DE1528439C3

DE1528439C3 - Druckspeicher zur Aufrechterhaltung eines Druckarbeitsbereiches in einem hydraulischen System

Info

Publication number: DE1528439C3
Application number: DE1528439A
Authority: DE
Inventors: Candido Lafayette Calif. Jacuzzi (V.St.A.)
Original assignee: Jacuzzi Brothers Inc
Current assignee: Jacuzzi Brothers Inc
Priority date: 1965-01-27
Filing date: 1965-08-27
Publication date: 1975-11-13
Also published as: SE311284B; ES320130A1; JPS5130291B1; DE1528439A1; US3394733A; AT272211B; GB1136213A; DE1528439B2; DK123431B; BR6571284D0

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckspeicher zur Aufrechterhaltung eines Druckarbeitsbereiches in einem hydraulischen System, bestehend aus einem an das hydraulische System angeschlossenen Ausdehnungsrohr.

Bekannt sind derartige Druckspeicher aus dem USA.-Patent 27 34 462 und dem DT-Gbm 17 14 207.

Auch diese bekannten Druckspeicher vermeiden bereits die unmittelbare Berührung zwischen einem Luftpolster und der unter Druck zu setzenden Flüssigkeit Bei beiden bekannten Anordnungen wird indessen aber nach wie vor die Elastizität eines Luftpolsters ausgenutzt, um die zur Aufrechterhaltung des Druckbereiches in der Flüssigkeit bei Betriebsruhe der Pumpe erforderliche Energie zu speichern. Bei beiden bekannten Vorrichtungen befindet sich das Ausdehnungsrohr in einem geschlossenen Gehäuse, welches zwischen der Wand des Ausdehnungsrohres und seiner äußeren Gehäusewand das Luftpolster aufnimmt. Im einen Falle ist dabei das Gehäuse vollständig abgeschlossen, und im anderen Falle ist in dem Gehäuse ein Rückschlagventil vorgesehen, durch welches das Luftpolster eingedrückt werden kann.

Bei den bekannten Vorrichtungen dient das Ausdehnungsrohr also im wesentlichen als eine Trennungsmembrane zwischen der unter Druck zu setzenden Flüssigkeit und dem Luftpolster. Die vorliegende Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, Vorkehrungen zu treffen, um die Kennlinie von Druck und Flüssigkeitsabgabe bei Freisetzung der gespeicherten Energie während der Betriebsruhe der Pumpe günstiger zu gestalten.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet.

Dazu ist zu bemerken, daß bei der Erfindung wesentliche Bedeutung der Ausgestaltung der Wandung des Ausdehnungsrohres zukommt. Bei der Erfindung wird die gesamte Energie zur Aufrechterhaltung des Drukkes in der Wandung des Ausdehnungsrohres gespeichert. Wenn demgegenüber diese Energie in einem in einen geschlossenen Gehäuse enthaltenen Luftpolster gespeichert wird, so bedingt das eine andere Ausgestaltung der Wandung des Ausdehnungsrohres und ein anderes Betriebsverhalten. Eine andere Ausgestaltung der Wandung des Ausdehnungsrohres und ein anderes Betriebsverhalten liegen auch vor, wenn ein solches Ausdehnungsrohr lediglich verwendet wird, um Rayon-Spinnvorrichtung der im USA.-Patent 21 56 295 gezeigten Art von unerwünschten Druckschwankungen zu befreien. Gemäß diesem bekannten USA.-Patent wird ein nahtloses dünnes Stahlrohr vorgesehen, welches sich nicht zur Speicherung einer größeren Flüssigkeitsmenge und deren Abgabe innerhalb eines annehmbaren Druckbereiches eignet.

Verglichen mit einem Tank mit pneumatischem Luftpolster oder mit einem nicht an die Atmosphäre angeschlossenen Ausdehnungsrohr hat ein Druckspeicher nach der Erfindung ein wesentlich höheres Liefervermögen in einem hohen Druckbereich.

Zum Stande der Technik sei auch noch herausgestellt, daß sich das Problem einer möglichst großen Lieferkapazität innerhalb eines bestimmten Druckbereiches bei dem auch bereits ohne Luftpolster arbeitenden Ausdehnungsrohr nach USA.-Patent 21 56 296 gar nicht stellt. Dort handelt es sich um einen Schwingungsdämpfer.

Das USA.-Patent 11 49 896 befaßt sich lediglich mit der Vermeidung unerwünschter Geräuschbildung und mit einer elektrischen Isolierung, nicht aber mit der Lieferung einer möglichst großen Flüssigkeitsmenge innerhalb eines bestimmten Druckbereiches bei Arbeitsruhe einer Pumpe.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Anordnung so getroffen, daß das Ausdehnungsrohr von einem Gehäuse umgeben ist, welches die Ausdehnung des Ausdehnungsrohres bei Erreichung des Druckhöchstwertes begrenzt Es ist aber durchaus auch möglich, die Anordnung so zu treffen, daß sich das Ausdehnungsrohr bis zur Erreichung des Höchstdruckes ausdehnt, ohne daß es schon in Berührung mit dem umgebenden Gehäuse kommt. In jedem Falle ist das Ausdehnungsrohr bis zur Erreichung des Höchstdruckes durch keinerlei Luftpolster behindert
Es folgt die Beschreibung einer bevorzugten Ausfflhrungsform der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Wasser-Druck-Systems ist und eine oberirdisch ausgeführte In-

stallation darstellt, welche die neue Druckeinrichtung aufweist,

F i g. 2 eine schematische Ansicht eines Wasser-Druck-Systems ist und eine unterirdisch ausgeführte Installation darstellt, welche die neue Druckeinrichtung aufweist,

F i g. 3 eine in Längsrichtung verlaufende Schnittansicht durch die in der F i g. 1 dargestellte Druckeihrichtung ist, die sich für eine oberirdische Installation gemäß der F i g. 2 eignet,

F i g. 4 eine ebensolche Schnittansicht durch die gleiche Druckeinrichtung ist, die sich für eine unterirdische Installation gemäß der F i g. 2 eignet,

F i g. 5 eine Schnittansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Druckeinrichtung gemäß der F i g. 3 ist und

F i g. 6 eine graphische Darstellung ist, in der die Hauptarbeitseigenschaften der in den obengenannten Figuren dargestellten Druckeinrichtung gezeigt werden.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, aus denen die Einzelheiten der vorliegenden Erfindung in der bevorzugten Ausführungsform zu ersehen sind, weist das in Fig. 1 dargestellte System eine Pumpe 1 auf, die durch einen Motor 3 angetrieben wird und ein Ansaugende sowie ein Abgangsende besitzt, wobei das Ansaugende mit einem Saugrohr 5 verbunden ist, welches sich bei einem Wasserdrucksystem nach unten in eine Quelle hinein erstreckt, während das Abgangsende mit einer Abgangsleitung 9 verbunden ist, welches eine Druckleitung oder eine Versorgungsleitung sein kann, die für die Versorgung einer oder mehrerer Zapfstellen dient und durch Hähne oder Ventile in der üblichen Weise kontrolliert wird.

In die Abgangsleitung ist eine Druckeinrichtung 13 zwischengeschaltet, welche die neuartigen und fortschrittlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung trägt und im Fall einer oberirdisch ausgeführten Installation, wie es bei dem in F i g. 1 dargestellten System ' der Fall ist, aus einem Dehnungsrohr 15 als dem Hauptbauelement besteht, das in einem belüfteten Gehäuse 17 eingeschlossen ist und ein einziges offenes Ende 19 besitzt, welches sowohl als Einlaßöffnung als auch als Austrittsöffnung wirkt. Das Dehnungsrohr 15 ist bei einer solchen Öffnung durch ein Kopplungsrohrstück oder Fitting 21 angeschlossen, das zu der Abgangsleitung 9 des Systems führt, wobei die Abgangsleitung den Teil der Pumpengrundplatte mit einschließt, mit dem das Rohr verbunden ist, welches das aus der Pumpe gespeiste Wasser führt.

Einer der üblichen Druckschalter 30, der in die Abgangsleitung zwischengeschaltet ist oder an einer anderen geeigneten Druckstelle des Systems, wird den darin vorhandenen wie auch immer gearteten Druckverhältnissen ausgesetzt und infolgedessen dem in jedem Augenblick in der Druckeinrichtung vorherrschenden Druck. Wenn die Druckeinrichtung auf einen bestimmten Druckbereich eingestellt ist, z. B. einem Druck im Bereich von 1,5 bis 3 Kp/cm², verbindet der Druckschalter den Pumpenmotor mit der Stromquelle und setzt die Pumpe in Bewegung, sobald der Druck in dem System bis auf den niedrigsten Druckwert eines solchen Bereiches oder darunter abfällt und hält den Stromkreis des Pumpenmotors so lange aufrecht, bis der Wasserdruck in der Druckeinrichtung wieder den Höchstwert des genannten Druckbereiches erreicht und in diesem Augenblick der Druckschalter wirksam wird und den Motor abschaltet.

Die Betriebseigenschaften eines Dehnungsrohres, wie sie durch die Kurve 31 der F i g. 6 als Beispiel gezeigt werden, sind von solcher Art, daß eine beträchtliche Ausdehnung oder Vergrößerung des Dehnungsrohres nicht eher beginnt, bis sich ein gewisser Druckbereich 33 innerhalb des Rohres entwickelt hat, dem ein fast linearer Anstieg des Druckes folgt, bis eine weitere Ausdehnung durch das umschließende Gehäuse unterbunden wird. Der Druckbereich 33 der genannten Kurve 31 eines Dehnungsrohres, an dem eine beträchtliche Ausdehnung beginnt, kann als das Kurvenknie bezeichnet werden.

Für die Verwendung in einer unterirdischen Installation ist die Druckeinrichtung in eine wasserführende Rohrleitung eingeschaltet, deren Druckhöhe dem Druck der Pumpe entspricht; eine solche Installation ist in dem System der F i g. 2 dargestellt, in der eine eintauchbare Pumpe 41 gezeigt wird, welche unterhalb des Wasserspiegels in eine Quelle 43 eintaucht, Wasser in eine Abgangsleitung 45 drückt, die oberirdisch für eine Wasserversorgung verläuft. Für eine solche Art der Installation ist das Dehnungsrohr 15 für eines Verbindung mit der Abgangsleitung an beiden Enden offen.

Eine grundlegende Druckeinrichtung, die sich für die Verwendung in jeder der beiden vorangehend beschriebenen und abgebildeten Arten von Installationen eignet, ist in Einzelheiten in der F i g. 3 dargestellt, die eine oberirdische Installation gemäß F i g. 1 und in der F i g. 4, die eine unterirdische Installation gemäß der F i g. 2 zeigt.

Diese Einrichtung besteht aus einem Dehnungsrohr 15, das an seinen Enden durch geeignete Mittel, z. B. Bänder 47, mit einem Rohrstück 49 durch Verklemmen verbunden ist, welches sich in Längsrichtung zu dem Rohr erstreckt und dessen Enden im Innern verschraubt sind. Ein Abstandsring 51 ist an jedem Ende zwischen dem Rohr 15 und dem Rohrstück 49 eingesetzt, um einen kleinen Zwischenraum zwischen den beiden Bauelementen zu sichern.

Das Rohrstück ist mit einer oder mehreren Wandöffnungen oder Durchbrüchen 53 versehen,'die sich längsseits der Rohrwand zwischen den Enden des Ausdehnungsrohres befinden, wodurch unter Druck stehende Flüssigkeit, die in das Rohr-Stück eintritt, Zugang zu dem Ausdehnungsrohr finden kann und dessen beträchtliche Ausdehnung beginnt, wenn der Druck den Tiefstwert des erwünschten Druckarbeitsbereiches erreicht, für den die Druckeinrichtung gebaut worden ist. Die Zugänglichkeit von Flüssigkeit zu dem Ausdehnungsrohr, welche durch die in einem kleinen Abstand angeordneten Ringe ermöglicht wird, sichert ein gleichmäßiges und wirkungsvolles Funktionieren des Ausdehnungsrohres in dieser Beziehung.

Einer der Hauptgründe für das Vorhandensein des Gehäuses 17 ist darin zu sehen, eine derartige Ausdehnung zu ermöglichen und ein örtliches Aufblähen des Ausdehnungs-Rohres oder dessen Längsstreckung zu verhindern. Ein solches Gehäuse besteht aus einem Paar von glockenförmigen Endkappen 57, 59 und einem dazwischenliegenden, zylindrischen Hohlkörper 61, welcher gut passend in die mit einem größeren Durchmesser versehenen Enden der Kappen eingefügt ist.

An dem in einem kleineren Durchmesser auslaufenden Kappenwandende legt sich jede Kappe unmittelbar gegen die entsprechenden Enden des Rohres 15 und des Rohrstückes 49 und wird durch eine mit einem Ansatz versehene Buchse 63 dagegen geklemmt, wel-

ehe durch eine in der Mitte der Kappe gelegene Öffnung hindurchtritt und durch ein Gewinde mit dem genannten Rohrstück fest verbunden ist. In die in solcher Weise angeordnete Buchse läßt sich entweder ein mit Gewinde versehener Stopfen 64 einschrauben oder ein Rohr für den Fall, daß eine Versorgungsleitung angeschlossen werden sollte.

Belüftungslöcher 65 im Gehäuse, vorzugsweise in dessen Endkappengliedern, gestatten eine freie Luftbewegung aus dem Gehäuse heraus und in dieses hinein, als Auswirkung des sich ausdehnenden und zusammenziehenden Dehnungsrohres.

Wenn die Druckeinrichtung für eine oberirdische Installation, wie in F i g. 1 dargestellt, zur Anwendung kommt, wird eine der Endkappen 57 durch einen Stopfen 64 verschlossen, während die andere Endkappe 59 mit einem Ende des Verbindungsrohres 21 gekuppelt wird; und wenn die Druckeinrichtung für eine unterirdisch angelegte Installation zur Verwendung gelangt, wie es in der F i g. 2 gezeigt wird, sind beide Kappenenden für einen Anschluß an eine Rohrleitung offen, die eine unter Pumpendruck stehende Flüssigkeit führt.

In einer der speziellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist eine schwere Gummirohrleitung von 560 mm Länge mit einem Innendurchmesser von 64 mm und einer Wandstärke von 16 mm mit ihren Enden mit einem Rohr von 38 mm Innendurchmesser und einem Außendurchmesser von 50 mm verbunden worden, wobei die Abstandsringe eine Stärke von 6 mm aufweisen. Diese Baugruppenanordnung war in einem Gehäuse mit einem Durchmesser von 178 mm eingeschlossen. Eine derartige Einrichtung ergab eine Kapazität von etwa 5 Litern bei Arbeitsdrücken zwischen 1,5 bis 3 Kp/cm².

In der abgeänderten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der F i g. 5, deren Anwendung in der Art und Weise wie bei der in der F i g. 1 gezeigten Ausführungsform geschehen kann, weist das eine Ende des Dehnungsrohres 67 eine geschlossene Form auf, während das andere Ende in einen Flansch 69 übergeht, der mit, in einem einheitlichen Abstand angeordneten, Bolzenlöchern versehen ist Dieses Dehnungsrohr ist in einem kapselärtigen Gehäuse 71 eingeschlossen, welches ein offenes, mit einem schmalen Flansch 73 versehenes, Ende besitzt, gegen das sich der Dehnungsrohrflansch legen kann. Das Dehnungsrohr und dessen Gehäuse sind mit deren Flanschen miteinander verspannt, und zwar zwischen dem Flanschring 75 und einer Abschlußplatte 77, die mit einer Gewindebohrung 79 für den Anschluß eines Verbindungsrohres versehen ist, wobei der Flanschring 75 und die Abschlußplatte 77 Bolzenlöcher aufweisen, die mit denen im Flansch des Dehnungsrohres zum Zwecke der Aufnahme von Verbindungsbolzen 81 übereinstimmen. .

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckspeicher zur Aufrechterhaltung eines Druckarbeitsbereiches in einem hydraulischen System, bestehend aus einem an das hydraulische System angeschlossenen Ausdehnungsrohr, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausdehnungsrohr (15) von einem durch die Außenatmosphäre belüfteten Gehäuse (17, 71) umgeben ist, welches das Ausdehnungsrohr dem atmosphärischen Druck aussetzt, wobei das Ausdehnungsrohr solche Abmessungen und Materialbeschaffenheit aufweist, daß es die gesamte Energie zur Aufrechterhaltung des Druckes der Flüssigkeit in seinen elastischen Wänden speichert.

2. Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (17 bzw. 71) die Ausdehnung des Ausdehnungsrohres bei Erreichung des Druckhöchstwertes begrenzt

3. Druckspeicher nach Anspruch 1, bei dem sich ein starres, mit Durchbrüchen versehenes Rohrstück in Längsrichtung durch das Ausdehnungsrohr erstreckt und abdichtend an dessen Enden angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausdehnungsrohr (15) etwas in Abstand von dem Rohrstück gehalten wird und daß an jedem Ende des Gehäuses (17) glockenförmige Endkappen (57, 59) vorgesehen sind, zwischen denen sich ein zylindrischer Hohlkörper (61) erstreckt, der die Ausdehnungsbewegung des Ausdehnungsrohres begrenzt

4. Druckspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Ausdehnungsrohres (15) mit Hilfe von Klemmringen radial an dem inneren Rohrstück (49) festgeklemmt sind.

5. Druckspeicher nach irgendeinem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Ausdehnungsrohres (67) abgeschlossen ist, während das andere Ende zur Herstellung des Anschlusses an das hydraulische System mit einem Flansch (69) abdichtend gegen einen weiteren Flansch (73) gespannt ist, der Bestandteil des das Ausdehnungsrohr (67) in seiner Ausdehnung begrenzenden Kapsel- oder glockenförmigen Gehäuses ist.