Pulsationsdämpfer für pulsierende Förderströme

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Pulsationsdämpfer für pulsierende Förderströme mit einem Gehäuse, welches einen Aufnahmeraum umschließt und einen Leitungsanschluss zum Anschließen an eine Förderleitung aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass das Gehäuse ein Bodenelement und ein Deckelelement aufweist, welche zum Umschließen des Aufnahmeraums mit einem Mantel verbunden sind, und dass der Mantel elastisch verformbar ausgebildet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Pulsationsdämpfer für pulsierende Förderströme mit einem Gehäuse, welches einen Aufnahmeraum umschließt und einen Leitungsanschluss zum Anschließen an eine Förderleitung aufweist.

[0002] Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anlage zur Förderung abbindbarer Suspensionen mit einer Förderpumpe, durch welche ein insbesondere pulsierender Förderstrom in einer Förderleitung erzeugbar ist.

[0003] Dosierpumpen und insbesondere Verdrängerpumpen weisen aufgrund ihrer Bauart häufig einen pulsierenden Förderstrom auf, der bei bestimmten Anwendungen, zum Beispiel bei Verpress- und Injektionsarbeiten, unerwünscht ist. Die Energie des pulsierenden Förderstroms kann unter Umständen so groß werden, dass es zu Zerstörungen an den Saug- und/oder Druckleitungen kommt. Um eine solche Pulsation zu verhindern oder zumindest auf ein unschädliches Maß zu reduzieren, werden häufig Pulsationsdämpfer der oben genannten Art eingesetzt.

[0004] Diese werden in der Regel nahe der Pumpe an die Förderleitung angeschlossen. Das Fördermedium wird in einen Behälter des Pulsationsdämpfers gepresst, wodurch die im Behälter befindliche Luft komprimiert wird. Die im Behälter entstehende Luftblase dämpft durch wiederholte Kompression und Dekompression im Gegentakt zum Pumpenhub die Pulsation in der Förderleitung ab.

[0005] Auch wenn sich diese bekannten Positionsdämpfer in vielen Anwendungsbereichen bewährt haben, so bleibt deren Einsatz bei der Förderung von abbindbaren Fördermedien wie zum Beispiel zement-, kalk- und gipshaltigen Suspensionen doch äußerst nachteilig. Derartige Suspensionen sind oftmals hochviskos, so dass oft größere Mengen des Fördermediums im Pulsationsdämpfer verbleiben und dort aushärten. Dies führt dazu, dass sich das aktive Dämpfungsvolumen fortschreitend verkleinert, der Pulsationsdämpfer verstopft und infolgedessen seinen Funktionszweck nicht mehr erfüllen kann. Wegen der blasenförmigen Bauart und seines relativ kleinen Leitungsanschlusses ist eine kostengünstige Reinigung eines solchen Pulsationsdämpfers nahezu unmöglich. In einem solchen Fall muss der kostspielige Pulsationsdämpfer durch einen neuen ersetzt werden.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Pulsationsdämpfer für pulsierende Förderströme und eine Anlage zur Förderung abbindbarer Suspensionen mit einer Förderpumpe anzugeben, welche besonders zuverlässig und langlebig arbeiten.

[0007] Diese Aufgabe wird zum einen durch einen Pulsationsdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1, zum anderen durch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0008] Ein erfindungsgemäßer Pulsationsdämpfer ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein Bodenelement und ein Deckelelement aufweist, welche zum Umschließen des Aufnahmeraums mit einem Mantel verbunden sind, und dass der Mantel elastisch verformbar ausgebildet ist.

[0009] Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, den Pulsationsdämpfer aus mehreren leicht lösbaren Einzelteilen aufzubauen. Dadurch können die im Behälter zurückgebliebenen, ausgehärteten Bestandteile des Förderguts mit relativ geringem Aufwand entfernt werden.

[0010] Erfindungsgemäß ist es besonders bevorzugt, dass der Aufnahmeraum in seinem Volumen veränderbar ist. Hierdurch erreicht man eine besonders gute Dämpfungswirkung durch die Luftblase, die sich im Gehäuse bildet, wenn das Fördermedium in das Gehäuse gepresst wird. Die in das Gehäuse gepresste Luft verändert das Volumen des elastischen Gehäuses, welcher im Gegenzug das in das Gehäuse drängende Fördermedium wieder zurückdrängt. Darüber hinaus wirkt eine dynamische Volumenänderung des Gehäuses Ablagerungen und Anbackungen bei aushärtenden Suspensionen entgegen.

[0011] Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aufnahmeraum eine Membran angeordnet ist, welche den Aufnahmeraum in mindestens zwei getrennte Teilräume aufteilt. Bei dieser Anordnung wird die Luftblase durch die Membran vom Fördermedium getrennt. Hierbei kann die Luftblase vorgespannt werden, das heißt mit einem Überdruck gefüllt werden. Dies ist vor allem bei hohen Förderdrücken vorteilhaft, da dadurch eine größere Dämpfung erreicht werden kann.

[0012] Weiterhin ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass sich der Leitungsanschluss in dem Bodenelement befindet. Dadurch wird erreicht, dass das pulsierende Fördermedium von unten durch den Leitungsanschluss in das Gehäuse des Pulsationsdämpfers entgegen der Gravitationswirkung fließen muss. Die Dämpfwirkung setzt sich somit in dieser Anordnung aus dem Gegendruck des zusammengedrückten Luftpolsters und der Gravitationswirkung des Eigengewichts zusammen. In diesem Fall bedeuten Bodenelement und Deckelelement das jeweilige Gehäuseteil, das in Gravitationsrichtung unten beziehungsweise oben liegt.

[0013] Ein weiterer erfindungsgemäßer Pulsationsdämpfer ist dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Deckelelement ein Messanschluss für eine Messeinrichtung, insbesondere für ein Manometer, befindet. Hierdurch kann über eine Öffnung während des Pumpenbetriebs der Druck im Gehäuseinneren überwacht werden. Dies ist äußerst vorteilhaft, da aufgrund der Druckbeobachtung im Gehäuse darauf geschlossen werden kann, ob Zerstörungen an den Saug- und/oder Druckleitungen drohen. Falls solche Gefahrenquellen ausgemacht werden, kann die Pumpleistung über eine Regeleinrichtung entsprechend nachgeregelt oder andere Komponenten des Systems verändert werden, um Schaden vom System abzuwenden.

[0014] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pulsationsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Zugstange angeordnet ist, welche sowohl an dem Deckelelement als auch an dem Bodenelement befestigt ist. Dadurch wird eine erhöhte Stabilität des Pulsationsdämpfers erreicht. Die Zugstange kann so dimensioniert sein, dass sie die aus dem Förderdruck auf das Bodenelement und das Deckelelement wirkenden Druckkräfte aufnehmen kann. Besonders bevorzugt sind solche Zugstangen elastisch ausgebildet, insbesondere aus einem federartig gestalteten Metall, einem elastischen Material, wie Gummi, Kunststoff, etc, oder aus einer Kombination solcher Materialien.

[0015] Besonders bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, dass das Bodenelement und/oder das Deckelelement kreisförmig ausgebildet sind und dass der Mantel zylinderförmig ist. Diese Formen für Boden- und Deckelelement sowie Mantel sind sehr vorteilhaft, da somit ein zylinderförmiger Pulsationsdämpfer gebaut werden kann. Diese Form besitzt einige vorteilhafte Aspekte. Zum einen können die Boden- und Deckelelemente stabil ausgeführt werden, um die vertikal wirkenden Druckkräfte des pulsierenden Förderstroms aufnehmen zu können. Weiter kann der elastische Mantel die Druckkräfte der Luft in idealer Weise symmetrisch aufnehmen und in Richtung des pulsierenden Förderstroms wieder zurückführen. Des Weiteren können diese drei Elemente auf einfache Weise auseinander gebaut werden und da keine Ecken und Kanten vorhanden sind, sehr einfach gereinigt werden.

[0016] In diesem Zusammenhang ist eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zugstangen vorhanden sind, welche auf einer Kreislinie angeordnet sind. Im Gegensatz zu nur einer Zugstange liegt der Vorteil mehrerer auf einer Kreislinie angeordneter Zugstangen darin, dass einerseits wirkende Zug- und Druckkräfte in der vertikalen Richtung wesentlich besser kompensiert werden können, andererseits wird durch die Anordnung der Zugstangen auf einer Kreislinie weiterhin erreicht, dass eventuell vorhandene Querkräfte durch die rotationssymmetrische Anordnung ebenfalls weitgehend eliminiert werden können.

[0017] Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass der Mantel ein Gummi- oder Kunststoffmaterial aufweist. Der Mantel kann besonders preisgünstig durch Ablängen eines Schlauches aus dem Gummi- oder Kunststoffmaterial hergestellt werden. Darüber hinaus ist vorteilhaft, dass abbindbare Suspensionen, wie zum Beispiel zement-, kalk- und gipshaltige Suspensionen an solchen Materialien kaum haften bleiben. Somit kann erreicht werden, insbesondere durch eine Bewegung des elastischen Mantels, dass eventuell am Mantel anhaftende Fördermedien wieder abfallen und in den Förderstrom zurückkehren. Dadurch wird erreicht, dass der Pulsationsdämpfer zuverlässiger arbeitet und langlebiger ist.

[0018] Um den Mantel zu verstärken, ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung daher vorgesehen, dass der Mantel mindestens eine Einlage aus Textil- oder Stahlgewebe aufweist. Durch diese Maßnahme kann die Festigkeit des Pulsationsdämpfers in horizontaler Richtung verstärkt werden. Der in dem Pulsationsdämpfer einströmende Förderstrom kann somit noch stärker gedämpft werden.

[0019] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der seitliche Rand des Deckelelements und/oder des Bodenelements zum Verbinden mit dem Mantel mit einer Formgebungskontur ausgebildet ist. Die Formgebungskontur können Erhebungen und/oder Senkungen, insbesondere umlaufende Vorsprünge und Rillen sein, die sich in den elastischen Mantel einformen und so für eine gute Kraft- und Formschlussverbindung sorgt. Auf diese Weise erreicht man es mit einfachen Mitteln, eine wirkungsvolle und feste Verbindung zwischen dem Mantel und dem Deckelelement sowie dem Bodenelement zu schaffen. Dazu wird ein schlauchförmiger Mantel mit dem oberen Ende über das Deckelelement gestülpt und mit dem unteren Ende über die seitliche Kontur des Bodenelements gestülpt.

[0020] Zum Verbinden des Mantels mit dem Deckelelement und dem Bodenelement ist in einer weiteren Ausführungsform erfindungsgemäß vorgesehen, dass das untere Ende und obere Ende des Mantels am seitlichen Rand des Deckelelements beziehungsweise des Bodenelements jeweils mittels einer lösbaren Befestigungseinrichtung, insbesondere einer umlaufenden Schelle, verbunden ist. Dadurch können die drei Bauteile Mantel, Deckelelement sowie Bodenelement fest miteinander verbunden werden, aber auch schnell voneinander gelöst werden. Dies ist insbesondere bei einer Reinigung des Pulsationsdämpfers sehr vorteilhaft.

[0021] Die erfindungsgemäße Anlage zur Förderung abbindbarer Suspensionen mit einer Förderpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass ein erfindungsgemäßer Pulsationsdämpfer an der Förderleitung angeschlossen ist. Eine solche Anlage hat den Vorteil, dass sie sehr zuverlässig und langlebig betrieben werden kann, da der erfindungsgemäße Pulsationsdämpfer selten gereinigt werden muss.

[0022] Eine besonders bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltung der Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsationsdämpfer über ein T-Stück an der Förderleitung angeschlossen ist. Ein T-Stück stellt die beste Möglichkeit dar, einen Pulsationsdämpfer an eine Förderleitung anzuschließen. Der Förderstrom kann weiter in die vorgesehene Richtung fließen, während der Förderstrom gleichzeitig über das T-Stück in den Pulsationsdämpfer hineindrängt und gedämpft wird.

[0023] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Figur eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter beschrieben. Die einzige Figur zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Pulsationsdämpfers.

[0024] Ein erfindungsgemäßer Pulsationsdämpfer 20 besteht aus einem Gehäuse 15 mit einem Aufnahmeraum 16. Die Hauptbestandteile des Gehäuses 15 sind ein Bodenelement 4, ein Deckelelement 1 sowie ein Mantel 7. Im Bodenelement 4 befindet sich mittig ein Leitungsanschluss 5 zum Anschluss des Pulsationsdämpfers 20 an eine Förderleitung. Im Deckelelement 1 befindet sich ein Messanschluss 2, an dem eine Messeinrichtung, insbesondere ein Manometer, zum Überprüfen des Luftdrucks im Aufnahmeraum 16 des Pulsationsdämpfers 20 angeschlossen ist.

[0025] Sowohl Bodenelement 4 als auch Deckelelement 1 sind kreisscheibenförmig ausgebildet mit einem Durchmesser D. Die beiden Scheiben des Bodenelements 4 und des Deckelelements 1 sind parallel zueinander ausgerichtet und haben einen Abstand H. Die Dicke des Bodenelements 4 ist in der Figur mit sb, die Dicke des Deckelelements 1 mit sd bezeichnet. Der zylinderförmige Mantel 7 besteht aus einem elastischen, schlauchförmigen Gummi- oder Kunststoff-Formteil mit mindestens einer Einlage aus Textil- oder Stahlgewebe. Der Mantel 7 hat eine Mindesthöhe von H+sb+sd, einen Innendurchmesser D, eine Manteldicke sm und weist mehrere Einlagen aus Textil- oder Stahlgewebe auf.

[0026] Das Volumen, der Durchmesser D und die Höhe H des Pulsationsdämpfers 20, die Dicke sb und Gestalt des Bodenelements 4, die Dicke sd und die Gestalt des Deckelelements 1 sowie die Dicke sm und die Struktur des Mantels 7 werden jeweils von dem erforderlichen Dämpfungsvolumen, dem am Pulsationsdämpfer 20 anstehenden Förderdruck sowie der Einbausituation und den verwendeten Werkstoffen bestimmt. Die Befestigung des Pulsationsdämpfers 20 erfolgt je nach Baugröße entweder direkt über dem Leitungsanschluss 5 oder durch zusätzliche Haltelaschen am Bodenelement 4 beziehungsweise am Deckelelement 1.

[0027] Der Mantel 7 wird so um das Bodenelement 4 und das Deckelelement 1 gelegt, dass das untere Ende des Mantels 7 mit dem unteren Ende des Bodenelements 4 abschließt und das obere Ende des Mantels 7 mit dem oberen Ende des Deckelelements 1 abschließt. Da der Innendurchmesser des Mantels 7 mit den Außendurchmessern des Bodenelements 4 und des Deckelelements 1 übereinstimmt, ergibt sich somit ein dichtes Gehäuse 15. Zur Befestigung des Mantels 7 an dem Bodenelement 4 und dem Deckelelement 1 wird eine Bodenschelle 13 an der vertikalen Position des Bodenelements 4 und eine Deckelschelle 14 an der Position des Deckelelements 1 um den Mantel 7 gelegt. Beide Schellen 13, 14 können jeweils mittels einer Schraube gespannt werden, so dass die jeweilige Schelle 13, 14 an den Positionen des Bodenelements 4 und des Deckelelements 1 von außen kreisringförmig den Mantel 7 auf das Bodenelement 4 beziehungsweise das Deckelelement 1 drückt. Dadurch wird das Gehäuse 15 abgedichtet. Zur Verbesserung der Dichtheit und zur Verhinderung, dass der Mantel 7 in vertikaler Richtung aus der Befestigung der jeweiligen Schelle 13, 14 herausgezogen werden kann, weist das Bodenelement 4 und das Deckelelement 1 am seitlichen Rand umlaufend eine Deckeldichtfläche 3 und eine Bodendichtfläche 6 in Form mehrerer Rillen auf.

[0028] Die dargestellte Ausführungsform weist für die verwendeten Zugstangen 8, 8a zwei Ausführungsmöglichkeiten 8 und 8a auf. Auf der linken Seite der Fig. 1 ist die Ausführungsmöglichkeit mit einer Zugstange 8 und auf der rechten Seite der Fig. 1 ist die Ausführungsmöglichkeit mit Zugstange 8a abgebildet. In einer tatsächlichen Ausführungsform werden sich in aller Regel nur Zugstangen 8, 8a ein und derselben Sorte befinden.

[0029] In beiden Fällen sind die Zugstangen 8, 8a sowohl im Bodenelement 4 als auch im Deckelelement 1 befestigt und auf einer Kreislinie angeordnet.

[0030] Die Zugstange 8 ist sowohl im Bodenelement 4 als auch im Deckelelement 1 befestigt. Dazu wird zuerst das Bodenelement 4 und das Deckelelement 1 parallel zur Längsachse des Pulsationsdämpfers 20 durchbohrt und eine Zugstange 8 hindurchgeführt, welche ober- und unterhalb des Pulsationsdämpfers 20 über das Bodenelement 4 und das Deckelelement 1 herausragt. Dann wird die Zugstange 8 am Deckelelement 1 auf der Außenseite mit einer Mutter 9 und einer Außendichtscheibe 11 sowie auf der Innenseite des Deckelelements 1 mit einer Kontermutter 10 und einer Innendichtscheibe 12 befestigt. Im Bodenelement wird die Zugstange 8 auf dieselbe Weise wie am Deckelelement 1 befestigt.

[0031] Im Fall der Zugstange 8a werden das Deckelelement 1 und das Bodenelement 4 ebenfalls durchbohrt, jedoch wird sowohl das Deckelelement 1 als auch das Bodenelement 4 auf der Innenseite, im Aufnahmeraum 16 mit einer Senkbohrung versehen. Vom Aufnahmeraum 16 aus gesehen weist die Bohrung durch das Bodenelement 4 beziehungsweise das Deckelelement 1 zum Bilden einer Schulter zunächst einen größeren und an der Außenseite dann einen kleineren Durchmesser auf. Die Zugstange 8a besitzt in gleicher Weise in der Mitte des Gehäuses 15 einen größeren und zu den Enden hin einen kleineren Durchmesser zum Bilden eines entsprechenden Absatzes. Bodenelement 4, Deckelelement 1 und Zugstange 8a sind so dimensioniert, dass die Zugstange 8a passgenau in das Bodenelement 4 und das Deckelelement 1 eingefügt werden kann. Zwischen dem Bodenelement 4, dem Deckelelement 1 und der Zugstange 8a befindet sich jeweils eine Innendichtscheibe 12a. An den beiden dünnen Enden der Zugstange 8a befindet sich ein Außengewinde, an denen jeweils mit Hilfe einer Mutter 9a und einer Außendichtscheibe 11a der von innen nach außen durchgesteckte Teil der Zugstange 8a festgeschraubt wird.

[0032] Die Zugstangen 8, 8a sind jeweils so dimensioniert, dass sie die aus dem Förderdruck auf das Bodenelement 4 und das Deckelelement 1 wirkenden Druckkräfte aufnehmen können.

Ansprüche

1. Pulsationsdämpfer für pulsierende Förderströme mit einem Gehäuse (15), welches einen Aufnahmeraum (16) umschließt und einen Leitungsanschluss (5) zum Anschließen an eine Förderleitung aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (15) ein Bodenelement (4) und ein Deckelelement (1) aufweist, welche zum Umschließen des Aufnahmeraums (16) mit einem Mantel (7) verbunden sind, und dass der Mantel (7) elastisch verformbar ausgebildet ist.

2. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Aufnahmeraum (16) in seinem Volumen veränderbar ist.

3. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Aufnahmeraum (16) eine Membran angeordnet ist, welche den Aufnahmeraum (16) in mindestens zwei getrennte Teilräume aufteilt.

4. Pulsationsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich der Leitungsanschluss (5) in dem Bodenelement (4) befindet.

5. Pulsationsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich in dem Deckelelement (1) ein Messanschluss (2) für eine Messeinrichtung, insbesondere für ein Manometer, befindet.

6. Pulsationsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine Zugstange (8, 8a) angeordnet ist, welche sowohl an dem Deckelelement (1) als auch an dem Bodenelement (4) befestigt ist.

7. Pulsationsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bodenelement (4) und/oder das Deckelelement (1) kreisförmig ausgebildet sind und dass der Mantel (7) zylinderförmig ausgebildet ist.

8. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Zugstangen (8, 8a) vorgesehen sind, welche auf einer Kreislinie angeordnet sind.

9. Pulsationsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mantel (7) ein Gummi- oder Kunststoffmaterial aufweist.

10. Pulsationsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mantel (7) mindestens eine Einlage aus Textil- oder Stahlgewebe aufweist.

11. Pulsationsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der seitliche Rand des Deckeleiements (1) und/oder des Bodenelements (4) zum Verbinden mit dem Mantel (7) mit einer Formgebungskontur ausgebildet ist.

12. Pulsationsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass das untere und obere Ende des Mantels (7) am seitlichen Rand des Deckelelements (1) beziehungsweise des Bodenelements (4) jeweils mittels einer lösbaren Befestigungseinrichtung, insbesondere einer umlaufenden Schelle, verbunden ist.

13. Anlage zur Förderung abbindbarer Suspensionen mit einer Förderpumpe, durch welche ein insbesondere pulsierender Förderstrom in einer Förderleitung erzeugbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Pulsationsdämpfer (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 an der Förderleitung angeschlossen ist.

14. Anlage nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Pulsationsdämpfer (20) über ein T-Stück an der Förderleitung angeschlossen ist.

Zeichnung