DE2307188C3 - Zwischen eine eine hinsichtlich des Druckes pulsierende Flüssigkeit aufnehmende Leitung und ein Manometer od. dgl. einsetzbare Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine zwischen eine eine hinsichtlich des Druckes pulsierende Flüssigkeit aufnehmende Leitung und ein Manometer od. dgl., das zur Erfassung von in der Flüssigkeit auftretenden Druckspitzen dient, einsetzbare Vorrichtung, deren Gehäuse einen mit einer Düse und einem in Reihe dazu liegenden Rückschlagventil bestückten Zulaufkanal aufweist.

Es handelt sich dabei insbesondere um eine Vorrichtung, die dazu dient, das Zucken von Manometen:eigcrn zu verhindern. Derartiges Zucken oder Zittern von Manometerzeigern entsteht durch schnelles Wechseln des Flüssigkeitsdruckes, und zwar nicht durch plötzliche Steigerung, sondern durch Verminderung des Druckes.

Eine bekannte Manometerschutzvorrichtung gemäß der deutschen Patentschrift 93 691 besteht aus zwei halbkugelförmigen Hohlkörpern, die durch Flansche mitti.ij.·· "er verbunden sind. Zwischen diesen Flanschen ist eine Membran eingespannt, die in der Mitte einen Ventilsitz trägt, dem ein stationärer Ventilkörper gegenüberliegt. Zur Hubbegrenzung des Ventilsitzes ist auf der dem Ventilkegel gegenüberliegenden Seite der Membran eine Stellschraube vorgesehen. Die Membran soll bei einer plötzlichen Druckverminderung in Verbindung mit dem Ventil verhüten, daß dieser Druckwcchscl unmittelbar auf das angeschlossene Manometer wirkt. Im Ruhezustand ist das Ventil geöffnet, so daß das Medium frei zum Manometer durchströmen kann. Tritt eine plötzliche Druckverminderung auf. so schließt sich das Ventil, und diese Druckverminderung weg mehrfach umgelenkt wird und somit erhebliche Widerstände zu überwinden sind, wodurch die verzögerungsfreie Anzeige von Druckspitzen behindert wird.

Aus der DT-AS 1 183 348 ist ein Schwingungsdämpfer mit einem ersten Stiömungskanal. in dem ein Rückschlagventil eingeschaltet ist. und einem dazu parallelen zweiten Strömungskanal kleineren Querschnittes bekannt Diese beiden Strömungskanäle wirken nur in einer Richtung, wobei der zweite Strömungskanal nur in AusnahmefäHen wirksam wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckstoßdämpfer zu schaffen, bei dem insbesondere die Einstellzeit in der Nähe von Null liegt, so daß die bei einer Manometeranzeige in erster Linie interessie renden Druckspitzen ohne Verzögerung angezeigt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung da durch gekennzeichnet, daß im Gehäuse parallel zum Zulaufkaiial ein Rücklaufkanal ausgebildet ist und die Düsenbestückung von Zulauf und Rücklaufkanal der art gewählt ist, daß der Strömungswiderstand im Rück laufkanal um ein Vielfaches größer ist als im Zulaufkanal.
Mit einer derartigen Anordnung ist es möglich, die Einstellzeit beispielsweise eines Manometers bezüglich der auftretenden Druckspitzen in starkem Maße zu verkürzen, so daß praktisch die Anzeige fast ohne jede Verzögerung erfolgt. Voraussetzung dafür ist der vor gesehene Rücklaufkanal mit einem gegenüber dem Ein-

laufkanal bei geöffnetem Rückschlagventil wesentlich kleinerem Kanalquerschniu, welcher gewährleistet, daß die Flüssigkeit praktisch zunächst ausschließlich unter öffnen des Rückschlagventils durch den Einlaufkanal hindurchströmt und das Meßgerät beaufschlagt, gleichzeitig aber unmittelbar ein gewisser Druckabbau stattfindet, da die Flüssigkeit in geringem Umfang in den Rücklaufkanal ausweichen kann, bevor in diesem der gleiche Druck wie im Einlaufkanal wirksam ist. Der Rücklaufkanal bildet einen hohen Drosselwiderstand.

der praktisch ein Durchströmen in Einlaufrichtung verhindert

Bei Verwendung der Vorrichtung ergibt sich in einem beispielsweise nachgeschalteten Manometer ein Anzeigeverlauf gemäß einer stark geglätteten Kurve, wobei der maximale Druck bzw. die Druckspitze unmittelbar im Verlauf jeder einzelnen Taktzeit erreicht wird, während ein Druckabfall in nur sehr geringem Umfang von dem Anzeigegerät registriert wird; der Zeiger eines beispielsweise nachgeschalteten Manometers wird infolgedessen nur Ausschläge durchführen, die zwischen einem dem Spitzendruck entsprechenden Skalenwert und einem nur geringfügig darunter liegenden Wert liegen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Alisführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der F i g. I bis 3 erläutert. Es zeigt F i g. I eine Schemaansicht der Vorrichtung,

Fig.2 in schematischer Darstellung einen Axialschnitt der Vorrichtung und

F i g. 3 ein Diagramm mit der Kennlinie der Vorrichtung und mit weiteren Kennlinien bekannter Vorrichtungen vergleichbarer Art (die Kennlinien sind jeweils schematisch dargestellt).

Druckstöße in Leitungssystemen usw. sind als Schwingungen bestimmter Frequenz zu betrachten, wobei für die meisten Vorgänge ausschließlich die Druckspitzen als Meß- bzw. Steuerwerte Bedemung haben.

Das zylindrische Gehäuse 1 der Vorrichtung weist einen Zulaufkanal 2 und einen parallel dazu verlaufenden Rücklaufkanal 3 auf. Die Kanäle 2 und 3 sind mit Innengewinde versehen. In den Zulaufkanal 2 ist eine einen Einlauf bildende Düse 4 eingeschraubt, deren Strömungskanaldurchmesser zwischen 0,3 bis 0,4 mm liegt. In den Zulaufkanal 2 ist hinter der Düse 4 ein Ventilsitzkörper 5 eingeschraubt, der einen Ventilsitz 6 trägt. Der Venttlkörper 7 ist mil einer Führungsstange 8 versehen, die in einer Bohrung 9 des Ventilsitzes lose geführt ist Die Führungsstange 8 und die Wandung der Bohrung 9 begrenzen einen einen freien Durchgang der in Frage stehenden Flüssigkeit ermöglichenden Ringspalt. Der Ventilsitz 6 ist mit einer weiteren Bonrung 10 zur Aufnahme einer Druckfeder 11 versehen, die zwischen dem Boden der Bohrung 10 und einem Ringflansch 12 am Ende der Führungsstange 8 abgestützt ist und den Ventilkörper 7 in der in F i g. 2 dargestellten Schließstellung hält. Die Elemente 5, 6 und 7 bilden ein an sich bekanntes Rückschlagventil.

In den Zulaufkanal 2 ist hinter dem Rückschlagventil 5, 6, 7 eine eine Aiialbohrung 14 aufweisende Stellschraube 13 eingeschraubt, die zur Hubbegrenzung für den Ventilkörper 7 dient.

Die Stellschraube 13 ist an ihrem inneren Ende mit radial von innen nach außen verlaufenden Nuten 15 versehen, die eine Strömung der in Frage stehenden Flüssigkeit ermöglichen, wenn der Ventilkörper 7 gegen die Stellschraube 13 anliegt.

In den Rücklaufkanal 3 ist ein Vorsteuerdüse 16 eingeschraubt, deren Strömungskanaldurchmesser bei 0,2 bis 0,3 mm liegt. Hinter der Vorsteuerdüse 16 liegt eine l.juptdüse 17, die bei einer Länge von 20mm einen Kanaldurchmesser von 0,2 mm und bei einer Länge von 10 mm einen Kanaldurchmesser von 0,15 mm hat. Die angegebenen Maße beziehen sich auf ein Hydrauliköl, welches bei einer Temperatur von 50°C eine Viskosität von 5" Engler hat. Die Hauptdüse 17 ist in eine mit einer Axialbohrung 19 versehenen Schraube 18 eingesetzt, die ihrerseits in den Rücklaufkanal 3 eingeschraubt ist. Die Düsen 4 und 16 und die Hauptdüse 17 haben jeweils einen nach innen in die Axialbohrungen gerichteten Ansatz, dessen Außenquerschnitt kleiner ist als der Innendurchmesser der jeweiligen Kanäle 2 bzw. 3, wodurch Ringräume gebildet sind, die speziell zur Ablagerung von eventuell mitgeführten Schmutzpartikeln od. dgl. dienen.

Das Gehäuse 1 ist in Außenhülsen 20 und 21 eingeschraubt, die mit Innengewinde versehene Anschlußstutzen 22 und 23 aufweisen. Der Stutzen 22 dient zum Anschließen der Vorrichtung aß eine vom Versorger (Pumpe od. dgL) kommende Leitung, während der Anschlußstutzen 23 zum Anschließen der Vorrichtung an eine zu einem Manometer 24 oder einem anderen Verbraucher führende Leitung dieni.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: Eine insbesondere mit hoher Frequenz schwingende bzw. pulsierende Flüssigkeit fließt (Pfeil I), den Weg des geringsten Widerstandes suchend, durcn die Düse 4 und durch das Rückschlagventil zum Manometer 24 oder einem anderem Verbraucher. Die Düse 4 bremst das Medium leicht ab. so daß das Rückschlagventil 5, 6, 7 nicht schlagartig beaufschlagt wird. Die eine Hubbegrenzung bildende Stellschraube 13 ist abhängig von der Schwingungsfrequenz so eingestellt, daß das Rückschlagventil zum Schließen und Wiederöffnen nur sehr wenig Zeit benötigt, wodurch die Ansprechzeit bzw. Einstellzeit nahzu bei Null gehalten wird. Bei hohen Frequenzen wird die Stellschraube tiefer in den Zulaufkanal 2 eingeschraubt, so daß auch der von dem Ventilkörper 7 zurückzulegende Weg verkleinert wird.

Die in Frage stehende Flüssigkeit strömt anschließend durch den Anschlußstutzen 23 zum Manometer 24 oder einem anderen Verbrauchersystem. Während der Druckabfallperioden vor der Vorrichtung wird das Rückschlagventil schlagartig geschlossen, und die Flüssigkeit strömt (Pfeil II) durch die Vorsteuerdüse 16 und die Hauptdüse 17 gedämpft zurück in das vorgeschaltete System (Pumpe od. dgl.)

Die Strömungskanalquerschnitte der Düsen 4. 16 und 17 können veränderbar sein oder nicht. Die einzelnen durch die Düsen bzw. das Rückschlagventil gebildeten Strömungskanäle in den beiden Kanälen 2 und 3 können in radialer Richtung versetzt zueinander angeordnet sein, so daß in die Kanäle 2 und 3 gegebenenfalls eingedrungene Feststoffteilchen nicht direkt den je weils nachfolgenden Strömungskanälen zugeführt werden, sondern sich in den als Stauräume wirkenden freien Teilen der Kanäle 2 und 3 ablagern. Der Düse 4 kann eine zweite Düse zugeordnet werden, so daß in dem Kanal 2 ein zusätzlicher Stauraum gebildet wird.

In F i g. 3 gibt die gestrichelte Kurve a die Manometeranzeige ohne Druckstoßdämpfung wieder, wobei die Amplitude der Schwingung a beispielsweise von der Charakteristik einer Versorgungspumpe od. dgl. abhängig ist. Die Schwingung a zeigt, daß der Manometerz.eiger od. dgl. verhältnismäßig große Ausschläge durchführt, was für die meisten Meßzweckc oder bei an die Pumpe angeschlossenen Verbrauchern unerwünscht ist.

Bei Verwendung der neuen Vorrichtung ergibt sich in einem beispielsweise nachgeschalteten Manometer ein Anzeigeverlauf gemäß der Kurve c, d. h., der maximale Druck bzw. die Druckspitze wird unmittelbar im Verlauf jeder einzelnen Taktzeit erreicht, während der Druckabfall außerordentlich gering is«, so daß der Zeiger eines beispielsweise nachgeschalteten Manometers — bezogen auf einen Spitzendruck von 100 bar — nur Ausschläge zwischen dem Skalenwert und einem nur geringfügig darunter liegenden Wert durchführen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   1, Zwischen eine eine hinsichtlich des Druckes pulsierende Flüssigkeit aufnehmende Leitung und ein Manometer od. dgl., das zur Erfassung von in der Flüssigkeit auftretenden Druckspitzen dient, einsetzbare Vorrichtung, deren Gehäuse einen mit einer Düse und einem in Reihe dazu liegenden kann nicht zum Manometer gelangen, so daß der Manometerzeiger auch nicht zurückschnellen kann. Ein Druckausgleich ist aufgrund der Undichtigkeit des Ventilsitzes möglich.

   Bei einer Vorrichtung gemäß der US-PS 2 191 990, deren Gehäuse einen mit einer Düse und einem in Reihe dazu liegenden Rückschlagventil bestückten Zulaufkanal aufweist, besteht für das Druckmedium bis zum Manometer nur ein einziger Weg über dieses Rück-

   Rückschlagventil bestückten Zulaufkanal aufweist, io schlagventil. wobei das Medium.auf seinem Strömungs-

   dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) parallel zum Zulaufkanal· (2) ein RücKlaufkanal (3) ausgebildet 1st und die Düsenbestückung von Zulauf- und Rücklaufkanal derart gewählt ist, daß der Strömungswiderstand Im Rücklaufkanal um ein Vielfaches größer ist als cm Zulaufkanal.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbestückung des Rücklaufkanals (3) aus einer Hauptdüse (17) und einer Vorsteuerdüse (16) besteht, die der Hauptdüse in Rückstromrichtung nachgeschaltet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Zulauf- (2) bzw. den Rücklaufkanal (3) eingesetzten Düsen (4. 16, 17) jeweils einen nach innen gerichteten Ringkragen aufweisen, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Zulauf- bzw. Rücklaufkanals.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal der Düse (4) im Zulaufkanal (2) gegenüber dem des Rückschlagventils (5, 6, 7) und/oder der Strömungskanal der Hauptdüse (17) gegenüber dem der Vorsteuerdüse (16) im Rücklaufkanal (3) in radialer Richtung gegeneinander versetzt sind.