DE3821726A1 - Pulsationsdaempfer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Pulsationsdämpfer zur Dämpfung von Druckstößen von insbesondere flüssigen Medien. Solche Druckstöße treten z.B. bei der Förderung von Flüssigkeiten durch Kolbenpumpen auf, da die durch die Kolbenbewegung entstehenden Impulse sich über die geförderte Flüssigkeit bis zur Entnahme- oder der Stelle der Verwendung fortsetzen.

Derartige Pulsationsdämpfer werden beispielsweise in der präparativen und analytischen Chemie, namentlich bei chromato­ graphischen Vorgängen verwendet.

Herkömmliche Pulsationsdämpfer sind relativ kompliziert aufgebaut, sie bestehen z.B. aus gummielastischen Membranen mit einer Öldämpfung, die an der dem geförderten Medium gegenüber­ liegenden Seite der Membrane anliegt.

Zum einen treten dabei Dichtigkeitsprobleme auf, da das zur Dämpfung verwendete Öl keinesfalls in die geförderte Flüssigkeit gelangen darf, zum anderen wird so der Ausbau und Austausch von Teilen erschwert und die Kosten derartiger Geräte sind relativ hoch.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, einen Pulsationsdämpfer für die eingangs genannten Zwecke zu schaffen, der in der Herstellung einfacher und kostengünstiger und dessen Haltbarkeit größer ist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem Pulsationsdämpfer zur Dämpfung von Druckstößen in von insbesondere Kolbenpumpen geförderten Medien, vorzugsweise von Flüssigkeiten, bestehend aus einem Gehäuse mit Zu- und Ableitungen, darin befindlichem Dämpfungsraum und einer diesen abschließenden, die Dämpfung bewirkenden Membrane, bei dem erfindungsgemäß die Membrane aus einem Metallblech gefertigt ist, konzentrische Sicken aufweist und zum Medium hin konvex ausgebildet ist.

Überraschenderweise zeigt eine derartige, gegenüber dem Stand der Technik wesentlich vereinfachte Konstruktion eine erheblich verbesserte Dämpfungscharakteristik. Dies kann wohl auf die vergleichsweise starre Metallmembrane zurückgeführt werden, die wegen der Sicken als schnell ansprechendes und ebenso schnell wirkendes, selbstgefedertes Dämpfungsglied wirkt und auch auf interferente und/oder induzierte Druckschwankungen zu reagieren in der Lage ist.

Die Membrane ist zwischen einer Basis und einem Deckel angeord­ net, wobei der Freiraum zwischen der Membrane bzw. der Sicken­ täler den Dämpfungsraum bildet.

Bei Beaufschlagung mit einem Druckstoß kann die Membrane bis zur insbesondere ebenen Basis hin ausweichen, die somit einen Anschlag darstellt. Da die Membrane mehrere konzentrische, z.B. drei Sicken mit im Querschnitt gewellter Form besitzt, legen sich diese nacheinander mit ihren Tälern auf die Basis, wodurch der Widerstand der Membrane gegen Verformung dabei steigt.

Desweiteren liegt im Normalfall der Deckel bei Ruhelage, d.h. im entspannten Zustand der Membrane in geringem Abstand von der Mitte bzw. der zentralen Sicke, so daß der Spalt zwischen Deckel und Membrane relativ klein ist und Druckstöße eine erhebliche Vergrößerung des Durchflußraumes bewirken. Daraus leitet sich weiterhin her, daß für eine Optimierung die geometrischen Verhältnisse beispielsweise durch Abstandsveränderung zwischen Membrane und Deckel vorzugsweise aber durch Durchmesservergröße­ rung der Membrane an Förderleistung und Kolbenhub bzw. Zylinder­ raum und Kolbengeschwindigkeit der Pumpe angepaßt werden können.

Zum Schutz von gegen Metalle empfindlichen Fördermedien wird weiterhin vorgeschlagen, die Membrane auf der diesem zugewandten konvexen Seite mit Kunststoff zu beschichten und ebenso sämtliche mit dem Medium in Berührung kommenden Teile aus einem gegenüber diesem inerten Kunststoff auszuführen. Dabei braucht die konkave Unterseite nicht beschichtet zu sein, wodurch Kosten gespart werden können.

Die Abdichtung der Membrane kann in einfacher Weise mit Hilfe eine O-Ringes erfolgen, der zwischen den Membranrand und den Deckel eingelegt und zwischen diese gepreßt wird.

Die Basis des Pulsationsdämpfers steht vorzugsweise über eine Bohrung mit der Atmosphäre in Verbindung, so daß nicht z.B. bei großen Membranbewegungen über ein Luftdruckpolster unter der Membrane eine Dämpfungsbegrenzung erfolgen kann. In dieser Bohrung kann ein zentraler, mit der Membrane verbundener Führungsstift angeordnet sein, der eine gleichförmige Membranbe­ wegung gewährleistet, der aber insbesondere austauschbar sein kann, um über unterschiedliche Massen angepaßte Dämpfungsglieder für die Membranschwingung zu schaffen.

Bei Anwendung hoher Drücke wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pulsationsdämpfers vorgeschlagen, bei welchem der Deckel aus Kunststoff besteht, dieser jedoch übergriffen wird von einer aus Metall bestehenden Haube, die mit der dann ebenfalls aus Metall bestehenden Basis verschraubt wird. Dabei befinden sich die Anschlüsse für das Medium in der Haube und stehen über im Deckel angebrachte Bohrungen mit dem Dämpfungsraum in Verbindung. Die Membrane kann grundsätzlich beliebige Form haben, eine kreisförmige mit kreisförmigen Sicken wird bevorzugt, da sie sich besonders bewährt hat.

Letztlich wird noch vorgeschlagen, in der den Führungsstift beherbergenden Bohrung eine Feder anzuordnen, gegen die sich die Membrane abstützt. Diese Feder ist über einen geeigneten Verstellmechanismus von außen vorspannbar, wodurch der Pulsa­ tionsdämpfer in besonders einfacher Weise dem herrschenden Druckniveau angepaßt werden kann, ohne daß z.B., was jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung einfach ist, die Membrane gewechselt werden muß.

Anhand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfindung beispielhaft erläutert.

Fig. 1 zeigt den Erfindungsgegenstand im Schnitt;

Fig. 2 zeigt die Membrane und

Fig. 3 die Basis in Draufsicht.

Der Pulsationsdämpfer besteht aus der Basis 5, die hier kreisrund ausgeführt ist und die die zentrale Bohrung 9 aufweist. In dieser Bohrung läuft der Führungsstift 8, der auch als Anschlag (oder Führung) für eine Spiralfeder dienen kann. Auf der Basis 5 liegt die aus Blech gefertigte Membrane 1 randseitig auf, die im dargestellten Falle drei Sicken 2, 3, 4 besitzt, die die Rück­ stellung der Membrane nach der Druckbeaufschlagung bewirken.

Die Membrane ist in Ruhelage zentral gewölbt, so daß in unbelastetem Zustand mindestens die Täler der inneren Sicken nicht auf der Basis aufliegen. Letztere muß nicht eben sein, sie kann eine zumindest leicht konkave Formgebung aufweisen. Sie dient als Anschlag für die Membrane.

Auf der Membrane 1 ruht der Deckel 7, der eine kreisscheiben­ förmige Ausnehmung aufweist und mit deren vorzugsweise kunst­ stoffbeschichteten Oberseite den Dämpfungsraum 6 bildet. Die Abdichtung dieses Raumes nach außen erfolgt in einfacher Weise durch einen O-Ring 16, der auf dem Rand der Membrane aufliegt und in einer Nut des Deckels fixiert ist.

Der Dämpfungsraum 6 steht über die Kanäle 13 und 14 mit den Zu­ und Ableitungen 11 und 12 in Verbindung, über die das Medium durch den Dämpfungsraum gefördert wird.

Die Anschlüsse der Zu- und Ableitungen 11,12 sind in einer Haube 10 untergebracht, die den Deckel 7 übergreift und die über die Schrauben 15 in die Basis geschraubt sind und so den O-Ring zwischen Deckel 7 und Membrane 1 pressen. Seitlich ist eine Klemmvorrichtung 18 angeordnet, mit deren Hilfe der Pulsations­ dämpfer an einem Rahmen oder Gestell einer betreffenden Apparatur angebracht werden kann.

In Fig. 2 ist die Membrane in Draufsicht gezeigt. Die konzen­ trisch angeordneten Sicken sind mit 2, 3 und 4 beziffert. Der Abstand zwischen ihnen sowie ihre Breite sind nicht festgelegt und können, ebenso wie ihre Anzahl je nach verwendetem Metall, Metallstärke, Membrandurchmesser und Ausbeulung variiert werden.

Am Rande der Membrane 1 sind auf einem Kreis die zur Verschrau­ bung dienenden Löcher 19 (Fig. 1) angeordnet, die von den Schrauben 15 durchgriffen werden.

Fig. 3 zeigt die Basis 1, die die Gewinde 20 für die Verschrau­ bung und die zentrale Bohrung 9 für die Aufnahme des Führungs­ stiftes 8 (Fig. 1) aufweist. Die Basis ist, ebenso wie die Haube 10 (Fig. 1), aus Metall als Gußteil ausgeführt.

Claims (8)

1. Pulsationsdämpfer zur Dämpfung von Druckstößen in von insbesondere Kolbenpumpen geförderten Medien, vorzugsweise von Flüssigkeiten,bestehend aus einem Gehäuse mit Zu- und Ableitungen, darin befindlichem Dämpfungsraum und einer diesen abschließenden, die Dämpfung bewirkenden Membrane. dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (1) aus einem Metallblech gefertigt ist, konzentrische Sicken (2, 3, 4) aufweist und zum Medium hin konvex ausgebildet ist.

2. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (1) zwischen einer als Anschlag wirkenden Basis (5) und einem zusammen mit der Membrane (1) den Dämpfungsraum (6) bildenden Deckel (7) randseitig einge­ spannt ist, wobei der Deckel (4) in Ruhelage nur einen geringen Abstand zur Membranmitte (1) aufweist.

3. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Membrane (1) mindestens auf der dem Deckel (7) zugewandten Seite mit gegenüber dem verwendeten Medium inertem Kunststoff beschichtet ist und daß sämtliche das Medium führenden Teile kunststoffbeschichtete Oberflächen besitzen oder daraus bestehen.

4. Pulsationsdämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (1) gegen den Deckel (7) mit einem O-Ring (16) abgedichtet ist.

5. Pulsationsdämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane einen austausch­ baren zentralen Führungsstift variabler Masse (8) aufweist, der an der konkaven Membranseite angeordnet ist und daß dieser in einer nach außen offenen in der Basis (5) angeordneten Bohrung läuft.

6. Pulsationsdämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (5) aus Metall gefertigt ist und daß der Deckel (7) von einer Metallhaube (10) übergriffen ist, die eine Verschraubung (15) mit der Basis (5) aufweist und Anschlüsse (11, 12) für das geförderte Medium besitzt, an die Bohrungen (13, 14) zum Dämpfungsraum (6) anschließen.

7. Pulsationsdämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (1) und die Sicken (2, 3, 4) kreisförmig ausgebildet sind.

8. Pulsationsdämpfer nach mindesten einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (9) eine Feder angeordnet ist, gegen die die Membrane (1) bzw. der Führungsstift wirkt und die eine einstellbare Vorspannung aufweist.