DE2910025A1

DE2910025A1 - Druckspitzenkompensator fuer pulsierende fluessigkeitsstroeme

Info

Publication number: DE2910025A1
Application number: DE19792910025
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ing Grad Gebauer
Original assignee: J Wagner GmbH
Current assignee: J Wagner GmbH
Priority date: 1979-03-14
Filing date: 1979-03-14
Publication date: 1980-09-18
Also published as: FR2451536B3; DE2910025C2; US4312382A; CH646235A5; IT8020216A0; FR2451536A1; IT1140701B; GB2046842A; GB2046842B

Description

231 0025

-A-

P irma

J. Wagner GmbH

7990 Friedrichshafen 2

Druckspitzenkompensator für pulsierende Flüssigkeitsströme

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckspitzenkompensator für pulsierende Flüssigkeitsströme, der einen mit einer verschließbaren Öffnung versehenen Gasraurn und einen an eine Flüssigkeitsleitung angeschlossenen Druckraum aufweist, die durch eine, in das Gehäuse des Druckspitzenkompensators eingespannte und in den Endlagen durch dieses abgestützte Membran voneinander getrennt sind.

Gasdämpfer dieser Art sind bereits bekannt und haben sich in der Praxis auch bewährt. Beispielsweise ist in der DE-oS 26 23 950 ein solcher an eine flüssigkeitsführende Druckleitung anschließbarer Druckspeicher offenbart.

Das Dämpfungsvolumen dieser bekannten Druckspitzenkompensatoren ist jedoch gering, da der Ilembranhub und auch der Membrandurchmesser klein gehalten werden müssen, um Überbeanspruchung der Membrane und der Gehäuseteile zu vermeiden. Des weiteren bekannte Blasen- oder Kolbenspeicher, wobei durch eine Blase

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bzw. einen Kolben das zu fördernde Medium von der auf der Gegenseite befindlichen Pede^z.B. einem Gaspolster^ getrennt ist, weisen zwar ein höheres Dämpfungsvolumen als ein mit einer eingespannten Membran ausgestatteter Speicher auf, für Farben und andere vergleichbare abrasive oder aggressive Flüssigkeiten sind diese aber, da der Werkstoff der Blase -nicht resistent ist gegenüber diesen Medien bzw. der Kolben zu träge ist₍ um eine Pulsation, die höher als 5 Hz liegt zu dämpfen,nicht verwendbar.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, einen Druckspitzenkompensator für pulsierende Flüssigkeitsstιöme der vorgenannten Art mit zwischen dem Gasraum und dem Druckravim angeordneter aus einem resistenten Material herstellbaren Membran zu schaffen, der ein großes Dämpfungsvolumen aufweist und der für einen großen Druckbereich, ohne daß die Bauteile überbeansprucht werden, verwendbar ist, so daß sich ein großer Einsatzbereich ergibt. Außerdem soll der Bauaufwand sehr gering gehalten werden und damit eine wirtschaftliche Fertigung gegeben sein.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Druckspitzenkompensator mit einem zweiten Druckspeicher in Form eines in gleicher Weise an die Flüssigkeitsleitung angeschlossenen Druckraumes, eines diesem zugeorneten Gasraumes und einer zwischen diesen angeordneten Membran versehen ist, die jeweils spiegelbildlich zu dun Bauteilen des ersten Druckspeichers angeordnet sind.

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Sehr zweckmäßig ist es hierbei,um eine einfache konstruktive Ausgestaltung zu erzielen, das Gehäuse des Druckspitzenkompensatorors aus drei in Reihe angeordneten und fest miteinander verbundenen Gehäuseteilen zusammenzusetzen ₍ von denen das mittlere Gehäuseteil plattenförmig gestaltet und mit an die Flüssigkeitsleitung anschließbaren Kanälen od.dgl. versehen ist, und dessen beiden anderen Gehäuseteile haubenförmig ausgebildet sind, wobei jeweils zwischen einem haubenförmigen Gehäuseteil und dem mittleren Gehäuseteil eine Flächenmembran eingespannt ist.

Die Gasräume der beiden Druckspeicher können gleich oder unterschiedlich groß bemessen und gleich oder unterschiedlich vorgespannt werden. Bei gleicher Bemessung und gleicher Vorspannung wird das Dämpfungsvolumen verdoppelt, mit unterschiedlicher Vorspannung wird der Druckbereich erweitert. Werden des weiteren die Gasräume in ihrem Volumen jeweils auf einen bestimmten Druckbereich abgestimmt, unterschiedlich groß bemessen und unterschiedlich vorgespannt, ist es möglich, mit einem Druckspitzonkompensator zwei Druckbereiche exakt abzudecken.

Nach einer Weiterbildung kann den Gasräumen eines jeden Druckspeichers jeweils ein zweiter durch eine Membran von diesen getrennter Druckraum angeordnet werden, der spiegelbildlich zu dem ersten Druckraum angeordnet ist.

Vorteilhaft ist es ferner, die Membranen durch in die die Gasräume bildenden Gehäuseteile eingesetzte Stützscheiben in der durch Druckspitzen bedingten Endlage abzustützen und die den Membranen zugekehrten Stirnflächen der Gehäuseteile und/oder der Stützscheiben im einspannungsfreien Bereich ganz oder teilweise kegelstumpf förmig oder konkav gekrümmt auszubilden.

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Die in dieser Weise ausgebildeten Druckspitzenkompen*- satoren können auch kaskadenförmig angeordnet werden, so daß eine weitere Vergrößerung des Dämpfungsvolumens leicht zu erzielen ist.

Der gemäß der Erfindung ausgebildete Druckspitzenkompensator für pulsierende Flüssigkeitsströme ist nicht nur sehr einfach in seiner konstruktiven Ausgestaltung und damit auf wirtschaftliche Weise herstellbar, sondern auch sehr betriebssicher und weist ein großes Dämpfungsvolumen auf, so daß ein großer Einsatz-^ bereich gegeben ist. Wird nämlich spiegelbildlich zu den Bauteilen eines ersten Druckspeichers ein zweiter mit einer Membran versehener Druckspeicher angeordnet, so wird ein Druckspitzenkompensator geschaffen, der unempfindlich ist gegen abrasive und aggressive Medien und dessen Bauteile aufgrund des kleinen Membrandurchmessers gering belastet werden. Dennoch ist eine Verdoppelung des Dämpfungsvolumens zu bewerkstelligen bzw. der Druckbereich, innerhalb der der Druckspitzenkompensator wirksam ist, kann groß gehalten werden. Da nur wenige Bauteile benötigt werden, ist der erfindungsgemäß ausgebildete Druckspitzenkompensator, der außerdem rasch anspricht, störunempfindlich, handlich und beansprucht nur wenig Bauraum.

Weitere Einzelheiten des gemäß der Erfindung ausgebildeten Druckspitzenkompensators für pulsierende Plüssigkeitsströme sind den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, die nachfolgend im einzelnen erläutert sind, zu entnehmen. "

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Hierbei zeigen jeweils in.einem Axialschnitt

Fig. 1 einen aus zwei Druckspeichern gebildeten Druckspitzenkompensator,

Fig. 2 den Druckspitzenkompensator nach Fig. 1 mit unterschiedlich groß bemessenen Gasräumen und

Fig. 3 einen aus mehreren kaskadenförmig angeordneten Druckspeichern zusammengesetzten Druckspitzenkompensator.

Der in Fig. 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Druckspitzenkompensator ist an eine Druckleitung einer Flüssigkeitspumpe 2 angeschlossen und dient dazu, Druckspitzen des Flüssigkeitsstromes auszugleichen. Zu diesem Zweck sind ein erster Druckspeicher 11 sowie ein spiegelbildlich zu diesem angeordneter zweiter Druckspeicher 12 vorgesehen, die jeweils aus einem Druckraum 18 bzw. 19 sowie einem Gasraum 2O bzw. 21, die voneinander durch Membrane 16 bzw. 17 getrennt sind, bestehen.

Die Membranen 16 und 1-7 sind einzeln zwischen einem plattenförmigen Gehäuseteil 13 sowie haubenförmig ausgebildeten Gehäuseteilen 14 und 15 eingespannt, die miteinander durch Schrauben 25 und 26, die in Gewindebohrungen 24 des Gehäuseteils 13 eingeschraubt sind, fest verbunden sind. Die Gasräume 2O und 21, die zum Befüllen mit einem Druckgas z.B» mit Stickstoff jeweils mit einem Füllventil 22 bzw. 23 ausgestattet sind, sind in ihrem Volumen gleich groß bemessen, der in den Gasräumen 20 und 21 herrschende Druck kann jedoch gleich oder unterschiedlich sein.

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Über Kanäle 27 und 28 sind die Druckräume 18 und 19 an die Druckleitung 3 angeschlossen. Zur Abstützung der Membran 16 und 17 in den durch Druckspitzen bedingten Endlagen sind in die Gehäuseteile 14 und 15 Stützscheiben 29 bzw. 30 eingesetzt, die ebenfalls mit Kanälen 31 bzw. 33 versehen sind, damit das Druckgas auf die Membranen 16 bzw. 17 einwirken kann. Die Anlagenflächen 34 und 36 des Gehäuseteiles 13 und die Anlageflächen 35 und 3 7 der Gehäuseteile 14 und 15 sowie die Anlageflächen 38 und 39 der Stützscheiben 29 und 30 sind im spannungsfreien Bereich kegelstumpfförmig bzw.konkav gekrümmt ausgebildet, so daß die Membranen16 und 17 entsprechend ihrer zulässigen Durchbiegung abgestützt sind.

Tritt in der Druckleitung 3 eine Druckspitze auf, so wird diese durch den Druckspitzenkompensator 1 ausgeglichen. Übersteigt nämlich der Druck in der Leitung 3 den in den Gasräumen 20 bzw. 21 herrschenden Druck, so wird das Gaspolster komprimiert_#in dem die Membranen 16 und/oder 17 je nach dem, ob in den Gasräumen 20 und 21 gleiche oder unterschiedliche Drücke herrschen, durch die Druckflüssigkeit von den Anlageflächen 34 bzw. 36 abgehoben und u.U. bis zur Anlage an den Gehäuseteilen 14 bzw. 15 und den Stützscheiben 29 bzw. 30 durchgebogen werden. Der Druck in den Gasräunion 20 und 21 steigt dadurch an, die gespeicherte Energie wird aber mit dem Abbau der Druckspitze wiederum an die Druckflüssigkeit abgegeben, so daß Druckschwankungen auf diese Weise ausgeglichen werden.

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Da der Druckspitzenkompensator 1 zwei Druckspeicher 11 und 12 aufweist, ist dessen Dämpfungsvolumen groß, dennoch baut der nur aus wenigen Teilen Zusammengesetz Le Kompensator 1 klein und ist, da die Membranen aus einem auch gegenüber aggressiven Medien resistenten Werkstoff, z.B. Polyamid hergestellt werden können, insbesondere auch für Farben, Farbenlösungen, Lösungsmitteln u.a. Flüssigkeiten in vorteilhafter Weise verwendbar.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die Gasräume 20 und 21' der beiden den Druckspitzenkompensator 1'bildenden Druckspeicher 11 und 12' unterschiedlich "groß bemessen und jeweils auf einen bestimmten Druckbereich ausgelegt. Beispielsweise herrscht in dem Druckraum 20 ein Druck von 90 bar und dessen Volumen ist derart bemessen, daß die Membran 16 bei einem Druck von 250 bar ^{an dem} Gehäuseteil 14 und der Stützscheibe 2 9 anliegt, in dem Druckraum 21' dagegen kann ein Druck von 250 bar herrschen und dessen Volumen ist derart groß, daß bei einem Druck von 500bar in der Druckleitung 3 die Membran 17 an dem Gehäuse 15' und der Stützscheibe 30 anliegt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der zu dämpfende Druckbereich groß ist, da der Druckspeicher 11 eine Dämpfung im Bereich von 90 bis 250bar und der Druckspeicher 12' eine Dämpfung im Bereich von 25O bis 5OObar übernimmt.

Bei dem Druckspitzenkompensator 41 nach Fig. 3 sind wiederum zwei Druckspeicher 42 und 43 vorgesehen, die jeweils zwei Druckräume 55 und 57 bzw. 56 und 58 sowie allerdings nur je einen durch Membrane 51- und 53 bzw. 52 und 54 von diesen getrennte Gasräume 59 und 6O aufweisen. Die Membranen 51, 52, 53 und 54 sind zwischen den Gehäuseteilen 44, 45, 46, 47 und 48 eingesetzt und fest eingespannt, wobei das Gehäuseteil 47 als Mantel und das Gehäuseteil 48 als mit diesem fest verbundener Deckel ausgebildet sind.

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Die in die Gehäuseteile 44 und 47 eingearbeitete Druckleitung 49 steht über Kanäle 61 und 62 mit den Druckräumen 55 und 56 in Verbindung, den Druckräumen 57 und 58 wird das Druckmittel über eine in dem Gehäuseteil 47 vorgesehene Zweigleitung 50 sowie Kanälen 63 und 64 zugeleitet. Zur Abstützung der Membranen 51, 52, 53 und 54 in den durch Druckspitzen bedingten Endlage dienen wiederum in die Gehäuseteile 45 und 46 eingesetzte Stützscheiben 65, 66, 67 und 68.

Der Druckspxtzenkompensator 41, der in gleicher Weise wirksam ist wie die Ausgestaltung nach den Fig, 1 und 2, weist bei nahezu gleicher Baugröße jedoch das doppelte Dämpfungsvolumen auf. Von den Druckspitzen in der Druckleitung 49 werden nämlich jeweils zwei Membrane beaufschlagt und verstellt, so daß trotz äußerst kompakter Ausgestaltung ein großes Volumen zum Ausgleich von Druckschwankungen vorhanden ist.

A 5102 e-c
5. März 1979

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Claims

Patentansprüche :

(1.JDruckspitzenkompensator für pulsierende Flüssigkeitsströmejder einen mit einer verschließbaren Öffnung versehenen Gasraum und einen an eine Flüssigkeitsleitung angeschlossenen Druckraum aufweist, die durch eine, in das Gehäuse des Druckspitzenkompensators eingespannte und in den Endlagen durch dieses abgestützte Membran voneinander getrennt sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Druckspitzenkompensator (1; 41) mit einem zweiten Druckspeicher (12; 43) in Form eines in gleicher Weise an die Flüssigkeitsleitung (3; 49) angeschlossenen Druckraumes (19; 56)_/eines diesem zugeordneten Gasraumes (21, 21'; 60) und einer zwischen diesen angeordneten Membran (17; 52) versehen ist, die jeweils spiegelbildlich zu den Bauteilen des ersten Druckspeichers (11; 42) angeordnet sind.

2. Druckspitzenkompensator nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

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daß das Gehäuse des Druckspitzenkompensators (1, 1') aus drei in Reihe angeordneten und fest miteinander verbundenen Gehäuseteilen (13, 14, 15 bzw. 15") zusammengesetzt ist,und von denen das mittlere Gehäuseteil (13)plattenförmig gestaltet und mit an die Flüssigkeitsleitung (3) anschließbaren Kanälen (27, 28) oder dgl. versehen istj und dessen beiden anderen Gehäuseteile (14, 15 bzw. 15") haubenförmig ausgebildet sind und daß jeweils zwischen einem haubenförmigen Gehäuseteil (14, bzw. 15') und dem mittleren Gehäuseteil (13) eine F.1 ächenmembran (16, 17) eingespannt ist.

3. Druckspitzenkompensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Gasräume (2o,21') der beiden Druckspeicher (11,12·) in ihrem Volumen gleich groß bemessen und gleich oder unterschiedlich vorgespannt sind.

4. Druckspitzenkompensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Gasräume (20, 21') der beiden Druckspeicher (11, 12') in ihrem Volumen auf einen bestimmten Druckbereich abgestimmt unterschiedlich groß bemessen und unterschiedlich vorgespannt sind.

5. Druckspitzenkompensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß den Gasräumen (59, 60) eines jeden Druckspeichers (42, 43) jeweils ein zweiter durch eine Membran (53, 54) von diesen getrennter Druckraum (57, 58) zugeordnet ist, der spiegelbildlich zu dem ersten Druckraum (55, 60) angeordnet ist.

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6. Druckspitzenkompensator nach einem der Ansprüche 1 L.is 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Membranen (16, 17) durch in die die Gasräume (20, 21) bildenden Gehäuseteile (14, 15) eingesetzte Stützscheiben (29, 30) in der durch Druckspitzen bedingten Endlage abgestützt sind.

7. Druckspitzenkompensator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die den Membranen (16, 17) zugekehrten Stirnflächen (34, 35, 38 bzw. 36, 37, 39) der Gehäuseteile (13, 14, 15) und/oder der Stützscheiben (29, 30) im einspannungsfreien Bereich ganz oder teilweise kegelstumpfförmig oder konkav gekrümmt ausgebildet sind.

8. Druckspitzenkompensator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß mehrere nach den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildete Druckspeicher (1) kaskadenförmig angeordnet sind. . ,

14. Februar 1979 E-S
A 5102

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