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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Typ Leitungs-Einbau-Verbindungsstück, in Reihe verbunden und
eingebaut in einen Fluid-Kanal, wie ein Kalt-/Warmwasser-Versorgungssystem
oder eine Fluid-Anlage. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
eine Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom Leitungs-Einbau-Typ,
die die Wirksamkeit der Druckenergieumwandlung über einen langen Zeitraum durch
Erhöhung
der Fluid-Dichtigkeit eines elastischen Kissens mit Hilfe eines
elastischen zylindrischen Diaphragmas aufrechterhalten kann.
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HINTERGRUND
DES STANDS DER TECHNIK
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Es
gibt mehrere Arten von Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtungen
(Sperren) herkömmlicher und
weitverbreiteter Art, z. B. unter der Bezeichnung „Wasser-Druckschlagsperre", die die Erscheinung
des Fluid-Druckschlags, die in einem Fluid-Kanal, wie einem Kalt-/Warmwasser-Versorgungssystem
oder innerhalb einer Fluid-Anlage
auftritt, wirkungsvoll verringern. Die herkömmlichen Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtungen
lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen, nämlich einen Abzweig-Typ, der
an einer Zwischenposition des Fluid-Kanals angeschlossen wird, um
das vom Hauptkanal abgezweigte Fluid einzuleiten, und einen Leitungs-Einbau-Typ
in Gestalt eines Verbindungsstücks,
das in einen Fluid-Kanal, wie z. B. eine Wasserleitung, in Reihe
eingebunden wird.
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Insbesondere,
wie unter Bezug auf die Official Gazette, Japanisches Patent Nr.
2908998 zu erwähnen ist,
gibt es mehrere Erzeugnisse, die gegenwärtig auf dem Markt als „Wasser-Druckschlagsperre" erhältlich sind
und eine ausgezeichnete Wirksamkeit bei der Dämpfung der Druckenergie-Schwankungen
zeigen. Bei der Wasser-Druckschlagverhinderungsvorrichtung (Sperre)
nach dem Japanischen Patent Nr. 2908998 wird eine Durchtrittsöffnung an
einer Position gegenüber
einem Diaphragma und Kissenmaterial angebracht; „syndiotaktischer Schaum" (oder auch als „synthetischer
Schaum" zu bezeichnen),
der aus einer Mischung aus elastischen Mikro-Ballonfaserfüllern und
Silikonharz hergestellt wird, wird als Kissenmaterial eingesetzt,
und eine zwei stufige Durchtrittsöffnung
wird vorgesehen. Der herkömmliche
Abzweig-Typ der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
ragt jedoch in senkrechter Richtung aus dem Rohr heraus, so dass
das Problem ungünstigen
Aussehens und mangelhafter Gestaltung, eines größeren Platzbedarfs für die Installation
sowie der Notwendigkeit zusätzlicher
Abzweigstücke
auftritt. Demzufolge haben die gegenwärtigen Wasser-Druckschlagsperren
vom Abzweig-Typ den Nachteil, dass sie nur schwer mit der Forderung
nach Größenverringerung
und Kostenreduzierung bei Kalt-/Warmwasser-Versorgungssystemen und
Fluid-Anlagen in Einklang zu bringen sind.
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Mit
zunehmendem Problembewußtsein
in Bezug auf den Wasser-Druckschlag hat der erörterte Abzweig-Typ der Erzeugnisse
weite Verbreitung gefunden, und gegenwärtig erringt der Leitungs-Einbau-Typ,
der in Reihe in ein Rohrleitungssystem eingebunden wird, die Aufmerksamkeit
vieler Nutzer als diejenige Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung,
die bei minimalem Platzbedarf in das Rohr eingebaut werden kann. Es
sind bereits mehrere Beispiele dieses Leitungs-Einbau-Typs einer
Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
beschrieben worden, wie in den 17(A)–(D) dargestellt,
d. h., in der Japanischen Ungeprüften
Patent-Veröffentlichung
Nr. Hei 3-186691,
der Japanischen Ungeprüften
Patent-Veröffentlichung
Nr. Hei 2-253099, der Japanischen Ungeprüften Patent-Veröffentlichung
Nr. Hei 6-147391 und der Japanischen Ungeprüften Gebrauchsmuster-Veröffentlichung
Nr. Hei 7-28296.
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Unter
Bezug auf die Official Gazette, Japanische Ungeprüfte Patent-Veröffentlichung
Nr. Hei 3-186691, ist zu erwähnen,
dass die in 17(A) dargestellte Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
ein Ausführungsbeispiel
darstellt, bei dem ein Kissenmaterial 7 am Innenumfang
der Wand eines Verbindungsstücks 8,
das mit dem Rohr an einer Zwischenposition eines Standrohrs 3 (vorzugsweise
in der Nähe
eines Ventils 2) verbunden ist, fest angebracht ist und
den Innenumfang der Wand bedeckt. Der Durchmesser des Innenumfangs
der Wand des Verbindungsstücks 8 in
der Zone zwischen den Verbindungsabschnitten 9, 10 an den
beiden Enden ist um einen vorbestimmten Wert größer als der Durchmesser des
Innenumfangs der Wand des Standrohrs 3, wo das Kissenmaterial
an der Innenwand des Verbindungsstücks 8 fest angebracht
ist und die Innenwand bedeckt, so dass die gesamte innere Obertläche in diesem
Raum mit dem größeren Durchmesser
als druckaufnehmende Fläche
dienen kann. Des weiteren ist unter Bezug auf die Official Gazette,
Japanische Ungeprüfte
Patent-Veröffentlichung
Nr. Hei 2-253099 zu erwähnen,
dass die in 17(B) dargestellte Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
ein Ausführungsbeispiel
darstellt, das einen Druckaufnahmekörper 2, ein Gehäuse 3 und
Verbindungsstücke 4, 5 aufweist.
Der Druckaufnahmekörper 2 besteht
aus einem zylindrischen Teil 6 und einer Dämpfungskammer 7,
die um den zylindrischen Teil 6 herum gebildet wird. Der zylindrische
Teil 6 besteht aus elastischem Gummimaterial, in dem ein
Druckwellen-Dämpfungskanal
vorgesehen ist.
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Jede
der oben erörterten
Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtungen ist mit einem Abschnitt
größeren Innendurchmessers
versehen, der als Dämpfungskammer
in einer Zwischenposition des Rohrs dient, so dass ein Kissenteil
mit zylindrischer Form an der Dämpfungskammer
befestigt werden kann. Da jedoch das betreffende Fluid direkt durch
den Druckübertragungskanal
strömt,
der durch das Zentrum des Kissenteils verläuft, wird die Druckschwankung
direkt an das Kissenteil weitergegeben, ohne irgendeine Durchtrittsöffnung zu
passieren, so dass entsprechend einer derartigen Druckschwankung
ein demgemäß größeres Volumen
des Kissenteils erforderlich ist. Das normale Volumen des Kissenteils
würde also
nicht genügen,
um die Druckschwankungen wirksam zu dämpfen.
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Auf
der anderen Seite stellt die unter Bezug auf die Official Gazette,
Japanische Ungeprüfte
Patent-Veröffentlichung
Nr. Hei 6-147391 in 17(C) gezeigte
Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
ein Ausführungsbeispiel
dar, bei dem ein aus elastischem Material, wie z. B. Gummi, bestehendes
Rohr 30, das innerhalb eines Gehäuses 3 von zylindrischer
Form als ein zweiter Zylinder dient, in einen Raum eingesetzt und
eingepaßt
ist, der von einer inneren Umfangswand des Gehäuses 3 in Form eines
zylindrischen Verbindungsstücks
umgeben ist, das in einer Zwischenposition mit einem Rohr „a" verbunden ist und
bei dem ein Schwamm 31 den Raum zwischen der Oberfläche am Außenumfang
des Rohres 30 und der Oberfläche am Innenumfang des Gehäuses 3 einnimmt.
Wenn in dem Rohr „a" eine Druckschwankung
erzeugt wird, kann die Druckschwankung (Druckwelle) aufgefangen
werden, wobei sich das Rohr 30 ausdehnt und den Schwamm 31 infolge
des erzeugten Drucks zusammenpreßt. Gemäß dieser Konstruktion würde die
Dämpfung
der Druckschwankung, obwohl eine gute Haltbarkeit des Kissenteils
erwartet werden kann, da der aus elastischem Material bestehende
Schwamm 31 durch das Rohr 30 geschützt wird,
nicht vollständig
zur Wirkung kommen, da die Druckschwankung über das Rohr 30 direkt
auf das das Kissenteil einwirkt, ohne irgendwelche kleine Bohrungen
zu passieren, so dass entsprechend einer derartigen Druckschwankung
ein demgemäß größeres Volumen
des Kissenteils erforderlich ist. Mit dem normalen Volumen des Kissenteils
wäre die
Wirkung einer Dämpfung
der Druckschwankung also nur begrenzt, und das Problem bleibt bestehen.
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17(D) der vorliegenden Erfindung entspricht 4(C) in der Official Gazette, Japanische
Ungeprüfte
Gebrauchsmuster-Veröffentlichung
Nr. Hei 7-28296. Diese Vorrichtung nach dem Stand der Technik ist mit
zahlreichen Bohrungen 53 in einer Rohrwand 52a versehen,
wodurch eine ausreichende Wirkung der Druckschwankungs- Dämpfung erzielt werden kann,
da die Druckschwankung, indem sie den Abschnitt mit den Durchtrittsöffnungen
durchdringt, auf das mit einem Druckgas gefüllte Kissenteil einwirkt. Es
treten jedoch mehrere Probleme hinsichtlich der Haltbarkeit auf,
wie zu Beispiel der Umstand, dass das Druckgas, mit dem das Kissenteil
gefüllt
ist, ständig
durch die Kissenwand entweicht.
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Die
bevorzugte Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom Leitungs-Einbau-Typ
würde kleine Bohrungen,
die zum Fluid-Kanal führen,
ein zylindrisches Diaphragma, das den kleinen Bohrungenn gegenüberliegt,
wobei sich zwischen dem Diaphragma und den Bohrungen ein Zwischenraum
befindet, und ein Kissenmaterial aufweisen, das um den Außenumfang
des zylindrischen Diaphragmas herum angeordnet ist. Wenn diese Art
von Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung gewählt werden
soll, ist es äußerst wichtig
zu beachten, wie diese Konstruktion durch einfache Montage mit geringsten
Kosten realisiert und gleichzeitig die Wirksamkeit des Kissenteils
bei der Druckenergieumwandlung über
einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden kann.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfinder konzentrierten sich auf die Probleme, die sich aus dem
oben erörterten
herkömmlichen Typ
einer Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung ergeben haben, und
es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine kompakte Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ zu liefern, die eine bessere Wirksamkeit
der Druckenergieumwandlung über
einen langen Zeitraum aufrechterhält, indem sie die Fluid-Dichtigkeit
mit Hilfe des zylindrischen Diaphragmas gewährleistet, und die auch eine
verbesserte Wirkung der Druckschwankungs-Dämpfung und/oder Wirksamkeit
der Druckenergieumwandlung zeigt, indem sie kleine Bohrungen, die
zum Fluid-Kanal führen,
ein zylindrisches Diaphragma, das den kleinen Bohrungen gegenüberliegt,
wobei sich zwischen dem Diaphragma und den Bohrungen ein Zwischenraum
befindet, und ein Kissenmaterial, das um den Außenumfang des zylindrischen
Diaphragmas herum angeordnet ist, miteinander kombiniert.
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Nach
der vorliegenden Erfindung wird das genannte Ziel mit einer Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ erreicht, die die Merkmale des unabhängigen Anspruchs
1 aufweist. Dementsprechend wird eine Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ geliefert, die aus einem zylindrischen Einlassverbindungskörper und
einem Auslassverbindungskörper
besteht, die an einer Zwischenposition des Rohrleitungssystems in
Reihe verbunden sind, so dass sie einen zylindrischen Raum zwischen
dem zylindrischen Einlassverbindungskörper und dem Auslassverbindungskörper bilden.
Der zylindrische Einlassverbindungskörper und der Auslassverbindungskörper sind
jeweils mit einem ausgesparten Sitz gebildet, die einander zugewandt
sind, und jeder der ausgesparten Sitze ist mit einer Mittendurchgangsbohrung
in der Mittelposition versehen, die mit einem Fluid-Kanal innerhalb
des Rohres verbunden ist. Jedes der Enden einer Hülse mit
zylindrischer Form ist in einem Raum zwischen den Mittendurchgangsbohrungen
des zylindrischen Einlassverbindungskörpers und des Auslassverbindungskörpers angeordnet.
Ein Paar von vorspringenden Flanschen ist von der Hülse vorspringend
ausgebildet, so dass zwischen den vorspringenden Flanschen und den
ausgesparten Sitzen jeweils Spalte entstehen. Ein zylindrisches
Diaphragma, das elastische Eigenschaften hat, ist an einem Außenumfang
der Hülse
angeordnet, und ein Paar von einwärts gerichteten Lippenabschnitten
an jedem Ende des zylindrischen Diaphragmas wird durch die Paare
der ausgesparten Sitze und der vorspringenden Flansche gepresst
und gelagert. Zwischen der Hülse
und dem zylindrischen Diaphragma wird eine zylindrische Kammer gebildet,
und die zylindrische Kammer ist über
kleine Bohrungen in der Wand der Hülse mit der Fluid-Durchgangsbohrung
im Inneren der Hülse
verbunden, und das elastisches Kissen ist an dem Außenumfang
des zylindrischen Diaphragmas angeordnet.
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Nach
Anspruch 2 der vorliegenden Erfindung wird eine Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom
Leitungs-Einbau-Typ vorgelegt, wie sie in Anspruch 1 beansprucht
wird, wobei der ausgesparte Sitz ein ausgesparter sphärischer
Sitz ist und das Paar von vorspringenden Flanschen ein Paar von
vorspringenden sphärischen
Flanschen ist.
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Nach
Anspruch 3 der vorliegenden Erfindung wird die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom
Leitungs-Einbau-Typ vorgelegt, wie sie in Anspruch 2 beansprucht
wird. Der Krümmungsradius
der ausgesparten sphärischen
Sitze, die an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper und
dem Auslassverbindungskörper
ausgebildet sind, ist größer als
der Krümmungsradius
des Außenumfangs
der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte, die an den beiden Enden des zylindrisches
Diaphragmas gebildet sind.
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Nach
Anspruch 4 der vorliegenden Erfindung wird die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom
Leitungs-Einbau-Typ vorgelegt, wie sie in Anspruch 1 beansprucht
wird. Die Formen der ausgesparten Sitze werden von mehrwinkligen
Oberflächen
gebildet, die in die Richtung zu dem zylindrischen Diaphragma vorspringen
und aus diesem ausgespart sind, kombiniert mit den einwärts gerichteten
Lippenabschnitten an den beiden Enden des zylindrischen Diaphragmas,
deren Dicke viel größer ist
als die Dicke des mittleren Teils des Diaphragmas.
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Nach
Anspruch 5 der vorliegenden Erfindung wird die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom
Leitungs-Einbau-Typ vorgelegt, wie sie in Anspruch 1 beansprucht
wird. Die Formen der ausgesparten Sitze sind rechtwinklig, springen
in Richtung zu dem zylindrischen Diaphragma vor und bilden zwischen
den ausgesparten Sitzen und der Hülse Spalte, die eine gekröpfte Form
aufweisen, kombiniert mit den Lippenabschnitten an den beiden Enden
des zylindrischen Diaphragmas, die eine gekröpfte Form aufweisen und in Richtung
zur Innenkante des sphärischen
Flanschs der Hülse
abgesenkt sind.
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Nach
Anspruch 6 der vorliegenden Erfindung wird die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom
Leitungs-Einbau-Typ vorgelegt, wie sie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis
5 beansprucht wird, wobei das elastische Kissen aus syndiotaktischem
Schaum besteht, der hergestellt wird, indem einem aus Gel oder Gummi
bestehenden Basismaterial elastische Mikro-Ballonfaserfüller zugefügt werden.
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Und
nach Anspruch 7 der vorliegenden Erfindung wird die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom
Leitungs-Einbau-Typ vorgelegt, wie sie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis
5 beansprucht wird, wobei das elastische Kissen aus Schaummaterial
besteht, dessen Anfangshärte
unter den Bereich von „Asker
C 30 und 85" nach
dem Japanischen Industriestandard S 6050 fällt und dessen offenbare Dichte
in den Bereich von 0,30 und 0,70 fällt. Die Anfangshärte kann
mit dem Standhöhenmesser
eines Härtemessers „Asker
C" gemessen werden,
der von der Kobunshi Keiki Co., Ltd. in Kyoto, Japan hergestellt
wird.
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Bei
dieser Konstruktion sind gemäß der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ aus Anspruch 1 der zylindrische Einlassverbindungskörper und
der Auslassverbindungskörper
an einer Zwischenposition des Rohrleitungssystems in Reihe verbunden.
Mittendurchgangsbohrungen sind an den Mittelpositionen sowohl des
zylindrischen Einlassverbindungskörpers als auch des Auslassverbindungskörpers vorgesehen,
daher strömt
das Fluid durch die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom Leitungs-Einbau-Typ.
Die beiden Enden der Hülse
sind in den Mittendurchgangsbohrungen angeordnet, die einander gegenüberliegen,
während
das zylindrische Diaphragma um die Hülse herum angeordnet ist. Die
am Ende des zylindrischen Diaphragmas gebildeten einwärts gerichteten
Lippenabschnitte werden während
des Zusammenbaus von den in der Nähe der Endteile der Hülse gebildeten
vorspringenden Flanschen gegen die ausgesparten Sitze des Einlass-
und des Auslassverbindungskörpers
gepresst und gehalten und sichern die Wasserdichtigkeit des elastischen
Kissens. Demgemäß strömt das in
die Mittendurchgangsbohrung eintretende Fluid vollständig in
den Fluid-Durchgang innerhalb der Hülse, ohne aus dem zylindrischen
Diaphragma zu entweichen. Es ist allgemein bekannt, dass der Wirkungsgrad
eines elastischen Kissens bei der Energieumwandlung proportional
zum Verdrängungsbetrag
des elastischen Kissens und zur Wirkung der inneren Reibung ist,
und wenn das elastische Kissen in dem Fluid-Kanal untergebracht
wird, wird das Fluid in kurzer Zeit um die gesamte Oberfläche des
elastischen Kissens herumströmen,
so dass das elastische Kissen betrachtet werden kann, als sei es
in dem Fluid untergebracht worden. Da ein Fluid die Eigenschaft
der gleichmäßigen Druckübertragung
besitzt, würde
in diesem Fall der Effekt der Energiestreuung eintreten. Schließlich könnte die
Druckenergie gleichmäßig auf
jede Obertläche
des elastischen Kissens einwirken, so dass es unmöglich wäre, den
ausreichenden Verdrängungsbetrag
und die Wirkung der inneren Reibung zu erreichen, die für die effektive
Energieumwandlung notwendig sind. Da es klar ist, dass die effektive
Energieumwandlung mit Hilfe eines elastischen Kissens mit geringem
Volumen vorgenommen werden kann, indem das Verfahren der in eine Richtung
konzentrierten Druckenergie angewandt und diese Druckenergie nicht
zerstreut wird, kann daher die Wirkung der Druckenergieumwandlung über einen
langen Zeitraum dadurch aufrechterhalten werden, dass die Wasserdichtigkeit
des elastischen Kissens mit Hilfe eines zylindrischen Diaphragmas
gegen das Fluid gewährleistet
wird.
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Da
die Fluid-Durchgangsbohrung der Hülse und die zylindrische Kammer
innerhalb des zylindrischen Diaphragmas durch in der Wand der Hülse vorgesehene
kleine Bohrungen miteinander verbunden sind, wird bei Auftreten
einer Druckschwankung die Druckenergie beim Durchtritt durch die
kleinen Bohrungen zuerst teilweise verringert und bewegt sich dann
weiter in der Umfangsrichtung nach außen, so dass sie schließlich die
zylindrische Kammer innerhalb des zylindrischen Diaphragmas erreicht.
Die Druckenergie wird zuerst durch diese kleinen Bohrungen verringert
und wird dann über
das zylindrische Diaphragma an das elastische Kissen übertragen.
Das zylindrische Diaphragma wird die Druckenergie aufnehmen, sich
aber ausdehnen, und das elastische Kissen wird ebenfalls die Druckenergie
aufnehmen, wird aber zusammengedrückt und verformt, und daher
wird die komplexe Energieumwandlung, die all das Beschriebene mit
dem ausreichenden Verdrängungsbetrag
und der inneren Reibung des elastischen Kissens einschließt, gleichzeitig
vorgenommen.
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Gemäß der in
Anspruch 2 beanspruchten Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ sind die sphärischen Oberflächen durch
den an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper und dem Auslassverbindungskörper ausgebildeten
ausgesparten Sitz und durch die an den beiden Enden der Hülse vorspringend
ausgebildeten vorspringenden sphärischen
Flansche gebildet worden. Wenn der zylindrische Einlassverbindungskörper und
der Auslassverbindungskörper
mit dem zylindri schen Diaphragma und der Hülse in seinem Inneren zusammengebaut
werden, werden die Außenflächen am
Ende des zylindrischen Diaphragmas, die in Übereinstimmung mit der Form
der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte gebildet worden sind, jeweils von dem
sphärischen
Flansch der Hülse
erfasst und gegen den Teil der gekrümmten Oberflächen gepresst,
die an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper und dem Auslassverbindungskörper ausgebildet
sind, so dass die Fluid-Dichtigkeit gewährleistet werden kann.
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Gemäß der in
Anspruch 3 beanspruchten Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ ist der Krümmungsradius der an dem zylindrischen
Einlassverbindungskörper
und dem Auslassverbindungskörper
gebildeten ausgesparten Sitze größer als
der Krümmungsradius
des Außenumfangs der
an den beiden Enden des zylindrischen Diaphragmas gebildeten einwärts gerichteten
Lippenabschnitte. Wenn der zylindrische Einlassverbindungskörper und
der Auslassverbindungskörper
mit dem zylindrischen Diaphragma und der Hülse in seinem Inneren zusammengebaut
werden, werden die Außenflächen am
Ende des zylindrischen Diaphragmas, die in Übereinstimmung mit der Form
der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte gebildet worden sind, jeweils von dem
sphärischen
Flansch der Hülse
erfasst und gegen den Teil der gekrümmten Oberflächen gepresst,
die an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper und dem Auslassverbindungskörper ausgebildet
sind, so dass die hohe Fluid-Dichtigkeit gewährleistet werden kann. Weiterhin
wird entsprechend dieser Beziehung der Krümmungsradien, während sich
das zylindrische Diaphragma als Reaktion auf das Zusammendrücken und
die dem entgegenwirkende Elastizität des elastischen Kissens,
auf das die Druckschwankung einwirkt, wiederholt nach außen ausdehnt
und nach innen zurückzieht,
eine geringere Möglichkeit
dafür bestehen,
dass die Endabschnitte des zylindrischen Diaphragmas am Außenumfang
der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte infolge von Abrieb an den ausgesparten
Sitzen abgenutzt werden, die an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper und
dem Auslassverbindungskörper
ausgebildet sind, so dass sowohl die Haltbarkeit als auch die hohe
Fluid-Dichtigkeit gegenüber
dem elastischen Kissen gewährleistet und über einen
langen Zeitraum aufrechterhalten werden können.
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Gemäß der in
Anspruch 4 beanspruchten Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ werden die Formen der an dem zylindrischen
Einlassverbindungskörper
und dem Auslassverbindungskörper
gebildeten ausgesparten Sitze von mehrwinkligen Oberflächen gebildet,
die in die Richtung zu dem zylindrischen Diaphragma vorspringen
und aus diesem ausgespart sind, kombiniert mit den einwärts gerichteten
Lippenabschnitten an den beiden Enden des zylindrischen Diaphragmas,
deren Dicke viel größer ist
als die Dicke des mittleren Teils des Diaphragmas. Wenn der zylindrische
Einlassverbindungskörper
und der Auslassverbindungskörper
mit dem zylindrischen Diaphragma und der Hülse in seinem Inneren zusammengebaut
werden, werden die Außenflächen am
Ende des zylindrischen Diaphragmas, die in Übereinstimmung mit der Form
der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte gebildet worden sind, jeweils von dem
sphärischen
Flansch der Hülse
erfasst und gegen die mehrwinkligen Oberflächen gepresst, die an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper und
dem Auslassverbindungskörper
ausgebildet sind, so dass die hohe Fluid-Dichtigkeit gewährleistet
werden kann. Insbesondere wenn das zylindrische Diaphragma gegen
die mehrwinkligen Oberflächen
der Einlass- und Auslassverbindungskörper gepresst wird, werden
die Preßränder an
den äußeren Oberflächen der
Endabschnitte des zylindrischen Diaphragmas niedergedrückt und
verformt, so dass sie eng anliegen und einen höheren und starken Anpreßdruck erzeugen
und sich so die Fluid-Dichtigkeit weiter verbessern wird.
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Gemäß der in
Anspruch 5 beanspruchten Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ sind die Formen der ausgesparten Sitze rechtwinklig,
springen in Richtung zu dem zylindrischen Diaphragma vor und bilden
zwischen den ausgesparten Sitzen und der Hülse Spalte, die eine gekröpfte Form
aufweisen, kombiniert mit den Lippenabschnitten an den beiden Enden
des zylindrischen Diaphragmas, die eine gekröpfte Form aufweisen und in
Richtung zur Innenkante des sphärischen
Flanschs der Hülse
abgesenkt sind. Wenn der zylindrische Einlassverbindungskörper und
der Auslassverbindungskörper
mit dem zylindrischen Diaphragma und der Hülse in seinem Inneren zusammengebaut
werden, werden die Außenflächen am
Ende des zylindrischen Diaphragmas, die in Übereinstimmung mit der Form
der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte gebildet worden sind, jeweils von dem
sphärischen
Flansch der Hülse
erfasst und gegen die Oberflächen
mit gekröpfter
Form gepresst, die an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper und
dem Auslassverbindungskörper
ausgebildet sind, so dass die hohe Fluid-Dichtigkeit gewährleistet
werden kann.
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Gemäß der in
Anspruch 6 beanspruchten Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ kann bei der Dämpfung der Druckschwankung,
da das elastische Kissen aus dem syndiotaktischen Schaum besteht,
der hergestellt wird, indem einem Basismaterial, wie zum Beispiel
Gel oder Gummi, elastische Mikro-Ballonfaserfüller zugefügt werden, und da es von dem
zylindrischen Diaphragma geschützt
wird, das elastische Eigenschaften besitzt, eine ausgezeichnete
Wirkungsweise festgestellt werden, und die Wirksamkeit der Druckenergieumwandlung
kann über
einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden.
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Des
weiteren kann bei der Dämpfung
der Druckschwankung, da gemäß der in
Anspruch 7 beanspruchten Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs- Einbau-Typ
das elastische Kissen aus Schaummaterial besteht, das eine Anfangshärte von „Asker
C 30–85" und eine offenbare
Dichte von 0,30–0,70 hat,
und da es von dem zylindrischen Diaphragma geschützt wird, das elastische Eigenschaften
besitzt, eine ausgezeichnete Wirkungsweise festgestellt werden,
und die Wirksamkeit der Druckenergieumwandlung kann über einen
langen Zeitraum aufrechterhalten werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird im Folgenden unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen
detailliert beschrieben, dabei ist
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
auseinander gezogene perspektivische Darstellung der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
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3 eine
Schnittdarstellung der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
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4 eine
Schnittdarstellung von Bestandteilen der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
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5 eine
Schnittdarstellung, die die Funktionsweise der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom
Leitungs-Einbau-Typ nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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6 eine
Schnittdarstellung, die die Beziehung zwischen den Krümmungsradien
eines ausgesparten Sitzes, eines zylindrischen Diaphragmas und einer
Hülse zeigt;
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7 eine
perspektivische Darstellung, die ein Anwendungsbeispiel für die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 eine
schematische Schnittdarstellung, die ein Anwendungsbeispiel für die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 eine
perspektivische Darstellung, die ein Anwendungsbeispiel für die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 eine
Schnittdarstellung der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach mehreren Beispielen gemäß dem Stand
der Technik;
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11 eine
perspektivische Darstellung, die ein Anwendungsbeispiel für die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12 eine
Teilschnittdarstellung einer Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
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13 eine
Teilschnittdarstellung einer Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
-
14 eine
Schnittdarstellung einer Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
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15 eine
Schnittdarstellung einer Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
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16 ein
vergleichendes Diagramm mit Kennlinien, die die Haltbarkeit der
Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach der vorliegenden Erfindung und von
einer nach dem Stand der Technik zeigen; und
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17 eine
Reihe von Schnittdarstellungen, die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtungen
vom Leitungs-Einbau-Typ nach dem Stand der Technik zeigen.
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DIE BESTE ART, DIE ERFINDUNG
AUSZUFÜHREN
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Jetzt
wird ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen
erläutert.
Die 1 bis 6 zeigen eine Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ 100 nach einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, und die 7 bis 11 zeigen
Anwendungsbeispiele für
Vorrichtungen in Verbindung mit Wasser. Des weiteren zeigt Tabelle
1 in der vorliegenden Beschreibung die experimentell gewonnenen
Ergebnisse zum Betriebsverhalten des aktuellen Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 1 gezeigt, besteht die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ 100 aus einem zylindrischen Einlassverbindungskörper 1 mit einem
verbindenden Gewindeabschnitt 1A und einem Auslassverbindungskörper 3 mit
einem verbindenden Gewindeabschnitt 3A, so dass die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ 100 über die verbindenden Gewindeabschnitte 1A und 3A in
Reihe mit einem Rohrleitungssystem P verbunden werden kann. Ein äußeres Gehäuse 1B des
zylindrischen Einlassverbindungskörpers 1 und ein Körper 3B des
Auslassverbindungskörpers 3 werden
miteinander verbunden, indem ein Innengewinde 1E und ein
Außengewinde 3E miteinander
in Eingriff gebracht werden, wodurch innerhalb des äußeren Gehäuses 1B ein
zylindrischer Raum S gebildet wird.
-
Die
Bestandteile der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom Leitungs-Einbau-Typ 100 nach dem
aktuellen Ausführungsbeispiel
werden unter Bezug auf die 2 und 4 erörtert. Der
zylindrische Einlassverbindungskörper 1 ist
mit dem verbindenden Gewindeabschnitt 1A, der mit dem Rohr
P verbunden ist, und mit einer gebohrten Mittendurchgangsbohrung 1C versehen,
die zu einem Fluid-Kanal R in dem Rohr P führt. An der Innenfläche der
Mittendurchgangsbohrung 1C ist ein ausgesparter Sitz 1D ausgebildet.
Weiterhin ist das Innengewinde 1E oben an der Innenfläche des äußeren Gehäuses 1B angebracht,
dessen Durchmesser größer ist
als der des verbindenden Gewindeabschnitts 1A. Der Auslassverbindungskörper 3,
der dem zylindrischen Einlassverbindungskörper 1 zugewandt ist
und in ihn eingreift, ist mit dem verbindenden Gewindeabschnitt 3A,
der mit dem Rohr P verbunden ist, und mit der gebohrten Mittendurchgangsbohrung 3C versehen,
die auch zu dem Fluid-Kanal R innerhalb des Rohres P führt. An
der Innenfläche
der Mittendurchgangsbohrung 3C ist auch ein ausgesparter
Sitz 3D ausgebildet.
-
Des
weiteren ist an der Außenfläche des
Körpers 3B,
deren Durchmesser größer ist
als der des verbindenden Gewindeabschnitts 3A, das Außengewinde 3E ausgebildet.
Sowohl der zylindrische Einlassverbindungskörper 1 als auch der
Auslassverbindungskörper 3 bestehen
aus einem gewöhnlichen
Metall, wie zum Beispiel nichtrostendem Stahl, oder aus verstärktem Kunstharz
mit hoher Zugfestigkeit usw., Werkstoffen, die sich für Rohrleitungssysteme
eignen. Die ausgesparten Sitze 1D, 3D werden jeweils
mit einem optimalen Krümmungsradius
gestaltet, z. B. 5 mm, wobei gute Formbarkeit und die Abriebbeständigkeit
des zylindrischen Diaphragmas zu berücksichtigen sind.
-
Die
Hülse 5,
die von einer Fluid-Durchgangsbohrung 5F zwischen den Endteilen 5A und 5B durchdrungen
wird, weist eine zylindrische Form auf, und zwei kleine Bohrungen 5E befinden
sich an einer im wesentlichen mittleren Position zwischen den Endteilen 5A und 5B.
Das Endteil 5A wird in die Mittendurchgangsbohrung 3C des
Auslassverbindungskörpers 3 eingesetzt,
und das andere Endteil 5B wird in die Mittendurchgangsbohrung 1C des
zylindrischen Einlassverbindungskörpers 1 eingesetzt.
In der Nä he
des Endteils 5A befindet sich ein vorspringender sphärischer
Flansch 5C, und ein weiterer vorspringender sphärischer
Flansch 5D befindet sich in der Nähe des Endteils 5B.
Der Krümmungsradius
der vorspringenden sphärischen
Flansche 5C, 5D ist auf einen geringen Wert, z.
B. 3 mm, festgesetzt worden. Die Hülse 5 besteht aus
einem gewöhnlichem
Metall, wie zum Beispiel nichtrostendem Stahl, oder aus verstärktem Kunstharz
mit hoher Zugfestigkeit usw., Werkstoffen, die sich für Rohrleitungssysteme
eignen.
-
Das
zylindrische Diaphragma 7 weist eine zylindrische Form
auf und besitzt elastische Eigenschaften, es ist am Außenumfang
der Hülse 5 befestigt
und umgibt diese. An den beiden Enden des zylindrischen Diaphragmas 7 befinden
sich die einwärts
gerichteten Lippenabschnitte 7A und 7B, die jeweils
nach innen ragen. Als Hinweis, auch was die bevorzugte Variante
des aktuellen Ausführungsbeispiels
betrifft: Der Außendurchmesser
des zylindrischen Diaphragmas 7 beträgt 20 mm und seine Gesamtlänge 28 mm,
der Innendurchmesser der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte 7A und 7B beträgt 8 mm,
der Krümmungsradius
der Außenfläche der
einwärts
gerichteten Lippenabschnitte ist 3,5 mm, und der Innendurchmesser
des zylindrischen Diaphragmas beträgt 14 mm. Das zylindrische
Diaphragma 7 kann zum Beispiel aus walzbarem (heißvulkanisierendem)
Silikongummi mit hoher Festigkeit und guter Abnutzungsbeständigkeit
bestehen, und andere Werkstoffe wie synthetischer Gummi EPDM können ebenfalls
je nach Art des betreffenden Fluids und den Eigenschaften des elastischen
Kissens eingesetzt werden.
-
Ein
elastisches Kissen 8 ist in zylindrischer Form rund um
das zylindrische Diaphragma 7 angeordnet, so dass die Energie
der Druckschwankungen aufgenommen werden kann. Das elastische Kissen 8 besteht aus „syndiotaktischem
Schaum", der hergestellt
wird, indem elastische Mikro-Ballonfaserfüller einem nach dem Stand der
Technik bekannten Basismaterial, zum Beispiel Gel oder Gummi, zugesetzt
werden. Dieser Schaum ist auch als „synthetischer Schaum" bekannt, und vorzugsweise
kann ein aus Silikon hergestellter syndiotaktischer Schaum verwendet
werden. Wenn ein aus Silikon hergestellter syndiotaktischer Schaum
verwendet wird, kann ein Silikongel oder Silikongummi geeignet sein,
bei dem die Nadel-Einsteckrate nach JIS (Japanischem Industriestandard)
K 2207 (Masse 50 g) 200 beträgt
und die Gummihärte
nach JIS K 6301 einen Wert von 50 hat. Der Durchmesser eines jeden
elastischen Mikro-Ballonfaserfüllers
kann zwischen 10 μm
oder mehr und 1000 μm
liegen, und diese elastischen Mikro-Ballonfaserfüller werden dem Basismaterial
mit einem Anteil von 1–6
% zugesetzt.
-
Der
Silikongummi kann vorzugsweise CX 52-282 sein, Hersteller Dow Corning
Toray Silicone Co., Ltd., ein Material, dessen Härte etwa „Asker C 55" beträgt. Die
Einheit „Asker
C" kann nach dem
Japanischen Industriestandard S 6050 angegeben wer den, gemessen
mit dem Standhöhenmesser
eines Härtemessers „Asker
C", der von der
Kobunshi Keiki Co., Ltd. in Kyoto, Japan hergestellt wird. Als Hinweis:
Die Härte
unter „Asker
C" ist nach SRIS
0101 (dem Standard der Gesellschaft der Gummiindustrie, Japan) oder
JIS S 6050 gemessen worden, vorgesehen als die geeignete Einheit
zur Messung der Härte
von Werkstoffen wie Gummi, Schaumelastomer oder Schwamm, die weicher
sind als JIS K 6301, wie oben erörtert.
Das Silikongel kann vorzugsweise CY 52-276 sein, Hersteller Dow Corning Toray
Silicone Co., Ltd. Es ist natürlich
möglich,
ein anderes Materiali als den genannten Silikongummi oder das genannte
Silikongel zu verwenden, so lange dieses Material eine Härte hat,
die den genannten Daten gleich ist, ein gutes Temperaturverhalten
aufweist, kein Risiko der Undichtigkeit durch Schmelzen und kein
Risiko der Qualitätsminderung
besteht und das Material eine gute Beständigkeit aufweist.
-
Ein
jeder der elastischen Mikro-Ballonfaserfüller, die dem Material zugesetzt
werden, hat eine Abmessung, die zwischen 10 μm oder mehr und 1000 μm liegt,
und weist eine Zelle aus elastischem Kunstharz auf, die die Fähigkeit
der elastischen Selbstverformung besitzt. Vorzugsweise kann „Ekusupanceru" (eingetragenes Warenzeichen
in Japan), Hersteller Nihon Phyllite Co., Ltd., oder „Matsumoto
Microsphere" (Warenzeichen),
Hersteller Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd. verwendet werden. Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel wird „Matsumoto
Microsphere 80 EDL Series" mit
Durchmessern von 30–200 μm verwendet.
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Als
weiteres Beispiel kann das elastische Kissen 8 vorzugsweise
aus Schaummaterial mit einer Anfangshärte von „Asker C 30–85" und einer offenbaren
Dichte von 0,30–0,70
hergestellt werden. Diese Art Schaummaterial kann aus verschiedenen
Polymertypen hergestellt werden, in dem vorliegenden Fall wird zum Beispiel
Polyurethan-Schaummaterial
für das
elastische Kissen verwendet. Das für das elastische Kissen 8 eingesetzte
Polyurethan-Feinschaummaterial ist ein Art Polyurethanschaum, der
unzählige
feine isolierte Schäume
aufweist. Dieses Schaummaterial kann als halbhartes Material klassifiziert
werden, aber unter den halbharten Materialien zählt es zu den Materialien härteren Typs.
Dieses Schaummaterial wird unter Ausnutzung des Gases hergestellt,
das erzeugt wird, wenn die Bauelemente Glykol und Diisocyanat mit
Hilfe von Wasser zur Reaktion gebracht werden. Wenn diese Reaktion
abläuft,
bilden das Bauelement Glykol und das Bauelement Diisocyanat mittels
Brückenbindung
eine Netzwerkstruktur, und zu diesem Zeitpunkt wird das genannte
Gas erzeugt, das dann zum Aufschäumen
und zur Herstellung des Polyurethan-Feinschaummaterials verwendet
wird. Obwohl es mehrere Typen von Polyurethan-Feinschaummaterial
gibt, könnte
dasjenige, das ausgezeichnete Dämpfungseigenschaften,
Stoßdämfungsverhalten
und Beständig keit
aufweist, wie beispielsweise eines, das einen guten Ruf als Dämpfungsmaterial
für Eisenbahnschienen
hat, als das Polyurethan-Feinschaummaterial ausgewählt werden,
da ein solches Dämpfungsmaterial
für Eisenbahnschienen
zum Beispiel für
elastische Dämpfungskörper unter
den Schwellen eingesetzt würde,
die harten Wetterbedingungen ausgesetzt sind und eine lange Zeit
durch schwere Belastung beansprucht werden. Es gibt Beschreibungen
zum Stand der Technik für
Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Feinschaummaterial, wie
das Verfahren zur Herstellung von Zellkern-Polyurethanelastomer
hoher Dichte für
elastische Dämpfungskörper unter Eisenbahnschwellen.
Diese Verfahren nach dem Stand der Technik werden in den Japanischen
Geprüften
Patent-Veröffentlichungen
Nr. Sho 58-50590, Sho 61-60202, Hei 4-22170, Hei 4-58494 und Hei
8-18391 sowie den Japanischen Patenten Nr. 2521837 und 2973847 beschrieben.
-
Das
oben erörterte
geeignete Schaummaterial kann eines sein, dessen Anfangshärte „Asker
C 30–85" ist und das eine
offenbare Dichte von 0,30–0,70
hat, und das am meisten bevorzugte Material ist unter den Produkten
der Nisshinbo Industries, Inc., Tokio, Japan unter der Bezeichnung „Dumplon
ES 202" zu finden
und hat eine Dichte von 0,30–0,40
(Modell harten Typs). Dieses Schaummaterial kann aufgrund der Gewährleistung
des vorbestimmten Verdrängungsbetrags
infolge der elastischen Eigenschaften sowie auch der inneren Reibung
(visko-elastischen Eigenschaften) als Medium der Druckenergieumwandlung
dienen. Ferner läßt sich von
dieser Sorte Schaummaterial feststellen, dass sie die Eigenschaft
hoher Härte
besitzt und eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit und Beständigkeit
aufweist, wie zum Beispiel gute Dämpfungseigenschaften und eine
gute Beständigkeit
gegen wiederholtes Zusammendrücken.
Außerdem
kann diese Sorte Schaummaterial das ausgezeichnete Energieaufnahme-
und Dämpfungsverhalten
gegenüber
Druckschwankungen über
lange Zeit beibehalten, selbst unter den für eine Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung schlimmsten
angenommenen Bedingungen, wie hohe Temperatur und hoher Druck. Diese
Sorte Schaummaterial läßt sich
nach Belieben in jede erdenkliche Form bringen, was dazu beitragen
kann, die Abmessungen der Erzeugnisse zu verringern. Aufgrund der
experimentellen Ergebnisse zum Betriebsverhalten (die weiter unten
erörtert
werden) wird berichtet, dass dieses Modell harten Typs „Dumplon
ES 202", dessen
Dichte 0,30–0,40
beträgt,
das beste Dämpfungsverhalten
zeigen kann.
-
Das
elastische Kissen 8 kann auch vorzugsweise aus „Cell Damper" (Warenzeichen) hergestellt
werden, indem zwischen dem Typ niedriger Härte BF-300 und dem Typ hoher
Härte BF-500
gewählt
wird, die jeweils von der Inoac Corporation, Nagoya, Japan hergestellt
werden; bei beiden Sorten handelt es sich um Schaum-Polyurethan elastomer
mit ununterbrochener Schaumstruktur (offene Zelle). Jedes der beiden
Materialien wirkt so, dass es die Schwingung infolge einer ausgezeichneten
Dämpfungswirkung
aufnimmt, und kann als das Medium der Druckenergieumwandlung für eine Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
dienen, da es eine gute Wirkung zeigt, die der der oben erörterten „Dumplon"-Serie gleichkommt
oder sogar noch besser ist. Des weiteren weist die „Cell Damper"-Serie im Vergleich
zu der „Dumplon"-Serie, die aus isolierten Schäumen besteht,
die Eigenschaft geringerer Deformation auf und kann gute Dämpfungseigenschaften
und eine gute Beständigkeit
gegen wiederholtes Zusammendrücken
zeigen. „Cell
Damper" kann nach
Belieben in jede erdenkliche Form gebracht werden und weist eine
gute Beständigkeit
gegen Wärme
und Kälte
bei geringerer Temperaturabhängigkeit
auf. Da bei der „Cell
Damper"-Serie außerdem eine
gute Verarbeitbarkeit einschließlich
des Sekundärprozesses
vorliegt, läßt sich
auch eine Verringerung der Materialkosten erreichen.
-
Der
Montageablauf der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom
Leitungs-Einbau-Typ 100 wird jetzt unter Bezug auf die 3 und 5 erörtert. Die
Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ 100 umfaßt die Kombination von zylindrischem
Einlassverbindungskörper 1 und
Auslassverbindungskörper 3 in
einem Stück,
wobei der zylindrische Raum S innerhalb des äußeren Gehäuses 1B durch das
Eingreifen des Innengewindes 1E des äußeren Gehäuses 1B in das Außengewinde 3E des
Körpers 3B gebildet
wird. Der verbindende Gewindeabschnitt 1A des zylindrischen
Einlassverbindungskörpers 1 und der
verbindende Gewindeabschnitt 3A des Auslassverbindungskörpers 3 sind
jeweils an einer Zwischenposition der Rohrleitung mit dem Rohr P
verbunden, so dass die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ 100 in Reihe in das Rohr P eingebaut
werden kann. Somit sind die Mittendurchgangsbohrung 1C des
zylindrischen Einlassverbindungskörpers 1 und die andere
Mittendurchgangsbohrung 3C des Auslassverbindungskörpers 3 jeweils
mit dem Fluid-Kanal innerhalb des Rohres P verbunden. Rund um die Mittendurchgangsbohrungen 1C bzw. 3D sind
die ausgesparten Sitze 1D bzw. 3D ausgebildet,
die einander in gegenüberliegender
Position zugewandt sind.
-
Die
Endteile 5A, 5B der Hülse 5 werden jeweils
in den Raum zwischen den Mittendurchgangsbohrungen 1C und 3C eingesetzt
und darin positioniert. Die vorspringenden sphärischen Flansche 5C, 5D,
die in der Nähe
der Endteile 5A, 5B vorspringend ausgebildet sind,
sind jeweils den ausgesparten Sitzen 1D, 3D zugewandt,
wobei jedes Mal ein Spalt G von ein paar Millimetern vorhanden ist.
Das zylindrische Diaphragma 7 mit elastischen Eigenschaften
ist rund um den Außenumfang
der Hülse 5 angeordnet,
wobei zwischen ihnen ein Zwischenraum vorhanden ist, so dass das
zylindrische Dia phragma 7 die Hülse 5 bedecken kann,
wobei sich zwischen ihnen eine zylindrische Kammer E1 von zylindrischer
Form bildet. Das zylindrische Diaphragma 7 weist einwärts gerichtete
Lippenabschnitte 7A, 7B auf, die an den beiden
Enden ausgebildet sind, und jeder der einwärts gerichteten Lippenabschnitte 7A, 7B wird
in den Spalt G eingesetzt und hineingepresst. Zu diesem Zeitpunkt
werden die einwärts
gerichteten Lippenabschnitte 7A, 7B von den ausgesparten
Sitzen 1D, 3D und den vorspringenden sphärischen
Flanschen 5C, 5D gepresst und gelagert und um
etwa 0,5 mm zusammengedrückt.
Das Ausmaß des
Zusammendrückens
der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte 7A, 7B wird durch
eine ganz geringfügige
Regulierung des Eingreifgrades des Innengewindes 1E des
zylindrischen Einlassverbindungskörpers 1 in das Außengewinde 3E des
Auslassverbindungskörpers 3 eingeregelt,
und sobald der beste Eingreifgrad gefunden worden ist, ist der drehbare
Eingriff des zylindrischen Einlassverbindungskörpers 1 mit dem Auslassverbindungskörper 3 in
dieser Position fixiert. Wie in 5 gezeigt,
wird entsprechend dieser Einregulierung die angemessene Fluid-Dichtigkeit
sowohl zwischen den Druck aufnehmenden Oberflächen des zylindrischen Diaphragmas 7 und
der jeweiligen ausgesparten Sitze 1D, 3D als auch
zwischen denen des zylindrischen Diaphragmas 7 und der
jeweiligen vorspringenden sphärischen
Flansche 5C, 5D gewährleistet, wodurch die Ausdehnung
und das Zurückziehen
des zylindrischen Diaphragmas 7 infolge von Druckschwankungen
ermöglicht
wird.
-
Obwohl
es möglich
ist, den Krümmungsradius
der ausgesparten Sitze 1D, 3D, den des Außenumfangs der
einwärts
gerichteten Lippenabschnitte 7A, 7B des zylindrischen
Diaphragmas 7 sowie den der vorspringenden sphärischen
Flansche 5C, 5D auf den gleichen Wert festzusetzen,
ist es vorzuziehen, beispielsweise den Krümmungsradius der ausgesparten
Sitze 1D, 3D mit 5 mm, den des Außenumfangs
der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte 7A, 7B des zylindrischen
Diaphragmas 7 mit 3,5 mm und den der vorspringenden sphärischen
Flansche 5C, 5D mit 3 mm zu wählen (siehe 6),
so dass zwischen den Krümmungsradien
folgende Beziehung besteht: „die
ausgesparten Sitze 1D, 3D > der Außenumfang der einwärts gerichteten
Lippenabschnitte 7A, 7B des zylindrischen Diaphragmas 7 > die vorspringenden
sphärischen
Flansche 5C, 5D".
Folglich kann zwischen dem Außenumfang
der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte 7A, 7B des zylindrischen
Diaphragmas 7 und den ausgesparten Sitzen 1D, 3D ein
Zwischenraum G1 gebildet werden, so dass Platz für Verdrängungsvolumen vorhanden ist,
daher wird die Möglichkeit
des Abriebs der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte 7A, 7B an den ausgesparten
Sitzen 1D, 3D gemäß der Kompressionscharakteristik
des elastischen Kissens 8 infolge von Druckschwankungen
geringer sein, da die ausgesparten Sitze 1D, 3D einen
größeren Krümmungsradius
als die einwärts
gerichteten Lippenabschnitte 7A, 7B haben, so
dass die Haltbarkeit der Endabschnitte (Preß- und Lagerabschnitte) des
zylindrischen Diaphragmas 7 über eine lange Zeit gewährleistet werden
kann. Des weiteren ist eine Ringnut „a" hohl an der Oberfläche des ausgesparten Sitzes 1D angebracht,
und die gleiche Ringnut „a" ist auch an der
Oberfläche
des anderen ausgesparten Sitzes 3D angebracht. Diese Ringnuten „a" sichern eine höhere Fluid-Dichtigkeit
infolge der starken Drücke,
die an den Kanten der jeweiligen Ringnut „a" gegen die einwärts gerichteten Lippenabschnitte 7A, 7B erzeugt
werden, noch zusätzlich.
-
Die
Fluid-Durchgangsbohrung 5F der Hülse 5 ist über die
in der Wand der Hülse 5 vorgesehenen
kleinen Bohrungen 5E mit dem zylindrischen Raum innerhalb
des zylindrischen Diaphragmas 7 verbunden. Das elastische
Kissen 8 wird an der Außenumfangsseite des zylindrischen
Diaphragmas 7 untergebracht. Die in der Wand der Hülse 5 angebrachten
kleinen Bohrungen wirken als Durchtrittsöffnungen, die die Funktion
der Druckminderung und der Frequenzumwandlung der Druckwelle ausüben, so
dass die Druckschwankung partiell verringert werden kann. Anzahl,
Lage und Durchmesser der in der Wand der Hülse 5 vorgesehenen
kleinen Bohrungen 5E sind je nach dem betreffenden Fluid,
dem Anwendungsgebiet, dem Bereich der zulässigen Durchflußmenge,
dem Rohrmaterial usw. zu wählen.
Nach dem aktuellen Ausführungsbeispiel
sind zwei Bohrungen vorgesehen, die einander in gegenüberliegender
Position zugewandt sind; es ist natürlich möglich, drei Bohrungen anzubringen,
und Anzahl und Lage können
willkürlich
bestimmt werden.
-
Die
oben erörterte
Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom Leitungs-Einbau-Typ 100 wird
in einer Zwischenposition des für
ein Rohrleitungssystem verwendeten Rohres P in Form eines Verbindungsstücks eingebunden,
das auch als ein Teil des Fluid-Kanals in der Rohrleitung dient,
und die Gesamtabmessungen der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ sind bemerkenswert gering. Nach dem in 3 dargestellten
aktuellen Ausführungsbeispiel
ist der Durchmesser der Fluid-Durchgangsbohrung 5F der
Hülse 5 kleiner
als der des Rohrleitungssystems. Demzufolge kann die Fluid-Durchgangsbohrung 5F,
wie im Falle der Funktion der kleinen Bohrungen 5E, selbst
in dem Stadium, wenn die Druckschwankung in die Fluid-Durchgangsbohrung 5F der
Hülse 5 eintritt,
ebenfalls die Druckschwankung verringern, indem sie als Durchtrittsöffnung dient,
und kann ebenso die Funktion der Druckminderung und der Frequenzumwandlung
der kleine Bohrungen 5E ausüben.
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Unter
Bezug auf die 7 bis 11 werden
jetzt Anwendungsbeispiele für
diese Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom Leitungs-Einbau-Typ 100 beschrieben. 7 ist
eine Gesamtansicht, die den Einsatz der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ verdeutlicht, die in einem Verbindungs stück 27 eines
Schlauchs 25 eingeschlossen ist, der den Wassereinlauf 20 einer
automatischen Waschmaschine 200 mit einem Wasserhahn 23 verbindet. 8 ist
eine schematische Schnittdarstellung, die die Situation hinter einer
Wand 30 zeigt, bei der die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ 100 an einem Rohr 32 angebracht
ist, und zwar als Alternative zu einer Vorrichtung, wie z. B. einem
Verbindungsstück,
das benötigt
wird, um das Rohr 32 mit einem Wasserhahn 35 zu
verbinden. 9 ist eine schematische Darstellung
einer Situation, in der zwei Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtungen vom
Leitungs-Einbau-Typ 100 jeweils an Rohren 42 und 45 angebracht
sind, die mit Rückfluß-Verhinderungsventilen
versehen sind, und zwar als Alternative zu Vorrichtungen, wie z.
B. Verbindungsstücken,
die benötigt werden,
um die Rohre 42 und 45 mit einer Einhebel-Mischbatterie 40 zu
verbinden. 10 ist eine Schnittdarstellung,
in der die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom Leitungs-Einbau-Typ 100 an
einem Kniestück
eines Absperrorgans 55 angebracht ist, das für den Krümmungsabschnitt
einer Rohrleitung verwendet wird. 11 ist
eine Schnittdarstellung, in der die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ 100 an
einem an der Wand befindlichen Verbindungsstück 59 angebracht ist,
das als Anschlußzapfen 57 für eine automatische
Waschmaschine dient.
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Wie
bereits erörtert,
wird die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom Leitungs-Einbau-Typ 100 an
den wesentlichen Teilen der Rohrleitung angebracht. Somit ist die
Gegenmaßnahme
gegen Fluid-Druckschlag abgeschlossen, wenn die Vorrichtung ausgewählt oder
angebracht ist, der vorhandene Platz kann effektiv genutzt werden,
und es besteht keine Notwendigkeit, den Mechanismus der betreffenden
Maschine zu verändern,
unabhängig
davon, ob es sich dabei um eine Maschine alter oder neuer Bauart
handelt. Weiterhin kann die notwendige Spezifikation leicht ermittelt
werden, da die Befestigungsposition, die die Verhinderung des Fluid-Druckschlags
beeinflußt,
feststeht, was dazu beitragen kann, die Abmessungen gering zu halten.
-
Die
Wirkungsweise der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom
Leitungs-Einbau-Typ nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird jetzt erörtert.
Der zylindrische Einlassverbindungskörper 1 und der Auslassverbindungskörper 3 sind
in einer Zwischenposition des Rohrleitungssystems in Reihe eingebunden.
Die Mittendurchgangsbohrungen 1C bzw. 3C sind
an den Mittelpositionen sowohl des zylindrischen Einlassverbindungskörpers 1 bzw.
auch des Auslassverbindungskörpers 3 vorgesehen,
und da die Mittendurchgangsbohrungen 1C und 3C beide
zu dem Fluid-Kanal R der Rohrleitung führen, tritt das Fluid in die
Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom Leitungs-Einbau-Typ 100 ein.
Die beiden Endteile 5A, 5B der Hülse 5 sind
zwischen der Mittendurchgangsbohrung 1C des ausgesparten
Sitzes 1D und der ande ren Mittendurchgangsbohrung 3C des
anderen ausgesparten Sitzes 3D angeordnet und einander
in gegenüberliegender
Position zugewandt. Die einwärts
gerichteten Lippenabschnitte 7A, 7B, die durch
die beiden Endabschnitte des zylindrischen Diaphragmas 7 gebildet
werden, werden durch die in der Nähe der beiden Endteile 5A, 5B vorspringend
gebildeten vorspringenden sphärischen
Flansche 5C, 5D und die ausgesparten Sitze 1D, 3D gepresst
und gelagert, um die Fluid-Dichtigkeit gegenüber dem elastischen Kissen 8 zu
gewährleisten.
-
Demgemäß fließt das Fluid,
das in die Mittendurchgangsbohrungen 1C, 3C eintritt,
vollständig
in das Innere der Hülse 5,
ohne aus dem Spalt zwischen den ausgesparten Sitzen 1D, 3D und
der Außenfläche des zylindrischen
Diaphragmas 7 zu dem Raum hin zu entweichen, in dem das
elastische Kissen 8 untergebracht ist. Da die Fluid-Durchgangsbohrung 5F der
Hülse 5 und
die zylindrische Kammer E1 innerhalb des zylindrischen Diaphragmas 7 durch
kleine Bohrungen 5E miteinander verbunden sind, die in
der Wand der Hülse 5 vorgesehen
sind, wird beim Auftreten einer Druckschwankung zuerst die Druckenergie
beim Durchtritt durch die kleinen Bohrungen 5E partiell
verringert, und breitet sich dann in Umfangsrichtung nach außen aus,
bis sie schließlich
die zylindrische Kammer E1 innerhalb des zylindrischen Diaphragmas 7 erreicht.
Die Druckenergie wird zuerst durch die kleinen Bohrungen 5E verringert
und dann über
das zylindrische Diaphragma 7 an das elastische Kissen 8 weitergegeben.
Das zylindrische Diaphragma 7 wird die Druckenergie aufnehmen,
sich aber ausdehnen, und das elastische Kissen 8 wird ebenfalls
die Druckenergie aufnehmen, wird aber zusammengedrückt und
verformt, und daher wird die komplexe Energieumwandlung, die all
das oben Erörterte
mit dem ausreichenden Verdrängungsbetrag
und der inneren Reibung des elastischen Kissens einschließt, gleichzeitig
ablaufen.
-
Wie
weiter oben erörtert,
ist gemäß der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ 100 die Fluid-Dichtigkeit gegenüber dem
elastischen Kissen 8 mit Hilfe des zylindrischen Diaphragmas 7 verbessert
worden, dadurch wird die Haltbarkeit gesichert, indem eine Situation
ausgeschlossen wird, in der das Fluid in die Zone rund um das elastische
Kissen 8 eintreten und die Druckenergie gleichmäßig auf jede
Oberfläche
des elastischen Kissens 8 einwirken würde, oder in der das Fluid
in das elastische Kissen 8 eindringen würde und die Energieumwandlung
nicht aufrechterhalten werden könnte.
Da sich des weiteren in der Hülse 5 kleine
Bohrungen 5E befinden, die die Funktion der Druckverringerung
der Druckenergie und die Funktion der Frequenzumwandlung der Druckwelle
ausüben,
so dass die Druckschwankung partiell verringert wird, kann sich
trotz der geringen Abmessungen dieser Fluid-Druckschlagverhinde rungsvorrichtung
vom Typ Leitungs-Einbau-Verbindungsstück die gesamte Wirkungsweise
der Umwandlung der Druckenergie verbessern.
-
Weiterhin
ist, wie in den 5 und 6 dargestellt,
der Krümmungsradius
der ausgesparten Sitze 1D, 3D, die an dem zylindrischen
Einlassverbindungskörper 1 und
dem Auslassverbindungskörper 3 ausgebildet
sind, auf 5 mm festgelegt worden, so dass er größer ist als der Krümmungsradius
des Außenumfangs
der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte 7A, 7B, die an den
beiden Endabschnitten des zylindrischen Diaphragmas 7 ausgebildet
sind, der auf 3,5 mm festgelegt worden ist. Wenn der zylindrische
Einlassverbindungskörper 1 und
der Auslassverbindungskörper 3 mit
dem zylindrischen Diaphragma und der Hülse in seinem Inneren zusammengebaut
werden, werden die Außenflächen an
den beiden Endabschitten des zylindrischen Diaphragmas 7,
die in Übereinstimmung
mit der Form der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte 7A, 7B gebildet worden
sind, jeweils von dem sphärischen
Flansch der Hülse
erfasst und gegen die gekrümmten
Oberflächen gepresst,
die an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper 1 und dem Auslassverbindungskörper 3 ausgebildet
sind, so dass die hohe Fluid-Dichtigkeit gewährleistet werden kann. Des
weiteren wird entsprechend dieser Beziehung der Krümmungsradien,
während
sich das zylindrische Diaphragma 7 als Reaktion auf die
Kompressionsverdrängung
des elastischen Kissens 8 infolge der Druckschwankung und
der ihr entgegenwirkenden Elastizität wiederholt nach außen ausdehnt
und nach innen zurückzieht,
eine geringere Möglichkeit
dafür bestehen,
dass die Endabschnitte des zylindrischen Diaphragmas 7 am
Außenumfang
der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte 7A, 7B infolge von
Abrieb an den ausgesparten Sitzen 1D, 3D abgenutzt
werden, die an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper 1 und
dem Auslassverbindungskörper 3 ausgebildet
sind, so dass sowohl die Haltbarkeit als auch die hohe Fluid-Dichtigkeit
gegenüber
dem elastischen Kissen 8 gewährleistet und über einen
langen Zeitraum aufrechterhalten werden können.
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Die
experimentellen Ergebnisse zum Betriebsverhalten der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ 100 werden in der Tabelle 1 weiter
unten dargestellt. Tabelle 1 zeigt anhand von Werten einen Vergleich
zwischen einer Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom Leitungs-Einbau-Typ
nach dem Stand der Technik und der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ 100,
die nach der vorliegenden Erfindung mit einem elastischen Kissen
versehen ist, dabei werden die Merkmale der bewerteten Muster kurz
beschrieben und die Bewertungskriterien angegeben. Die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach dem Stand der Technik ist „Meson", Hersteller Tabuchi
Corporation, bei der komprimiertes Gas in einen Kolben gefüllt worden
ist, und deren Aufbau im wesentlichen in der Official Gazette, Japanisches
Patent Nr. 2827160 beschrieben wird. Nach diesem Beispiel des Stands
der Technik wird bei der Fluid-(Wasser-) Druckschlagverhinderungsvorrichtung
(Sperre) vom Leitungs-Einbau-Typ zum Zwecke der Begrenzung der Strömung im
Verhältnis
zur Druckenergie eine Konstruktion gewählt, die einen Druckbehälter von
zylindrischer Form mit einer Bodenfläche und einen gleitenden Kolben
aufweist, der sich in diesem Druckbehälter befindet, worin Gas mit
einem vorbestimmten Druck in einen Raum des Druckbehälters gefüllt worden
ist. Es ist auch ein Gehäuse
mit einem Raum zur Unterbringung des Druckbehälters vorgesehen, das mit einem
Paar von Verbindungsstücken
versehen ist, von denen jedes an der tiefsten inneren Position eine
Durchtrittsöffnung
aufweist, die beide den gleichen Durchmesser haben. Wenn diese Wasser-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
installiert wird, ist der Druckbehälter so einzusetzen, dass die
Bewegungsrichtung des Kolbens senkrecht zu dem Fluid-Kanal liegt,
der zwischen dem Paar von Verbindungsstücken vorgesehen ist.
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Was
die Spezifikation der beiden Muster der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach der vorliegenden Erfindung betrifft,
so sind für
das elastische Kissen für
den praktischen Einsatz im Warm-/Kaltwasserversorgungssystem eines
normalen Haushalts die am besten geeigneten Abmessungen festgelegt
worden, und zwar die Gesamtlänge
mit 20 mm und der Durchmesser mit 44 mm; der Durchmesser der kleinen
Bohrungen 5E der Hülse 5,
das sind zwei Bohrungen, mit jeweils einem Durchmesser von 4,5 mm.
Was das Material des elastischen Kissens angeht, so besteht eines
von ihnen aus dem syndiotaktischen Schaum, der hergestellt wird,
indem elastische Mikro-Ballonfaserfüller einem Basismaterial, zum Beispiel
Gel oder Gummi, zugesetzt werden (im vorliegenden Fall Silikongel
CF 5058 + elastische Mikro-Ballonfaserfüller M 200
X 2,2 Masse-%), ein anderes besteht aus dem isoliert geschäumten Polyurethan-Material („Dumplon
ES 202", dessen
Dichte 0,30–0,40
beträgt),
und ein weiteres besteht aus dem ununterbrochen geschäumten Polyurethan-Material („Cell Dumper
BF 500").
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Die
experimentellen Ergebnisse lauteten wie folgt: Bei der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung „Meson", hergestellt von
der Tabuchi Corporation, bei der komprimiertes Gas in einen Kolben
gefüllt
worden ist, betrug die tatsächliche
Durchflußmenge
12 l/min, und die maximale Fluid-Druckschlag-Druckminderungsrate
lag bei 64,7 %; bei der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach der vorliegenden Erfindung, bei der
der syndiotaktische Schaum als elastisches Kissen eingesetzt wurde,
betrug die tatsächliche
Durchflußmenge
14 l/min, und die maximale Fluid-Druckschlag-Druckminderungsrate
lag bei 64,4 %; bei der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ, bei der das isoliert geschäumte Polyurethan-Material
als elastisches Kissen eingesetzt wurde, betrug die tatsächliche
Durchflußmenge
14 l/min, und die maximale Fluid-Druckschlag-Druckminderungsrate
lag bei 64,8 %; und bei der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ,
bei der das ununterbrochen geschäumte Polyurethan-Material
als elastisches Kissen eingesetzt wurde, betrug die tatsächliche
Durchflußmenge
14 l/min, und die maximale Fluid-Druckschlag-Druckminderungsrate
lag bei 64,5 %. Wie aus den genannten Daten zu ersehen ist, zeigt
die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom Leitungs-Einbau-Typ 100 nach der
vorliegenden Erfindung hinsichtlich der maximalen Fluid-Druckschlag-Druckminderungsrate
ein gutes Betriebsverhalten, das der Fluid-Druck schlagverhinderungsvorrichtung
vom Abzweig-Typ nach dem Stand der Technik gleichwertig ist. Was
weiterhin die tatsächliche
Durchflußmenge
betrifft, so wies die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ 100 nach der vorliegenden Erfindung
ein besseres Betriebsverhalten als die herkömmliche Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Abzweig-Typ auf. Damit wurde bewiesen, dass die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ 100 keine Verringerung des Durchflusses
zuließ und
ohne praktische Probleme ausreichende Durchflußeigenschaften gewährleistete.
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16 zeigt
den Vergleich von Ergebnissen eines Beständigkeitstests mit der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach dem Stand der Technik („Meson", hergestellt von
der Tabuchi Corporation) und der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach der vorliegenden Erfindung (elastisches
Kissen: Polyurethan-Schaummaterial „Dumplon ES 202", dessen Dichte 0,30–0,40 betrug).
Aus dem Diagramm in 16 geht hervor, dass die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach der vorliegenden Erfindung (elastisches
Kissen: Polyurethan-Schaummaterial „Dumplon ES 202", dessen Dichte 0,30–0,40 betrug)
die ausgezeichnete Leistung einer maximalen Fluid-Druckschlag-Druckminderungsrate
von mehr als 64 % aufrechterhalten konnte, bis die Anzahl ununterbrochener
Druckschlag-Einwirkungen auf 100.000 angestiegen war. Auf der anderen
Seite zeigt nach demselben Diagramm die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach dem Stand der Technik („Meson", hergestellt von
der Tabuchi Corporation), als die Anzahl ununterbrochener Druckschlag-Einwirkungen
auf 100.000 angestiegen war, eine Verringerung der maximalen Fluid-Druckschlag-Druckminderungsrate,
was auf das ständige
Entweichen komprimierten Gases zurückzuführen war. Als die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ
nach der vorliegenden Erfindung nach dem Erreichen einer Anzahl
ununterbrochener Druckschlag-Einwirkungen von 100.000 untersucht
wurde, wurde kein Austreten von Wasser an irgendeiner Stelle aus
dem Körper
festgestellt, und in bezug auf das langfristige Verhalten hinsichtlich
der Fluid-Dichtigkeit trat kein Problem auf.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Die
Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom Leitungs-Einbau-Typ 100 nach
der vorliegenden Erfindung ist natürlich nicht auf das oben erörterte Ausführungsbeispiel
beschränkt.
Gemäß der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ 100 eines zweiten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung, wie es in 12 gezeigt
wird, sind die ausgesparten Sitze 1D, 3D an dem
zylindrischen Einlassverbindungskörper 1 und dem Auslassverbindungskörper 3 jeweils
mit einer mehrwinkligen vorspringenden Oberfläche ausgebildet. Wenn der zylindrische
Einlassverbindungskörper 1 und
der Auslassverbindungskörper 3 mit
dem zylindrischen Diaphragma und der Hülse in seinem Inneren zusammengebaut
werden, werden die Außenflächen an
den Endabschnitten des zylindrischen Diaphragmas 7, die
in Übereinstimmung mit
der Form der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte 7A, 7B gebildet worden
sind, jeweils von dem sphärischen
Flansch der Hülse
erfasst und gegen die mehrwinkligen Oberflächen gepresst, die an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper 1 und
dem Auslassverbindungskörper 3 ausgebildet
sind, so dass die hohe Fluid-Dichtigkeit gewährleistet werden kann. Insbesondere
wenn beim Zusammenbauen das zylindrische Diaphragma 7 gegen
die mehrwinkligen Oberflächen
des Einlass-und des Auslassverbindungskörpers gepresst wird, werden
die Preßränder 61, 61 an
den Außenflächen der
Endabschnitte des zylindrischen Diaphragmas 7 niedergedrückt und
verformt, so dass sie eng anliegen und einen höheren und starken Anpreßdruck erzeugen
und sich so die Fluid-Dichtigkeit weiter verbessern wird.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Gemäß der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ 100 eines
dritten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung, wie es in 13 gezeigt
wird, weisen die ausgesparten Sitze 1D, 3D, die
an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper 1 und dem Auslassverbindungskörper 3 ausgebildet
sind, jeweils Kehlen 71, 71 auf, und es gibt auch
Vorsprünge 73, 73 an
den einwärts
gerichteten Lippenabschnitten 7A, 7B an den beiden
Enden des zylindrischen Diaphragmas 7. Wenn der zylindrische
Einlassverbindungskörper 1 und
der Auslassverbindungskörper 3 mit
dem zylindrischen Diaphragma und der Hülse in seinem Inneren zusammengebaut
werden, werden die Außenflächen an
den Endabschitten des zylindrischen Diaphragmas 7, die
in Übereinstimmung
mit der Form der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte 7A, 7B gebildet worden
sind, jeweils von dem sphärischen
Flansch der Hülse
erfasst und mit den Vorsprüngen 73, 73 gegen
die ausgesparten Sitze 1D, 3D gepresst und mit
starkem Druck in die Kehlen 71, 71 eingepaßt, so dass
die hohe Fluid-Dichtigkeit gewährleistet
werden kann.
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Viertes Ausführungsbeispiel
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Nach
einem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wie es in 14 gezeigt
wird, ist die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom Leitungs-Einbau-Typ 100 mit
einem Verbindungsstück
für einen
Schlauch einer automatischen Waschmaschine zusammengebaut und weist
einen am zylindrischen Einlassverbindungskörper 1 ausgebildeten
ausgesparten Sitz 1D auf, weiterhin ein ausgespartes Teil 81 des
zylindrischen Einlassverbindungskörpers 1 und ein weiteres
ausgespartes Teil 85 eines Schlauch-Ansatzstücks 83,
das drehbar an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper 1 befestigt
ist. Der ausgesparte Sitz 3D des Auslassverbindungskörpers 3 weist
eine sphärische
Form auf und kann dadurch über
eine Packung 87 mit dem Schlauchzapfen der automatischen
Waschmaschine verbunden werden. Wenn der zylindrische Einlassverbindungskörper 1 und
der Auslassverbindungskörper 3 mit
dem zylindrischen Diaphragma und der Hülse in seinem Inneren zusammengebaut
werden, werden die Außenflächen an
den Endabschnitten des zylindrischen Diaphragmas 7, die
in Übereinstimmung
mit der Form der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte 7A, 7B gebildet worden
sind, jeweils gepresst und kommen mit dem ausgesparten Teil 81 des
zylindrischen Einlassverbindungskörpers 1 und mit dem
anderen ausgesparten Teil 85 des Schlauch-Ansatzstücks 83,
das drehbar an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper 1 befestigt
ist, in engen Kontakt, so dass die hohe Fluid-Dichtigkeit gewährleistet
werden kann. Des weiteren kann das Schlauch-Ansatzstück 83 in
jedem beliebigen Winkel frei positioniert werden.
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Fünftes Ausführungsbeispiel
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Nach
einem fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wie es in 15 gezeigt
wird, ist die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom Leitungs-Einbau-Typ 100 im
Endstück
eines Wasserrohrstutzens eingebaut. Der am Auslassverbindungskörper 3 ausgebildete
ausgesparte Sitz 3D weist ein ausgespartes Teil 91 des
Auslassverbindungskörpers 3 auf,
ferner gibt es eine Fläche 97 einer
Packung 95, die ein in den Auslassverbindungskörper 3 eingesetztes
Anti-Rückflußventil 93 andrückt, und
das Ganze wird wie dargestellt zusammengebaut, so dass eine im wesentlichen rechtwinklige
ausgesparte Oberfläche
gebildet wird. Der ausgesparte Sitz 1D des zylindrischen
Einlassverbindungskörpers 1 weist
eine sphärische
Form auf. Wenn der zylindrische Einlassverbindungskörper 1 und
der Auslassverbindungskörper 3 mit
dem zylindrischen Diaphragma und der Hülse in seinem Inneren zusammengebaut
werden, werden die Außenflächen an
den Endabschitten des zylindrischen Diaphragmas 7, die
in Übereinstimmung
mit der Form der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte 7A, 7B gebildet worden
sind, jeweils gepresst und kommen mit der im wesentlichen rechtwinkligen
ausgesparten Oberfläche
in engen Kontakt, die von dem ausgesparten Teil 91 des
Auslassverbindungskörpers 3 und
der Fläche 97 der
Packung 95 gebildet wird, so dass die hohe Fluid-Dichtigkeit
gewährleistet
werden kann.
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Die
Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom Leitungs-Einbau-Typ 100 nach
der vorliegenden Erfindung ist natürlich nicht auf das oben erörterte Ausführungsbeispiel
beschränkt,
und jede beliebige Modifikation und Veränderung ist möglich, ohne
vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum
Beispiel weist das elastische Kissen 8, wie oben erörtert, eine
zylindrische Form auf, so dass die Wirkung der Druckaufnahme um
den gesamten Umfang herum in Richtung nach außen eintreten kann. Es können jedoch
auch mehrere (z. B. zwei oder drei) elastische Kissen in der Umfangsrichtung
angeordnet werden, wobei sich an den Positionen, die den kleinen
Bohrungen entsprechen, Zwischenräume
befinden. Ferner ist die Gestalt der vorspringenden sphärischen
Flansche 5C, 5D nicht auf die sphärische Form
beschränkt,
und es ist ebenso möglich,
dass winklige ebene Oberflächen
oder eine im wesentlichen rechtwinklige Oberfläche gebildet werden. Veränderungen
der Gestaltung oder des Werkstoffs der anderen Teile und ihre Kombination
können
vorgenommen werden, so lange sie nicht vom Umfang der vorliegenden
Erfindung abweichen. Die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung 100 wird
natürlich
auch für
jedes andere Fluid als Wasser verwendet.
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Wie
oben erörtert,
wird nach Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung, da die Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ die Hülse
mit kleinen Bohrungen, die den Fluid-Kanal und die Fluid-Kammer
am Außenumfang
der Hülse
miteinander verbinden, das zylindrische Diaphragma, das diesen kleinen
Bohrungen an der Außenumfangsseite
zugewandt ist, und das am Außenumfang
des zylindrischen Diaphragmas untergebrachte elastische Kissen umfaßt, beim
Auftreten einer Druckschwankung zuerst die Druckenergie beim Durchtritt
durch die kleinen Bohrungen partiell vermindert, und sie breitet
sich dann in der Umfangsrichtung weiter nach außen aus und erreicht schließlich die
zylindrische Kammer innerhalb des zylindrischen Diaphragmas. Die
Druckenergie wird zuerst durch diese kleinen Bohrungen verringert
und dann über das
zylindrische Diaphragma an das elastische Kissen weitergegeben.
Das zylindrische Diaphragma wird die Druckenergie aufnehmen, sich
aber ausdehnen, und das elastische Kissen wird ebenfalls die Druckenergie aufnehmen,
wird aber zusammengedrückt
und verformt, und daher wird die komplexe Energieumwandlung, die
all das oben Erörterte
mit dem ausreichenden Verdrängungsbetrag
und der inneren Reibung des elastischen Kissens einschließt, gleichzeitig
stattfinden. Daher kann sich, obwohl die Abmessungen der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ nach der vorliegenden Erfindung bemerkenswert
gering sind, eine ausgezeichnete Wirkung der Dämpfung der Druckschwankung
zeigen.
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Da
bei der Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom Leitungs-Einbau-Typ nach der vorliegenden
Erfindung die an den beiden Enden des zylindrischen Diaphragmas
vorgesehenen einwärts
gerichteten Lippenabschnitte von den ausgesparten Sitzen des zylindrischen
Einlassverbindungskörpers
sowie von den ausgesparten Sitzen des Auslassverbindungskörpers gepresst
und gelagert werden, ist außerdem
die Haltbarkeit gewährleistet,
indem eine Situation ausgeschlossen wird, in der das Fluid auf die
Seite des elastischen Kissens strömen und die Druckenergie gleichmäßig auf
jede Oberfläche
des elastischen Kissens einwirken würde oder in der das Fluid in
das elastische Kissen 8 eindringen würde und die Energieumwandlung
nicht aufrechterhalten werden könnte.
Da sich des weiteren in der Hülse
kleine Bohrungen befinden, die die Funktion der Druckverringerung
der Druckenergie und die Funktion der Frequenzumwandlung der Druckwelle
ausüben,
so dass noch die Funktion der partiellen Verringerung der Druckschwankung
hinzukommt, kann sich trotz der geringen Abmessungen dieser Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Typ Leitungs-Einbau-Verbindungsstück die gesamte Wirkungsweise
der Umwandlung der Druckenergie verbessern.
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Da
bei der in Anspruch 2 der vorliegenden Erfindung beanspruchten Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ der Krümmungsradius
der sowohl an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper als
auch an dem Auslassverbindungskörper
gebildeten ausgesparten Sitze größer ist
als der Krümmungsradius
des Außenumfangs
der an den beiden Enden des zylindrischen Diaphragmas gebildeten einwärts gerichteten
Lippenabschnitte, wird, wenn sich das zylindrische Diaphragma nach
der Einwirkung des Fluid-Druckschlags wiederholt nach außen ausdehnt
und nach innen zurückzieht,
eine geringere Möglichkeit dafür bestehen,
dass die einwärts
gerichteten Lippenabschnitte des zylindrischen Diaphragmas infolge
von Abrieb an den ausgesparten Sitzen abgenutzt werden, die sowohl
an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper als auch an dem Auslassverbindungskörper ausgebildet
sind, so dass die Haltbarkeit und die hohe Fluid-Dichtigkeit gewährleistet
und über
einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden können.
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Da
bei der in Anspruch 3 der vorliegenden Erfindung beanspruchten Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ der Krümmungsradius
der an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper und an dem Auslassverbindungskörper gebildeten
ausgesparten Sitze größer ist
als der Krümmungsradius des
Außenumfangs
der an den beiden Enden des zylindrischen Diaphragmas gebildeten
einwärts
gerichteten Lippenabschnitte, wird, während sich das zylindrische
Diaphragma als Reaktion auf das Ausmaß der Druckschwankung des elastischen
Kissens infolge der Druckschwankung und der ihr entgegenwirkenden
Elastizität wiederholt
nach außen
ausdehnt und nach innen zurückzieht,
eine geringere Möglichkeit
dafür bestehen,
dass die Endabschnitte des zylindrischen Diaphragmas am Außenumfang
der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte infolge von Abrieb an den ausgesparten
Sitzen abgenutzt werden, die an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper und
an dem Auslassverbindungskörper
ausgebildet sind, so dass die Haltbarkeit sowie auch die hohe Fluid-Dichtigkeit
gewährleistet
und über
einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden können.
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Da
bei der in Anspruch 4 der vorliegenden Erfindung beanspruchten Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ die an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper und
dem Auslassverbindungskörper
gebildeten ausgesparten Sitze mit jeweils einer mehrwinkligen Oberfläche gebildet
sind, die nach innen vorspringt und aus dem zylindrischen Diaphragma
ausgespart ist, werden, wenn der zylindrische Einlassverbindungskörper und
der Auslassverbindungskörper
mit dem zylindrischen Diaphragma und der Hülse in seinem Inneren zusammengebaut
werden, die Außenflächen an
den Enden des zylindrischen Diaphragmas, die in Übereinstimmung mit der Form
der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte gebildet worden sind, jeweils von dem
sphärischen
Flansch der Hülse
erfasst und gegen die mehrwinkligen Oberflächen gepresst, die an dem zylindrischen
Einlassverbindungskörper
und dem Auslassverbindungskörper
ausgebildet sind, so dass die hohe Fluid-Dichtigkeit gewährleistet
werden kann. Insbesondere wenn das zylindrische Diaphragma beim
Zusammenbau gegen die mehrwinkligen Oberflächen des Einlass- und des Auslassverbindungskörpers gepresst
wird, werden die Preßränder an
den äußeren Oberflächen an
den Enden des zylindrischen Diaphragmas niedergedrückt und
verformt, so dass sie eng anliegen und einen höheren und starken Anpreßdruck erzeugen
und sich so die Fluid-Dichtigkeit weiter verbessern wird.
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Da
bei der in Anspruch 5 beanspruchten Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ die an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper und dem
Auslassverbindungskörper gebildeten
ausgesparten Sitze von Oberflächen
gebildet werden, die im wesentlichen einen rechten Winkel haben,
zu dem zylindrischen Diaphragma hin vorspringen und Spalte bilden,
die zwischen den ausgesparten Sitzen und der Hülse eine gekröpfte Form
aufweisen, kombiniert mit den Lippenabschnitten an den beiden Enden des
zylindrischen Diaphragmas, die eine gekröpfte Form aufweisen und in
Richtung zur Innenkante des sphärischen
Flanschs der Hülse
abgesenkt sind, werden beim Zusammenbau des zylindrischen Einlassverbindungskörpers und
des Auslassverbindungskörpers
mit dem zylindrischen Diaphragma und der Hülse in seinem Inneren die Außenflächen an
den Endabschnitten des zylindrischen Diaphragmas, die in Übereinstimmung
mit der Form der einwärts
gerichteten Lippenabschnitte gebildet worden sind, jeweils von dem
sphärischen
Flansch der Hülse
erfasst und gegen die Oberflächen
mit gekröpfter
Form gepresst, die an dem zylindrischen Einlassverbindungskörper und
dem Auslassverbindungskörper
ausgebildet sind, so dass eine hohe Fluid-Dichtigkeit gewährleistet
werden kann.
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Da
gemäß der in
Anspruch 6 beanspruchten Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung
vom Leitungs-Einbau-Typ das elastische Kissen aus syndiotaktischem
Schaum besteht, der hergestellt wird, indem einem Basismaterial,
wie zum Beispiel Gel oder Gummi, elastische Mikro-Ballonfaserfüller zugefügt werden,
und da es von dem zylindrischen Diaphragma geschützt wird, das elastische Eigenschaften
besitzt, kann eine ausgezeichnete Wirkung der Dämpfung der Druckschwankung
festgestellt werden, und die Wirksamkeit der Druckenergieumwandlung
kann über
einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden.
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Da
des weiteren gemäß der in
Anspruch 7 beanspruchten Fluid-Druckschlagverhinderungsvorrichtung vom
Leitungs-Einbau-Typ das elastische Kissen aus Schaummaterial besteht,
das die Anfangshärte „Asker
C 30–85" und die offenbare
Dichte 0,30–0,70
hat, und da es von dem zylindrischen Diaphragma geschützt wird, das
elastische Eigenschaften besitzt, kann eine ausgezeichnete Wirkung
der Dämpfung
der Druckschwankung festgestellt werden, und die Wirksamkeit der
Druckenergieumwandlung kann über
einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden.
