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Hydraulikspeicher berechnen

Online-Rechner für die Auslegung von Hydraulikspeichern (Druckspeicher). Ermitteln Sie mit wenigen Klicks die wichtigsten Parameter — Speichervolumen V₀, Druckverhältnis, ausgetauschtes Volumen ΔV sowie maximalen und minimalen Arbeitsdruck — auf Basis der polytropen Zustandsänderung mit Temperaturkorrektur des Vorfülldrucks p₀.

Voreinstellungen

Füllgas

Lade-/Entladegeschwindigkeit

Austauschrichtung

Einheiten

Temperatur

Druck

Volumen

Was möchten Sie berechnen?

Wählen Sie die gesuchte Größe — die übrigen Werte werden zur Eingabe freigegeben.

Berechnet das benötigte Gasvolumen / die Speichernenngröße für ein gegebenes Austauschvolumen ΔV.

Werte eingeben

Max. Arbeitsdruck p₂

bar

Min. Arbeitsdruck p₁

bar

Austauschvolumen ΔV

Min. Temperatur T_min

°C

Max. Temperatur T_max

°C

Referenzwerte

Vorfülldruck p₀ bei T₀ = 20 °C. Im Automatikmodus wird p₀ nach der Faustregel (0,9·p₁ bei Entladen, 1,1·p₂ bei Laden) berechnet.

Vorfülldruck p₀ (auto)

bar

Referenztemperatur T_0: 20 °C

Druck-Volumen-Diagramm

Polytrope Zustandskurve des Gases — Marker zeigen die Betriebspunkte bei p₁ und p₂.

Ergebnis

Speichervolumen V₀9,94 L

Druckverhältnis p₂ : p₀4,42 : 1

p₀ bei T_min (10 °C)72,16 bar

p₀ bei T_max (80 °C)90 bar

Volumenverhältnis V₀ : V₂3,67 : 1

V₀ bei T_min (10 °C)9,94 L

V₀ bei T_max (80 °C)7,97 L

Polytropenexponent

Wird nach Gas und Lade-/Entladegeschwindigkeit gewählt.

κ (N₂)1,4

So funktioniert der Rechner

Polytrope Zustandsänderung

Eine polytrope Zustandsänderung des Gases beschreibt jeden Hydraulikspeicher-Vorgang zwischen $p_{1}$ und $p_{2}$ . Der Exponent $n$ ist 1,0 bei langsamer Lade-/Entladephase (isotherm, Wärmeaustausch möglich) und $κ$ bei schnellem Wechsel (adiabatisch). Für N₂ und Luft gilt $κ = 1, 4$ , für Helium $κ = 1, 66$ .

p \cdot V^{n} = const

Speichervolumen V₀

Aus der Volumenbilanz $Δ V = V_{1} - V_{2}$ und der polytropen Beziehung an beiden Arbeitspunkten ergibt sich das benötigte Speichervolumen $V_{0}$ direkt aus Vorfülldruck $p_{0}$ , Druckgrenzen und Austauschvolumen.

V_{0} = \frac{Δ V}{( \frac{p _{0}}{p _{1}} ) ^{1/ n} - ( \frac{p _{0}}{p _{2}} ) ^{1/ n}}

Vorfülldruck-Auslegung

Faustregel für den Vorfülldruck: beim Entladen $p_{0} (T_{ma x}) \approx 0, 9 \cdot p_{1}$ (Blasen-/Membranspeicher, langsam) bzw. $0, 95 \cdot p_{1}$ (schnell), beim Laden entsprechend $p_{0} (T_{min}) \approx 1, 1 \cdot p_{2}$ (Kolbenspeicher, langsam). So bleibt die Blase nie vollständig entspannt bzw. komprimiert.

p_{0} (T_{0}) = p_{0} (T) \cdot \frac{T _{0} + 273 , 15}{T + 273 , 15}

Temperaturkorrektur

Der Vorfülldruck wird bei $T_{0} = 20^{\circ} C$ angegeben. Bei abweichender Betriebstemperatur ändert er sich nach dem idealen Gasgesetz proportional zur absoluten Temperatur. Im Betrieb sind daher $p_{0} (T_{min})$ und $p_{0} (T_{ma x})$ entscheidend für die Auslegung des Speichers.

\frac{p _{0} ( T )}{p _{0} ( T _{0} )} = \frac{T + 273 , 15}{T _{0} + 273 , 15}

Der Rechner verwendet die polytrope Zustandsgleichung mit idealem Gas — der Standardansatz aus der Hydraulik-Lehrbuchliteratur. Bei höheren Drücken (>250 bar) und großen Temperaturspannen weicht das tatsächliche Realgasverhalten von N₂ messbar ab. Herstellerseitige Tools mit Realgaskorrektur können um bis zu ~10 % konservativere Werte liefern. Für die finale Auslegung sicherheitskritischer Speicher bitte das Datenblatt des Herstellers oder unseren technischen Vertrieb hinzuziehen.

Speichertyp-Empfehlung

Anhand des Druckverhältnisses p₂:p₀ und des benötigten Volumens lässt sich der passende Speichertyp wählen.

Speichertyp	Druckverhältnis p₂:p₀	Nenngröße V₀	Typischer Einsatz
Blasenspeicher	≤ 4 : 1	0,2 – 50 L	Schnelle Lastwechsel, Pulsationsdämpfung, Notstromfunktionen — Standard in der Mobilhydraulik.
Membranspeicher	≤ 8 : 1	0,075 – 4 L	Kleine Volumina, Federausgleich, Servo-Hydraulik und Schmierkreisläufe.
Kolbenspeicher	≤ 10 : 1	1 – 200 L	Große Volumina, hohe Druckverhältnisse und Ladeanwendungen mit niedrigem Vorfülldruck.

Quellen: Hersteller-Hauptkataloge, Parker Hannifin Accumulator Engineering Guide, Bosch Rexroth RE 50171.

Formelzeichen & Einheiten

Alle im Rechner verwendeten Symbole und ihre Bedeutung.

Drücke

Symbol	Einheit	Bezeichnung
$p_{0}$	bar	Vorfülldruck bei T_0 = 20 °C
$p_{0} (T_{min})$	bar	Vorfülldruck bei minimaler Betriebstemperatur
$p_{0} (T_{ma x})$	bar	Vorfülldruck bei maximaler Betriebstemperatur
$p_{1}$	bar	Minimaler Arbeitsdruck
$p_{2}$	bar	Maximaler Arbeitsdruck

Volumen

Symbol	Einheit	Bezeichnung	Formel
$V_{0}$	L	Effektives Gasvolumen / Speichernenngröße
$V_{1}$	L	Gasvolumen bei p_1	$V_{1} = V_{0} \cdot (p_{0} / p_{1})^{1/ n}$
$V_{2}$	L	Gasvolumen bei p_2	$V_{2} = V_{0} \cdot (p_{0} / p_{2})^{1/ n}$
$Δ V$	L	Ausgetauschtes Flüssigkeitsvolumen	$Δ V = V_{1} - V_{2}$

Gas & Temperatur

Symbol	Einheit	Bezeichnung
$n$	—	Polytropenexponent (1,0 langsam · κ schnell)
$κ$	—	Adiabatenexponent — 1,4 (N₂, Luft) · 1,66 (He)
$T_{0}$	°C	Referenztemperatur (20 °C)
$T_{min}$	°C	Minimale Betriebstemperatur
$T_{ma x}$	°C	Maximale Betriebstemperatur