DE8806731U1

DE8806731U1 - Vorrichtung zur Dämpfung von Druckwellen in einer Druckmittelleitung

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Publication number: DE8806731U1
Application number: DE8806731U
Authority: DE
Original assignee: Krupp Mak Maschinenbau GmbH
Current assignee: Caterpillar Motoren GmbH and Co KG
Priority date: 1988-05-24
Filing date: 1988-05-24
Publication date: 1988-08-04

Description

Krupp MaK Maschinenbau GmbH - 5 -

M.994

Anmelderin: Krupp MaK Maschinenbau GmbH

Falckensteiner Str. 2-4

2300 Kiel 17

Vorrichtung zur Dämpfung von Druckwellen in
einer Druckmittelleitung

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung von Druckwellen in einer Druckmittelleitung, insbesondere für Kraftstoffleitungen von Motoren mit Kraftstoffspritzpumpen .

In Druckmittelsystemen dieser Art für flüssige Druckmittel treten Druckwellen auf, die aus der Funktionsweise der Druckmitteipunspe entstehen. Darüberhinaus gibt es auch Druckwellen, die durch

VentilschaltvorgMnqe oder dergleichen ausgelöst werden. Für de/i Abbau von Schwingungen von Druckmittelströmen, die durch Positionen des Pumpendruckmitt^lstromes oder durch Schaltstöße von Ventilen hervorgerufen werden, sind bereits als Druckspeicher, beispielsweise Kolbenspeicher, Blasenspeicher oder Membranspeicher bekannt, die jedoch nur für begrenzte Druck- und Temperaturbereiche einsetzbar sind. Die vorbekannten Druckspeicher eind zudem nicht geeignet, über einen größeren Druck- und Temperaturbereich höherfrequente Schwingungen wirksam zu dämpfen.

Es besteht daher ein Bedürfnis, die in Druckmittel-Bystemen, insbesondere in Kraftstoffsystemen auftretenden Druckwellen, die ungedämpft Druckspitzen von 60 bar und mehr erreichen und Filter, Manometer und andere ßystembestandteile zerstören können, wirksam zu dämpfen.

Gemäß der Neuerung ist die Vorrichtung zur Dämpfung von Druckwellen in einer Druckmittelleitung gekennzeichnet durch eine Druckmitteleintrittskammer, die über eine Drosseleinrichtung mit einer Druckmittelaustrittskammer in Verbindung steht, und durch geringe Mengen verdampfende Flüssigkeit enthaltene dichte Druckkammeranordnung, die an die Druckmitteleintrittskammer und die Druckmittelaustrittskammer angrenzt sowie mit diesen jeweils einen gemeinsamen verformbaren Wandabschnitt aufweist.

Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine besonders wirksame Dämpfungsvorrichtung verfügbar gemacht, bei der durch die vorgesehene Druckkamtneranordnung, &Lgr;&khgr;& Sowohl zu der Druckmitteleintrittskammer als au... zu der Druckmittelaustrittskammer einen verformbaren Wandabschnitt nach Art einer Membran aufweist, sowie durch die vorgesehene Drosseleinrichtung eine

hervorragende Dämpfung erzeugt. Das Innere der Druckkammeranordnung weist dabei vorteilhaft einen Gasdruck auf, der auf den in der Druckmittelleitung herrschenden Vordruck unter Berücksichtigung der auftretenden Temperatur durch die verdampfte Flüssigkeit entfaltet wird. Die verdampfte Flüssigkeit besteht vorzugsweise aus einer geringen Menge Wasser oder Kohlenwasserstoff, wobei es darauf ankommt, daß es zu einer bestimmten Temperaturgrenze beispielsweise 150° C, ein dem nor- / malen Vordruck entsprechender Dampfdruck, beispiels- &Idigr; weise 4-6 bar, erzeugt wird. Die abgedichtete Druck- &lgr; kammeranordnung wirkt damit vorteilhaft als Druckfeder, ' wobei die verformbaren Wandabschnitte trampolinartig reagieren.

Die Druckkammeranordnung besteht nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Neuerung entweder aus einer Druckkammer oder alternativ aus mehreren nacheinander angeordneten Druckkammern, bei denen benachbarte Druckkammern einen gemeinsamen verformbaren Wandabschnitt aufweisen, wobei die erste Druckkammer an die Druckmitteleintrittskammer und die letzte Druckkammer an die Druckmittelaustrittskammer angrenzen und mit diesen jeweils einen verformbaren Wandabschnitt aufweisen. Mit der letztgenannten Ausgestaltung der Druckkammeranordnung, die vorzugsweise vier, sechs oder acht verformbare Wandabschnitte enthält, wird eine besondere günstige Dämpfungswirkung erreicht.

Jede Druckkammer der Druckkammeranordnung weist einen Gasdruck auf, der annähernd dem in der Druckmittelleitung herrschenden Vordruck entspricht, wobei Temperatur bedingte Druckerhöhungen wirkungsvoll durch die verdampfende Flüssigkeit erreicht werden.

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Die verformbaren Wandabschnitte bestehen aus einem hochfesten elastisch verformbaren Material, vorzugsweise aus einem Blech.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Druckmitteleintrittskammer, die Druckkammeranordnung und die Druckmittelaustrittskaimner miteinander fluchtend in einer Größe angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Gestaltung, bei J"er gleichzeitig eine optimale Wirkungsweise gewährleistet ist.

Die Druckmitteleintrittskammer und die Druckmittelaustrittskammer sind vorzugsweise rohrförmig ausgebildet, wobei die jeweiligen rohrförmigen Seitenwände zur Bildung der Drosseleinrichtung Drosselbohrungec aufweisen, die mit einem umgebenden Zwischenraum in Verbindung stehen, der mit einem die Kammern beabstandet umgebenden Rohr gebildet ist. Bevorzugt ist weiterhin zwischen der rohrförmigen Druckmitteleintrittskammer und der rohrförmigen Druckmittelaustrittskammer eine ebenfalls rohrförmige Druckkammeranordnung vorgesehen, wobei sich die verformbaren Wandabschnitte über den Rohrdurchmesser erstrecken und zwischen Kammer bildenden Rohrabschnitten befestigt sind. Diese Ausgestaltung der Vorrichtung ist nicht nur besonders wirksam und kompakt sondern auch einfach in der Herstellung und der Montage.

Die verformbaren Wandabschnitte zwischen Kammer bildenden Rohrabschnitten sind nach einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung linienförmig abgedichtet eingespannt, wobei die Kammer bildenden Rohrabschnitte vorzugsweise ineinandergreifende Anschlußanformungen für eine linienförmig abdichtende Einspannung des Randes der verformbaren Wandabschnitte aufweisen. Damit wird

unabhängig von Herstellungstoleranzen eine jederzeit ideale und zuverlässige Abdichtung ohne zusätzliche Dichtungdselemente erreicht und damit stets die optimale Dichtungswirkung erzielt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Neuerung ist die Länge des die Kammer beabstandet umgebenden Rohres für den gedrosselten Druckmitteldurchtritt kürzer als die gesamte Länge der Rohrabschnitte der Druckmitteleintrittskammer, der Druckkammeranordnung und der Druckmittelaustrittskammer mit eingespannten Wandabschnitten, und die Druckmitteleintrittskammer und die Druckmittelaustrittskammer weisen miteinander verbundene scheibenförmige Verschlußplatten auf. Die Verschlußplatten besitzen vorzugsweise jeweils einen zentralen Anschlußstutzen für die Montage in ei-ier Druckmittelleitung und sind bevorzugt mit gleichmäßig über ihren Umfangsrandbereich verteilten Schrauben miteinander verschraubt. Hierdurch wird eine positiv einfache problemlos montierbare Vorrichtung geschaffen, die an unterschiedliche Dämpfungsbedingungen ohne weiteres angepaßt werden kann, indem beispielsweise die Zahl der Druckkammern in der Druckkammeranordnung vergrößert wird und nur noch entsprechend längere Schrauben benötigt werden.

Außerdem besteht aufgrund der erfinderischen Konzeption auch die Möglichkeit, eine Anpaßbarkeit an bestimmte Druckwellendämpfungsbedingungen durch entsprechende Dimensionierung der einzelnen Kammerabmessungen (Länge, Durchmesser) sowie der Größe der Drosseleinrichtung zu erreichen.

Ein bevorzugtes Aueführungsbeispiel der Neuerung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.

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In der Zeichnung ist eine Vorrichtung 10 zur Dämpfung von Druckwellen in einer Druckleitung dargestellt. Die Vorrichtung 10 besteht aus einer Druckmitteleintrittskammer 11, die über eine Drosseleinrichtung 12,13,14 mit einer Druckmittelaustrittskammer 15 in flüssigkeitsleitender Verbindung steht. Zwischen der Druckmitteleintrittskammer 11 und der Druckmittelaustrittskammer 15 ist eine Druckkammeranordnung 16 angeordnet, die mit der Druckmitteleintrittskammer 11 einen gemeinsamen verformbaren Wandabschnitt. 17 und mit der Druckmittelaustrittskammer 15 einen gemeinsamen verformbaren Wandabschnitt 18 aufweist.

Die Druckmitteleintrittskammer 11 ist mit einem Rohrabschnitt 19 gebildet, über dessen Umfang gleichmäßig verteilt Drosselbohrungen 20 der Drosseleinrichtung 12 vorgesehen sind. An der dem verformbaren Wandabschnitt 17 gegenüberliegenden Seite der Druckmitteleintrittskammer 11 öffnet sich eine Verschlußplatte 21, welche eine Ringnut 22 für die dichtende Aufnahme und Anlage ties Rohrabschnittes 19 aufweist. In der Verschlußplatt·e 21 befindet sich eine zentrale Einlaßbohrung 23, die durch einen nur teilweise gezeigten Anschlußstutze^ 24 fluchtend fortgesetzt ist. Der Anschlußstutzen 24 ist ■litteis strichpunktiert dargestellter Schrauben 25 an tier Verschlußplatte 21 befestigt und dient für die Montage in einer nicht dargestellten Druckmittelleitung.

Die Druckmittelaustrittskanmer 15 weist einen zur Druckmitteleintrittskammer 11 spiegelsymmetrisehen Aufbau mit einem Rohrabschnitt 26 und einer Verschlußplatte 27 auf. In dem Rohrabschnitt 26 sind Drosselfcohrungen 28 der Drosseleinrichtung 14 eingebracht. Die Verschlußplatte 27 weist ebenfalls eine Ringnut 29, in der Rohrabschnitt 26 eingesetzt abgedichtet ist. An

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der Außenseite der Verschlußplatte 27 ist mittig ein teilweise weggeschnittener Anschlußstutzen 30 mittels strichpunktiert dargestellten Schrauben 31 befestigt, der eine Bohrung 32 aufweist, die sich zentral in die Verschlußplatte 27 fortsetzt und als Auslaß für Druckmittel fungiert. Der Anschlußstutzen 30 dient ebenfalls zur Montage in einer nicht dargestellten Druckmittelleitung.

Die Druckkammeranordnung 16 besteht bei dem dargestellten AusfUhrungsbeispiel aus einer Druckkammer, deren Seitenwand von einem Rohrabschnitt 33 gebildet ist. Die Rohrabschnitte 19, 26 und 33 sind konzentrisch zu einem Rohr 34 angeordnet, das ebenfalls dichtend in die Ringnut 22 der Verschlußplatte 21 sowie die Ringnut 29 der Verschlußplatte 27 eingreift. Zusammengehalten wird die Vorrichtung 10 durch strichpunktiert dargestellte Schrauben 35, die gleichmäßig über den ümfangsrandbereich der Verschlußplatten 21, 27 verteilt angeordnet sind und diese miteinander so verschrauben, daß ein insgesamt abgedichtetes Gehäuse aus Verschlußplatten 21, 27 und dem Rohr 34 entsteht.

Der Zwischenraum zwischen dem Rohr 34 und dem konzentrisch hierzu angeordneten Rohrabschnitten 19, 26 und 33 ist mit 13 bezeichnet. Die Länge des die Kammer beabstandet umgebenden Rohres 34, das den Zwischenraum 13 für den Druckmitteldurchtritt abschließt, ist kürzer als die gesamte Länge der Rohrabschnitte 19,33 und 26 mit den darin entsprechend eingespannten Wandabschnitten 17 und 18, wobei eine Abdichtung im Bereich der Ringnut an der geringfügig abgeschrägten Rohraußenseite erfolgt, während das an der Rohrinnenseite spitz zulaufende Rohrprofil bei der Montage der Vorrichtung etwa ein Millimeter von dem Boden der Ringnuten beanstandet bleibt, um stets einen dichtenden

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linienförmige Eingriff der ebenfalls unter einem Winkel von vorzugsweise 5° nach innen abgeschrägten Enden der Rohrabschnitte 19 bzw. 26 in den Ringnuten 22 bzw. 29 zu gewährleisten. Der radiale Innenrand der Ringnuten 22 bzw. 29 ist geringfügig von dem profilierten Ende der Rohrabschnitte 19 bzw. 26 beabstandet, um Wärmedämmungen ohne Beeinträchtigung des linienförmigen dichtenden Eingriffs seitens der Rohrabschnitte 19 bzw. 26 zu gewährleisten.

Die vorzugsweise aus Blech bestehenden verformbaren Wandabschnitte 17 und 18 sind zwischen Kammer bildenden Rohrabschnitten befestigt. Hierzu weisen die Kammer bildenden Rohrabschnitte 19, 33 und 26 ineinander greifende Anschlußanformungen für eine linienförmige Einspannung des Randes der verformbaren Wandabschnitte 17 bzw. 18 auf. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß der Rohrabschnitt 33 in seinem Verbindungsbereich eine nach innen verlaufende Abschrägung 36 aufweist, die etwa unter dem Winkel von 20 bis 30° zu dem Wandabschnitt 14 bzw. 18 verläuft und in einen ringförmigen Ansatz 37 mündet. In dichtender Anlage mit dem ringförmigen Ansatz 37 befindet sich ein eingeschnittener Profilansatz 38 bzw. 39, der mit einem umlaufenden kreisförmigen Grad 40 bzw. 41 auf den Wandabschnitt 17 bzw. 18 in dessen Randbereich drückt. Die Abschrägung der Abschnitte 38 bzw.39 beträgt etwa 5°.

Durch die dargestellte Ausbildung der ineinandergreifenden AnschluBanformungen wird erreicht, daß der Rand der Wandabschnitte 17 bzw. 18 jeweils mit linienförmiger Abdichtung bei der Montage der Vorrichtung eingespannt wird. Außerdem wird damit eine für die Erzielung der gewünschten Dämpfungswirkung besonders günstige Einspannung der etwa 2 bis 4 mm dicken Wandabschnitte 17 bzw. 18 erreicht.

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Bei dem Ausführungsbeispiel ist in der Druckkammeranordnung 16 eine geringe Menge verdampfender Flüssigkeit eingebracht, im vorliegenden Fall Wasser, die bis 150° C einen Druck von etwa 4 bis 6 bar erzielt. Damit lassen sich wirksam hohe Druckspitzen bis zu 60 bar und mehr dampfen, die sonst zu einer Beschädigung von Systemaggregaten wie Filter, Manometer oder dgl. führen Würden.

Claims

a· a · Krupp MaK Maschinenbau GmbH Anmelderin: Krupp MaK Maschinenbau GmbH Falckensteiner Str. 2-4 2300 Kiel 17 Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Dämpfung von Druckwellen in einer Druckmittelleitung, insbesondere für Kraftstoffleitungen von Motoren mit Kraftstoffeinspritzpumpen, gekennzeichnet durch eine Druckmitteleintrittskammer (11), die über eine Drosseleinrichtung (12,13/14) mit einer Druckmittelaustrittskammer (15) in Verbindung steht, und durch geringe Mengen verdampfende Flüssigkeit enthaltende dichte Druckkammeranordnung (16) die an die Druckmitteleintrittskammer (11) und die Druckmittelaustrittskammer (15) angrenzt sowie mit diesen jeweils einen gemeinsamen verformbaren Wandabschnitt (17, 18) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammeranordnung (16) aus einer Druckkammer besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammeranordnung (16) aus mehreren nacheinander angeordneten Druckkammern besteht, bei denen zwei benachbarte Druckkammern bereits einen gemeinsamen verformbaren Wandabschnitt (17,18) aufweisen, wobei die erste Druckkammer an die Druckmitteleintrittskammer (11) und die letzte Druckkammer an die Druckmittelaustrittskammer (15) angrenzen und mit diesen jeweils einen verformbaren Wandabschnitt (17,18) aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder verformbare Wandabschnitt (17,18) aus einem Blech besteht.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmitteleintrittskammer (11) die Druckkammeranordnung (16) und die Druckmittelaustrittskammer (15) miteinander fluchtend angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmitteleintrittakammer (11) und die Druckmittelaustrittskammer (15) rohrförmig ausgebildet sind, wobei die jeweiligen rohrförmigen Seitenwände Drosselbohrungen (20,28) aufweisen, die mit einem umgehenden Zwischenraum (13) in Verbindung stehen, der mit einem die Kammern (11,15) beabstandet umgebenden Rohr (34) gebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der rohrförmigen Druckmitteleintrittskammer (11) und der rohrförmigen Druckini ttelaustrittskammer (15) eine rohrförmige DruckkAi&neranordnung (16) vorgesehen ist, wobei sich die

verformbaren Wandabschnitte (17,18) über den Rohrdurchmesser erstrecken und zwischen die Kammern (11,15,16) bildenden Rohrabschnitte (19,26,33) befestigt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbaren Wandabschnitte (17,18) zwischen die Kammern (11,15,16) bildende Rohrabschnitte (19.26,33) abgedichtet eingespannt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (11,15,16) bildenden Rohrabschnitte (19,26,33) ineinandergreifende Anschlußanformungen (36,37,38,39,40,41) für eine linienförmig abdichtende Einspannung des Randes der verformbaren Wandabschnitte (17,18) aufweisen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des die Kammern (11,15,16) beabstandet umgebenden Rohres (34) kürzer ist als die gesamte Länge der Rohrabschnitte (19,26,33) mit eingespannten Wandabschnitten, und daß die Druckmitteleintrittskammer (11) und die Druckmittelaustrittskammer (15) miteinander verbundene scheibenförmige Verschlußplatten (21,27) aufweisen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verschlußplatte (21,27) eine Ringnut (22,29) für den linienförmig abdichtenden Eingriff der Rohrabschnitte 19 bzw. 26 sowie für den abdichtenden Eingriff des Rohres (34) aufweisen.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußplatten (21,27) jeweils einen zentralen Anschlußstutzsn

(24,30) für die Montage in einer Druckmittelleitung aufweisen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußplatten (21,27) mit gleichmäßig über ihren Umfangsrand bereich verteilten Schrauben (35) miteinander verschraubt sind.