte Bereiche als Durchlassstellen gebildet. Im Betrieb bildet daher der den Balg 20 umgebende Innenraum 8 ein Teil der Ölseite. Bei nicht voll ständig zusammengedrücktem Balg 20 bilden die zwischen den Balgfalten vorhandenen Zwischenräume, deren Volumen sich bei den Balgbewegun gen im Betrieb entsprechend verändert, Dämpfungsräume als Bestandteil der Ölseite, wobei zwischen den Spitzen der Falten und der Gehäuseinnen wand jeweils Dämpfungsdrosseln gebildet sind, wobei das gewählte Spalt maß zwischen Innenwand des Hauptteils 4 und den Balgspitzen den Dros selquerschnitt bestimmt.

Wie Fig. 1 zeigt, ist am Übergang zwischen Gehäusehauptteil 4 und Topf boden 10 der Gehäuseinnendurchmesser durch einen Innenkonus 52 ver jüngt, der eine Rampenfläche 52 bildet, über die der Dichtring 50 der Dichteinrichtung 42 auf eine zylindrische Dichtfläche 54 gelangt, wenn sich der Balg 20 in seine in Fig. 1 gezeigte Endstellung bewegt hat.

Dadurch ist der Fluiddurchtritt vom Fluidanschluss 12 zum Innenraum 8 le diglich in der Balgendstellung gesperrt, in anderen Balgstellungen jedoch freigegeben. Während, wie in Fig. 1 erkennbar, bei dem aus membranarti gen Ringscheiben zusammengesetzten Balg 20 die Scheiben zum Umfangs rand hin ebenflächig verlaufen, können die Membranscheiben auch eine Profilierung in Form einer Wellenform besitzen, wie dies beispielhaft in DE 10 2006 014 456 A1 in der dortigen Fig. 4 aufgezeigt ist.

Die Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform, die eine besonders leichtgewichtige Bauweise des Balgspeichers ermöglicht. Das Führungsteil 36 besteht hier aus Titan und weist an seinem dem Balg 20 zugewandten Schalenrand 38 eine Zusatzkomponente in Form eines Flachringes 56 aus Edelstahl, wie Stahl 1 .4435, auf, der in seiner Funktion dem Stahlring 30 der Fig. 3 bis 6 entspricht, der die Stahlkomponente am Haltering 24 bildet. Wie der Stahl- ring 30 der Fig. 3 bis 6 ist auch der Flachring 56 durch Plattieren, wie Sprengplattieren, an der Stirnfläche am Schalenrand 38 des Führungsteils 36 angebracht. Wie der Stahlring 30 weist auch der Flachring 56 einen vor stehenden Ringwulst 32 auf, der die Schweißlinie der Schweißverbindung mit dem Balg 20 bildet.

Wie Fig. 1 zeigt, weist das Gehäusehauptteil 4, ausgehend von einem ver dickten Wandteil 58, das sich an die Schweißlinie 18 anschließt, einen Be reich verringerter Wandstärke auf, der sich bis zum Bereich des Topfbodens 10 erstreckt. Wie in Fig. 1 angedeutet ist, weist dieser Bereich eine Faser- bewicklung 60 aus Glasfasermaterial auf, die sich über die Schweißlinie 18 hinaus bis zum Anfangsbereich des Gehäuseteils 6 erstreckt. Die Faserbe wicklung 60 entspricht in ihrem Aufbau den die Druckfestigkeit verstärken den Bewicklungen, wie sie bei Druckbehältern unter der Fachbezeichnung „Liner" bekannt sind.