DE10217080C1 - Hydrodämpfer - Google Patents

Abstract

Bei einem Hydrodämpfer von Reflexionstyp mit Interferenzwirkung, mit einem Dämpfergehäuse 1, das eine Fluid-Eintrittsöffnung 7 und eine Fluid-Austrittsöffnung 9 aufweist, zwischen denen sich als Fluidleitung von Eintrittsöffnung 7 zu Austrittsöffnung 9 ein Dämpfungsrohr 13 erstreckt, welches in einem innerhalb seiner Länge gelegenen Bereiches mindestens eine die Rohrwand durchziehende Abzweigöffnung 15 aufweist, ist zumindest an einem Ende des Dämpfungsrohres 13 ein Mündungsteil 21 vorgesehen, der eine den Durchlaßquerschnitt der Fluidleitung gegen das Ende des Dämpfergehäuses 1 hin trichterartig erweiternde Innenwand 27 besitzt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydrodämpfer vom Reflexionstyp mit Interferenzwirkung, mit einem Dämpfergehäuse, das eine Fluid- Eintrittsöffnung und eine Fluid-Austrittsöffnung aufweist, zwischen denen sich als Fluidleitung von Eintrittsöffnung zu Austrittsöffnung ein Dämpfungsrohr erstreckt, welches in einem innerhalb seiner Länge gelegenen Bereich mindestens eine die Rohrwand durchziehende Abzweigöffnung aufweist.

Derartige Hydrodämpfer, auch "Silencer" genannt, sind handelsüblich und in der Fachliteratur beschrieben, vgl. beispielsweise "Der Hydraulik- Trainer", Band 3, Herausgeber Mannesmann Rexroth, Seite 107, Bild 63. Derartige Schalldämpfer dienen der Minderung von Schwingungen, die durch Druckpulsationen erzeugt sind, die einem betreffenden Hydrosystem periodisch aufgeprägt werden, insbesondere durch den Betrieb von Hydropumpen. Dieses Problem tritt in starkem Maße beim Betrieb von Hydropumpen, beispielsweise beim Einsatz dieser Pumpen für Kunststoff- Spritzmaschinen, in Erscheinung. Wie es sich gezeigt hat, ist die Dämpfer­ wirkung der zur Verfügung stehenden, bekannten Hydrodämpfer für derartige Anwendungszwecke nicht völlig zufriedenstellend.

Durch die DE 697 04 870 T2 ist ein sogenannter Schalldämpfer für hydraulische Systeme bekannt, der ein längliches Gehäuse aufweist, das eine axial in dem Gehäuse verlaufende Bohrung begrenzt. In der Bohrung ist eine Blase koaxial angeordnet, wobei die Blase in der Bohrung durch eine Hülsenanordnung abgestützt ist. Die Blase besteht aus einem elastischen Material, wie einem widerstandsfähigen EPR, oder aus gummiartigem Material mit einer entsprechend langen Lebensdauer.

Die Hülsenanordnung ist koaxial in der Blase angeordnet und die Bohrung in der Hülsenanordnung nimmt das das hydraulische System durchströmen­ de Fluid auf. Beim Auftreten von Impulsen oder Fluiddruckänderungen bildet die Hülsenanordnung mit ihren einzelnen perforierten Hülsen­ schichten ein Mittel, um das Fluid in den Blasenhohlraum einströmen zu lassen. Mit der dahingehenden Anordnung ist ein Fluidimpulsdämpfer oder Schalldämpfer gegeben, der insbesondere zur Geräuschdämpfung bei verschiedensten hydraulischen Systemen einsetzbar ist. Auch bei dieser bekannten Lösung ist die Dämpferwirkung beispielsweise bei einem Einsatz von Hydropumpen für Kunststoffspritzmaschinen nicht völlig zufriedenstel­ lend.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Hydrodämpfer zu schaffen, der sich gegenüber dem Stand der Technik durch eine verbesserte Dämpfungswirkung auszeichnet.

Bei einem Hydrodämpfer der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest an einem Ende des Dämpfungsrohres ein Mündungsteil vorgesehen ist, der eine den Durchlaßquerschnitt der Fluidleitung gegen das Ende des Dämpfergehäuses hin trichterartig erweiternde Innenwand besitzt.

Aufgrund dieser Gestaltung bildet die Mündung des Dämpfungsrohres eine Reflexionsfläche, die einen geneigten Verlauf sowohl zu der durch die. Längsachse des Dämpfungsrohres definierten Fluid-Strömungsrichtung als auch zur Querschnittsebene des Dämpfungsrohres besitzt. Wie sich gezeigt hat, unterstützt und verbessert diese Gestaltung die Dämpfungswirkung des im Dämpfergehäuse befindlichen Resonatorsystems. Ferner reduzieren sich die Einströmverluste bzw. ausgangsseitig die Ausströmverluste.

Vorzugsweise sind an beiden Enden des Dämpfungsrohres entsprechend ausgebildete Mündungsteile vorgesehen, wobei die Innenwand beispielsweise durch eine zur Längsachse des Dämpfungsrohres konzentrische Kegelfläche gebildet sein kann.

Bei Ausführungsbeispielen, bei denen die Eintrittsöffnung des Dämpfergehäuses mit einem Anschlußblock in Fluidverbindung ist, dessen Innenraum über ein Pumpenanschlußstück mit dem Ausgang einer Hydropumpe verbindbar ist, ergeben sich in Zusammenwirkung mit den an den Mündungsteilen gebildeten, geneigten Reflexionsflächen verbesserte Dämpfungseigenschaften, wenn der Innenraum des Anschlußblockes als Vorkammer des im Dämpfergehäuse befindlichen Resonatorsystems ausgelegt wird.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im einzelnen erläutert. Die einzige Figur zeigt einen verkürzt gezeichneten Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Hydrodämpfers, angebracht am Ausgang einer nicht näher dargestellten Hydropumpe.

Der in der Figur dargestellte Hydrodämpfer weist ein langgestrecktes Dämpfergehäuse 1 in Form einer zylindrischen Röhre mit gewölbten Enden 3 und 5 auf, wobei am Ende 3 eine Fluid-Eintrittsöffnung 7 und am Ende 5 eine Fluid-Austrittsöffnung 9 ausgebildet sind. Zwischen Eintrittsöffnung 7 und Austrittsöffnung 9 erstreckt sich entlang der zentralen Längsachse 11 des Dämpfergehäuses 1 ein Dämpfungsrohr 13, das im Bereich seiner halben Länge Wanddurchbrüche in Form von Bohrungen 15 aufweist, welche Abzweigöffnungen für eine Fluidverbindung zwischen dem Inneren des Dämpfungsrohres 13 und dem dieses innerhalb des Dämpfergehäuses umgebenden Fluidraum 17 bilden. In bekannter Weise bildet diese Anordnung einen Interferenz- oder Reflexionsdämpfer in Form eines Abzweigresonators, der Schwingungen in der Flüssigkeit dämpft, die das Dämpfergehäuse 1 von der Eintrittsöffnung 7 her über das Dämpfungsrohr 13 zur Austrittsöffnung 9 hin durchströmt.

Das Dämpfungsrohr 13 ist sowohl an seinem an die Eintrittsöffnung 7 angrenzenden Ende als auch an seinem an die Austrittsöffnung 9 angrenzenden Ende jeweils in der zentralen inneren Bohrung eines zur Längsachse 11 konzentrischen Ringkörpers 21 gelagert. Die Bohrung der Ringkörper 21 weist mehrere Bohrungsabschnitte auf, nämlich einen inneren Abschnitt 23, in den das jeweilige Ende des Dämpfungsrohres 13 eingreift, einen mittleren Abschnitt 25, der den Durchlaßquerschnitt des Dämpfungsrohres 13 fortsetzt, und einen äußeren Abschnitt 27, in dem die Innenwand sich zum Ende des Ringkörpers 21 hin trichterartig erweitert. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist dieser Abschnitt 27 durch eine zur Achse 11 konzentrische Kegelfläche gebildet, wobei der Kegelwinkel 90° beträgt. Die Ringkörper 21 bilden bei dieser Ausgestaltung jeweils einen Mündungsteil des Dämpfungsrohres 13, wobei die Mündung jeweils als Mündungstrichter gestaltet ist.

Der das jeweilige Ende des Dämpfungsrohres 13 aufnehmende Bohrungsabschnitt 23 des Ringkörpers 21 weist einen Sitz für einen O-Ring 29 auf, der ein elastisches Lagerungselement für das Rohrende bildet. Dadurch ist die Gefahr vermieden, dass es im Betrieb zu einem "Klappern" des Dämpfungsrohres 13 kommt, selbst wenn keine engen Toleranzen hinsichtlich Rohrdurchmesser und Bohrungsabschnitt 23 eingehalten sind. Insbesondere gelangt man auch zu guten Ergebnissen, wenn in kostengünstiger Weise große Toleranzen vorgesehen sind. In der Nähe jedes der Ringkörper 21 ist in der Wand des Dämpfungsrohres 13 jeweils eine kleine Entlüftungsbohrung 31 ausgebildet. Die die Mündungsteile bildenden Ringkörper 21 sind jeweils mit Außengewinde 33 versehen, mit dem sie in ein Innengewinde 35 eingeschraubt sind, die jeweils in der Fluid-Eintrittsöffnung 7 sowie der Fluid-Austrittsöffnung 9 des Dämpfergehäuses 1 vorgesehen sind. Die Ringkörper 21 sind beide gleich ausgebildet, abgesehen davon, dass einer derselben, beim gezeigten Ausführungsbeispiel der an der Eintrittsöffnung 7 befindliche Ringkörper 21, mit einer in seinen Umfangsrand eingearbeiteten Kerbe 37 versehen ist, die als Einschraubhilfe dient. Der Zusammenbau des Hydrodämpfers gestaltet sich auf diese Weise sehr bequem, weil die vormontierte Einheit aus Dämpfungsrohr 13 und endseits angebrachten, die Mündungsteile bildenden Ringkörpern 21 auf einfache Weise für das Einschrauben in das an beiden Enden 3 und 5 offene Dämpfergehäuse 1 gedreht werden kann. Beim gezeigten Beispiel ist das die Austrittsöffnung 9 umgebende Gehäuseende mit einem Außengewinde 39 versehen, auf das ein Flanschblatt 41 zur Bildung eines Verbraucheranschlusses aufgeschraubt ist. Das die Eintrittsöffnung 7 umgebende Gehäuseende weist ein Außengewinde 43 auf, in dem eine Gewindedichtung 45 sitzt. Mittels dieses Außengewindes 43 ist das Ende 3 des Dämpfergehäuses 1 mit einem Anschlußblock 47 dicht verschraubt, der eine innere Kammer 49 aufweist, die über ein Pumpenanschlußstück 51 mit dem Ausgang 53 einer nicht dargestellten Hydropumpe in Fluidverbindung ist. Mit dem Ausgang 53 ist der Endflansch 55 des Pumpenanschlußstückes 51 mittels einer SAE- Verbindungsanordnung mit Flanschhälften 57 verschraubt.

Für die Inbetriebnahme des Hydrodämpfers braucht der innere Raum 17 des Dämpfergehäuses 1 nicht vorgefüllt zu werden, weil bei der Inbetriebnahme Luftansammlungen über die Entlüftungsbohrungen 31 am Dämpfungsrohr 13 selbsttätig abgeführt werden. Die als Mündungsteile am Dämpfungsrohr 13 vorgesehenen Ringkörper 21 bilden in ihrem Bohrungsabschnitt 27 schräge Reflexionsflächen, die in Verbindung mit dem vorgesehenen Flächensprung den Dämpfungswirkungsgrad erhöhen. Besonders gute Dämpfungswerte werden erhalten, wenn der Durchmesser der inneren Kammer 49 des Anschlußblockes 47 ausreichend groß gewählt wird, so dass die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Dämpfungsrohres 13 wesentlich höher als in der Kammer 49 ist, wodurch die Kammer 49 für das im Dämpfergehäuse 1 gebildete Resonatorsystem als Vorkammer wirkt, die durch das "Ankoppeln" entstehende Dämpfungsverluste verringert.

Durch Wahl der Form und Größe der Bohrung 15 im Dämpfungsrohr 13, die die Abzweigöffnungen bilden, läßt sich die Dämpfungswirkung im gewünschten Frequenzbereich optimieren, der in Verbindung mit Hydropumpen beispielsweise im Bereich von Pulsationsfrequenzen von 250 Hz oder weniger liegt. Es versteht sich, dass gegenüber dem in der Figur gezeigten Kegelwinkel der erweiterten Abschnitte 27 am Ringkörper 21 andere Kegelwinkel oder andere Trichterformen zur optimalen Anpassung der Dämpfungskurve an die jeweiligen Frequenzbereiche gewählt werden können.

Claims (9)

1. Hydrodämpfer vom Reflexionstyp mit Interferenzwirkung, mit einem Dämpfergehäuse (1), das eine Fluid-Eintrittsöffnung (7) und eine Fluid- Austrittsöffnung (9) aufweist, zwischen denen sich als Fluidleitung von Eintrittsöffnung (7) zu Austrittsöffnung (9) ein Dämpfungsrohr (13) erstreckt, welches in einem innerhalb seiner Länge gelegenen Bereich mindestens eine die Rohrwand durchziehende Abzweigöffnung (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einem Ende des Dämpfungsrohres (13) ein Mündungsteil (21) vorgesehen ist, der eine den Durchlaßquerschnitt der Fluidleitung gegen das Ende des Dämpfergehäuses (1) hin trichterartig erweiternde Innenwand (27) besitzt.

2. Hydrodämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das an der Eintrittsöffnung (7) als auch das an der Austrittsöffnung (9) des Dämpfergehäuses (1) befindliche Ende des Dämpfungsrohres (13) mit einem entsprechenden Mündungsteil (21) versehen ist.

3. Hydrodämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand des Mündungsteiles (21) eine zur Längsachse (11) des Dämpfungsrohres (13) konzentrische Kegelfläche (27) aufweist.

4. Hydrodämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Mündungsteil durch einen Ringkörper (21) gebildet ist, dessen innere Bohrung einen Bohrungsabschnitt (23) aufweist, in den das betreffende Ende des Dämpfungsrohres (13) eingreift, und einen Bohrungsabschnitt (27) aufweist, der die sich trichterartig erweiternde Innenwand besitzt.

5. Hydrodämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der das Ende des Dämpfungsrohres aufnehmende Bohrungsabschnitt (23) des Ringkörpers (21) einen Sitz für einen das Dämpfungsrohr (13) umgebenden O-Ring (29) aufweist.

6. Hydrodämpfer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ringkörper (21) ein Außengewinde (33) aufweist und in ein zugehöriges, in der Eintrittsöffnung (7) bzw. der Austrittsöffnung (9) des Dämpfergehäuses (1) ausgebildetes Innengewinde (35) einschraubbar ist.

7. Hydrodämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ringkörper (21) an seinem äußeren Ende eine Gestaltunregelmäßigkeit (37) als Einschraubhilfe zur Bildung der Verschraubungen mit den Innengewinden (35) der Eintrittsöffnung (7) und der Austrittsöffnung (9) des Dämpfergehäuses (1) aufweist.

8. Hydrodämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnung (7) des Dämpfergehäuses (1) mit einem Anschlußblock (47) in Fluidverbindung ist, dessen Innenraum (49) über ein Pumpenanschlußstück (51) mit dem Ausgang (53) einer Hydropumpe verbindbar ist, und dass der Innenraum (49) des Anschlußblockes (47) als Vorkammer des im Dämpfergehäuse (1) befindlichen Resonatorsystems dient.

9. Hydrodämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsrohr (13) im Bereich seiner halben Länge mit zumindest einer als Abzweigöffnung dienenden Schlitzöffnung (15) versehen ist und dass in der Nähe beider Enden des Dämpfungsrohres (13) Entlüftungsbohrungen (31) in der Rohrwand vorgesehen sind.