EP1495231B1

EP1495231B1 - Hydrodämpfer

Info

Publication number: EP1495231B1
Application number: EP03714916A
Authority: EP
Inventors: Herbert Baltes; Gernot Rupp
Original assignee: Hydac Technology GmbH
Current assignee: Hydac Technology GmbH
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2023-04-03
Also published as: US20050129549A1; DE50303482D1; WO2003087584A1; EP1495231A1; JP4125680B2; JP2005522640A; DE10217081A1; ATE327439T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydrodämpfer zur Abschwächung von Druck- und/oder Schallschwingungen bei Systemen, zu deren Betrieb Druckfluide einsetzbar sind gemäß der Merkmalsausgestaltung des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
In Hydrosystemen können anlagebedingte Vorgänge unterschiedlicher Art zu Druckschwankungen führen, etwa durch schlagartiges Verbinden von Räumen mit unterschiedlichem Druckniveau, Betätigung von Absperr- und Regelarmaturen mit kurzen Öffnungs- und Schließzeiten und insbesondere durch Ungleichförmigkeiten beim Betrieb von Verdrängerpumpen, wobei sich Pumpenpulsationen ergeben, oder auch durch Zu- oder Abschaltvorgänge von Verdrängerpumpen.
Zur Abschwächung von Druckschwankungen, periodischen Druckschwingungen oder resultierenden Schallschwingungen sind Dämpferanordnungen unterschiedlicher Bauweise in Gebrauch. So können Hydrodämpfer auf dem Prinzip hydropneumatischer Blasen- und Membranspeicher basieren oder als Reflexionsdämpfer (Silencer) ausgebildet sein.
Allgemeine Voraussetzung für die Wirksamkeit von Hydrodämpfern ist, dass das Dämpfergehäuse ein ausreichend großes Volumen umschließt, was wiederum zu entsprechend großen Abmessungen des Dämpfergehäuses führt. Bei Hydrosystemen in Anlagen, bei denen im Maschinenraum, der die Hydraulikpumpe enthält, an deren Ausgang ein die Druckschwingungen und Schallschwingungen der Pumpenpulsation abschwächender Hydrodämpfer angeschlossen werden muß, nur ein begrenzter Einbauraum zur Verfügung steht, ergeben sich vielfach Probleme aufgrund des Raumbedarfes eines unterzubringenden Hydrodämpfers mit ausreichend großvolumigem Dämpfergehäuse. Ein solches Problem tritt verstärkt in Verbindung mit Hydrauliksystemen von Spritzgießanlagen auf, wo eine gute Dämpferwirkung am Ausgang betreffender Hydraulikpumpen zu fordern ist, im allgemeinen jedoch nur ein sehr begrenzter Einbauraum für großvolumige Dämpfergehäuse zur Verfügung steht.
Eine Lösung des letztgenannten Problems ist durch einen Hydrodämpfer nach der US-A-3,857,413 aufgezeigt. Die bekannte Lösung betrifft einen gattungsgemäßen Hydrodämpfer, der aufweist:

ein Dämpfergehäuse mit einer eine Gehäuselängsachse definierenden Hauptabmessung;
einen Anschlußblock für die Fluidverbindung des Dämpfergehäuses mit dem betreffenden System und
eine dem Anschlußblock zugeordnete Verbindungseinrichtung zum Anbringen des Anschlußblockes und damit des Dämpfergehäuses an dem System in wählbaren Drehstellungen, bezogen auf eine Verbindungsachse, die quer zur Gehäuselängsachse verläuft, wobei die Verbindungseinrichtung ein Pumpenanschlußstück aufweist, das in wählbaren auf die Verbindungsachse bezogenen Drehstellungen festlegbar ist.

Bei der bekannten Lösung besteht die dem Anschlußblock zugeordnete Verbindungseinrichtung aus Gewindestreckungen zweier Anschlußbohrungen, die dazu vorgesehen sind den Hydrodämpfer an ein Hydrosystem mit einer zugehörigen Hydraulikpumpe anzuschließen. Die durch die Achsen der Bohrungen gebildete gemeinsame Verbindungsachse verläuft rechtwinklig zur Gehäuselängsachse des Hydrodämpfers und aufgrund der Gewindestrecken innerhalb der Bohrungen läßt sich längs dieser Verbindungsachse das Dämpfergehäuse zusammen mit dem Anschlußblock in wählbaren Drehstellungen festlegen, um dergestalt auch unter beengten Einbaubedingungen den benötigten Hydrodämpfer unterzubringen. Die bekannte Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass mittels einer Einstelleinrichtung der freie Fluidweg zwischen der Fluidseite des Hydrodämpfers und den beiden Bohrungen als Zu- und Abfluß sich einstellen läßt, um dergestalt die Dämpfungseigenschaften zu verbessern. Obwohl mit der bekannten Lösung sich über die genannten Anschlußbohrungen beliebige Drehstellungen für den Hydrodämpfer gegenüber dem sonstigen Hydrosystem erreichen lassen; ist dergestalt eine funktionssichere Festlegung des bekannten Hydrodämpfers bei auftretenden Druck- und/oder Schallschwingungen nicht gewährleistet, insbesondere wenn sehr großvolumige Hydrodämpfer zum Einsatz kommen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich daher die Erfindung die Aufgabe einen Hydrodämpfer zur Verfügung zu stellen, dessen Bauweise die Verbindung mit einem zugehörigen Hydrosystem nicht nur bei begrenztem Einbauraum ermöglicht, sondern auch bei entsprechend großem Volumen des Dämpfergehäuses.
Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe durch einen Hydrodämpfer gelöst, der entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 dadurch charakterisiert ist, dass

das Pumpenanschlußstück einen Ringkörper mit einem entlang seines Umfanges angeordneten Kranz von Bohrungen aufweist, von denen solche, die gewünschten Drehstellungen des Anschlußblockes, bezogen auf die Verbindungsachse, entsprechen, für den Eingriff von Befestigungsschrauben auswählbar sind, die am Anschlußblock vorgesehen sind oder
das Pumpenanschlußstück einen kreisrunden Endflansch aufweist, der in gewählter Drehstellung, bezogen auf die Verbindungsachse, mittels halbringartiger SAE-Flanschspannbacken festlegbar ist.

Wenn der Ausgang der Hydraulikpumpe für den Anschluß von Verbindungsteilen entsprechend der SAE-Norm vorgesehen ist, also ein entsprechendes Lochbild für Befestigungsschrauben aufweist, kann als Pumpenanschlußstück der Verbindungseinrichtung ein am Ausgang der Pumpe befestigbarer Ringkörper mit einem entlang seines Umfanges angeordneten Kranz von Bohrungen vorgesehen sein, von denen solche, die gewünschten Drehstellungen des Anschlußblockes, bezogen auf die Verbindungsachse, entsprechen, für den Eingriff von Befestigungsschrauben auswählbar sind, die am Anschlußblock vorgesehen sind. Bei solchen Ausführungsbeispielen ist eine Verbindung des Hydrodämpfers mit dem Ausgang der Pumpe in Drehschritten möglich die der Teilung der Bohrungen des Bohrungskranzes im Pumpenanschlußstück entsprechen.
Wenn gemäß der weiteren anspruchsgemäßen Alternative andererseits das Pumpenanschlußstück einen kreisrunden Endflansch aufweist, der in gewählter Drehstellung, bezogen auf die Verbindungsachse, mittels halbringartiger SAE-Flanschspannbacken festlegbar ist, die mit den SAE-Anschlußteilen des Ausganges der Hydraulikpumpe verschraubbar sind, ist eine stufenlose Wahl der Drehstellungen möglich. Dank der vorstehend beschriebenen Verbindungsmöglichkeiten lassen sich auch unter beengten Einbaubedingungen Hydrodämpfer, bei denen ein verhältnismäßig großes Volumen des Dämpfergehäuses erforderlich ist, wie beispielsweise bei Hydrodämpfern vom Reflexionstyp, bei begrenztem, zur Verfügung stehendem Einbauraum unmittelbar an einer betreffenden Hydraulikpumpe anschließen. Somit läßt sich das Dämpfergehäuse in einer solchen Orientierung im betreffenden Einbauraum unterbringen, dass sich die Hauptabmessung des Dämpfergehäuses in einer den Raum optimal ausnützenden Richtung erstreckt. Somit lassen sich Dämpfergehäuse in langgestreckter Bauweise und mit verhältnismäßig großem Volumen in beengten Maschinenräumen unterbringen. Die gebotene Möglichkeit der Wahl der Drehstellung des Dämpfergehäuses um eine zu seiner Längsachse quer verlaufende Verbindungsachse ermöglicht auch einen unmittelbaren Anschluß, beispielsweise am Ausgang der zugehörigen Hydraulikpumpe.
Vorzugsweise verläuft die Verbindungsachse zu der die Gehäuselängsachse definierenden Hauptabmessung des Dämpfergehäuses zumindest näherungsweise senkrecht.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine stark schematisch vereinfacht gezeichnete Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Hydrodämpfers;
Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 in größerem Maßstab gezeichneten Horizontalschnitt des Ausführungsbeispieles von Fig. 1 und
Fig. 3 eine in noch größerem Maßstab sowie aufgebrochen und abgebrochen gezeichnete, perspektivische Schrägansicht eines Endbereiches eines zweiten Ausführungsbeispieles des Hydrodämpfers, der über eine SAE-Verbindung am Ausgang einer Hydraulikpumpe angeschlossen ist.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung wobei es sich um einen Reflexionsdämpfer (Silencer) handelt, der ein langgestrecktes Dämpfergehäuse 1 aufweist, dessen Hauptabmessung eine Gehäuselängsachse 3 definiert. Das Dämpfergehäuse 1 ist an seinem einen, in den Fig. rechts gelegenen Ende mit einem Anschlußblock 5 in Fluidverbindung, der wiederum über ein Pumpenanschlußstück 7 mit dem Ausgang einer nicht dargestellten Hydraulikpumpe verbunden ist.
In der Eigenschaft als Hydrodämpfer vom Reflexionstyp, d. h. als Resonator mit Interferenzwirkung, erithält das Speichergehäuse 1 ein Dämpfungsrohr 9, das sich koaxial zur Längsachse 3 zwischen Eintrittsende 11 und Austrittsende 13 des Dämpfergehäuses 1 erstreckt. Das Dämpfungsrohr 9 weist im Bereich seiner halben Länge Schlitzöffnungen 15 für die Koppelung der Fluidschwingungen im Dämpfungsrohr 9 mit dem dieses umgebenden Fluidvolumen 17 innerhalb des Dämpfergehäuses 1 auf. Bohrungen 19 bilden eine permanente Entlüftung des das Volumen 17 enthaltenden Raumes, so dass der Hydrodämpfer für das Anfahren nicht vorgefüllt zu werden braucht, weil Luftansammlungen über die Bohrungen 19 abgeführt werden.
Am Eintrittsende 11 und am Austrittsende 13 weist das Dämpfergehäuse jeweils ein Innengewinde 21 auf, in die Einschraubstücke 23 eingeschraubt sind, in deren zur Längsachse 3 konzentrischer innerer Bohrung die Enden des Dämpfungsrohres 9 aufgenommen sind. Durch in der inneren Bohrung der Einschraubstücke 23 sitzende O-Ringe 25 ist das Dämpfungsrohr 9 elastisch gelagert, so dass das Rohr 9, ohne dass enge Toleranzen erforderlich wären, im Betrieb keine Klappergeräusche erzeugt.
Am Eintrittsende 11 und am Austrittsende 13 befindet sich am Dämpfergehäuse 1 jeweils ein Außengewinde 27. Auf das Außengewinde 27 am Austrittsende 13 ist ein Anschlußflansch 29 aufgeschraubt, um die Anschlußverbindung zu einem Verbraucher herzustellen, beispielsweise mittels einer SAE-Anschlußeinrichtung an einem Druckschlauch oder dergleichen. Mit dem Außengewinde 27 am Eintrittsende 11 ist das Dämpfergehäuse 1 mit dem Anschlußblock 5 verschraubt, wobei eine Gewindedichtung 31 am Außengewinde 27 vorgesehen ist. Der Anschlußblock 5 bildet mit seiner inneren Kammer 33, die mit dem Dämpfergehäuse 1 in Fluidverbindung ist, eine Vorkammer für das im Dämpfergehäuse 1 befindliche Resonatorsystem. Mit ihrer bodenseitigen Öffnung 35 steht die Kammer 33 des Anschlußblockes 5 durch das Pumpenanschluß 7 hindurch mit dem Äusgang der nicht gezeigten Hydraulikpumpe in Fluidverbindung.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, weist der Anschlußblock 5 vier Bohrungen 37 für den Eingriff von nicht dargestellten Befestigungsschrauben auf, mit denen der Anschlußblock 5 mit dem Pumpenanschlußstück 7 verschraubbar ist. Das bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und 2 als Ringkörper ausgebildete Pumpenanschlußstück 7, das seinerseits mit dem Ausgang der Hydraulikpumpe verbindbar ist, weist für die Zusammenwirkung mit den Bohrungen 37 am Anschlußblock einen Kranz von Bohrungen 39 auf, die konzentrisch zu einer Verbindungsachse 41, welche zur Gehäuselängsachse 3 senkrecht verläuft und durch das Zentrum der die Kammer 33 mit der Hydraulikpumpe verbindenden Öffnung 35 definiert ist, auf dem gleichen Radius wie die Bohrungen 37 des Anschlußblockes 5 angeordnet sind. Somit kann der Anschlußblock 5 um die Verbindungsachse 41 verdreht werden, um eine Fluchtung zwischen gewünschten Bohrungen 39 des Bohrungskranzes am Pumpenanschlußstück 7 mit den Bohrungen 37 am Anschlußblock 5 herzustellen, so dass das Dämpfergehäuse 1 mit seiner Längsachse 3 auf gewünschte Drehstellungen, bezogen auf die Verbindungsachse 41, ausgerichtet werden kann. Bei dem Anbau des Dämpfergehäuses 1 an eine betreffende Hydraulikpumpe läßt sich daher die Längserstreckung des Dämpfergehäuses 1 in eine Position drehen, in der bei den jeweiligen Einbaubedingungen eine optimale Raumausnutzung gegeben ist. Mit anderen Worten gesagt, bedeutet dies, dass auch bei schwierigen Einbauverhältnissen verhältnismäßig großvolumige Dämpfergehäuse 1 unterbringbar sind.
Während bei den Ausführungsbeispielen von Fig. 1 und 2 die Einstellung der Drehposition des Dämpfergehäuses 1 in Drehschritten erfolgen kann, die der Teilung der Bohrungen 39 am Umfang des als Ringkörper ausgebildeten Pumpenanschlußstückes 7 entsprechen, ermöglicht das Ausführungsbeispiel von Fig. 3 eine stufenlose Einstellung der Drehposition des Dämpfergehäuses 1 um die Verbindungsachse 41. Zu diesem Zweck ist beim zweiten Ausführungsbeispiel das Pumpenanschlußstück 7 nicht als Ringkörper mit umfänglicliem Bohrungskranz ausgebildet, sondern in Form eines kreiszylindrischen Hohlkörpers, welcher als Fluid-Zuführrohr dient, das die innere Kammer 3 des Anschlußblockes 5 mit dem in Fig. 3 schematisiert angedeuteten, mit 43 bezeichneten Ausgang der Hydraulikpumpe herstellt. Der zur Verbindungsachse 41 konzentrische Hohlkörper des Pumpenanschlußstückes 7 weist für die Fluidverbindung mit der inneren Kammer 33 des Anschlußblockes 5 einen Wanddurchbruch 45 auf, der mit der Längsachse 3 des Dämpfergehäuses 1 fluchtet.
An dem aus dem Anschlußblock 5 vorstehenden offenen Ende, welches für den Fluideintritt am Pumpenausgang 43 anzubringen ist, weist das Pumpenanschlußstück 7 einen Endflansch 47 auf. Mittels halbringartiger Flanschspannbacken 49, wie sie für Anschlußverbindungen nach dem SAE-Standard (518) üblich sind, läßt sich das Pumpenanschlußstück 7 am Pumpenausgang 43 festlegen. Durch Verdrehen des kreisrunden Endflansches 47 des Pumpenanschlußstückes 7 innerhalb der den Endflansch 47 ringförmig umgebenden Spannbacken 49 läßt sich die Drehstellung um die Verbindungsachse 41 stufenlos nach Wunsch wählen.
Es versteht sich, dass anstelle des bei beiden Ausführungsbeispielen gezeigten Dämpfergehäuses 1 eines Reflexionsdämpfers gleichermaßen Dämpfersysteme anderer Funktionsweise am Anschlußblock 5 angebracht sein könnten, beispielsweise Hydrodämpfer, die auf dem Prinzip hydropneumatischer Blasen- und Membranspeicher basieren.
Der erfindungsgemäße Hydrodämpfer kann in der Art einer Erstausrüstung für einen bestimmten Maschinentyp einer Kunststoffspritzgießmaschine ausgeliefert werden. In Abhängigkeit der Platzverhältnisse an der jeweiligen Maschine werden dann über das vorhandene Bohrbild bevorzugte Bohrungen an dem Pumpenanschlußstück vorgesehen, und bei Folgelieferungen kann dann auf ein kompliziertes Bohrbild am Pumpenanschlußstück verzichtet werden; vielmehr ist es dann möglich ein bestimmtes Bohrbild zu wählen, bei dem der vorgegebene Hydrodämpfer eine gewünschte Lage zu dem für ihn vorgesehenen Maschinentyp an einer Kunststoffspritzgießmaschine einnimmt.

Claims

Hydrodämpfer zur Abschwächung von Druck- und/oder Schallschwingungen bei Systemen, zu deren Betrieb Druckfluide einsetzbar sind, der aufweist:
• ein Dämpfergehäuse (1) mit einer eine Gehäuselängsachse (3) definierenden Hauptabmessung;

• einen Anschlußblock (5) für die Fluidverbindung des Dämpfergehäuses (1) mit dem betreffenden System und

• eine dem Anschlußblock (5) zugeordnete Verbindungseinrichtung (7) zum Anbringen des Anschlußblockes (5) und damit des Dämpfergehäuses (1) an dem System in wählbaren Drehstellungen, bezogen auf eine Verbindungsachse (41), die quer zur Gehäuselängsachse (3) verläuft, wobei die Verbindungseinrichtung ein Pumpenanschlußstück (7) aufweist, das in wählbaren, auf die Verbindungsachse (41) bezogenen Drehstellungen festlegbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das Pumpenanschlußstück (7) einen Ringkörper mit einem entlang seines Umfanges angeordneten Kranz von Bohrungen (39) aufweist, von denen solche, die gewünschten Drehstellungen des Anschlußblockes (5), bezogen auf die Verbindungsachse (41), entsprechen, für den Eingriff von Befestigungsschrauben auswählbar sind, die am Anschlußblock (5) vorgesehen sind, oder

- das Pumpenanschlußstück (7) einen kreisrunden Endflansch (47) aufweist, der in gewählter Drehstellung, bezogen auf die Verbindungsachse (41), mittels halbringartiger SAE-Flanschspannbacken (49) festlegbar ist.
Hydrodämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsachse (41) zur Gehäuselängsachse (3) zumindest näherungsweise rechtwinklig verläuft.
Hydrodämpfer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlußblock (5) eine innere Kammer (33) mit einer sich zur Gehäuselängsachse (3) konzentrisch erstreckenden Ausströmöffnung, welche mit dem Eingang (11) des Dämpfergehäuses (1) verbunden ist, besitzt, und dass als Pumpenanschlußstück (7) ein sich konzentrisch zur Verbindungsachse (41) und senkrecht zur Gehäuselängsachse (3) in die Kammer (33) des Anschlußblockes (5) erstreckender kreiszylindrischer Hohlkörper vorgesehen ist, der als Fluid-Zuführrohr dient und einen zur Gehäuselängsachse (3) konzentrischen Wanddurchbruch (45) für die Fluidverbindung mit der inneren Kammer (33) des Anschlußblockes (5) aufweist.
Hydrodämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfergehäuse (1) einen Flüssigkeitsschalldämpfer (9) vom Reflexionstyp enthält, der von dem zu dämpfenden Druckfluid durchströmbar ist.
Hydrodämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekenzeichnet, dass die innere Kammer (33) des Anschlußblockes (5), die mit dem Eingang (11) des Flüssigkeitsschalldämpfers (9) verbunden ist, als Vorkammer des Flüssigkeitsschalldämpfers (9) vorgesehen ist.