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Dokumentenidentifikation EP1813809 13.09.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001813809
Titel Pulsationsdämpfer
Anmelder ABEL GmbH & Co. KG, 21514 Büchen, DE
Erfinder Wiechmann, Friedrich Dipl.-Ing., 23898 Kühsen, DE
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LI, LT, LU, LV, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument DE
EP-Anmeldetag 03.11.2006
EP-Aktenzeichen 060228962
EP-Offenlegungsdatum 01.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.09.2007
IPC-Hauptklasse F04B 11/00(2006.01)A, F, I, 20070703, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Pulsationsdämpfer für pulsweise fördernde Förderpumpen nach dem Patentanspruch 1.

Pulsweise fördernde Förderpumpen sind zum Beispiel Kolbenpumpen oder Kolbenmembranpumpen. Um die Auswirkungen der stoßweisen Förderung des Fluids zu mildem, werden sogenannte Pulsationsdämpfer eingesetzt. Sie bestehen üblicherweise aus einem luftdicht abgeschlossenen Behälter, der an einem Ende von einer Membran abgeschlossen ist. Die Membran ist auf der dem Behälter abgewandten Seite der Förderleitung zugekehrt und schließt auf der gegenüberliegenden Seite eine Druckkammer ab, die über ein Ventil mit einer Druckquelle verbindbar ist. Es existieren auch Pulsationsdämpfer mit einem vorgegebenen Druck in der Druckkammer. Üblicher sind Pulsationsdämpfer, in denen der Druck in der Druckkammer nicht geändert werden kann. Der Druck in der Druckkammer wird etwa auf 0,6 MPa Betriebsdruck eingestellt, sodass höhere Druckbelastungen bei der Förderung durch Kompression des Gases in der Druckkammer gedämpft und niedrigere Druckamplituden (Fördermengen) durch den Pulsationsdämpfer ausgeglichen werden.

Es ist auch bekannt geworden, die Lage der Membran zu überwachen und eine Regelung dahingehend vorzunehmen, dass die Membran, die eine untere und eine obere Endlage einnehmen kann, sich während des Betriebes zwischen den Endlagen innerhalb eines relativ begrenzten Bereiches bewegt. Weicht die Lage der Membran von einem Sollwertbereich ab, wird der Druckkammer Gas unter Druck zugeführt. Im umgekehrten Fall wird Gas aus der Druckkammer entlassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pulsationsdämpfer für pulsweise fördernde Förderpumpen zu schaffen, der im Hinblick auf die Regelung der Lage der Membran einen einfachen Aufbau aufweist, und einen Schutz für die Membran bei Belastungsspitzen vorsieht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.

Bei dem Pulsationsdämpfer nach Patentanspruch 1 ist mit der Membran eine sich axial in der Druckkammer erstreckende Stange verbunden, die mindestens einen Permanentmagneten hält. In der Kammer befindet sich eine mit dem Permanentmagneten zusammenwirkende Positionsmeßvorrichtung, die einen Istwert für die Lage der Membran erzeugt. Der Istwert wird in der Regelvorrichtung mit einem Sollwert verglichen, zwecks Betätigung des Schaltventils oder eines Entlüftungsventils nach Maßgabe der Regelabweichung.

Bei der Erfindung ist die Positionsmeßvorrichtung geschützt innerhalb des Behälters angeordnet, sodass lediglich die von der Regelvorrichtung anzusteuernden Ventile, beispielsweise Magnetventile, auf der Außenseite des Behälters anzubringen sind.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Stange in eine Hülse geführt, die an der Decke des Behälters angebracht ist. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Stange vom freien Ende her eine axiale Bohrung aufweisen, in die ein Sensorstab der Positionsmeßvorrichtung eintaucht. Der Permanentmagnet ist vorzugsweise ringförmig und umgibt mithin den stabförmigen Sensor. In Abhängigkeit von der Relativposition von Stange bzw. Permanentmagnet und Sensorstab wird die Lage der Membran abgelesen und als Istwert in die Regelvorrichtung eingegeben.

Bei der Lösung nach Patentanspruch 2 ist in der Druckkammer auf der der Membran zugewandten Seite ein erster Bodenabschnitt mit einer konischen Anlagefläche angeordnet. Auf der entgegengesetzten Seite der Membran ist ein zweiter Bodenabschnitt angeordnet mit einer konischen Anlagefläche, die zur Membran hin gerichtet ist. In der Endlage kann sich die Membran nun an die obere oder untere Anlagefläche anlegen und kann über diese Position hinaus nicht gedehnt werden, was zum Schutz der Membran bei übermäßigen Belastungsspitzen dient.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann der zweite Bodenabschnitt an den ersten angeflanscht sein, wobei zwischen den Bodenabschnitten der äußere Rand der Membran eingespannt ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann in die Membran eine konische Metallscheibe, beispielsweise aus Aluminium, eingeformt sein. Die Metallscheibe weist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Gewindebohrung auf, in welcher ein Gewindeabschnitt der Stange eingeschraubt werden kann. Bei der so ausgebildeten Membran verformt sich lediglich der Membranabschnitt zwischen der Metallscheibe und dem eingespannten Umfangsbereich. Dieser ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung konisch geformt, wobei ein sich daran anschließender Abschnitt nahe dem eingespannten Bereich im Schnitt annähernd bogenförmig ist und sich zumindest teilweise gegen die zweite konische Fläche des unteren Bodenabschnitts anlegt. In jedem Fall ist die Membran so geformt, dass in den Endlagen eine im Wesentlichen vollständige flächige Anlage der Membran an den Anlageflächen bewirkt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1
zeigt perspektivisch einen Pulsationsdämpfer nach der Erfindung.
Fig. 2
zeigt einen Schnitt durch den Pulsationsdämpfer nach Fig. 1 entlang der Linie 2-2.

In den Figuren 1 und 2 ist ein Pulsationsdämpfer 10 gezeigt, mit einem Behälter 12, der aus einzelnen Abschnitten 14 bis 22 zusammengesetzt ist. Die ringartigen Abschnitte 16 bis 22 sind miteinander verschweißt, und der Abschnitt 14 bildet eine haubenartige Decke. Ein T-förmiges Leistungsstück 24 ist mit seinem vertikalen Steg mit der Decke 14 verbunden und stellt eine Verbindung zum Inneren des Behälters 12 her, in welchem eine Druckkammer 24 geformt ist. Das Querstück ist an einem Ende mit einem ersten Magnetventil 26 verbunden, dessen Ausgang über einen Schalldämpfer 28 mit der Atmosphäre verbunden ist. Das andere Ende des Querstegs des T-Stücks 24 ist über einen Mengenregler 30 mit einem zweiten Magnetventil 32 verbunden. Der Eingang 34 des Magnetventils ist mit einer nicht gezeigten Gasdruckquelle verbindbar. Wird das Ventil 32 geöffnet, strömt Gas unter Druck in die Druckkammer 24. Wird hingegen das Ventil 26 geöffnet, strömt Gas aus der Druckkammer 24 ins Freie.

Mit der Druckkammer 24 ist außerdem ein Druckmesser 36 verbunden, der auf der Decke 14 angeordnet ist.

Der Behälterabschnitt 22 weist einen Flansch 38 auf, gegen den ein unterer Bodenabschnitt 40 mittels Schrauben 42 angeflanscht ist. Der untere Bodenabschnitt 40 weist eine mittige kreisförmige Öffnung 44 auf und eine konische Anlagefläche 46, die im Bereich der Öffnung 44 zu einer planen Anlagefläche 48 wird, die senkrecht auf der Achse des Behälters 12 steht.

Der Abschnitt 22 des Behälters 20 weist einen konischen Bodenabschnitt 50 auf, mit einer konischen Anlagefläche 52. Mittig ist der obere Bodenabschnitt 50 mit einer Kreisöffnung 54 versehen. Innerhalb des doppelkonischen Bereichs zwischen den Anlageflächen 52, 46 ist eine flexible Membran 56, beispielsweise aus verstärktem Gummi oder dergleichen, angeordnet. Die Membran 56 bettet mittig eine konische Metallscheibe 58, zum Beispiel aus Aluminium, ein. Außerhalb der Metallscheibe 58 weist die Membran 56 einen konischen Abschnitt 60 auf, an den sich ein schnittbogenförmiger Abschnitt 62 anschließt, der in Richtung unterer Anlagefläche 46 nach unten durchgebogen ist, wobei er im radial äußeren Bereich teilweise an der Anlagefläche 46 anliegt. Ein Wulst 66 am Umfang der kreisförmigen Membran 56 ist zwischen dem Bodenabschnitt 40 und dem Flansch 38 eingespannt. Die beschriebene geometrische Gestalt der Membran 56 gilt für die gezeigte Mittellage. In der Druckkammer 24 befindet sich ein vorgegebener Druck, der durch eingeleitetes Gas erzeugt wird. Dieser Druck wird üblicherweise so hoch gewählt, dass er dem mittleren Betriebsdruck der Förderleitung einer nicht gezeigten Pumpe entspricht. Die Förderleitung ist mit der Öffnung 44 verbunden. Druckspitzen führen dazu, dass die Membran 56 weiter nach oben bewegt wird. Druckabfälle führen zu einer Bewegung in die entgegengesetzte Richtung. Kommt es zu einer besonders hohen Druckspitze, legt sich die Membran 56 satt an die Anlagefläche 52 an und wird dadurch an einer weiteren Belastung gehindert. Das Gleiche gilt für eine zu starke Entlastung in der Förderleitung, wodurch sich die Membran 56 an die unteren Anlageflächen 46, 48 anlegt.

Ein Sensor 70 stellt fest, wenn in die Druckkammer 24 Flüssigkeit eintritt, wodurch angezeigt ist, dass die Membran 56 beschädigt oder zerstört worden ist.

Die Metallscheibe 58 liegt an der Oberseite frei und hat in einem relativ kleinen axialen Bund 72 eine Gewindebohrung, in welche ein Gewindezapfen 74 axial einer erstreckten Stange 76 eingeschraubt ist. Somit ist die Stange 76 mit der Membran 56 verbunden. Die Stange 76 hat vom oberen freien Ende her eine axiale Bohrung 78. Sie ist außerdem am oberen Ende mit einem ringförmigen Permanentmagneten 80 verbunden. In die Bohrung 78 hinein erstreckt sich ein stabförmiger Positionssensor 82, der mit einer Positionsmeßvorrichtung 84 verbunden ist. Je nach Relativlage von Stabsensor 82 und Permanentmagnet 80 wird ein entsprechendes Positionssignal 84 erzeugt, das in einer nicht gezeigten Regeleinrichtung mit einem Sollwertbereich für die Lage der Membran 56 verglichen wird. Bei Abweichung von dem Sollwertbereich wird entweder der Druck in der Druckkammer 24 erhöht oder erniedrigt. Zu diesem Zweck werden von der Regelvorrichtung die Ventile 32 bzw. 26 angesteuert, wobei das Mengenregelventil 30 dafür sorgt, mit welcher Menge pro Zeit Gas aus der Druckquelle (nicht gezeigt) in die Druckkammer 24 strömt.

In die Decke 14 ist mittig ein Block 86 eingelassen und darin zum Beispiel verschweißt. Mittels Schrauben ist ein weiterer Block 88 mit dem Block 86 verschraubt. Zwischen den Blöcken 86, 88 wird eine Hülse 90 gehalten, welche als Führung für die Stange 76 dient. Außerdem dient der obere Block 88 zur Halterung der Positionsmeßvorrichtung 84, die über ein Kabel 92 mit der nicht gezeigten Regelvorrichtung in Verbindung ist.

Wie erkennbar, ist die Positions- bzw. Lagemeßvorrichtung für die Membran 56 innerhalb des Behälters 12 untergebracht und daher gegen äußere Einwirkungen geschützt. Die Membran 56 wird gegen Überlastungen geschützt, kann daher bei Spitzenbelastungen nicht reißen oder dergleichen.


Anspruch[de]
Pulsationsdämpfer für pulsweise fördernde Förderpumpen, mit einem Behälter, der an einem Ende durch eine flexible Membran geschlossen ist, die eine obere und eine untere Endlage aufweist, wodurch im Behälter eine Druckkammer veränderlichen Volumens gebildet ist, die über ein Schaltventil an einer Gasdruckquelle anschließbar ist, und einer Regelvorrichtung für die Lage der Membran, mit der die Auslenkung der Membran bei Druckveränderungen in der Druckkammer innerhalb vorgegebener Grenzen zwischen den Endlagen begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Membran (56) eine sich axial in der Druckkammer (24) erstreckende Stange (76) verbunden ist, die mindestens einen Permanentmagneten (80) hält und in der Kammer (24) eine mit dem Behälter (12) verbundene, mit dem Permanentmagneten zusammenwirkende Positionsmeßvorrichtung verbunden ist, die einen Istwert für die Lage der Membran erzeugt, der in die Regelvorrichtung mit einem Sollwertbereich verglichen wird zwecks Betätigung des Schaltventils (32) oder eines Entlüftungsventils (26) nach Maßgabe der Regelabweichung. Pulsationsdämpfer für pulsweise fördernde Förderpumpen, mit einem Behälter, der an einem Ende durch eine flexible Membran geschlossen ist, die eine obere und eine untere Endlage aufweist, wodurch im Behälter eine Druckkammer veränderlichen Volumens gebildet ist, die über ein Schaltventil an einer Gasdruckquelle anschließbar ist, und einer Regelvorrichtung für die Lage der Membran, mit der die Auslenkung der Membran bei Druckveränderungen in der Druckkammer innerhalb vorgegebener Grenzen zwischen den Endlagen begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckkammer (24) auf der der Membran (56) zugewandten Seite ein erster Bodenabschnitt (50) mit konischer Anlagefläche (52) und auf der der Membran (56) abgewandten Seite ein zweiter Bodenabschnitt (40) mit konischer Anlagefläche (46) angeordnet ist, an welche sich die Membran (56) in der oberen und unteren Endlage anlegen kann und beide Bodenabschnitt (50, 40) eine Kreisöffnung (54, 44) auf weisen. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bodenabschnitt (40) an den ersten Bodenabschnitt (50) angeflanscht ist und der äußere Rand der Membran (56) zwischen diesen Teilen eingespannt ist. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Membran (56) mittig eine konische Metallscheibe eingeformt ist. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallscheibe (58) mittig eine Gewindebohrung aufweist, in welche ein Gewindeabschnitt (74) der Stange (76) eingeschraubt ist. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (56) in einem an die Metallscheibe (54) angrenzenden Abschnitt (60) konisch ist und der konische Abschnitt (60) in einen im Schnitt gebogenen Abschnitt (62) übergeht, der in der Soll-Lage der Membran (56) teilweise an der konischen Anlagefläche (46) des unteren Bodenabschnitts (40) anliegt. Pulsationsdämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der an die mittige Öffnung angrenzende Abschnitt (48) der unteren Anlagefläche (46) annähernd plan ist und sich annähernd senkrecht zur Achse des Behälters (12) erstreckt. Pulsationsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (76) in einer Hülse (90) geführt ist, die an der Decke (14) des Behälters (12) angebracht ist. Pulsationsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vom freien Ende der Stange (78) her eine axiale Bohrung (78) geformt ist, in die ein Sensorstab (82) der Positionsmeßvorrichtung eintaucht.






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