Blasenspeicher

Aus SystemPhysik
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Funktionsweise

Funktion des Blasenspeichers

Über das Gasfüllventil wird die Blase mit Stickstoff gefüllt. Sie nimmt die Form des Speicherkörpers an (Fig. A): Die Blase ist in der "Vorfülldruckstellung", d.h. sie ist mit Stickstoff gefüllt. Das Flüssigkeitsventil ist geschlossen und verhindert die Zerstörung der Blase.

Wird nun Druckflüssigkeit in den Speicher gefördert, so wird das Gas in der Blase komprimiert. Das Gasvolumen verkleinert sich unter gleichzeitigem Druckanstieg und speichert so die Druckflüssigkeit (Fig. C): Stellung bei maximalem Arbeitsdruck. Die Volumenänderung zwischen der Stellung bei minimalem und maximalem Arbeitsdruck entspricht der gespeicherten Flüssigkeitsmenge.

Umgekehrt entleert sich der Speicher, sobald der Druck auf der Flüssigkeitsseite tiefer sinkt als der Gasdruck (Fig.B): Stellung bei minimalem Arbeitsdruck. Zwischen Blase und Flüssigkeitsventil muss eine kleine Flüssigkeitsmenge bleiben, damit die Blase nicht bei jeder Entleerung den Ventilteller schließt.

Die Verformung der Blase ist bekannt und erfolgt in der Regel kleeblattförmig. Die praktisch trägheits- und reibungslose Verformung ergibt einen Wirkungsgrad von fast 100%.

Quelle: OLAER INDUSTRIES GmbH

Charakterisik

Das Gas des Blasenspeichers verhält sich in guter Näherung ideal. Wird der Speicher langsam befüllt, ändert sich die Temperatur des Gases kaum und das Druck-Volumen-Verhalten gehorcht dem Gesetz von Boyle-Mariotte. Umgerechnet auf das Ölvolumen V ergibt sich folgendes p-V-Verhalten

[math] p = p_0 \frac{V_0}{V_0-V}[/math]

wobei mit V0 das Gesamtvolumen oder das Gasvolumen bei leerem Speicher gemeint ist.

Energie

Die Energie des Speichers berechnet man über den zugeordneten Energiestrom, wobei der Druck, das zugehörige Potenzial, auf den leeren Raum (Vakuum) zu beziehen ist

[math] W = \int I_W dt = \int p I_V dt = \int p dV[/math]

Die Energie des Speichers entspricht der Fläche unter der Kurve im p-V-Diagramm. Setzt man für p das Verhalten des Blasenspeichers ein und integriert vom leeren Zustand her auf, erhält man die vom Blasenspeicher auf hydraulischem Weg abführbare Energie

[math] W = p_0V_0 \ln(\frac{V_0}{V_0-V})[/math]

Diese Energie wird gegen Vakuum freigesetzt. Will man die gegen den Umgebungsdruck hydraulisch freisetzbare Energie bestimmen, ist die Energieaufnahme der Umgebung abzuziehen

[math] \Delta W = W - W_{amb} = p_0V_0 \ln(\frac{V_0}{V_0-V}) - p_{amb}V[/math].