JP3751592B2 - 脈動減衰器 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、脈動減衰器であって、入口接続部と出口接続部と、該入口接続部と出口接続部とを接続する管路とを有し、該管路が脈動減衰器の内部で、減衰器ケーシングの内部に設けられた複数の減衰室に接続されており、この場合、入口接続部に接続された導管区分が減衰室と接続されており、減衰室内にばね弾性的な減衰エレメントが配置されている形式のものに関する。
【０００２】
脈動減衰器は振動する容積形ポンプによって発生させられる圧力変動を低減させるという役目を有している。振動するポンプは１回転の１８０゜の間だけしか液体又は気体を搬送媒体として搬送せず、これにより脈動を惹き起こすという性質を有している。この結果、ポンプが低速で運転されると搬送流が不規則になる一方、ポンプが高速で運転されると圧力変動が発生する。多くの使用例ではこれは望ましいことではない。
【０００３】
すでに種々の構造形式の脈動減衰器が公知である。
【０００４】
ＤＥ１９６３７０９号明細書によれば、導管網における圧力衝撃を阻止又は低減することを目的とした減衰器が公知である。このために当該装置は弾性的に可撓性である構成部分が内部に配置されている減衰室を有している。これにより、導管網に接続された流出コックを閉じる際に発声する圧力衝撃は減衰させられる。しかしこのような減衰器では、振動する容積形ポンプと関連しては、搬送流もしくは圧力パルスの十分な均しを達成することはできない。
ＵＳ−Ａ−３０３５６１３号によれば同様に導管のための減衰器であって、特にパイプラインにおける圧力変動を減衰するために使用できる減衰器が公知である。この場合には導管区分に沿って複数の減衰室が配置され、該減衰室が例えば空気から成る充填物を備えた、弾性的な材料から成るリング状の減衰エレメントを有している。この減衰器も振動する容積形ポンプと関連しては搬送流もしくは発生する圧力脈動の十分な均しをもたらさない。
【０００５】
本発明の課題は、特に振動する容積形ポンプと関連して発生する圧力変動の高い減衰を可能にする脈動減衰器を提供することである。この場合には必要に応じて、種々異なる搬送量を有するポンプ及び／又は種々異なるシステム圧に対する簡単な適合が可能であるようにしたい。さらに脈動減衰器の構造はできるだけ簡単でかつコンパクトにしたい。
【０００６】
本発明の課題を解決するためには、当該脈動減衰器が振動する容積形ポンプのために設けられており、減衰器ケーシング内に直列に接続された２つの減衰室を有し、入口接続部に接続された管路区分が第１の減衰室への接続通路を有しかつ入口絞り機構を介し第２の、出口絞り機構を介して出口接続部に接続された減衰室に接続されており、両減衰室が仕切りダイヤフラムで、ばね弾性的な材料から成る減衰エレメントのための受容室と搬送媒体を導く領域とに分離されていることが提案されている。
【０００７】
複数の減衰段が直列に接続されることによって、減衰段の数のべき乗で増大する高い減衰作用が達成される。絞り機構は減衰室と関連して減衰部材を形成し、この減衰部材は圧力変動が発生した場合に搬送媒体を一時ストックしかつ再び放出する。絞り機構によって圧力行程の間に堰止め圧が形成され、この堰止め圧で減衰部材が圧力負荷され、加圧期に続く減圧期における搬送媒体の絞られた放出が可能にされる。
【０００８】
絞り機構の流過横断面積を介して所望の減衰作用もしくは減衰器のあとの許容残留脈動に対する適合が可能である。同様に堰止め圧、ひいては減衰器にて発生する圧力損失を絞り機構によって調節することができる。これにより減衰器を種々の搬送量を有する多数のポンプ形式にかつ／又はシステム圧に簡単に適合させることができる。
減衰室が仕切りダイヤフラムにより減衰エレメントの受容室と搬送媒体を導く範囲とに分離されていることにより、減衰エレメントは搬送媒体と接触しなくなるので、使用される減衰エレメントはもっぱら要求される減衰特性に適合させられるだけでよく、そのつどの搬送媒体に対する耐久性は必要としない。これによって攻撃性の搬送媒体も、仕切りダイヤフラムの材料を適宜選択した場合には使用できるようになる。
【０００９】
減衰器を種々の搬送量を有する多数のポンプ形式にかつ／又はシステム圧に簡単に適合させることができるようにするためには、入口及び出口絞り機構を交換可能なインサート部材として構成すると有利である。この場合、入口及び出口絞り機構はブッシュとしてねじ込まれるかプレス嵌めされることができる。この場合にはノズル、絞り、段付きノズル、毛細管並びに調節可能なノズル、例えばニードル弁を使用することができる。
【００１０】
本発明による有利な別の構成によれば、減衰室は仕切りダイヤフラムで減衰エレメント用の受容室と搬送媒体を導く領域とに分けられている。これにより減衰エレメントは搬送媒体と接触することはなくなるので使用される減衰エレメントは専ら要求される減衰特性に適合させられることができ、そのつどの搬送媒体に対する耐性は必要とされない。これにより攻撃性の搬送媒体も問題なく、仕切りダイヤフラムの材料を適宜選択したうえで用いることができる。
【００１１】
有利には、減衰室における減衰エレメントのための受容室の内部に配置された減衰材料は、ほぼ直線的なばね特性線を有している。これによってばね弾性的な減衰エレメントは所望された形式でばねに似た特性を有するようになる。このばね弾性的特性によっては特に良好な減衰作用が達成される。例えば閉じられた室内でも圧縮できる減衰材料を使用することができる。閉じられた室内で圧縮することは押し除け材料としてゴムを用いた場合には可能ではない。
【００１２】
本発明の１実施例では減衰室の、液体を導く領域を画成する、負荷されていない仕切りダイヤフラムは減衰材料に対し間隔を有している。減衰器をわずかなシステム圧のために使用した場合には、やわらかい仕切りダイヤフラムだけがばねエレメントとして作用する。より高いシステム圧の場合には仕切りダイヤフラムは部分的に又は完全に減衰材料に支えられる。これにより仕切りダイヤフラムが過度に伸びかつ損傷することが防止される。この運転状態では減衰は減衰材料によっても行なわれる。
【００１３】
別の構成では、減衰エレメントの充填容積が、無負荷状態で仕切りダイヤフラムによって画成された減衰エレメントのための受容室の容積よりも大きく、仕切りダイヤフラムに減衰エレメントによりプレロードがかけられている。この減衰器を高いシステム圧のために使用すると、仕切りダイヤフラムには、減衰材料によって圧力下での偏位とは反対方向にプレロードがかけられる。これにより大きなシステム圧のためにも比較的にやわらかい減衰材料を使用でき、減衰作用は大きな圧力範囲で好適化される。
【００１４】
有利な形式で第２の減衰室の減衰エレメントは第１の減衰室の減衰エレメントよりも大きな軟弾性を有している。これによって、硬度が高く構成された第１の減衰段では大きい圧力ピークが補償され、第２の、やわらかい減衰段においてはまだ存在している残存圧力変動が補償されるようになる。
【００１５】
本発明の１実施例によれば、脈動減衰器はケーシングヘッドとケーシング下部分とを有する２部分から成るケーシングを有している。この場合には分離平面内には仕切りダイヤフラムがシールエレメントとして配置されている。これによって仕切りダイヤフラムは減衰室を受容室と搬送媒体を導く領域とに分けるだけではなく個々の室と通路を相互にもかつ外部に対してもシールする。
【００１６】
さらにケーシングヘッドには主として入口及び出口接続部、管路、入口及び出口絞り機構並びに搬送媒体を導く領域が設けられ、ケーシング下部分には減衰エレメントのための受容室が設けられている。これによって脈動減衰器のすべての機能領域はケーシングヘッドとケーシング下部分との分離後、良好に接近可能である。
【００１７】
本発明の付加的な構成は他の従属請求項に開示されている。以後、本発明をその重要な詳細と共に図面に基づき詳しく説明する。
【００１８】
図１に示された脈動減衰器１は振動する容積形ポンプによって発生させられる圧力変動を減衰するために用いられる。前記形式の容積形ポンプの圧力接続部は圧力変動を減衰させるために脈動減衰器１の入口接続部２に、この圧力変動を減衰させるために接続されることができる。入口接続部２にて供給された搬送媒体は圧力変動に関して均されて、脈動減衰器１の出口接続部３から流出する。脈動減衰器１はケーシング４を有し、該ケーシング４内には２つの減衰室５，６が設けられている。入口接続部２には第１の減衰室５への分岐部８を備えた管路区分７が接続されている。さらに管路区分７は入口絞り機構９を介して第２の減衰室６に接続されている。この第２の減衰室６から搬送流は出口絞り機構１０を通って出口接続部３へ達する。
【００１９】
減衰室５，６の内部にはばね弾性的な材料から成る減衰エレメント１１が配置されている。減衰エレメント１１は各減衰室５，６にて仕切りダイヤフラム１２によって仕切られた受容室１３，１４内に位置している。仕切りダイヤフラム１２の上側に残った減衰室の室部分は、搬送媒体を導く領域１５，１６である。
【００２０】
搬送媒体を導く領域の内法容積は少なくとも第１の減衰室５に相応しているが、図１に示すように両方の領域１５，１６は１ポンプ行程の搬出量に相応している。しかしこの場合にはそのつどの搬送媒体−ガス状又は液状−も重要である。搬送媒体を導く領域１５，１６の小さな容積は、液体の場合に設けられるのに対し、図３に示されているような大きな容積はガス状の搬送媒体の場合に設けられる。受容室１３，１４とその中にある減衰材料の容積は１ポンプ行程の搬送量の整数倍、有利にはほぼ１０倍に相当する。図１と３から判るように減衰エレメント１１は受容室１３もしくは１４を完全に充たしている。それでもこの場合にはゴムに類似の材料では可能ではないと想われるばね弾性的な可撓性が存在する。減衰材料を有する受容室１３，１４の充填容積は実施例においては仕切りダイヤフラム１２に負荷がかかっていない状態で受容室がちょうど充たされるように設定されている。
【００２１】
しかしながら、より小さい充填容積を設定し、減衰室５，６の各受容室１３もしくは１４を画成する、負荷を受けていない仕切りダイヤフラム１２が減衰材料に対し間隔を有するようにすることもできる。この場合には、負荷を受けていない状態で自由に、減衰材料に対し空隙によって間隔をおいた仕切りダイヤフラム１２は、小さな圧力ピークを良好に減衰できるばねエレメントとして作用する。より高い圧力負荷では、仕切りダイヤフラム１２が減衰エレメント１１に支持され、この減衰エレメント１１によりばね弾性的に支えられるまで仕切りダイヤフラム１２は変形される。さらに仕切りダイヤフラム１２が搬送媒体を導く領域１５，１６に対していくらか偏位し、ひいてはプレロードがかけられるような減衰材料を受容室１３，１４に受容することも可能である。これにより、比較的にやわらかい減衰材料を使用することができるにも拘わらずシステム圧が大きい場合に、良好な減衰作用を達成することができるようになる。特にこれにより、大きな圧力領域に亘って最適な減衰作用が達成される。そのうえ、減衰材料にプレロードがかけられることで減衰器のコンパクトな構造形式と、低圧使用と高圧使用とに対し、同じケーシング部分の使用とが可能になる。又、両方の受容室１３，１４においてばね特性の異なる減衰エレメント１１を使用することもできる。この場合には第１の減衰室５の受容室１３にて、第２の減衰室６の受容室１４における材料よりもいくらか硬度の大きい材料を使用することができる。この結果、減衰室５を有する第１の減衰部材によって大きい圧力ピークを補償することができるのに対し、減衰室６を有する減衰部材ではまだ存在する残留圧力変動がほぼ補償されることができる。
【００２２】
直列に接続された２つの減衰室５と６によって、小さな空間で特に良好な減衰作用を達成することができる。容積形ポンプにて１回転のほぼ１８０°に亘って延在する加圧期の間に形成さえたシステム圧によって入口及び出口絞り機構９と１０によって堰止め圧が形成され、このシステム圧によって仕切りダイヤフラム１２が減衰室５の領域で減衰エレメント１１に向かって偏位させられる。ばね弾性的な材料から成る減衰エレメントは同じ大きさの対抗負荷を形成する。振動するポンプ特性もしくはこれによって発生する圧力変動による搬送量の連続的な変化により、搬送量は中間ストックされかつ再び放出される。面負荷を成すポンプ側の圧力と同様に減衰エレメントは同様に面負荷としての対抗力を形成する。構造と面負荷としての作用形式とによって仕切りダイヤフラム１２が局所的な負荷に際してやわらかくかつ面負荷に際しては硬く作用するという性質が存在する。したがって減衰器のこのような形式は高いシステム圧でも使用することができる。
【００２３】
実施例においては脈動減衰器１はすでに述べたように２段に構成されている。この場合、両方の減衰ユニットは直列に接続されている。段あたり、所定のファクタで圧力振幅を減少させることができる。第１の段の残存脈動は第２の段にてもう一度減衰させられる。直列的な配置によって段の数にしたがってポテンシャル的に増大する減衰作用が可能である。両方の減衰段を１つのケーシング４内に配置するとコンパクトな構造形式が可能でかつ２つの別個の導管により直列に接続された単個減衰器を使用した場合よりもコスト的に有利な製作が可能である。
【００２４】
入口絞り機構９の働きはポンプに向かって堰止め圧を生ぜしめることである。ポンプからの加圧行程の間、前記堰止め圧で減衰室５を有する第１の減衰器が負荷され、入口絞り機構９を介し、減衰室６を有する第２の減衰器も負荷される。低い前圧を有する時間帯にて減衰器に貯えられた搬送媒体内容物は絞られて出口接続部３を介して再び当該システムに供給される。入口絞り機構９と出口絞り機構１０との流過横断面を適宜選択することで所望の減衰作用もしくは脈動減衰器１のあとの許容残留脈動が達成される。同様に許容の堰止め圧もしくは脈動減衰器１の圧力損失を、絞り機構の流過横断面で調節することもできる。絞り機構が交換可能なインサート部材として構成されていると、脈動減衰器１は構成寸法を変えることなく、多数のポンプ形式と異なる搬送量に適合させられることができる。図示の実施例では絞り機構９，１０は交換できない孔として構成されている。
【００２５】
ケーシング４は実施例においてはケーシングヘッド１７とケーシング下部分１８とから成る２部構成を有している。この場合には分離面には仕切りダイヤフラム１２が一貫してシールエレメントとして配置されている。仕切りダイヤフラム１２は両方の減衰室５と６とを覆い、ケーシング４の外縁部まで延在しているので個々の室は互いにかつ外部に対しシールされている。図２に示されているようにケーシング４は円形に構成されていることができる。この場合、両方の減衰室５，６はそれぞれ、円形の横断面の半分に亘って延在している。ケーシングヘッド１７とケーシング下部分１８は実施例では４つねじで結合されている。
【００２６】
ケーシングヘッド１７には入口接続部２と出口接続部３とが直径方向で向き合って配置されている。この場合、入力接続部２には管路区分７が接続されかつ出口接続部２には管路区分７ａが接続されている。後者は出口絞り機構１０を介し第２の減衰室６に接続されている。管路区分７からは分岐部８が第１の減衰室５に通じ、入口絞り機構９は管路区分７から第２の減衰室６へ通じている。
【００２７】
図３に示された脈動減衰器１ａの変化実施例においては、第１の減衰室５ａは第２の中央に配置された減衰室６ａを中心として同心的に配置され、ひいてはリング室を形成している。しかし原則的にはこの脈動減衰器１ａの構成は図１に示された構成に相応している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による脈動減衰器の横断面図。
【図２】 図１に示された脈動減衰器の平面図。
【図３】 図１の実施例の変化実施例である脈動減衰器の横断面図。
【符号の説明】
１ 脈動減衰器、 ２ 入口接続部、 ３ 出口接続部、 ４ ケーシング、 ５ 減衰室、 ６ 減衰室、 ７ 管路区分、 ８ 分岐部、 ９ 入口絞り機構、 １０ 出口絞り機構、 １１ 減衰エレメント、 １２ 仕切りダイヤフラム、 １３ 受容室、 １４ 受容室、 １５ 搬送媒体を導く領域、 １６ 搬送媒体を導く領域、 １７ ケーシングヘッド、 １８ ケーシング下方部分

Claims (12)

1. 脈動減衰器であって、入口接続部（２）と出口接続部（３）と、該入口接続部（２）と出口接続部（３）とを接続する管路とを有し、該管路が脈動減衰器の内部で、減衰器ケーシング（４）の内部に設けられた複数の減衰室に接続されており、この場合、入口接続部（２）に接続された導管区分が減衰室と接続されており、減衰室内にばね弾性的な減衰エレメント（１１）が配置されている形式のものにおいて、当該脈動減衰器が振動する容積形ポンプのために設けられており、減衰器ケーシング（４）内に直列に接続された２つの減衰室（５，５ａ，６，６ａ）を有し、入口接続部（２）に接続された管路区分（７）が第１の減衰室（５，５ａ）への接続通路を有しかつ入口絞り機構（９）を介し第２の、出口絞り機構（１０）を介して出口接続部（３）に接続された減衰室（６，６ａ）に接続されており、両減衰室（５，５ａ，６，６ａ）が仕切りダイヤフラム（１２）で、ばね弾性的な材料から成る減衰エレメント（１１）のための受容室（１３，１４）と搬送媒体を導く領域（１５，１６）とに分離されていることを特徴とする、脈動減衰器。
2. 少なくとも第１の減衰室（５，５ａ）の搬送媒体を導く領域の内法容積が、少なくとも１ポンプ行程の搬送量に相応している、請求項１記載の脈動減衰器。
3. 減衰室（５，５ａ，６，６ａ）の減衰エレメント（１１）用の受容室（１３，１４）の内部に収容された減衰材料がほぼ直線的なばね特性を有している、請求項１又は２記載の脈動減衰器。
4. 減衰エレメント（１１）の容積が１ポンプ行程の搬送量の整数倍、有利にはほぼ１０倍に相応している、請求項１から３までのいずれか１項記載の脈動減衰器。
5. 減衰器（５，５ａ，６，６ａ）の、搬送媒体を導く領域（１５，１６）を画成する、負荷されていない仕切りダイヤフラム（１２）が減衰エレメント（１１）に対し間隔を有している、請求項２から４までのいずれか１項記載の脈動減衰器。
6. 減衰エレメント（１１）の充填容積が、無負荷状態で仕切りダイヤフラム（１２）によって画成された減衰エレメント（１１）のための受容室（１３，１４）の容積よりも大きく、仕切りダイヤフラム（１２）に減衰エレメント（１１）によりプレロードがかけられている、請求項２から５までのいずれか１項記載の脈動減衰器。
7. 第２の減衰室（６，６ａ）の減衰エレメント（１１）の軟弾性が第１の減衰室（５，５ａ）の減衰エレメント（１１）の軟弾性よりも大きい、請求項１から６までのいずれか１項記載の脈動減衰器。
8. 脈動減衰器が２部分から成るケーシング（４）を有し、該ケーシング（４）がケーシングヘッド（１７）とケーシング下部分（１８）とから成り、分離平面内に仕切りダイヤフラム（１２）がシールエレメントとして配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の脈動減衰器。
9. ケーシングヘッド（１７）内に主要な構成部分として入口及び出口接続部（２，３）と管路（７，７ａ）と入口及び出口絞り機構と減衰室（５，５ａ，６，６ａ）の搬送媒体を導く領域（１５，１６）とが設けられかつケーシング下部分（１８）に減衰エレメント（１１）のための受容室（１３，１４）が設けられている、請求項８記載の脈動減衰器。
10. 減衰器ケーシング（４）が有利には円形に構成され、入口及び出口接続部（２，３）が直径方向で向き合って配置されており、それぞれ内方へ向けられた、有利には互いに整合する袋孔（７，７ａ）を有しており、減衰エレメント受容室（１３，１４）がそれぞれほぼケーシング基面の半分に亘って延びており、入口接続部（２）に接続された袋孔（７）が第２の減衰室（６，６ａ）の領域まで延びておりかつ出口接続部（３）に接続された袋孔（７ａ）が第２の減衰室（６，６ａ）に出口絞り機構（１０）を介して接続されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の脈動減衰器。
11. 第１の減衰室（５ａ）が第２の減衰室（６ａ）を同心的に取囲んで配置され、有利にはリング室として構成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の脈動減衰器。
12. 入口及び出口絞り機構（９，１０）が交換可能なインサート部材として構成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の脈動減衰器。

Images