DE2948156A1 - Schwingungsdaempfer - Google Patents

Description

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LI4UIDONICS I TvDLi STRIE S ITOC. Chatsworth, California (W.ät.A.)

Schwingungsdämpfer

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer, der insbesondere zum Vermindern der Amplituden der von Hehrkolbenpumpen oder dergleichen Erzcunten Druckschwankungen dient.

Es ist bekannt, in hydraulischen Systemen einen Schidingungsdämpfer einzubauen, der zum DämpfEn der Schwingungsamplitude beim Auftreten eines Druckstoffes Energie speichert und bei einem Druckabfall in dem hydraulischen System Energie an dieses abgibt.

Ein derartiger Schwingungsdämpfer kann ein Druckgefäß besitzen, das durch eine Ülase in zwei Räume geteilt ist. Der eine Raum ist mit Gas unter hohem Druck gefüllt und der andere mit einer Leitung für die Hydraulikflüssigkeit verbunden.

Die Blase ist gewöhnlich mit einem Uentilelement v/ersehen, das beispielsweise aus einem starren Knopf besteht und sich an den ülkanal anlegt, wenn der Druck im Gasraum höher ist als in der Flüssigkeitsleitung, so daß dann die Glase nicht durch den Ülkanal herausgepreßt werden kann. Wenn der Druck der Flüssigkeit höher ist als im Gasraum, ist das Uentil-

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element van dem ülkanal abgehoben und strömt die Flüssigkeit in den von der Blase begrenzten Lilraum.

ίιίεππ danach der Druck in der Flüssigkeitsleitung wieder unter den Druck im Gasraum sinkt, wird die vorher zum Abheben des Ventilelements und zum weiteren V/erdichten des Gases im Gasraum aufgewendete Energie weder abgegeben.

Durch diesen Wechsel von Energiespeicherung und Energieabgabe werden die in dem hydraulischen System auftretenden Druckschwankungen gedämpft.

In manchen Systemen mit Zwangsverdrängerpumpen, z.B. Flügelzellenpumpen, Zahnradpumpen oder Kolbenpumpen, die zahlreiche Verdrängerelemente besitzen, verdrängt jedes Verdrängerelement nur ein sehr kleines Flüssigkeitsvolumen, so daß die Frequenz der Druckschwankungen sehr hoch sein kann. Zum Dämpfen der Druckschwankungen ist dann auch bei einem großen Gesamtförderstrom ein Schwingungsdämpfer erforderlich, der ein relativ kleines Gasvolumen hat und dessen Flüssigkeitsdurchlaß im Querschnitt so groß ist, daß auch bei einem minimalen Druckabfall an dem Durchlaß der Gesamtförderstrom der Pumpe durch den Flüssigkeitsdurchlaß treten kann.

In derartigen Fällen sind bereits Schwingungsdämpfer mit knopfartigen Ventilelementen mit gutem Erfolg verwendet worden. Bei der Verwendung eines Schwingungsdämpfers mit knopfartigem Ventilelement kann jedoch dessen Schließen am Flüssigkeitskanal bei hochfrequenten Druckschwankungen nicht mehr einwandfrei beherrscht werden, so daß die Blase zwischen dem Ventilelement und dem Ventilsitz eingeklemmt und dadurch beschädigt werden

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Um die Gefahr einer B e s c h ü α i π u π η der Blase zu vermindern, hε-t man schon die Verwendung van Tellerventilen vorneschlanen, die eine Führuno bewirken. Mit derartigen TeI-lervEntilen kann men jedoch nicht den großen Strümungsquerschnitt aufsteuern, der bei hochfrecuenten Druckschwankungen erforderlich ist, und sie haben ferner den f>.Echteil, daß betrüchtlicn stärkere Kräfte überwunden werden müssen, ehe die Flüssigkeit bus der Leitung ins Innere des Druckgefäßes gelangen kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Schwingungsdämpf ers, der zum wirksamen Dämpfen von hochfrequenten Druckschuankungen geeignet ist. Dabei soll der Schwingungsdämpfer einfach aufgebaut und mit relativ geringem Aufwand herstellbar sein und eine Führung bewirken, die eine Beschädigung der Blase verhindert.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung einen Schwingungsdämpfer, in dem die Blase an ihrem unteren Ende ρπ einer in dem ülkanal axialbeweglich gelagerten und an ihrem oberen Ende geschlossenen Hülse befestigt ist, die Längsausnehmungen hat, die in der unteren Endstellung der Hülse im UJeg der in der Leitung fließenden Flüssigkeit liegen. Diese Ausnehmungen sind so groß, daß sie im normalen Betrieb die Strömung der Flüssigkeit in der Axialrichtung der Leitung nur minimal behindern. Wenn durch einen Druckanstieg die Hülse aus ihrer unteren Endstellung gehoben wird, überbrücken die Ausnehmungen den Ülkanal, so daß Flüssigkeit aus der Leitung durch die Ausnehmungen ins Innere des Druckgefäßes gelangen kann.

Die Erfindung schafft nun einen Schwingungsdämpfer, der

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zum Dämpfen von hochfrequenten Druckschwankungen geeignet ist und der ein relativ kleines Gasvolumen hat und daher klein und leicht ist. Der Schwingungsdämpfer besitzt einen ijlkanal mit großem Strömungsquerschnitt sowie eine Führungseinrichtung, die eine Beschädigung der sich oft sehr schnell hin- und herbewegenden Blase verhindert.

Insbesondere schafft die Erfindung einen Schwingungsdämpfer mit einem Druckgefäß, das an einer Leitung befestigt ist, ferner mit einer Hülse, die in dem Druckgefäß axialverschiebbar gelagert ist, und mit einer Blase, die das Druckgefäß in zwei Räume teilt und derart an der Hülse befestigt ist, daß bei einem den Druck im Ülraum übersteigenden Druck im Gasraum die Hülse sich im wesentlichen quer durch den Strömungsquerschnitt der Leitung erstreckt und dem tilkanal des Druckgefäßes eine Abdichtung durch einen an die Hülse anschließenden, verdickten Teil der Blase erhalten wird. üJenn der Druck in der Leitung höher ist als im Gasraum, hebt sich die an ihrem oberen Ende geschlossene Hülse unter der Einwirkung der Druckdifferenz von dem Uentilsitz ab.

Die Hülse ist mit mehreren axial langgestreckten Ausnehmungen ausgebildet, die beim Abheben der Hülse aus der Schließstellung einen großen und fortschreitend zunehmenden Strömungsquerschnitt aufsteuern.

Der Schwingungsdämpfer gemäß der Erfindung bewirkt daher eine Führung und besitzt einen großen Strömungsquerschnitt. Infolgedessen werden eine lange Gebrauchsdauer der Blase und eine wirksame Dämpfung von hochfrequenten Druckschwankungen gewährleistet.

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Die Erfindung schafft somit einen Schwingungsdämpfer mit einem Druckgefäß, an dem im Bereich des ülkanals eine Durchströmleitung befestigt ist. Der Schwingungsdämpfer ist mit einer in der Axialrichtung des Druckgefäßes verschiebbaren Hülse versehen, an der eine von der Hülse geführte Blase befestigt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 schaubildlich einen Schwingungsdämpfer gemäß der Erfindung,

Fig. 2 in größerem Haßstab im Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1 die Stellung der Teile, wenn der Druck im Gasraum höher ist als im Ülraum und

Fig. 3 in einem ähnlichen Schnitt wie Fig. 2 die Stellung der Teile wenn der Druck in dem ülraum höher ist als im Gasraum.

Der in Fig. 1 gezeigte Schwingungsdämpfer 10 besitzt ein Druckgefäß 11 und ein Leitungsstück 12, das bei 13 beispielsweise durch Schweißen an dem einen ülkanal 14 umgebenden, unteren Endteil des Druckgefäßes befestigt ist. Das Leitungsstück 12 ist an seinen freien Enden 15, 16 mit je einem Innengewinde versehen, so daß es in einer Leitung angeordnet werden kann, die von einer Hydrapumpe oder dergleichen geförderte Druckflüssigkeit führt.

In dem Leitungsstück 12 ist seitlich eine Öffnung 17 vorgesehen, die denselben Querschnitt hat wie der ülkanal und mit diesem einen zylindrischen Durchlaß bildet, der

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bus den Innern des Leitunnsstückes ins Innere des Druckgefäßes 11 führt.

In dem vorlieqenden Kusführungsbeispiel ist das Druckgefäß 11 βπ seinüm oberen Ende durch eine Deckplatte 1ü ucrschlossen, die mit einem GcseinlElikenal G¹ ausgebildet ist, den ein GnaeinlofSventil u durchsetzt. Die Deckplatte 1fc kann eine ebene Platte sein, deren Umfengsteil iy en dem oberen i^and 2D des Druckgefäßes befestigt ist. In dem vorlieoenden Musführungsheispiel ist die Deckplatte 1o mit dem Druckgefäß durch eine ununterbrochene Gchuieißnaht 21 verbunden, doch kann man die Deckplatte natürlich auch anders, z.l-i. abnehmbar, befestigen.

Zwischen dem Außenumfang der Deckplatte 16 und der Innenuanduni; des Druckgefäßes im Bereich des oberen Randes 20 desselben ist ein allgemein zylindrischer Haltering 22 aus Metall angeordnet, der mit der Schweißnaht 21 festgelegt ist und einen radial einuärtsgerichteten Halteiuulst 23 besitzt, an dem der Mündungsrand Zh der Blase 25 verankert ist.

Die Blase 25 ist mit einer Ringschulter 26 ausgebildet, die eine nichteinspringende Ringnut besitzt und in dieser mit dem Halteuiulst 23 des Halteringes 22 verkelbt ist. Auf diese Weise ist die Blase 25 dauerhaft mit dem Haltering 22 verbunden.

In dem Durchlaß, der von dem Ülkanal Ht und der mit ihm fluchtenden öffnung des Leitungsstückes 12 gebildet uird, ist eine zylindrische Betätigungshülse 27 axialverschiebbar gelagert. Vorzugsweise hat der von dem Ülkanal T+ und der öffnung 17 gebildete Durchlaß eine solche axiale Abmessung, daß er die Hülse 27 in der

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Axialrichtung des Druckgefäßes führt. Man kann aber im Innern des Druckgefäßes zusätzliche Führungsmittel zum genauen axialen Führen der Hülse vorsehen.

Die Hülse 27 besitzt eine radial ausuiärtsgerichtete Ringschulter 28 zum Verankern eines ujulstfürmin verdickten Teils 29, der am unteren Ende der Blase ausgebildet ist und eine zentrale Ausnehmung 30 der tilsse umgibt. Die Ringschulter 2B ist in einer in dem Wulst 29 ausgebildeten Ringnut 31 aufgenommen und in ihr mit dem Wulst 29 durch Verkleben dauerhaft verbunden.

Die Hülse 27 ist an ihrem oberen Ende 32 geschlossen. UDn dort erstreckt sich der Mantel 33 der Hülse bis zu deren offenem unteren Ende 3i*. In der Hülse sind mehrere axial langgestreckte Ausnehmungen 35 ausgebildet, deren obere Ende 36 unterhalb des oberen Endes des ülkanals liegen, wenn sich die Hülse in ihrer untersten Endstellung befindet.

Man erkennt aus der vorstehenden Beschreibung, daß die Blase und der oberhalb der Schulter 28 angeordnete obere Teil der Betätigungshülse 27 dos Innere des Druckgefäßes in zwei Räume teilen, und zujar in einen Gasraum 37 und einen Ülraum 38.

In der Fig. 2 sind die Teile in der Stellung gezeigt, die sie einnehmen, uenn der Druck im Gasraum 37 höher ist als im Ülraum 38. In diesem Zustand trachtet der auf die Blase und den geschlossenen Endteil der Hülse wirkende Druck, die Hülse in ihre untere Endstellung zu bewegen und die Blase zur Anpassung an die Innenuandung des Druckgefäßes zu veranlassen. Dabei liegt der uulstförmig verdickte Werankerungsteil 29 der Blase dicht am

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oberen Ende des ülkanals 1k an, so daß der Dlraum 3Θ von dem Strömungskanal 39 des Leitungsstückes 12 getrennt ist. In dieser unteren Endstellung ragen die Ausnehmungen 35 zwar in den Strömungskanal 39, sie sind aber so groß, daß sie der Strömung der Flüssigkeit in dem Strömungskanal 39 keinen großen Uiderstand entgegensetzen.

Uenn beispielsweise beim Auftreten eines Druckstoßes mit großer Amplitude der Flüssigkeitsdruck in dem Strömungskanal 39 höher ist als der Druck im Gasraum 37, wird die Hülse 27 schnell aufwärtsgeschoben. Die Stellung der Teile bei in ihrer oberen Endstellung befindlicher Hülse ist in der Fig„ 3 gezeigt. Unmittelbar nach dem Beginn der Aufwärtsbewegung der Hülse zu der in Fig. 3 gezeigten Stellung hin kann das vorher in der Hülse und dem Strömungskanal 39 befindliche Dl entlang den durch die Pfeile kü beispielsweise angedeuteten Strömungswegen durch die Ausnehmungen 35 in den Ülraum 3Θ fließen.

In der oberen Endstellung der Hülse 27 liegt deren oberes Ende 32 an der Deckplatte 18 an. Zwischen der Deckplatte und dem oberen Ende der Hülse ist vorzugsweise ein nicht gezeigter, elastischer Puffer vorgesehen, damit eine metallische Berührung vermieden wird.

Während der Aufwärtsbewegung der Hülse 27 wird der Querschnitt des Strömungskanals zwischen dem Leitungsstück 12 und dem Dlraum 3B fortschreitend aufgesteuert, weil die Ausnehmungen 35 den Zwischenraum zwischen dem Leitungsstück und dem äußeren Ende des Ülkanals in zunehmendem Maße überbrücken.

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Wenn der Druck in dem Strömungskanal 39 unter den Druck in dem Gasraum sinkt, dehnt sich die Blase in den in
Fig. 2 dargestellten Zustand, in dem sich die Hülse
wieder in ihrer unteren Endstellung befindet.

Man erkennt, daß der in dem vorstehend beschriebenen
Schuiingungsdämpfer die Blase geführt wird, so daß keine Teile der Blase zwischen dem Ventilsitz und dom ülkanal eingeklemmt werden können. Won den bekannten Tellerventilen unterscheidet sich die zum Führen der Glase
dienende Hülse dadurch, daß keine Federn vorgesehen
sind, die dem Aufsteuern eines Durchlasses zwischen dem Leitungsstück und dem Innern des Druckgefäßes einen zusätzlichen Widerstand entgegensetzen würden. Da dieser
zusätzliche Widerstand entfällt, kann der Schwingungsdämpfer auf schnelle Druckschwankungen besser ansprechen.

Man erkennt ferner, daß zum Unterschied von den bekannten Schwingungsdämpfern mit Tellerventilen, die nur
enge Durchlässe zwischen der Leitung und dem Druckgefäß aufsteuern können, die Hülse bei ihrer Aufwärtsbewegung in das Innere des Druckgefäßes einen großen und fortschreitend zunehmenden Strömungsquerschnitt aufsteuert. Bei den Schwingungsdämpfern mit Tellerventilen bedingt
die Drosselung große Strömungswiderstände und Turbulenzen, welche die Strömung sowohl in der Hauptleitung als auch durch den Ülkanal beeinträchtigen.

Die vorstehend beschriebene Hülse ist dauerhaft und kann mit geringem Aufwand hergestellt werden. Da sie leicht
aus der Schließstellung gehoben werden und einen großen Strömungsquerschnitt aufsteuern kann, ist sie besonders zweckmäßig beim Dämpfen von hochfrequenten Druckschwankungen,

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ΙΊπι erkennt ferner, dülJ der uulstförmige verdickte Teil Mit dein din Ulnse an der Hülse befestigt ist, eine einlunndfreie Abdichtung zwischen der Hauptleitung und dem ülUnnr.l leiiKihrleiütet. Dieser Llmfangsiuulst uird gegen Min iJen Lilkanal umgebende Innenuandung des DruckqefüßGS erdrückt, uozu üuch beitrügt, οε(3 der die an der Hülse vrji-HCEclii³ne Jchultnr urnnrnift.

Xiri .,'rliiiiijr. des '"!rfindunusruidankens kann des drrnestellte lint' vnrstf.?hfjnd beschrieL'jrie Ausfülirungsbeispiel vnrn I rtclimcjnn Dbni^:ündert

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COPY ORIGINAL INSPECTCD

Claims (5)

1. Y Zl t E Π t □ Π G Q Γ i'l C i'i Ξ ?

   achuingunqsdümpi er, gekennzeichnet üurci. jir jruc!> nyfij. , tics din unteren Ende mi L einen Mxiülen zyl indischen ulkanal ausgebildet ulic; -jm rjrnitrn unCe im
   Abstand van den blkenal iifsuMcüSür, und nit üincn
   G a s e i η 1 a D υ c η c i 1 ν c τ ώ c h e π ist, durch Gin Leimung:;-Gciick, UL¹J untsrlüÜD UEiB ulkan.jls ein dem Druckge f'LG be fest int ist und eine bi'Fnunn beaitzt, üie mit dem ülkanal karreapanuiert und mit ihm ciriE axial lenqnes treck te, uertikule Lager fluche Liildet, durcli eine du ihrem oberen Ende ijebchlGSHene, zylindrische 3gtätigunn,G hülse, die in der Lager fläche verschiebbar geführt und relativ zu dem Druckgefäß zwischen einer unteren Endstellunq undeiner oberen Endstellunq axialbeuegbar ist, uoaei in der unteren Endstellung der
   Hülse deren dem unteren Ende der Hülse benachbarter iiantclteil in uas LeituncjsGtück vorsteht und in der oberen Endstellung eier Hülse deren geschlossenes
   Ende dem geschlossenen Ende des Druckgefäßes benachbart ist und der genannte iiantelteil in das Druckgefäß ragt, durch mehrere in dem genannten Hantelteil der Hülse ausgebildete Ausnehmungen, die sich in der unteren Endstellung der Hülse unterhalb des ülkanals befinden, und durch eine elastische elastomere Glase, die in dem Druckgefäß angeordnet ist und dieses in zuiei Räume teilt und einen oberen das fiaseinlaßventil umgebenden oberen Teil und einen unteren Teil besitzt, der oberhalb der Ausnehmungen an der Hülse befestigt ist.
2. 2. Schujingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch nekennzeichnet, daß die Ausnehmungen in der Axialrichtung des Mantelteils langgestreckt sind, so daß mährend

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   der Bewegung der Hülse aus ihrer unteren in ihre obere Endstellung zwischen der Leitung und dem Innern des Druckgefäßes ein Strümungsquerschnitt fortschreitend aufgesteuert wird.
3. 3. achwincjungstiümpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, deß die Hülse mit einer Rinnschulter und der untere Teil der ulase mit einem ringwulstartigen verdickten Teil versehen ist, der mit der üchulter verklebt ist.
4. *t. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der unteren Endstellung der Hülse der ringuiulstartiqe Teil der Blase zum Absperren des ülkanals gegen den diesen umgebenden Teil der Innenwandung des Druckgefäßes gedrückt wird.
5. 5. Schwingungsdämpfer ncch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschlossene obere Ende der Hülse in deren oberer Endstellung an dem geschlossenen oberen Ende des Druckijefäßes anliegt.

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