CN205842089U - 脉动阻尼器装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于在低温运行中输送低温输送介质、特别是液态气体的非连续输送的泵的脉动阻尼器装置，包括：至少一个用于将低温输送介质输入至液态气体体积区域的输入部；第一压力容器，在第一压力容器的内部空间中可以安装有第一内部柱形管，包括用于将低温输送介质输入至脉动阻尼器装置中的输入部，在脉动阻尼器装置中能构造有具有不可压缩的液态气体的体积的液态气体体积区域和具有处于气体状态下的、可压缩的、被蒸发的液态气体的体积的气体体积区域。为了能够进一步改善对压力脉动的缓冲，并可以使脉冲装置以较低的成本运行，第一内部柱形管包括至少一个侧向设置在柱体罩上的第一孔，用于将低温输送介质引导至至少一个第一压力容器的内部空间中。

Description

脉动阻尼器装置
技术领域
本实用新型涉及一种脉动阻尼器装置，其用于处于低温运行中的、即在低温度范围内运行的、非连续输送的泵。
背景技术
脉动阻尼器是众所周知的，并且可以被看作是设备部件，其作为配件被安装在泵设备中，并用于平衡非连续输送泵(例如往复活塞泵)的压力脉动。
脉动通常被理解为一种有节奏的摆动过程，其呈波浪状地在伸展和收缩之间摇摆。关于非连续输送泵，所发生的流动波动会由于系统阻力而转换为压力脉动，在此，压力脉动与流体的粘性以及流体的密度相关。因此换句话说，压力脉动也可以被理解为压力波。由于其涉及到液体，因此可以设定不存在可压缩性，并因此例如使得活塞泵的压力冲击直接作用在液压系统中，而这往往是不期望的。
根据应用领域，例如在下游的燃烧过程中，要求有不变的输送速度和输送量。此外，通常在靠近泵的地方设有流量计，在此，压力脉动的影响可能会不利于对流量的调节，或者说妨碍对流量的调节。因此，借助于脉动阻尼器对压力脉动进行特别有效和可靠的缓冲对于流量调节以及下游的应用是非常重要的。
适用于在非低温运行中非连续输送液体的泵的脉动阻尼器是业已公知的。这种已知的脉动阻尼器包括存储器，在此，通常在存储器内设有柔性膜。柔性膜将气体体积(Gasvolumen)与非低温的液态输送介质分开。在泵受到冲击期间，部分数量的输送介质被脉动阻尼器接收，并且脉动阻尼器中的气泡被压缩。如果由泵输送的体积流返回，则气泡将再次膨胀，并且介质返回到所连接的系统中。柔性膜通常由橡胶构成，因此不适合用作应用于低温运行中的材料。
对于低温运行中的非连续输送泵，即，用于输送低温输送介质、特别是液态气体的泵，例如Cryostar公司的SDPD30/32系列泵，已知的是使用类似于压力瓶的压力存储器来缓冲压力脉动或压力波。这种类似压力瓶的压力存储器被用作所使用的、由泵不连续输送的液态气体的蒸发器，在此，对压力脉动的缓冲是通过已蒸发并因此被压缩的液态气体处于气体状态下时产生的。这种起到蒸发器作用的、类似于压力瓶的压力存储器的缺点在于，液态气体的蒸发几乎不能被控制。
此外，由专利文献US4878350可知一种用于不连续输送泵的脉动阻尼器，其适用于低温运行。在此，对压力脉动的缓冲同样也通过所使用的、基本上不可压缩的液态气体到气体状态的相变换来实现。
专利文献US4878350中的脉动阻尼器主要包括压力容器，该压力容器可以被分成三个部分：液态气体体积区域、气体体积区域以及将这两个区域分开的过渡部。该过渡部具有多个狭窄截面的连接管，在此，边界面以液态-气态的形式位于过渡部的连接管中。换句话说，不可压缩的液态气体，即处于液态聚集状态下的液态气体，和处于气体状态下的可压缩液态气体在过渡部的区域中振荡。由此使得低温输送介质的蒸发发生在过渡部中。根据专利文献US4878350，在脉动阻尼器运行期间，为了实现期所望的缓冲，必须将液态气体体积区域和气体体积区域之间的温度差调整为55℃，这种做法的不利之处在于会产生特别的费用开支。
由专利文献US3880193可知另一种用在低温运行中的脉动阻尼器装置，其包括有压力容器，在此，在该压力容器的内部空间中设有内部柱形管，并且该内部柱形管包括用于输入低温输送介质的输入部。该内部柱形管向上开放，并能够与外部的压力容器交换低温输送介质。在此，在该内部柱形件中构造有液态气体体积区域和气体体积区域，而在外部压力容器的内部空间中仅构造有气体体积区域。由专利文献US3880193可知的这种脉动阻尼器装置由于该以液态-气态形式位于内部柱形件中的开放的过渡部而具有明显的缺点：其对于运行状态的突然变换反应敏感。而为了防止低温介质的突然流入，必须借助于插入的导向板来应对。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提出一种用于在低温运行中的非连续输送泵的脉动阻尼器装置，其克服了所述现有技术的缺点，并且特别是进一步改进了对压力脉动的缓冲，其能够以较低的成本运行，并且对于运行状态中的快速变化不敏感。
本实用新型的目的通过一种脉动阻尼器装置来实现。该脉动阻尼器装置包括：至少一个用于将低温输送介质输入至液态气体体积区域中的输入部；第一压力容器，在第一压力容器的内部空间中能够安装第一内部柱形管，并且第一内部柱形管包括用于将低温输送介质输入至脉动阻尼器装置中的输入部，并且在脉动阻尼器装置中构造有：具有不可压缩的液态气体的体积的液态气体体积区域；和具有处于气体状态下的、可压缩的、被蒸发的液态气体的体积的气体体积区域，在此，第一内部柱形管包括至少一个侧向设置在柱体罩上的第一孔，用于将低温输送介质引导至至少一个第一压力容器的内部空间中。
优选地，低温输送介质为液态气体。
优选地，脉动阻尼器装置包括至少一个第二压力容器，在此，在每两个相邻的压力容器之间能够安装至少一个用于引导低温输送介质的连接管。
优选地，在至少一个第二压力容器的内部空间中能够安装第二内部柱形管，并且该第二内部柱形管包括至少一个第二孔，用于将低温输送介质引导至至少一个第二压力容器的内部空间中。
优选地，第一内部柱形管和/或第二内部柱形管包括十个孔。
优选地，第一内部柱形管和/或第二内部柱形管包括六至八个孔。
根据本实用新型的用于在低温运行中输送低温输送介质、特别是液态气体的非连续输送泵的脉动阻尼器装置包括至少一个用于将低温输送介质输入至脉动阻尼器装置的液态气体体积区域中的输入部。
此外，根据本实用新型的脉动阻尼器装置包括至少一个压力容器，在此，可以在第一压力容器的内部空间中安装第一内部柱形管，并且，该第一内部柱形管包括用于将低温输送介质输入至脉动阻尼器装置中的输入部。因此，根据本实用新型的脉动阻尼器装置被设计为，在根据本实用新型的脉动阻尼器装置中构造有：液态气体体积区域，其具有处于不可压缩的液态气体的体积；以及气体体积区域，其具有相应于处于气体状态下的、可压缩的、蒸发的并缓冲压力脉动的液态气体的体积。
根据本实用新型，第一内部柱形管包括至少一个侧向设置在内部柱形管的柱形罩上的第一孔，该第一孔用于将低温输送介质引导到至少一个第一压力容器的内部空间中。
已经证实：通过有针对性地增大离开孔时的体积，将有利于低温输送介质在穿过至少一个第一孔时的液态-气态相变换。因此，通过使用这种配设有侧向孔的内部柱形件，将有利于在根据本实用新型的脉动阻尼器装置中获得相对高份额的气体体积，并且使得液态气体和其被蒸发的气体之间的温度交换(Temperaturaustausch)集中在内部柱形件的孔的区域上。
特别是在这种比较测试中，将在用于输送的压力管线出口处适当地加紧施加输送压力。在这种比较测试中，相对于已知的同样基于相变换的脉动阻尼器装置，可以令人惊讶地发现：借助于根据本实用新型的脉动阻尼器装置能够对所出现的压力脉动实现特别有效的缓冲，或者说能够几乎消除压力脉动，特别是即使在极端的运行状态下，例如在较高的流速(约15l/min)下和/或在较高的输送压力(在300bar的范围内)下。换句话说，相对于使用已知的脉动阻尼器装置时的数据，利用根据本实用新型的脉动阻尼器装置，可以将压力脉动的值降至低于10％。此外，特别是还发现：由于借助根据本实用新型的脉动阻尼器装置对压力脉动的有效缓冲，还可以舍弃其他传统的起到蒸发器作用的、类似于压力瓶的压力存储器(例如Cryostar公司的)
此外还发现：通过在此利用根据本实用新型的脉动阻尼器装置对压力脉动进行特别有效的缓冲，可以有利地相对于已知的脉动阻尼器装置降低机械要求，并由此提高了低温运行的非连续输送泵以及液压系统中的其他组件的使用寿命，以及减少了泵驱动电机的电流损耗。此外还有利地发现：对于根据本实用新型的脉动阻尼器装置的性能而言，大约在室温的情况下足以实现与周围空气的温度交换，并且因此没有必要主动地对参数调整值(例如温度)进行调整，或者换句话说，不必加热。
在本实用新型中，例如可以使用液态气体作为低温输送介质，例如液态氧、液态甲烷、液态氮等。液态气体是指通过冷却和压缩被液化的气体。此外，在本实用新型中，非连续输送泵例如可以是往复活塞泵。
优选根据本实用新型的脉动阻尼器装置包括至少一个第二压力容器，在此，可以在每两个相邻的压力容器之间密封地安装至少一个用于引导低温输送介质的连接管。已经证实：通过至少一个这样设置的第二压力容器，能够有利地扩大可压缩的气体体积区域，并由此提高了根据本实用新型的脉动阻尼器装置的缓冲作用。
此外，可以优选在至少一个第二压力容器的内部空间中安装有第二内部柱形管，并且该第二内部柱形管包括至少一个第二孔，该第二孔用于将低温输送介质引导至至少一个第二压力容器的内部空间中。已经发现：通过在第二压力容器中安装配设有至少一个第二孔的第二内部柱形管，能够有利地降低低温输送介质的流量，并由此使得第一压力容器和第二压力容器之间的温度交换最小化。换句话说，配设有至少一个孔的第二内部柱形管能够满足针对第一压力容器和第二压力容器之间的低温输送介质的流量的屏障功能(Barrierefunktion)，由此使得包含在第二压力容器中的低温输送介质的温度要高于包含在第一压力容器中的低温输送介质的温度。
根据本实用新型的一种优选的扩展方案，第一压力容器和第二压力容器或第一内部柱形管和第二内部柱形管被设计为几何形状完全相同的，并且第一孔和第二孔被设置在第一内部柱形管和第二内部柱形管的相同位置上并具有相同的尺寸。但是也可以考虑，使第一和第二压力容器以及第一和第二内部柱形管具有不同的几何形状和尺寸。
在本实用新型的一种优选的扩展方案中，第一压力容器和第二压力容器由长形的压力瓶构成，在此，该压力瓶以纵向延伸部基本上竖直地、即沿重力方向设置在根据本实用新型的脉动阻尼器装置中。优选具有输入部的第一内部柱形管可以沿重力方向观察从下部插入地安装在优选竖直设置的第一压力容器中，或者说具有输入部的第二内部柱形管可以沿重力方向观察从下部插入地安装在优选竖直设置的第二压力容器中。
在本实用新型中，在组装根据本实用新型的脉动阻尼器装置的范畴中，第一内部柱形管或第二内部柱形管可以被插入到第一压力容器或第二压力容器中，并可优选借助螺旋接合固定。优选第一内部柱形管或第二内部柱形管在已插入状态下相对于优选为柱形的第一压力容器或第二压力容器被同心地设置。特别优选地，第一内部柱形管或第二内部柱形管在已插入第一压力容器中的状态下沿纵向方向延伸进入第一压力容器中约三分之二。
优选第一内部柱形管和/或第二内部柱形管的直径相对于第一压力容器和/或第二压力容器的直径的比例优选为3比1至14比1，更优选为3比1至10比1，最优选为4比1至10比1。已经证实：在此所实现的内部柱形管直径相对于压力容器直径的比例有利于内部柱形管通过所得到的周围气体空间相对于外部被隔离。
优选两个相邻压力容器的连接管的直径小于两个压力容器的直径。根据一种优选的实施方式，连接管被设计为S形，并通过这种形状节省空间地确保了相邻的压力容器基本上被设置在相同的高度上。除了S形之外，也可以将连接管设计为直管，由此，在安装连接管时可以将两个相邻的压力容器彼此相叠地设置在第一压力容器的头部空间中。
原则上也可以考虑以阶梯的形式、即依次连续接通地设置第三和更多的优选同样相同设计的压力容器，并通过这样的连接管来连接，在此，优选沿重力方向观察从下部实现到竖直设置的其他压力容器的输入。
在根据本实用新型的另一种优选的扩展方案中，第一内部柱形管和/或第二内部柱形管在朝向输入部的区域中包括至少一个第一孔和/或第二孔。优选第一内部柱形管包括十个以内的第一孔，更优选包括六个至八个第一孔。优选至少一个第一孔被构造为圆形的，并优选具有适用于将低温输送介质喷射至第一压力容器和/或第二压力容器的内部空间中的直径。特别优选地，在一轴向位置中设有一对彼此对置的第一孔，在此，优选这对位于一轴向位置上的孔相对于相邻的位于另一轴向位置上的一对孔分别彼此转动90°的角度设置。
优选第一内部柱形管和/或第二内部柱形管在沿着重力方向观察在朝向输入部的下部区域中，特别优选在内部柱形管的最下面三分之一处具有第一孔和/或第二孔。由于液态气体和其蒸发气体之间的温度交换集中在这些孔的区域中，因此这种在下部靠近输入部设置的孔将有利于使温度交换的区域保持为较小的。换句话说，这种设置强制性地使所进入的液态气体在还处于液态聚集状态时停留在朝向输入部的下部区域中，由此能够减少在背向输入部的上部区域中的重新冷却，并且还附加地有利于使具有处于气体状态下的、可压缩的、用于缓冲压力脉动的液态气体的气体体积区域尽可能地保持较大。
附图说明
下面将参照附图对本实用新型对象的优选实施例进行说明。其中：
图1以示意性侧视图示出了与活塞泵相连接的根据本实用新型的脉动阻尼器装置的第一种优选的实施方式；
图2以示意性侧视图示出了与活塞泵相连接的根据本实用新型的脉动阻尼器装置的第二种优选的实施方式；
图3以分解图示出了根据本实用新型的脉动阻尼器装置的第一种优选的实施方式；
图4以局部纵剖面图示出了第一压力容器或第二压力容器。
其中，附图标记列表如下：
1 脉动阻尼器装置
2 泵
3 驱动电机
4 曲轴传动器
5 第一压力容器
6 第二压力容器
7′，7″ (压力容器之间的)连接管
8 封闭元件
10 活塞泵压缩机单元
11 支线
12 (第一压力容器的)输入部
13 第一压力管线
14 第二压力管线(使用侧)
15 管
16 (第二压力容器的)输入部
20 第一内部柱形管
21 第二内部柱形管
22 (第一内部柱形管的)第一孔
23 (第二内部柱形管的)第二孔
25 吸入管线
26 旁路管线
Fk 低温输送介质
HD 压力瓶高度
HZ 内部柱形管的高度
D1 压力容器的直径
D2 柱形管的直径
具体实施方式
图1示意性示出了例如与往复活塞泵相连接的根据本实用新型的脉动阻尼器装置1的第一种优选实施方式的侧视图，该往复活塞泵为低温运行的非连续输送的泵2，在此，泵2主要包括驱动电机3、曲轴传动器4以及活塞泵压缩机单元10。
在连接有根据本实用新型的脉动阻尼器装置1的泵2运行时，在泵2的缸充冲程(Zylinderfüllhub)期间，通过吸入管线25将低温输送介质Fk吸入至压缩机单元10中。在泵2的缸空冲程(Zylinderleerhub)期间，低温输送介质Fk被挤压到沿着根据本实用新型的脉动阻尼器装置的方向延伸的第一压力管线13中。此外如图1所示，在第一压力管线13和从根据本实用新型的脉冲装置1离开并用于输送的第二压力管线14之间设有支线11。在泵2的运行中，在泵2的缸空冲程期间，被挤压出来的低温输送介质Fk经过压力管线13、支线11、共用的管15和用于输入低温输送介质Fk的输入部12，到达根据本实用新型的脉动阻尼器装置1中，在此，部分数量的输送介质Fk被脉动阻尼器吸收，并且在根据本实用新型的脉动阻尼器装置1中形成的蒸发液态气体的气体体积区域被压缩。此外，在压缩机单元10上还可以看到旁路管线26。在此，旁路管线26被构造并设置为，使低温输送介质Fk实现经过旁路的循环，并由此确保持续地排出可能的气泡以及使温度保持恒定。
在图1中示出的根据本实用新型的脉动阻尼器装置1包括第一压力瓶5以及第二压力瓶6，在此，这两个压力瓶5、6通过用于引导低温输送介质Fk通过的连接管7连接。
如图1所示，截面狭窄的连接管7′被设计为S形，从而使得第二压力容器6几乎以与第一压力容器5相同的轴向高度设置，在此，S形的连接管7′被设置为，从竖直设置的第一压力容器5的头部朝向竖直设置的第二压力容器6的沿重力方向观察的最下部区域延伸。优选利用合适的装置(在图1中未示出)使这两个压力容器5、6保持位置。如果不再后置连接其他的压力容器，则第二压力容器6可以借助封闭元件8例如通过合适的螺旋接合被气体密封地封闭。
在这里和以下的说明中，相同的附图标记在图中表示相同的构件。
图2示意性示出了根据本实用新型的脉动阻尼器装置1的第二种优选实施方式的侧视图，该脉动阻尼器装置示例性地与作为低温运行中的不连续输送的泵2的往复活塞泵相连接。
如图2所示，连接管7″被构造为直管，从而使得第二压力容器6被设置在第一压力容器5的上方。
在图3中示出了根据本实用新型的脉动阻尼器装置1的第一种优选实施方式的分解视图。
图3示出了第一内部柱形管20，其沿重力方向观察可以从下部插入到竖直设置的第一压力容器5中，并可借助螺旋接合固定在该第一压力容器上。此外，图3还示出了第二内部柱形管21，其沿重力方向观察可以从下部插入到竖直设置的第二压力容器6中，并同样可借助螺旋接合固定在该第二压力容器上。此外，如图3所示，S形连接件7′可借助螺旋接合与第二内部柱形管21的输入部16牢固地固定。
图4示出了优选相同设计的第一或第二压力容器5、6的纵剖面图，其具有(未示出的)优选相同设计的第一或第二内部柱形管20、21，在此，柱形管20、21被完全地插入到压力容器5、6中。如图4所示，第一或第二内部柱形管20、21沿重力方向观察向上被密封地封闭，同时第一或第二内部柱形管20、21在下部在相对置的端部上具有输入部12、16，用于将低温输送介质Fk输送至脉动阻尼器装置1中。
根据图4，第一或第二内部柱形管沿重力方向观察在下部的、朝向输入部的区域中例如具有六个孔，在此，总是在一轴向位置上设有一对相对置的孔22、23。此外根据图4，在位于一轴向位置上的一对孔相对于相邻的位于另一轴向位置上的一对孔分别彼此转动90°的角度设置。
第一或第二内部柱形管20、21具有直径D2以及高度HZ。此外，第一或第二压力容器具有直径D1以及高度HD。特别优选地，D1相对于D2的比例为4比1至10比1。

Claims (6)

1.一种用于在低温运行中输送低温输送介质(Fk)的非连续输送的泵(2)的脉动阻尼器装置(1)，包括：
至少一个用于将所述低温输送介质(Fk)输入至液态气体体积区域中的输入部(12)；
第一压力容器(5)；
其中，在所述第一压力容器(5)的内部空间中能够安装第一内部柱形管(20)，并且其中，所述第一内部柱形管(20)包括用于将所述低温输送介质(Fk)输入至所述脉动阻尼器装置(1)中的输入部(12)，并且
其中，在所述脉动阻尼器装置(1)中构造有：具有不可压缩的液态气体的体积的液态气体体积区域；和具有处于气体状态下的、可压缩的、被蒸发的液态气体的体积的气体体积区域，
其特征在于，
所述第一内部柱形管(20)包括至少一个侧向设置在柱体罩上的第一孔(22)，所述第一孔用于将所述低温输送介质(Fk)引导至所述至少一个第一压力容器(5)的内部空间中。
2.根据权利要求1所述的脉动阻尼器装置(1)，其特征在于，所述低温输送介质(Fk)为液态气体。
3.根据权利要求1或2所述的脉动阻尼器装置(1)，其特征在于，
所述脉动阻尼器装置(1)包括至少一个第二压力容器(6)，其中，在每两个相邻的压力容器(5；6)之间能够安装至少一个用于引导低温输送介质(Fk)的连接管(7′；7″)。
4.根据权利要求3所述的脉动阻尼器装置(1)，其特征在于，
在所述至少一个第二压力容器(6)的内部空间中能够安装第二内部柱形管(21)，并且所述第二内部柱形管(21)包括至少一个第二孔(23)，所述第二孔用于将所述低温输送介质(Fk)引导至所述至少一个第二压力容器(6)的内部空间中。
5.根据权利要求1或2所述的脉动阻尼器装置(1)，其特征在于，
所述第一内部柱形管(20)和/或所述第二内部柱形管(21)包括十个孔(22；23)。
6.根据权利要求1或2所述的脉动阻尼器装置(1)，其特征在于，
所述第一内部柱形管(20)和/或所述第二内部柱形管(21)包括六至八个孔(22；23)。
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