DE2447293C2

DE2447293C2 - Dämpfungsvorrichtung für Druckstöße mit einem Druckbehälter

Info

Publication number: DE2447293C2
Application number: DE2447293A
Authority: DE
Inventors: Abduz Los Angeles Calif. Zahid
Original assignee: GREER HYDRAULICS Inc LOS ANGELES CALIF US
Current assignee: GREER HYDRAULICS Inc LOS ANGELES CALIF US
Priority date: 1973-10-12
Filing date: 1974-10-03
Publication date: 1983-01-13
Also published as: DE2447293A1; JPS5065919A; FR2247665A2; JPS5740958B2; CA1024417A; IL45518A; BR7408393D0; IT1022751B; SE7412768L; AR200709A1; CH587425A5; AU7417174A; GB1479768A; ES430870A1; DK534874A; SE405397B; FR2247665B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung für Druckstöße mit einem Druckbehälter nach Anspruch 1 das Patents 22 52 606.

Bei der Vorrichtung nach dem Hauptpatent werden die durch den ersten gewundenen Strömungsdurchgang erzeugten Turbulenzen durch den aus dem zweiten mit den Eintritts- und Austrittsöffnungen fluchtenden Strömungsdurchgangsweg austretenden Flüssigkeitsstrahl im Bereich der Austrittsöffnung weitgehend geglättet, so daß in dieser eine praktisch laminare Strömung erzielt wird. Bei der Dämpfungsvorrichtung nach dem Hauptpatent erfolgt durch Umwandlung der kinetischen Energie der Druckstöße in eine potentielle Energie des in der Gaskammer eingeschlossenen Druckgases eine Dämpfung der Druckstöße, während infolge des Düseneffekts in dem zweiten Strömungsdurchgangsweg durch die Glättung der Strömung in der Austrittsöffnung der unvermeidbare Druckabfall herabgesetzt wird. Da durch die beiden Strömungsdurchgangswege der Flüssigkeitsstrom geteilt wird, muß der Strömungsquerschnitt des zweiten Strömung^ jurchgangsweges auf den Strömungsquerschnitt des ersten in der Weise abgestimmt werden, daß die erreichbare Dämpfung in das gewünschte Verhältnis zur Verringerung des erzielbaren Druckabfalls gesetzt wird. Dieses Verhältnis läßt sich bei der Dämpfungsvorrichtung nach d<*m Hauptpatent während des Betriebes nicht ändern, da die Größen der Strömungsquerschnitte konstruktiv festgelegt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Dämpfungsvorrichtung nach dem Hauptpatent derart zu verbessern. daß sich die Beziehung zwischen dem Maß der erreichbaren Dämpfung der Druckstöße und der erreichbaren Verringerung des Druckabfalls auf einfache Weise auch während des Betriebs einstellen läßt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Weiterbildungen dvr Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 beschrieben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachste^w hend anhand der Zeichnung näher erläutert In dieser zeigt

F i g. 1 eine Dämpfungsvorrichtung in perspektivischer Darstellung,

F i g. 2 einen Schnitt durch die Dämpfungsvorrichtung längs der Linie 2-2 in F i g. 1 in vergrößerter Darstellung,

F i g. 3 einen Schnitt durch die Dämpfungsvorrichtung längs der Linie 3-3 in F i g. 2,

Fig.4 eine Draufsicht auf das Einstellglied der Dämpfungsvorrichtung nach den F i g. 1 bis 3.

F i g. 5 einen der F i g. 2 entsprechenden Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer Dämpfungsvorrichtung und

F i g. 6 einen Schnitt durch die Dämpfungsvorrichtung längs der Linie 6-6 in F i g. 5.

Die in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Vorrichtung zum Dämpfen von Druckstößen besitzt ein druckfestes, starres Gehäuse 10, in dem zwei einander gegenüberliegende Öffnungen 11, 12 ausgebildet sind. Eine dieser öffnungen, beispielsweise die öffnung 12, ist im Durchmesser kleiner als die andere. Die im Durchmesser kleinere öffnung 12 ist zur Aufnahme des nicht gezeigten Schafts eines normalen pneumatischen Ventils bestimmt das mit einer Mutter 12' an dem Gehäuse befestigt ist Die im Durchmesser größere Öffnung 11 bildet die ölöffnung und ist so groß, daß eine Druckspeicherblase 13 durch die öffnung hindurchgeführt werden kann.

Die Blase 13 besteht aus elastischem Material, z. B. Gummi oder einem Kunststoff mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften wie Gummi, und kann im Betrieb sich zusammenlegen oder aufgeweitet werden und ist im gefüllten aber im wesentlichen ungestreckten Zustand . kleiner als der von dem Gehäuse 10 begrenzte *" Hohlraum. Die Blase begrenzt in dem Gehäuse zwei Kammern 14, i5, von denen die eine mit unter Druck stehendem Gas und die andere mit unter Druck stehendem öl gefüllt werden kann.

De·· öffnung 11 i-i ac. Formstück 20 zugeordnet, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen rechtekkigen Block 21 besitzt, der eine zylindrische Vertiefung 22 aufweist Deren Grund 23 ist der Bodenfläche 24 des Blockes benachbart, während die Mündung 25 der s Vertiefung einen Ringflansch oder Nippel 26 koaxial durchsetzt, der sich von der oberen Fläche 2? des Blockes aufwärt erstreckt.

Der Außendurchmesser des Nippels 26 ist nur wenig kleiner als die ölöffnung 11 und kann daher ohne weiteres satt passend in sie eingesetzt werden. Der Biorv b\ beispielsweise durch Schweißen bei 31 flüssigkeitsdicht an dem Behälter befestigt

Durch die zylindrische Vertiefung 22 erstreckt sich diametral eine Trennwand 32, die auf einander entgegengesetzten Seiten je eine Kammer A bzw. B begrenzt und die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Block 21 einstückig isL Diese Trennwand 32 erstredet sich von dem Grund 23 der Vertiefung 22 aufwärts. Der obere Rand 34 der Trennwand 32 liegt in einer Ebene, die auswärts von dem Ventilsitz 35 angeordnet ist der von der Innen wandung des Nippels 26 gebildet wird. An diesen Sitz 35 kann sich dr,s von der Blase 13 getragene, knopfartige Verschlußstück 36 anlegen, um die Strömung zu der Kammer 15 zu unterbrechen. Dies wird nachstehend beschrieben.

Gemäß den F i g. 2 und 3 ist die Trennwand hohl. Sie ist mit einem rechteckigen Hohlraum 37 ausgebildet, dessen unterer Rand 38 sich zu der unteren Fläche 24 des Blockes 21 erstreckt JO

In dem Hohlraum 37 ist eine rechteckige Schieberplatte 39 mit minimalem Spiel frei verschiebbar. An dem unteren Rand 41 der Platte 39 ist ein ihr gegenüber zentrisch angeordneter Einstellschaft 42 befestigt der einen zylindrischen, gewindefreien Fußendterl 43 besitzt und mit einer Ringnut 44 ausgebildet ist in der ein O-Ring 45 angeordnet ist.

An der unteren Fläche 24 des Blockes 21 ist eine rechteckige Platte 46 angeordnet deren Dicke nur etwas größer ist als der Durchmesser der die to Trennwand eier durchsetzenden öffnungen 47. Diese Öffnungen fluchten axial mit der auf der einen Seite der Trennwand 32 in die Vertiefung führenden Eintrittsöffnung 48 und mit der auf der anderen Seite der Trennwand 32 aus der Vertiefung 22 herausführenden « Austrittsöffnung 49.

Die Plattr 46 besitzt eine gewindef eie Öffnung oder Bohrung 51, durch die sich der Schaft 42 erstreckt. Die Platte 46 ist mit Schrauben 52 an der unteren Fläche des Blockes 21 befestigt so

In den einander benachbarten Flächen des Blockes 21 und der Platte 46 sind miteinander korrespondierende Ringnuten 53 ausgebildet, ir denen zur Abdichtung ein O-Ring 54 angeordnet ist.

Wenn der freie Rand 55 der Platte 39 mit dem oberen Rand der Öffnungen 47 fluchtet so daß diese geschlossen sind, wird eine Abdichtung erzielt, weil sich der O-Ring 45 am inneren Ende der zylindrischen Bohrung 51 in der Platte 46 befindet.

Um eine Bewegung der Platte 39 in die Stellung zu ermöglichen, in der die Öffnungen 47 in dem jeweils gewünschten Ausmaß ausgesteuert sind, ist auf den gewindetragenden Endteil 57 des Schaftes 42 eine Einstellmutter 56 angeschraubt. Zum Festhalten der Platte 39 in ihrer eingestellten Lage dient eine ^b5 Halteplatte 61. die mit Schrauben "52 an der unteren Fläche 62 der Platte 46 befestigt ist Die Platte 61 hat eine große, zentrale öffnung 63, die mit dem Schaft 42 koaxial ist und eine Vertiefung 64 besitzt die von einer Ringschulter 65 besetzt ist

Die Mutter 56 besitzt an ihrem inneren Ende einen Ringflansch 66, der frei auf der Schulter 65 ruht Die Mutter 50 besitzt an ihrem äußeren Ende ebenfalls einen Ringflansch 67, der zum leichteren Drehen der Mutter gerändelt ist

Im Betrieb der vorstehend beschriebenen Vorrichtung zum Dämpfen von Druckstößen wird zunächst durch das Ventil in der öffnung 12 hindurch die Blase 13 mit Druckgas vorgespannt Danach wird das Ventil geschlossen. Die aufgeblähte, vorgespannte Blase bewegt sich in Fig.2 abwärts, so daß sich das Verschlußstück 36 gegen seinen Sitz 35 bewegt und ein Herausdrücken der Blase 13 in die Mündung 25 der Vertiefung 22 verhindert

Die öffnung 48 der Vorrichtung zum Dämpfen von Druckstößen wird mit einer Pumpe verbunden, die beispielsweise von einem geeigneten Behälter kommenden Öl unter Druck abgibt Die Öffnung 49 wird mit dem hydraulischen System verbunden, da* mit dem unter Druck stehenden Öl beschickt werden soll.

Im Betrieb der Pumpe fließt öl, da& unter einem Druck steht der höher ist als der Druck in der vorgespannten Blase 13, in die Öffnung 48 und dur~h die Kammer A in die ölkammer 15, dann durch den Raum 5 zwischen dem inneren Ende der Trennwand 32 und der unteren Fläche 36' des Verschlußstückes 36 und danach durch die Kammer B und aus der öffnung 49 in da? hydraulische System.

Weil im normalen Betrieb der Öldruck, der das Verschlußstück 36 aufzudrücken trachtet höher ist als der Druck in der Blase 13, wird das Verschlußstück 36 von seinem Sitz 35 abgehoben und die Kammer 15 des Druckgefäßes mit unter Druck stehendem öl gefüllt so daß die Blase und das in ihr enthaltene Gas zusammengedrückt werden.

Die im Betrieb stehende Pumpe gibt unter Druck stehendes Öl mit Druckstößen ab, deren Frequenz von der Art der verwendeten Pumpe abhängig ist Im allgemeinen verwendet man eine Pumpe mit hin- und herrehendem Kolben, wobei die Frequenz der Druckstöße von der Anzahl der Kolben in der Pumpe und der Drehzahl der Pumpe abhängig ist. Dabei können die Druckstöße eine beträchtliche Amplitude haben, die von dem Hubvolumen jedes Kolbens abhängig ist

Wenn diese Druckstöße, die eine hohe Frequenz und eine große Amplitude besitzten, nicht gedämpft werden, pflanzen sie sich in dem ganzen System fort so daß die auf die Bestandteile des Systems, wie Rohre, Formstükke, Ventile usw. ausgeübten Stöße zu Undichtigkeiten und zum Bruch von Leitungen und zur Beschädigung von Bestandteilen des Systems führen können.

Wenn die Druckstöbe nicht gedämpft werden, können sie angesichts ihrer Frequenz und Amplitude auch zur Erzeugung von Oberschwingungen führen, durch welche die Amplitude der Druckstöße verstärkt und daher die Gefahr einer Beschädigung des Systems erhöht wird.

Wenn man die Vorrichtung für den Betrieb einstellt wird durch Drehen der Mutter 56 die Platte 39 auswäfisbewegt, so daß ein Teil der öffnungen 47 freigelegt wird.

Im wesentlichen tritt die gesamte Menge des in die Eintrittsöffnung 48 fließenden, unter Druck stehenden, pulsieren·-η Öls nic^ut direkt aus der Austrittsöffnuiig 49 aus, sondern wird längs eines gewundenen Strömungsweges geführt.

Ls wird somit der größte Teil des in die Öffnung 48 eintretenden Öls beim Auftrcffen auf die Trennwand 32 rechtwinklig abgelenkt, worauf dieses Öl durch die Kammer A in die Kammer 15 des Druckgefäßes fließt. wo es auf die Blase rückwirkt. Danach fließt das öl aus der Kammer 15 in die Kammer B und aus der öffnung 49 heraus. Ferner fließt das Öl quer durch den Raum S und wird dann rechtwinklig abgelenkt, worauf es durch die Kammer ß fließt.

Bis auf die relativ kleine Ölmenge. die von der öffnung 48 durch die öffnung 47 und die Öffnung 49 tritt, fließt im wesentlichen die ganze ölmenge längs des vorstehend beschriebenen, gewundenen Strömungsweges von der öffnung 48 zu der öffnung 49, so daß die Druckstöße in diesem öl auf die aufgeblähte Blase 13 rückwirken. Dadurch wird Druckstoßenergie in potentielle Energie des in der Blase befindlichen Druckgases umgewandelt und daher die Amplitude der Druckslöße entsprechend herabgesetzt.

Zwar wird die Amplitude der Druckstöße durch die vorstehend angegebene Anordnung stark herabgesetzt, doch führt die durch das scharfe Umlenken der ölströmung erzeugte Turbulenz zu einem Druckabfall zwischen der Eintritts- und der Austrittsöffnung. Unter manchen Bedingungen kann dabei der Druck von einem gegebenen Eintrittsdruck an der öffnung 48 unter den gewünschten Druck sinken.

Diese Turbulenz ist am stärksten in der Nähe der Austrittsöffnung 49, weil das Öl sowohl beim Durchfluß durch die öffnung 48 in die Kammer A als auch beim Durchfluß durch die Kammer Sund die öffnung 49 um 90° umgelenkt wird.

Der Druckabfall wird durch die Öffnungen 47 in der Trennwand 32 herabgesetzt.

Diese öffnungen führen zur Ausbildung eines direkten Strömungsweges für das unter Druck stehende Öl von der Öffnung 48 zu der öffnung 49. so daß der Druckabfall herabgesetzt wird, der sonst ohne diese Öffnungen vorhanden wäre.

Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, daß das direkte Strömen eines Teils des Öls durch die Öffnungen 47 zu einer direkt durch die öffnung 49 tretenden, laminaren Strömung führt, die im Sinne einer Herabsetzung der in der Kammer B im Bereich der Austrittsöffnung 49 vorhandenen Turbulenz wirkt.

Die Öffnungen 47 sind im Durchmesser kleiner als die Öffnung 48, so daß das Öl mit höherer Geschwindigkeit durch die Öffnungen 47 in die Kammer A strömt und die mit hoher Geschwindigkeit durch das im Bereich der Öffnung 49 vorhandene öl tretenden Strahlen zur Bildung einer laminaren Strömung führen, die im Sinne des Glättens und der Herabsetzung der Turbulenz und damit einer Herabsetzung des Druckabfalls im Bereich der Austrittsöffnung 49 wirkt.

Da die Amplitude der Druckstöße in dem durch die Kammer B und die Austrittsöffnung 49 fließenden Öl bereits durch die energieaufnehmende Wirkung der Blase 13 in dem Druckgefäß 10 herabgesetzt worden ist. sind die Druckstöße in dem austretenden Ölstrom auf einen zulässigen Wert gedämpft und hält sich auch der Druckabfall in einem zulässigen Bereich.

Wenn man die Größe der Öffnungen 47 angesichts der physikalischen Parameter des ölöffnungseinsatzes, des Förderslroms der Pumpe und des erforderlichen Ausgangsdruckes optimal wählt, kann man mit Hilfe des Systems einerseits den gewünschten Austrimdruck und andererseits eine Dämpfung der Amplitude der Druckstöße auf einen zulässigen Wert erzielen. Man kann die Größe der Öffnungen leicht wählen, indem man die Mutter 56 dreht und dadurch die Platte 39 in der gewünschten Weise auf- oder abwärts bewegt.

Die in den F i g. 5 und b gezeigte Ausführungsform ähnelt in vielen Punkten der Ausführungsform gemäß den F i g. I bis 4. Die Bezugszeichen entsprechender Teile sind mit einetn nachgesetzten Strich (') versehen.

Gemäß der F i g. 5 ist der ölöffnung ein Formstück 20' in Form einer rohrförmigen Hülse 21' zugeordnet, die am einen Ende eine Eintrittsöffnung 48' und am anderen Ende eine Austrittsöffnung 49' besitzt.

Das Formstück 21' besitzt eine Queröffnung 25', die einen sich von dem Formstück 2Γ auswärts erstrecken-

UVII I V Il Ig I Kl I I IV H WWVI I »If^l^*· »« ,«VM

Der Nippel 26' ist im Außendurchmesser nur wenig kleiner als die ölöffnung IV und kann daher ohne weiteres satt passend in sie eingesetzt werden. Das rohrförmige Formstück 2V ist beispielsweise durch Schweißen bei 3V flüssigkeitsdicht an dem Behälter 10' befestigt.

In der Bohrung 21" des Formstückes 21' ist eine Trennwand 32' quer angeordnet, die auf einander entgegensetzten Seiten je eine Kammer A' bzw. B' begrenzt. Diese Trennwand 32' ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem Formstück 21' einstückig. Die Trennwand erstreckt sich von der von der Öffnung 25' entfernten Wand des Formstückes 2V aufwärts und ist gegenüber der Öffnung 25' zentrisch angeordnet.

Der obere Rand 34' der Trennwand 32' liegt in einer Ebene, die auswärts von dem Ventilsitz 35' angeordnet ist. der von der Innenwandung des Nippels 26' gebildet wird und an den sich das Verschlußstück 36" anlegen kann.

Die Trennwand 32' ist von einer Querbohrung oder Queröffnung 47' durchsetzt, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit der Eintrittsöffnung 48' und der Austrittsöffnung 49' axial fluchtet.

Die Trennwand 32' besitzt ferner eine zu dem Formstück 21' diametrale Bohrung 71, deren inneres Ende 72 knapp jenseits der Bohrung 47' endet. Der äußere Teil 73 der Bohrung 71 ist erweitert und mit einem Gewinde versehen.

Ein Schaft 75 besitzt einen gewindelosen inneren Teil 76 und einen im Durchmesser größeren, äußeren Teil, der mit einem Außengewinde 77 in die Gewindebohrung 73 geschraubt ist.

Der Teil 76 besitzt eine Ringnut, in dem ein O-Ring 78 angeordnet ist Mit dem äußeren Ende des Teils 77 ist ein Kopf 81 starr verbunden. Es ist ferner eine Gegenmutter 82 vorgesehen.

Zum Verstellen der Größe der Öffnung 47' braucht man nur den Schaft 75 zu drehen und dann durch Drehen der Gegenmutter 82 festzulegen.

Die Wirkungsweise der Ausführungsform gemäß den F i g. 5 und 6 ist dieselbe wie die der Ausführungsform gemäß den F i g. 1 bis 4 und wird daher nicht weiter beschrieben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dämpfungsvorrichtung für Druckstöße mit einem Druckbehälter, der eine bewegliche Trennwand besitzt, die den Druckbehälter in zwei Kammern unterteilt, von denen die eine einen Gaseinlaß und die andere eine Flüssigkeitsöffnung hat, und mit einem Verbindungsstück, das an der Flüssigkeitsöffnung des Druckbehälters befestigt ist und eine Eintritts- und Austrittsöffnung zur Zirkulation einer unter Druck stehenden Flüssigkeit hat, deren Druckstöße zu dämpfen sind, wobei das Verbindungsstück für die Flüssigkeitszirkulation einen ersten Strömungsdurchgangsweg bildet, der gewunden ist und durch die Flüssigkeitskammer geht, und einen zweiten direkten Strömungsdurchgangsweg, der die Flüssigkeitskammer umgeht und mit der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung fluchtet, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, so daC η der Austrittsöffnung eine praktisch laminare Strömung erzielt wird, nach Patent 22 52 606, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (39, 42; 75, 77), die den Durchtrittsquerschnitt der zweiten, einen direkten Strömungsdurchgangsweg bildenden öffnung (47,47') verändert

2. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine verschiebbare Platte (39) umfaßt, die in der Trennwand (32) quer zum zweiten direkten Strömungsdurchgangsweg (47,47') bewegbar ist

3. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Platte (39) rechteckig ausgebildet und mit einem Schaft (43) versehen ist der sich vom äußeren Rand (41) der Platte (39) weg erstreckt, und an seinem Ende .inen Gewindeabschnitt (57) besitzt, der mit einer Mutter (67) zusammenarbeitet, und daß mit der Mutter (67) eine Platte (61) zusammenarbeitet die die Mutter (67) axial unbeweglich festhält, aber eine Drehung derselben zuläßt.

4. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Trennwand (32') eine Bohrung (71) besitzt, die sich quer zu dem zweiten Strömungsdurchgangsweg (47') erstreckt in der ein Bolzen (75) zum Verändern des Strömungsdurchtrittsquerschnitts des zweiten Strömungsdurchgangswegs geführt wird (F i g. 5 und 6).

5. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß der Bolzen (75) ein Außengewinde (76) aufweist, das mit einem Gewinde (73) in der Bohrung (71) in der Trennwand (32) zusammenwirkt.