DE19848379A1 - Anordnung zur Dämpfung einer Pulsation eines durch eine Fördereinrichtung geförderten Fluids - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Dämpfung einer Pulsation eines durch eine Fördereinrichtung geförderten Fluids, wobei das Fluid über ein erstes rohrförmiges Element in einen durch ein flexibles Element gebildeten Hohlraum geleitet wird und über eine zweites rohrförmiges Element aus dem Hohlraum austritt, und wobei die rohrförmigen Elemente (23, 25) innerhalb des Hohlraumes in dem flexiblen Element angeordnet sind. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß die Länge (a, b) der einzelnen rohrförmigen Elemente (23, 25) kleiner ist als die Länge (c) des Hohlraums, und daß die Summe der Längen (a + b) der rohrförmigen Elemente (23, 25) größer ist als die Länge (c) des Hohlraums.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Dämpfung einer Pulsation eines durch eine Fördereinrichtung geförderten Fluids mit den im Oberbegriff des An­ spruchs 1 genannten Merkmalen.

Es ist bekannt, Fördereinrichtungen zur Förderung eines Fluids, beispielsweise einer Kühl- oder Hy­ draulikeinheit, einzusetzen. Dabei wird mittels ei­ ner Verdrängereinheit das Fluid unter Druckerhöhung von einer Saugseite zu einer Druckseite der För­ dereinrichtung gefördert. Zur Weiterleitung des ge­ förderten Fluids ist an einem Druckanschluß der Fördereinrichtung eine entsprechende Leitung ange­ schlossen. Die Verdrängereinheit besitzt üblicher­ weise mehrere Verdrängerkammern, deren geförderte Teilvolumina sich zu einem Gesamtvolumenstrom der Fördereinrichtung vereinigen. Hierdurch kommt es zu einer Pulsation des Volumenstromes. Der zeitweilige Anstieg und Abfall des Druckes (Pulsation) läßt sich in einzelne Druckwellen gliedern. Derartige Pulsationen treten auch bei der Förderung von gas­ förmigen Fluiden auf.

Infolge der Pulsation des Fluids treten zum einen Vibrationen auf, zum anderen störende Geräusche.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde bei den bis­ her bekannten Anordnungen das Fluid durch rohrför­ mige Elemente geleitet, die in dem Fluidstrom ange­ ordnet sind. Es ist auch bekannt, die rohrförmigen Elemente in einem durch ein flexibles Element ge­ bildeten Hohlraum anzuordnen, der von dem Fluid durchströmt wird. Dabei wird ein erstes rohrförmi­ ges Element als Zufluß und ein zweites rohrförmiges Element als Abfluß genutzt. Die beiden rohrförmigen Elemente sind hierbei derart angeordnet, daß ihre Zufluß- und Abflußöffnungen einander gegenüber lie­ gen und in einem Abstand zu einander angeordnet sind. Zwischen den Zufluß- und Abflußöffnungen be­ findet sich auch ein Spalt.

Der durch das flexible Element gebildete bezie­ hungsweise umschlossene Hohlraum ist ebenfalls mit dem Fluid gefüllt, und das von der hydraulischen Fördereinrichtung geförderte Fluid strömt von der Zuflußöffnung des ersten rohrförmigen Elements über den Spalt zur Abflußöffnung des zweiten rohr­ förmigen Elementes. In dem Bereich des Spaltes wird es dabei durch die Wechselwirkung mit dem in dem Hohlraum befindlichen Fluid gedämpft. Dabei wird einerseits die Front der Druckwelle durch auftre­ tende Verwirbelungen aufgeweitet, andererseits ver­ größert sich der durch das flexible Element gebil­ dete Hohlraum aufgrund des gestiegenen Innendruckes. Sobald der Innendruck wieder fällt, kommt es zu einer Kontraktion des flexiblen Elementes, wobei diese Kraft ebenfalls zur Förderung des Fluids dient. Bei der bisher bekannten Anordnung treten jedoch weiterhin Pulsationen auf. Die Dämpfung der Pulsation ist daher unzureichend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in ko­ stengünstiger Weise ohne zusätzlichen Konstruk­ tionsaufwand eine stärkere Dämpfung der Pulsation zu ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung vor­ geschlagen, die die in Anspruch 1 genannten Merkma­ le aufweist. Diese Anordnung weist ein einen Hohl­ raum umschließendes flexibles Element auf. In die­ sem sind zwei rohrförmige Elemente angeordnet. Die Länge der einzelnen rohrförmigen Elemente ist dabei kleiner als die Länge des Hohlraumes in dem flexi­ blen Element. Die Summe der Längen der rohrförmigen Elemente jedoch ist größer als die Länge des Hohl­ raums. Auf diese Weise ist einerseits der Weg von der Zuflußöffnung zur Abflußöffnung vergrößert; an­ dererseits ist in dem Bereich zwischen Zufluß- und Abflußöffnung die Strömungsrichtung des Fluids um­ gekehrt. Hierdurch ergibt sich eine vorteilhafte Dämpfung der Pulsation.

Die rohrförmigen Elemente bestehen beispielsweise aus Kunststoff oder aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl. Sie können in ihrer Beschaffenheit an das zu fördernde Fluid und an die auftretenden Pulsationen angepaßt werden. Das flexible Element ist über eine Muffe, einen Flansch oder dergleichen in den Kreislauf des zu fördernden Fluids in­ tegriert. Es weist eine flexible Wandung auf, die beispielsweise aus einem Elastomer bestehen kann.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprü­ chen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer Anordnung zur Dämpfung einer Pulsation und

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt eine schematische Längsschnittansicht durch eine Anordnung 10 zur Dämpfung einer Pulsati­ on eines durch eine Fördereinrichtung 12 geförder­ ten Fluids. Das Fluid, beispielsweise eine Hydrau­ lik- oder Kühlflüssigkeit, wird dabei über ein Lei­ tungssystem 14, das Rohre und/oder Schläuche umfas­ sen kann, zu einem Verbraucher 16 gefördert.

Die Anordnung 10 weist eine Fassung 18 auf, die ein flexibles Element 20 umfaßt. Dieses besteht bei­ spielsweise aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem Elastomer, und ist als Hohlkörper, hier als zylin­ drisches Rohr ausgebildet.

Das flexible Element 20 umschließt einen Hohlraum 24, in dem zwei rohrförmige Elemente 23, 25 ange­ ordnet sind. Diese können beispielsweise aus Kunst­ stoff geformt sein. Die Wandung mindestens eines der rohrförmigen Elemente 23, 25 kann - vorzugsweise radial verlaufende - Löcher aufweisen. Durch geeig­ nete Wahl des Kunstoffmaterials wird sicherge­ stellt, daß sowohl als flexible Element so als auch die rohrförmigen Elemente 23, 25 gegen die im Be­ trieb der Fördereinrichtung 12 auftretenden Tempe­ raturen des Fluids und gegen das Fluid selbst resi­ stent sind.

Die rohrförmigen Elemente 23, 25, die vorzugsweise als gerade Röhrchen ausgebildet sind, aber auch ge­ bogen oder gewunden ausgebildet sein könnten, wer­ den mittels einer Halterung 28 an der Fassung 18 fixiert und mit dem Leitungssystem 14 verbunden. Das zu fördernde Fluid tritt bei Betrieb der För­ dereinrichtung 12 an einer Zuflußöffnung 30 des er­ sten rohrförmigen Elementes 23 in den Hohlraum 24 ein. Ein zweites rohrförmiges Element 25 weist eine Abflußöffnung 32 auf, über die das Fluid aus dem Hohlraum 24 und über das Leitungssystem 14 zum Ver­ braucher 16 gelangt. Der Hohlraum 24 ist mit dem zu fördernden Fluid gefüllt.

Die Fördereinrichtung 12 ist beispielsweise eine Verdrängerpumpe, die während ihres Betriebes Pulsa­ tionen auf das Fluid überträgt. Die Pulsationen be­ wirken Druckschwankungen im Fluid. Das geförderte Fluid wird also von Pulsationswellen durchlaufen. Infolge solcher Pulsationswellen tritt in dem Hohl­ raum 24 ein Überdruck auf, so daß das flexible Ele­ ment 20 radial nach außen ausgelenkt beziehungswei­ se aufgeweitet wird. Nach dem Abklingen der Pulsa­ tionswelle und des von dieser bewirkten Überdrucks kommt es zu einer radial nach innen gerichteten Kontraktion des flexiblen Elementes 20. Die für die Dehnung des flexiblen Elementes 20 erforderliche Energie wird der Pulsation entzogen, so daß diese gedämpft wird.

Des weiteren zeigt es sich, daß die Pulsation in dem in Strömungsrichtung gesehen der Anordnung nachgeordneten Leitungssystem in vorteilhafter Wei­ se über die Länge a, b der rohrförmigen Elemente 23, 25 und die Länge c des Hohlraumes in dem fle­ xiblen Element 20 beeinflußbar ist. Die Länge a, b der einzelnen rohrförmigen Elemente 23, 25 ist da­ bei kleiner als die Länge c des flexiblen Elementes 20. In der Summe übersteigt die Länge (a + b) der beiden rohrförmigen Elemente 23, 25 jedoch die Län­ ge c des flexiblen Elementes 20. Die beiden rohr­ förmigen Elemente 23, 25 sind also innerhalb des Hohlraumes in einem Überschneidungsbereich neben­ einander angeordnet. Die Länge l dieses Bereiches bestimmt sich nach der Formel l = (a + b) - c. die Zuflußöffnung 30 ist also gegenüber der Abflußöff­ nung 32 um die Länge l versetzt. Auf diese Weise wird das Fluid ausgehend von der Zuflußöffnung 30 auf dem Weg zur Abflußöffnung 32 innerhalb des Hohlraumes im flexiblen Element 20 entgegengesetzt der im Leitungssystem 14 und in den rohrförmigen Elementen 23, 25 gegeben Förder- beziehungsweise Strömungsrichtung gefördert. Dadurch verlängert sich der innerhalb des flexiblen Elements 20 zu­ rückzulegende Weg der Druckwellen. Er ist länger als die im Hohlraum gegebene freie Wegstrecke c. Dabei zeigt es sich, daß durch die Anordnung 10 die Pulsation in überraschend einfacher Weise gedämpft werden kann.

Durch Veränderung der Länge a, b der rohrförmigen Elemente 23, 25, insbesondere der Summe der Längen (a + b), der Länge c des flexiblen Elementes 20 und der Länge l des Überschneidungsbereiches kann die Dämpfung der Pulsation beeinflußt werden. Durch die hier beschriebenen Maßnahmen können die Resonanz­ frequenzen beeinflußt und verschoben werden und zwar derart, daß die dann noch auftretenden Fre­ quenzen sich auf die Geräuschauswirkung und auf Vi­ brationen nicht so stark oder gar praktisch gar nicht mehr auswirken. In allen der Anordnung 10 - in Strömungsrichtung des Fluids - nachgeordneten Bauelementen wird auf diese Weise die Pulsation ge­ dämpft, damit werden auch störende Vibrationen oder Geräusche reduziert.

Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht ei­ ner weiteren Ausführungsform. Die rohrförmigen Ele­ mente 23, 25 weisen hier eine aus einer Me­ tallspirale hergestellte Wandung auf. In den Berei­ chen, in denen jeweils benachbarte Spiralgänge an­ einandergrenzen, kann das Fluid bei einem Überdruck austreten. An der Außenoberfläche der rohrförmigen Elemente 23, 25 treten daher zusätzliche Ver­ wirbelungen auf, die eine Dämpfung der Pulsation unterstützen. Alle anderen Bauelemente besitzen die gleiche Funktionalität der Bauelemente des Ausfüh­ rungsbeispiels gemäß Fig. 1. Gleiche Teile sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es wird insoweit auf die Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen.

Es sei hier noch darauf hingewiesen, daß auch eine Kombinationen von Kunststoff- und Metallröhrchen möglich ist. Eines der rohrförmigen Elemente kann also aus Kunststoff und das andere aus Metall be­ stehen. Denkbar ist es auch, Kunststoff- oder Me­ tallröhrchen mit einer perforierten Wandung oder Röhrchen mit einer Wandung aus einer Kunstoffspira­ le einzusetzen. Auch durch diese Perforation kann das Fluid quer zur Förderrichtung durch die Wandung austreten und Wirbel im Hohlraum bewirken, so daß eine zusätzliche Dämpfung der Pulsationen gegeben ist.

Die Anordnung 10 kann zur Dämpfung Pulsationen be­ liebiger, durch eine Fördereinrichtung 12 geför­ derter Fluide genutzt werden. Sie kann also sowohl und vorzugsweise bei der Förderung flüssiger Medi­ en, als auch bei der Förderung gasförmiger Medien eingesetzt werden.

Claims (7)

1. Anordnung zur Dämpfung einer Pulsation eines durch eine Fördereinrichtung geförderten Fluids, wobei das Fluid über ein erstes rohrförmiges Ele­ ment in einen durch ein flexibles Element ge­ bildeten Hohlraum geleitet wird und über ein zweites rohrförmiges Element aus dem Hohlraum austritt, und wobei die rohrförmigen Elemente (23, 25) innerhalb des Hohlraumes in dem flexi­ blen Element angeordnet sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Länge (a, b) der einzelnen rohrförmigen Elemente (23, 25) kleiner ist als die Länge (c) des Hohlraums in dem flexiblen Ele­ ment (20), und daß die Summe der Längen (a + b) der rohrförmigen Elemente (23, 25) größer ist als die Länge (c) des Hohlraums.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das flexible Element (20) aus Kunststoff besteht, vorzugsweise aus einem Elastomer.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens eines der rohrförmigen Ele­ mente (23, 25) aus Kunststoff besteht.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung min­ destens eines rohrförmigen Elements (23, 25) - vorzugsweise radial verlaufende - Löcher auf­ weist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der rohrförmigen Elemente (23, 25) eine aus einer Metallspirale gebildete Wandung aufweist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Element (20) durch eine Fassung (18) gehalten wird.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Elemente (23, 25) mittels einer Halterung (28) im Hohlraum (24) fixiert sind.