DE2910025C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckspitzen­ kompensator für pulsierende Flüssigkeitsströme, der einen mit einer verschließbaren Öffnung verse­ henen Gasraum und einen an eine Flüssigkeitsleitung angeschlossenen Druckraum aufweist, die durch eine, in das Gehäuse des Druckspitzenkompensators einge­ spannte und in den Endlagen durch dieses abgestützte Flachmembran voneinander getrennt sind.

Gasdämpfer dieser Art sind bereits bekannt und haben sich in der Praxis auch bewährt. Beispielsweise ist in der DE-OS 26 23 950 ein solcher an eine flüssigkeits­ führende Druckleitung anschließbarer Druckspeicher offenbart.

Das Dämpfungsvolumen dieser bekannten Druckspitzen­ kompensatoren ist jedoch gering, da der Membranhub und auch der Membrandurchmesser klein gehalten werden müssen, um Überbeanspruchung der Membrane und der Gehäuseteile zu vermeiden. Des weiteren bekannte Blasen- oder Kolbenspeicher, wobei durch eine Blase bzw. einen Kolben das zu fördernde Medium von der auf der Gegenseite befindlichen Feder, z. B. einem Gaspolster, getrennt ist, weisen zwar ein höheres Dämpfungsvolumen als ein mit einer eingespannten Membran ausgestatteter Speicher auf, für Farben und andere vergleichbare abra­ sive oder aggressive Flüssigkeiten sind diese aber, da der Werkstoff der Blase nicht resistent gegenüber diesen Medien bzw. der Kolben zu träge ist, um eine Pulsation, die höher als 5 Hz liegt zu dämpfen, nicht verwendbar.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, einen Druckspitzen­ kompensator für pulsierende Flüssigkeitsströme der vor­ genannten Art mit zwischen dem Gasraum und dem Druckraum angeordneter aus einem resistenten Material herstell­ baren Membran zu schaffen, der ein großes Dämpfungs­ volumen aufweist und der für einen großen Druckbereich, ohne daß die Bauteile überbeansprucht werden, verwendbar ist, so daß sich ein großer Einsatzbereich ergibt. Außer­ dem soll der Bauaufwand sehr gering gehalten werden und damit eine wirtschaftliche Fertigung gegeben sein.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Druckspitzenkompensator mit einem zweiten Druckspeicher in Form eines in gleicher Weise an die Flüssigkeits­ leitung angeschlossenen Druckraumes, eines diesem zugeord­ neten Gasraumes und einer zwischen diesen angeordneten Membran versehen ist, die jeweils spiegelbildlich zu den Bauteilen des ersten Druckspeichers angeordnet sind.

Sehr zweckmäßig ist es hierbei, um eine einfache konstruk­ tive Ausgestaltung zu erzielen, das Gehäuse des Druckspitzen­ kompensators aus drei in Reihe angeordneten und fest mit­ einander verbundenen Gehäuseteilen zusammenzusetzen, von denen das mittlere Gehäuseteil plattenförmig gestaltet und mit an die Flüssigkeitsleitung anschließbaren Kanälen versehen ist, und dessen beiden anderen Gehäuseteile hauben­ förmig ausgebildet sind, wobei jeweils zwischen einem haubenförmigen Gehäuseteil und dem mittleren Gehäuseteil eine Flachmembran eingespannt ist.

Die Gasräume der beiden Druckspeicher können in ihrem Volumen unterschiedlich groß bemessen sowie auf einen be­ stimmten Druckbereich abgestimmt und unterschiedlich vorge­ spannt werden. Bei gleicher Bemessung und gleicher Vorspannung wird das Dämpfungsvolumen verdoppelt, mit unterschiedlicher Vorspannung wird der Druckbereich erweitert. Werden des weiteren die Gasräume in ihrem Volumen jeweils auf einen bestimmten Druckbereich abgestimmt, unterschiedlich groß bemessen und unterschiedlich vorgespannt, ist es möglich, mit einem Druckspitzenkompensator zwei Druckbereiche exakt abzudecken.

Nach einer Weiterbildung kann den Gasräumen eines jeden Druckspeichers jeweils ein zweiter durch eine Membran von diesen getrennter Druckraum angeordnet werden, der spiegel­ bildlich zu dem ersten Druckraum angeordnet ist.

Vorteilhaft ist es ferner, die Membranen durch in die die Gasräume bildenden Gehäuseteile eingesetzte Stütz­ scheiben in der durch Druckspitzen bedingten Endlage abzustützen und die den Membranen zugekehrten Stirnflächen der Gehäuseteile und/oder der Stützscheiben im ein­ spannungsfreien Bereich ganz oder teilweise kegelstumpf­ förmig oder konkav gekrümmt auszubilden.

Die in dieser Weise ausgebildeten Druckspitzenkompen­ satoren können auch kaskadenförmig angeordnet werden, so daß eine weitere Vergrößerung des Dämpfungsvolumens leicht zu erzielen ist.

Der gemäß der Erfindung ausgebildete Druckspitzen­ kompensator für pulsierende Flüssigkeitsströme ist nicht nur sehr einfach in seiner konstruktiven Ausge­ staltung und damit auf wirtschaftliche Weise herstell­ bar, sondern auch sehr betriebssicher und weist ein großes Dämpfungsvolumen auf, so daß ein großer Einsatz­ bereich gegeben ist. Wird nämlich spiegelbildlich zu den Bauteilen eines ersten Druckspeichers ein zweiter mit einer Membran versehener Druckspeicher angeordnet, so wird ein Druckspitzenkompensator geschaffen, der unempfindlich ist gegen abrasive und aggressive Medien und dessen Bauteile aufgrund des kleinen Membrandurch­ messers gering belastet werden. Dennoch ist eine Ver­ doppelung des Dämpfungsvolumens zu bewerkstelligen bzw. der Druckbereich, innerhalb der der Druckspitzenkompen­ sator wirksam ist, kann groß gehalten werden. Da nur wenige Bauteile benötigt werden, ist der erfindungs­ gemäß ausgebildete Druckspitzenkompensator, der außer­ dem rasch anspricht, störunempfindlich, handlich und beansprucht nur wenig Bauraum.

Weitere Einzelheiten des gemäß der Erfindung ausge­ bildeten Druckspitzenkompensators für pulsierende Flüssigkeitsströme sind den in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispielen, die nachfolgend im einzelnen erläutert sind, zu entnehmen. Hierbei zeigen jeweils in einem Axialschnitt

Fig. 1 einen aus zwei Druckspeichern gebildeten Druckspitzenkompensator,

Fig. 2 den Druckspitzenkompensator nach Fig. 1 mit unterschiedlich groß bemessenen Gasräumen und

Fig. 3 einen aus mehreren kaskadenförmig angeord­ neten Druckspeichern zusammengesetzten Druckspitzenkompensator.

Der in Fig. 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Druckspitzenkompensator ist an eine Druckleitung 3 einer Flüssigkeitspumpe 2 angeschlossen und dient dazu, Druckspitzen des Flüssigkeitsstromes auszu­ gleichen. Zu diesem Zweck sind ein erster Druck­ speicher 11 sowie ein spiegelbildlich zu diesem angeordneter zweiter Druckspeicher 12 vorgesehen, die jeweils aus einem Druckraum 18 bzw. 19 sowie einem Gasraum 20 bzw. 21, die voneinander durch Membrane 16 bzw. 17 getrennt sind, bestehen.

Die Membranen 16 und 17 sind einzeln zwischen einem plattenförmigen Gehäuseteil 13 sowie haubenförmig ausgebildeten Gehäuseteilen 14 und 15 eingespannt, die miteinander durch Schrauben 25 und 26, die in Gewindebohrungen 24 des Gehäuseteils 13 eingeschraubt sind, fest verbunden sind. Die Gasräume 20 und 21, die zum Befüllen mit einem Druckgas z. B. mit Stick­ stoff jeweils mit einem Füllventil 22 bzw. 23 aus­ gestattet sind, sind in ihrem Volumen gleich groß bemessen, der in den Gasräumen 20 und 21 herrschende Druck kann jedoch gleich oder unterschiedlich sein.

Über Kanäle 27 und 28 sind die Druckräume 18 und 19 an die Druckleitung 3 angeschlossen. Zur Abstützung der Membran 16 und 17 in den durch Druckspitzen be­ dingten Endlagen sind in die Gehäuseteile 14 und 15 Stützscheiben 29 bzw. 30 eingesetzt, die ebenfalls mit Kanälen 31 bzw. 33 versehen sind, damit das Druck­ gas auf die Membranen 16 bzw. 17 einwirken kann. Die Anlagenflächen 34 und 36 des Gehäuseteiles 13 und die Anlageflächen 35 und 37 der Gehäuseteile 14 und 15 sowie die Anlageflächen 38 und 39 der Stützscheiben 29 und 30 sind im spannungsfreien Bereich kegelstumpf­ förmig bzw. konkav gekrümmt ausgebildet, so daß die Membranen 16 und 17 entsprechend ihrer zulässigen Durchbiegung abgestützt sind.

Tritt in der Druckleitung 3 eine Druckspitze auf, so wird diese durch den Druckspitzenkompensator 1 aus­ geglichen. Übersteigt nämlich der Druck in der Lei­ tung 3 den in den Gasräumen 20 bzw. 21 herrschenden Druck, so wird das Gaspolster komprimiert, in dem die Membranen 16 und/oder 17 je nach dem, ob in den Gas­ räumen 20 und 21 gleiche oder unterschiedliche Drücke herrschen, durch die Druckflüssigkeit von den Anlage­ flächen 34 bzw. 36 abgehoben und u. U. bis zur Anlage an den Gehäuseteilen 14 bzw. 15 und den Stützscheiben 29 bzw. 30 durchgebogen werden. Der Druck in den Gasräumen 20 und 21 steigt dadurch an, die gespeicherte Energie wird aber mit dem Abbau der Druckspitze wiederum an die Druckflüssigkeit abgegeben, so daß Druckschwan­ kungen auf diese Weise ausgeglichen werden.

Da der Druckspitzenkompensator 1 zwei Druckspeicher 11 und 12 aufweist, ist dessen Dämpfungsvolumen groß, jedoch sein Aufbau klein. Da die Membranen aus einem auch gegenüber aggressiven Medien resistenten Werkstoff, z. B. Polyamid hergestellt werden können, ist der nur aus wenigen Teilen zusammengesetzte Kompensator 1 insbesondere auch für Farben, Farbenlösungen, Lösungsmitteln u. ä. Flüssigkeiten in vorteilhafter Weise verwendbar.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die Gas­ räume 20 und 21′ der beiden den Druckspitzenkompensator 1′ bildenden Druckspeicher 11 und 12′ unterschiedlich groß bemessen und jeweils auf einen bestimmten Druck­ bereich ausgelegt. Beispielsweise herrscht in dem Druckraum 20 ein Druck von 90 bar und dessen Volumen ist derart bemessen, daß die Membran 16 bei einem Druck von 250 bar an dem Gehäuseteil 14 und der Stütz­ scheibe 29 anliegt, in dem Druckraum 21′ dagegen kann ein Druck von 250 bar herrschen und dessen Volumen ist derart groß, daß bei einem Druck von 500 bar in der Druckleitung 3 die Membran 17 an dem Gehäuse 15′ und der Stützscheibe 30 anliegt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der zu dämpfende Druckbereich groß ist, da der Druckspeicher 11 eine Dämpfung im Bereich von 90 bis 250 bar und der Druckspeicher 12′ eine Dämpfung im Bereich von 250 bis 500 bar übernimmt.

Bei dem Druckspitzenkompensator 41 nach Fig. 3 sind wiederum zwei Druckspeicher 42 und 43 vorgesehen, die jeweils zwei Druckräume 55 und 57 bzw. 56 und 58 sowie allerdings nur je einen durch Membrane 51 und 53 bzw. 52 und 54 von diesen getrennte Gasräume 59 und 60 auf­ weisen. Die Membranen 51, 52, 53 und 54 sind zwischen den Gehäuseteilen 44, 45, 46, 47 und 48 eingesetzt und fest eingespannt, wobei das Gehäuseteil 47 als Mantel und das Gehäuseteil 48 als mit diesem fest verbundener Deckel ausgebildet sind.

Die in die Gehäuseteile 44 und 47 eingearbeitete Druck­ leitung 49 steht über Kanäle 61 und 62 mit den Druck­ räumen 55 und 56 in Verbindung, den Druckräumen 57 und 58 wird das Druckmittel über eine in dem Gehäuseteil 47 vorgesehene Zweigleitung 50 sowie Kanälen 63 und 64 zugeleitet. Zur Abstützung der Membranen 51, 52, 53 und 54 in den durch Druckspitzen bedingten Endlage dienen wiederum in die Gehäuseteile 45 und 46 eingesetzte Stützscheiben 65, 66, 67 und 68.

Der Druckspitzenkompensator 41, der in gleicher Weise wirksam ist wie die Ausgestaltung nach den Fig. 1 und 2, weist bei nahezu gleicher Baugröße jedoch das doppelte Dämpfungsvolumen auf. Von den Druckspitzen in der Druck­ leitung 49 werden nämlich jeweils zwei Membrane beauf­ schlagt und verstellt, so daß trotz äußerst kompakter Ausgestaltung ein großes Volumen zum Ausgleich von Druckschwankungen vorhanden ist.

Claims (4)

1. Druckspitzenkompensator für pulsierende Flüssigkeits­ ströme, der einen mit einer verschließbaren Öffnung versehenen Gasraum und einen an eine Flüssigkeitslei­ tung angeschlossenen Druckraum aufweist, die durch eine in das Gehäuse des Druckspitzenkompensators ein­ gespannte und in den Endlagen durch dieses abgestützte Flachmembran voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspitzenkompensator (1; 41) mit einem zweiten Druckspeicher (12; 43) in Form eines in glei­ cher Weise an die Flüssigkeitsleitung (3; 49) ange­ schlossenen Druckraumes (19; 56), eines diesem zuge­ ordneten Gasraumes (21, 21′; 60) und einer zwischen diesen angeordneten Membran (17; 52) versehen ist, die jeweils spiegelbildlich zu den Bauteilen des ersten Druckspeichers (11; 42) angeordnet sind.

2. Druckspitzenkompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Druckspitzenkompensators (1, 1′) aus drei in Reihe angeordneten und fest miteinander verbundenen Gehäuseteilen (13, 14, 15 und 15′) zu­ sammengesetzt ist, von denen das mittlere Gehäuseteil (13) plattenförmig gestaltet und mit an die Flüssig­ keitsleitung (3) anschließbaren Kanälen (27, 28) versehen ist und dessen beiden anderen Gehäuse­ teile (14, 15 und 15′) haubenförmig ausgebildet sind, und daß jeweils zwischen einem haubenförmigen Gehäuse­ teil (13) eine Flachmembran (16, 17) eingespannt ist.

3. Druckspitzenkompensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasräume (20, 21′) der beiden Druckspeicher (11, 12′) in ihrem Volumen unterschiedlich groß be­ messen sind.

4. Druckspitzenkompensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasräume (20, 21′) der beiden Druckspeicher (11, 12′) auf einen bestimmten Druckbereich abge­ stimmt und unterschiedlich vorgespannt sind.