Hydraulikspeicher mit Boyle'schem Gesetz oder adiabatischem Prozess auslegen.
Hydraulikspeicher speichern Druckflüssigkeit in einer gasbeaufschlagten Kammer, sodass das System kurze Hochstromspitzen liefern, Druckstöße dämpfen oder den Druck in Pumpenpausen aufrechterhalten kann. Dieser Rechner legt das Speichervolumen aus den Betriebsdrücken, dem Vorspanndruck und dem geforderten Entnahmevolumen des Lastspielzyklus aus – nach dem Boyle'schen Gesetz für isotherme Auslegung und mit polytropischer Korrektur für schnelle Zyklen.
Das Boyle'sche Gesetz P₁V₁ = P₂V₂ beschreibt die isotherme Beziehung zwischen Gasvolumen und Druck. Das erforderliche Speichervolumen berechnet sich zu V₀ = ΔV / (P_pc/P₂ − P_pc/P₁), wobei P_pc der Vorspanndruck, P₁ der Mindestbetriebsdruck, P₂ der Höchstbetriebsdruck und ΔV das entnommene Fluidvolumen sind. Für schnelle Zyklen (< 1 Minute) wird die polytropische Form (P₁V₁^n = P₂V₂^n) mit n = 1,4 für Stickstoff verwendet, die ein kleineres wirksames Volumen pro Entnahme ergibt. Faustformel: Vorspanndruck auf 90 % des Mindestbetriebsdrucks für Blasenspeicher, 95 % für Kolbenspeicher. Die Auslegung hängt auch von Temperaturschwankungen ab – der Gasvorspanndruck verschiebt sich um ~1 % pro 3 °C, weshalb Systeme in kälteren Klimazonen nachgerechnet werden müssen.
Ein Pressenkonstrukteur, der 5 Liter zwischen 200 bar und 150 bar benötigt, befüllt einen 10-Liter-Blasenspeicher mit 135 bar Stickstoff-Vorspannung und überprüft, ob das Entnahmevolumen den Anforderungen des Haltehubs entspricht.
Ein Hydrauliktechniker, der Pumpenpulsationen einer Kolbenpumpe dämpfen möchte, schaltet einen 1-Liter-Speicher mit 80 % des mittleren Systemdrucks als Vorspannung vor und glättet die Druckschwankung von ±15 bar auf ±2 bar am Manometer.
Ein Fahrzeugsystemingenieur legt einen Notspeicher für die Lenkung für 3 Volllenkeinschläge nach Pumpenausfall aus und berechnet das erforderliche Gasvolumen so, dass der verbleibende Fluidstrom am Ende der Entnahme noch den Öffnungsdruck des Lenkventils übersteigt.
Vorspannen auf 90 % des Mindestbetriebsdrucks für Blasenspeicher (damit die Blase nicht gegen den Ventilsitz schlägt) und 95 % für Kolbenspeicher. Vorspanndruck immer nach Temperaturänderungen oder jährlich aus Sicherheitsgründen nachprüfen.
Blasenspeicher (am häufigsten) eignen sich gut für schnelle Zyklen und verunreinigte Flüssigkeiten. Kolbenspeicher bieten größere Volumina (≥10 L) und längere Lebensdauer. Membranspeicher sind kompakt und eignen sich für kleine Entnahmemengen (≤1 L).
Der Stickstoff-Vorspanndruck steigt mit der Wärme – um ~1 % pro 3 °C. Ein bei 25 °C vorgespannter Speicher, der bei 50 °C betrieben wird, zeigt ~8 % höheren Vorspanndruck, was das wirksame Entnahmevolumen verringert.