DE202016101495U1 - pulsation dampers - Google Patents
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Abstract
Pulsationsdämpfer (2, 32) für Flüssigkeiten, insbesondere für Getränke und/oder Molkereiprodukte, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsationsdämpfer (2, 32) einen Pulsationseingang (3) und wenigstens einen Rohrbogen (6, 7, 35) umfasst sowie wenigstens ein zwischen den Pulsationseingang (3) und den Rohrbogen (6, 7, 35) geschaltetes Wellrohr (8, 9, 38) zur Axialkompensation von Druckpulsen (4a) in der Flüssigkeit (4).Pulsation damper (2, 32) for liquids, in particular for drinks and / or dairy products, characterized in that the pulsation damper (2, 32) comprises a Pulsationseingang (3) and at least one pipe bend (6, 7, 35) and at least one between the Pulsation input (3) and the pipe bend (6, 7, 35) connected corrugated tube (8, 9, 38) for the axial compensation of pressure pulses (4a) in the liquid (4).
Description
Die Erfindung betrifft einen Pulsationsdämpfer für Flüssigkeiten, insbesondere für Getränke und/oder Molkereiprodukte, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a pulsation damper for liquids, in particular for drinks and / or dairy products, according to the preamble of
Pulsierende Strömungen in Rohrleitungen, Armaturen oder Apparaten können beispielsweise durch Hubkolben- oder Membranpumpen hervorgerufen werden, strömungsaufwärts zudem insbesondere durch Verpackungsmaschinen für Getränke und/oder Molkereiprodukte. Pulsating flows in pipelines, fittings or apparatuses can be caused, for example, by reciprocating or diaphragm pumps, in particular upstream through packaging machines for drinks and / or dairy products.
Zur Homogenisierung von Getränken und/oder Molkereiprodukten werden Homogenisatoren verwendet, die beispielsweise nach dem Prinzip einer Hochdruckkolbenpumpe arbeiten. Beim Betrieb derartiger Homogenisatoren entstehen im Produktzulauf und im Produktablauf Druckschwankungen und Volumenstromschwankungen, die sich durch als Pulsationsdämpfer wirkende druckgeregelte Ausgleichsgefäße im Zulauf und/oder Ablauf reduzieren lassen. Nachteilig an derartigen Ausgleichsgefäßen ist jedoch, dass diese für einen aseptischen Betrieb als sterile Gaspuffer ausgebildet sein müssen. Zudem sind zugeordnete Stellarmaturen und eine vergleichsweise aufwändige Steuerung für den Betrieb derartiger Ausgleichsgefäße nötig. Dies verursacht einen unerwünschten apparativen Aufwand. For the homogenization of beverages and / or dairy products, homogenizers are used which operate, for example, on the principle of a high-pressure piston pump. During operation of such homogenizers, pressure fluctuations and volumetric flow fluctuations occur in the product feed and in the product flow, which can be reduced in the inlet and / or outlet by means of pressure-regulated equalizing vessels acting as pulsation dampers. A disadvantage of such compensating vessels, however, is that they must be designed for aseptic operation as a sterile gas buffer. In addition, associated control valves and a comparatively complex control for the operation of such expansion tanks are necessary. This causes an undesirable expenditure on equipment.
Zum Ausgleich einer hitzebedingten Materialausdehnung in Röhrenwärmetauschern sind ferner als axialkompensatorischer Faltenbalg wirkende Wellrohre bekannt. Die
Es besteht somit Bedarf an Homogenisatoren und/oder allgemein in Rohrleitungen einsetzbaren Pulsationsdämpfern, die einen geringeren apparativen Aufwand verursachen, und die insbesondere auch unter aseptischen Betriebsbedingungen eingesetzt werden können. There is thus a need for homogenizers and / or pulsation dampers which can generally be used in pipelines, which require less equipment, and which can also be used under aseptic operating conditions.
Die gestellte Aufgabe wird mit einem Pulsationsdämpfer für Flüssigkeiten nach Anspruch 1 gelöst. Demnach eignet sich dieser insbesondere für Getränke und/oder Molkereiprodukte. Erfindungsgemäß umfasst der Pulsationsdämpfer einen Pulsationseingang, insbesondere für zuströmende Flüssigkeit, und wenigstens einen Rohrbogen sowie wenigstens ein zwischen den Pulsationseingang und den Rohrbogen geschaltetes Wellrohr zur Axialkompensation von Druckpulsen in der Flüssigkeit. The object is achieved with a pulsation damper for liquids according to
Druckwellen die auf den Pulsationsdämpfer treffen, verursachen am Wellrohr eine kompensatorische Längsdehnung, wodurch sich eintreffende Druckpulse, Volumenstromschwankungen oder dergleichen durch Axialkompensation des Wellrohrs abdämpfen. Pressure waves that hit the pulsation damper cause compensatory longitudinal expansion on the corrugated tube, as a result of which incoming pressure pulses, volume flow fluctuations or the like are attenuated by axial compensation of the corrugated tube.
Der Pulsationsdämpfer ist im Arbeitsbetrieb vollständig mit Flüssigkeit, insbesondere Produkt, gefüllt. The pulsation damper is completely filled with liquid, in particular product, during operation.
Der Pulsationsdämpfer ist vorzugsweise durchgehend rohrförmig ausgebildet, insbesondere im Querschnitt durchgehend kreisförmig. Die Pulsationsdämpfung erfolgt im Wesentlichen in Richtung der Rohrachse. Eine zusätzliche Pulsationsdämpfung in einem druckgeregelten Ausgleichsgefäß mit einer Gasphase über dem Produkt ist daher entbehrlich. The pulsation damper is preferably of continuous tubular design, in particular a continuous circular cross-section. The pulsation damping takes place essentially in the direction of the tube axis. An additional pulsation damping in a pressure-controlled expansion tank with a gas phase over the product is therefore unnecessary.
Der Pulsationseingang eignet sich vorrangig für eine zuströmende Flüssigkeit. Prinzipiell eignet sich der Pulsationseingang aber auch für eine abströmende Flüssigkeit, wobei die Ausbreitungsrichtung der Druckpulse dann der Fließrichtung der Flüssigkeit entgegengesetzt ist. Der Pulsationseingang des Pulsationsdämpfers wird vorzugsweise an einen Produktablauf eines Homogenisators angeschlossen. The pulsation input is primarily suitable for an inflowing liquid. In principle, however, the pulsation input is also suitable for an outflowing liquid, the propagation direction of the pressure pulses then being opposite to the direction of flow of the liquid. The pulsation input of the pulsation damper is preferably connected to a product outlet of a homogenizer.
Vorzugsweise umfasst der Pulsationsdämpfer elastische Elemente, die einer axialen Dehnung des Wellrohrs entgegenwirken. Dadurch lässt sich eine kompensatorische Volumenzunahme des Pulsationsdämpfers pro Druckzunahme, im Sinne einer Kennlinie des Pulsationsdämpfers, an die von der pulsierenden Strömung der Flüssigkeit hervorgerufenen Druckschwankungen anpassen. Die elastischen Elemente sind insbesondere Tellerfedern. The pulsation damper preferably comprises elastic elements which counteract an axial expansion of the corrugated tube. As a result, a compensatory increase in volume of the pulsation damper per pressure increase, in the sense of a characteristic curve of the pulsation damper, can be adapted to the pressure fluctuations caused by the pulsating flow of the fluid. The elastic elements are in particular disc springs.
Hierbei addiert sich die Federkraft der elastischen Elemente zu einer Federkraft des Wellrohrs, das bei der Axialkompensation als Zugfeder wirkt. Beispielsweise werden Anzahl und Federkraft des wenigstens einen Wellrohrs und die Federkraft der elastischen Elemente an eine vorgegebene Pumpenkennlinie angepasst. Diese hängt beispielsweise von der Anzahl, dem Hub und dem Durchmesser der Hubkolben, z.B. denen eines Homogenisators, ab. In this case, the spring force of the elastic elements adds to a spring force of the corrugated pipe, which acts as a tension spring in the axial compensation. For example, the number and spring force of the at least one corrugated tube and the spring force of the elastic elements are adapted to a predetermined pump characteristic. This depends, for example, on the number, the stroke and the diameter of the reciprocating pistons, e.g. those of a homogenizer, from.
Vorzugsweise umfasst das Wellrohr einen ersten starren Endabschnitt, der stationär bezüglich des Homogenisators befestigt ist, sowie einen zweiten starren Endabschnitt, der axial gleitend gelagert ist. Unter starren Endabschnitten sind hierbei Rohrabschnitte zu verstehen, die im Arbeitsbetrieb des Pulsationsdämpfers keine oder nur eine vernachlässigbare Längenänderung aufweisen, so dass die starren Endabschnitte für die Axialkompensation funktional keine Rolle spielen. Die starren Endabschnitte dienen somit im Sinne von Rohrstutzen der Befestigung oder koaxialen Führung des Wellrohrs. Preferably, the corrugated tube includes a first rigid end portion fixedly mounted with respect to the homogenizer, and a second rigid end portion axially slidably mounted. Under rigid end sections are in this case to understand pipe sections that have no or only a negligible change in length during operation of the Pulsationsdämpfers, so that the rigid end sections for the axial compensation play functionally no role. The rigid end sections thus serve in the sense of pipe socket attachment or coaxial guidance of the corrugated pipe.
Vorzugsweise umfasst der Pulsationsdämpfer ferner: eine Montageplatte zur Befestigung des ersten Endabschnitts, insbesondere zur gemeinsamen Befestigung erster Endabschnitte unterschiedlicher Wellrohre; und eine Führungsplatte zur umfänglichen Gleitführung des zweiten Endabschnitts, insbesondere zur gemeinsamen umfänglichen Gleitführung zweiter Endabschnitte unterschiedlicher Wellrohre. Die Führungsplatte ist somit derart ausgebildet, dass sie die Bewegungsfreiheit des Wellrohrs auf eine koaxiale kompensatorische Dehnung und/oder Stauchung beschränkt. Die Montageplatte und die Führungsplatte ermöglichen somit eine präzise Befestigung / Führung des Wellrohrs während der Axialkompensation. Preferably, the pulsation damper further comprises: a mounting plate for fixing the first end portion, in particular for joint fixing of first end portions of different corrugated pipes; and a guide plate for circumferential sliding of the second end portion, in particular for the common circumferential sliding guide second end portions of different corrugated pipes. The guide plate is thus designed such that it restricts the freedom of movement of the corrugated tube to a coaxial compensatory expansion and / or compression. The mounting plate and the guide plate thus allow precise attachment / guidance of the corrugated tube during the axial compensation.
Vorzugsweise ist die Führungsplatte zum Zulassen einer axialen Dehnung des Wellrohrs gegen die Rückstellkraft wenigstens eines elastischen Elements axial verschiebbar gelagert. Dies ermöglicht sowohl eine koaxiale Führung des Wellrohrs während der Axialkompensation als auch das Einstellen einer geeigneten Kennlinie des Pulsationsdämpfers mit Hilfe des elastischen Elements. Die Kennlinie des Pulsationsdämpfers wird insbesondere durch eine spezifische Volumenzunahme pro Druckzunahme charakterisiert. Das elastische Element ist insbesondere eine Feder, wie beispielsweise eine Tellerfeder oder ein Tellerfederpaket. Prinzipiell sind auch Gummipuffer oder dergleichen denkbar Preferably, the guide plate for allowing axial expansion of the corrugated tube against the restoring force of at least one elastic element is mounted axially displaceable. This allows both a coaxial guidance of the corrugated tube during the axial compensation and the setting of a suitable characteristic of the pulsation damper by means of the elastic element. The characteristic of the pulsation damper is characterized in particular by a specific volume increase per pressure increase. The elastic element is in particular a spring, such as a plate spring or a plate spring package. In principle, rubber bumps or the like are also conceivable
Vorzugsweise ist das Wellrohr mittels wenigstens eines starren Mittelstücks zur axialen Gleitlagerung des Wellrohrs axial segmentiert. Länge und Durchmesser des starren Mittelstücks ändern sich dann bei der Axialkompensation ebenso wenig wie Länge und Durchmesser der starren Endabschnitte. Das starre Mittelstück verbessert eine koaxiale Führung des Wellrohrs, insbesondere falls dessen Länge größer ist als dessen Durchmesser. Die Länge des Wellrohrs und die Krümmungsradien der an dem Wellrohr ausgebildeten Wellabschnitte können durch hygienische Anforderungen derart vorgegeben sein, dass eine zusätzliche koaxiale Stabilisierung des Wellrohrs an wenigstens einem starren Mittelstück vorteilhaft oder erforderlich ist. Preferably, the corrugated tube is axially segmented by means of at least one rigid center piece for axial sliding bearing of the corrugated tube. Length and diameter of the rigid center piece then change in the axial compensation as little as length and diameter of the rigid end sections. The rigid center piece improves coaxial guidance of the corrugated tube, in particular if its length is greater than its diameter. The length of the corrugated tube and the radii of curvature of the corrugated tube formed on the corrugated tube sections may be specified by hygienic requirements such that an additional coaxial stabilization of the corrugated tube at least one rigid centerpiece is advantageous or necessary.
Vorzugsweise umfasst der Pulsationsdämpfer zwei äußere Rohrbögen, einen mittleren Rohrbogen sowie zwischen dem mittleren und den äußeren Rohrbögen ausgebildete Wellrohre. Dadurch lassen sich platzsparend mehrere Rohrbögen mit zugeordneten Wellrohren hintereinander anordnen. Dadurch lässt sich die Axialkompensation von Druckpulsen der pulsierenden Strömung effizient steigern. The pulsation damper preferably comprises two outer tube bends, a middle tube bend and corrugated tubes formed between the middle and the outer tube bends. As a result, several pipe bends with associated corrugated pipes can be arranged one behind the other to save space. As a result, the axial compensation of pressure pulses of the pulsating flow can be increased efficiently.
Vorzugsweise ist der mittlere Rohrbogen dann oberhalb der äußeren Rohrbögen ausgebildet und insbesondere als U-Bogen über 180° ± 30° verlaufend ausgebildet. Ein derartiger Pulsationsdämpfer lässt sich beim Leerfahren der zugeordneten Produktleitung einfach entleeren. Zudem wird ein besonders kompakter Pulsationsdämpfer bereitgestellt. Preferably, the middle pipe bend is then formed above the outer pipe bends and formed in particular as a U-bend over 180 ° ± 30 ° extending. Such a pulsation damper can be easily emptied when emptying the associated product line. In addition, a particularly compact pulsation damper is provided.
Vorzugsweise ist der Pulsationsdämpfer gemäß folgendem Größenverhältnis ausgebildet: 1 ≤ L2/L1 ≤ 2,5. Hierbei ist L1 eine Außenabmessung zwischen einem Anschluss des Pulsationsdämpfers im Bereich des Pulsationseingangs, beispielsweise in Richtung zu einem Homogenisator, und einem entgegengesetzten Anschluss des Pulsationsdämpfers. Ferner ist L2 eine dazu orthogonale Außenabmessung zwischen einem Scheitelpunkt des mittleren Rohrbogens und dem Anschluss im Bereich des Pulsationseingangs. Bei diesem Größenverhältnis ergeben sich für die Axialkompensation vorteilhafte Radien der Rohrbögen. Preferably, the pulsation damper is formed according to the following size ratio: 1 ≦ L2 / L1 ≦ 2.5. In this case, L1 is an external dimension between a connection of the pulsation damper in the region of the pulsation input, for example in the direction of a homogenizer, and an opposite connection of the pulsation damper. Further, L2 is an orthogonal outer dimension between a vertex of the middle pipe bend and the port in the region of the pulsation input. With this size ratio, advantageous radii of the pipe bends result for the axial compensation.
Vorzugsweise ist der Pulsationsdämpfer ferner gemäß folgendem Größenverhältnis ausgebildet: 100 mm ≤ D1·L2/L1 ≤ 200 mm. Hierbei ist D1 der äußere Leitungsdurchmesser beziehungsweise der nominelle Außendurchmesser der Wellrohre. Bei diesem Größenverhältnis ergibt sich eine ausreichende Axialkompensation von Druckpulsen bei gleichzeitig guter koaxialer Führung und Stabilität der Wellrohre. Preferably, the pulsation damper is further formed according to the following size ratio: 100 mm ≦ D1 × L2 / L1 ≦ 200 mm. Here, D1 is the outer pipe diameter or the nominal outer diameter of the corrugated pipes. With this size ratio results in a sufficient axial compensation of pressure pulses at the same time good coaxial guidance and stability of the corrugated pipes.
Vorzugsweise ist der Pulsationsdämpfer zur Axialkompensation bei einem Oszillationshub der Außenabmessung L2 von 1–8 mm, insbesondere von 1–5 mm, ausgebildet. Dies ermöglicht eine für den zuverlässigen Dauerbetrieb des Pulsationsdämpfers geeignete Längenänderung der Wellrohre. The pulsation damper is preferably designed for axial compensation in the case of an oscillation stroke of the outer dimension L2 of 1-8 mm, in particular 1-5 mm. This allows a suitable for the reliable continuous operation of the Pulsationsdämpfers change in length of the corrugated pipes.
Vorzugsweise weist der Pulsationsdämpfer in einem Arbeitsbereich von 5–25 bar in der zugehörigen Produktleitung eine kompensatorische Volumenzunahme von 1–5 ml/bar auf. Damit lässt sich der Pulsationsdämpfer an Pumpenkennlinien gebräuchlicher Pumpen anpassen. In der Produktleitung herrscht beispielsweise ein Druck von bis zu 25 bar. The pulsation damper preferably has a compensatory volume increase of 1-5 ml / bar in a working range of 5-25 bar in the associated product line. This allows the pulsation damper to be adapted to the pump characteristics of conventional pumps. In the product line, for example, there is a pressure of up to 25 bar.
Vorzugsweise sind der Rohrbogen, das Wellrohr und ein im Bereich des Pulsationseingangs ausgebildeter Anschluss, beispielsweise zu einem Homogenisator, aus Metall, insbesondere aus Edelstahl, und sind mittels Schweißnähten miteinander verbunden. Dadurch ist der Pulsationsdämpfer hermetisch abgedichtet und einfach zu sterilisieren. The pipe bend, the corrugated pipe and a connection formed in the region of the pulsation input, for example to a homogenizer, are preferably made of metal, in particular of stainless steel, and are connected to one another by means of welded seams. As a result, the pulsation damper is hermetically sealed and easy to sterilize.
Vorzugsweise umfasst der Pulsationsdämpfer ferner im Bereich des Pulsationseingangs einen Aseptik-Nutflansch, beispielsweise zum Anschluss an einen Homogenisator. Dies ermöglicht einen standardisierten Anschluss für den Betrieb unter aseptischen Bedingungen. Preferably, the pulsation damper further comprises an aseptic groove flange in the region of the pulsation input, for example for connection to a homogenizer. This allows a standardized connection for operation under aseptic conditions.
Die gestellte Aufgabe wird ebenso gelöst durch einen Homogenisator für Getränke und/oder Molkereiprodukte mit wenigstens einem an seinem Produktzulauf und/oder Produktablauf angeschlossenen Pulsationsdämpfer gemäß wenigstens einer der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen. Demnach umfasst der Pulsationsdämpfer wenigstens ein Wellrohr zwischen Pulsationseingang und Rohrbogen, und insbesondere elastische Elemente und/oder eine Montageplatte und/oder eine Führungsplatte und/oder Anschlüsse entsprechend wenigstens einer der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen. The object is also achieved by a homogenizer for drinks and / or Dairy products with at least one pulsation damper connected to its product inlet and / or product outlet according to at least one of the embodiments described above. Accordingly, the pulsation damper comprises at least one corrugated tube between Pulsationseingang and pipe bend, and in particular elastic elements and / or a mounting plate and / or a guide plate and / or terminals according to at least one of the embodiments described above.
Die gestellte Aufgabe wird ebenso gelöst durch eine Anlage für die Verarbeitung und Abfüllung von Getränken und/oder Molkereiprodukten mit einem Homogenisator und wenigstens einem an seinen Produktzulauf und/oder Produktablauf angeschlossenen Pulsationsdämpfer entsprechend wenigstens einer der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen. The stated object is also achieved by a system for processing and filling of beverages and / or dairy products with a homogenizer and at least one connected to its product feed and / or product flow pulsation damper according to at least one of the embodiments described above.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen: Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings. Show it:
Die
Der Pulsationsdämpfer
Prinzipiell kann die Flüssigkeit
Der Pulsationsdämpfer
Die starren Abschnitte der Wellrohre
Zur bezüglich des Homogenisators
Im Bereich der Mittelstücke
Zusätzlich umfasst der Pulsationsdämpfer
Die Montageplatte
Einer kompensatorischen Dehnung der Wellrohre
Der Einfachheit halber sind in der
Am Anschluss
Die Wellung
Prinzipiell wäre es möglich, die Wellabschnitte
Hierbei ermöglichen die Abstandsbolzen
Die von den Wellrohren
Der Pulsationsdämpfer
Die Kennlinie des Pulsationsdämpfers
Wie die
Der Einfachheit halber ist in der
Im Beispiel der
Auch im Beispiel der
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |