Dämpfungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung für mit Druckpulsationen behaftete Fluide, mit mindestens einem Hydrospeicher, dessen Speicherge häuse ein bewegliches Trennelement enthält, das eine Gasseite von einem Fluidraum trennt und durch ein im Fluidraum befindliches Fluid druckbe- aufschlagbar ist.

Dämpfungsvorrichtungen, die einen ein nachgiebiges Druckpolster zur Ver fügung stellenden Hydrospeicher aufweisen, sind Stand der Technik und werden in unterschiedlichen Fluidsystemen zur Glättung auftretender Druckpulsationen benutzt. Die DE 10 2007 003 724 A1 zeigt beispielswei se einen für den Einsatz als Dämpferspeicher benutzbaren Hydrospeicher in Form eines Membranspeichers. Bei verschiedenen Anwendungen, wie dem Einsatz bei chemischen/lebensmittelchemischen oder pharmazeutischen Anwendungen werden die Dämpfungsvorrichtungen oft für verschiedene Fluide eingesetzt, die nacheinander durch die Dämpfungsvorrichtung ge fördert werden. Um den jeweils gültigen Reinheitsanforderungen Genüge zu leisten, beispielsweise die Lebensmittelvorschrift (FDA) zu erfüllen, muss bei einem Wechsel des geförderten Fluides eine Kontamination des Systems ausgeschlossen werden, d.h., Fluidreste müssen aus der Dämpfungsvorrich- tung vollständig entfernt werden. Das Reinigen von Dämpfungsvorrichtungen gestaltet sich problematisch.

Ein wesentlicher Grund für die hierbei auftretenden Schwierigkeiten besteht darin, dass es kaum machbar oder praktisch unmöglich ist, die Fluidreste zu entfernen, die zwischen dem Trennelement des Hydrospeichers und der Speicherwand eingeschlossen sind, an der das Trennelement bei dem Rei nigungsvorgang mit drucklosem Fluidraum anliegt. Man ist daher gezwun gen, den Hydrospeicher zu demontieren, zu reinigen und wieder zusam menzubauen. Dieser Vorgang ist aufwendig und teuer, da auch Dichtele mente mit ausgetauscht werden müssen, so dass der Vorgang Zeit in An spruch nimmt und sich eine lange Ausfallzeit des Systems ergibt.

Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Dämpfungsvorrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die auch bei Einsatz für Fluide wechselnder Art rationell und kostengünstig einsetzbar ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Dämpfungsvorrichtung ge löst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 besteht eine wesentl i che Besonderheit der Erfindung darin, dass als Bestandteil des Speicherge häuses ein Dämpfergehäuse mit einem zweiten Fluidraum vorgesehen ist, der vom mit Druckpulsationen behafteten Fluid durchströmbar ist und ein zweites bewegliches Trennelement enthält, das den zweiten Fluidraum von dem ersten Fluidraum des Hydrospeichers totraumfrei trennt. Dadurch, dass das Fluid, das sich in dem Fluidraum des Hydrospeichers befindet und des sen Trennelement beaufschlagt, durch das zweite Trennelement von dem zu dämpfenden Fluid separiert ist, bleibt das zu dämpfende Fluid außer Kontakt mit dem im Fluidraum des Hydrospeichers befindlichen, und des sen Trennelement druckbeaufschlagenden Fluid. Obwohl der Fluidraum des Hydrospeichers über das bewegliche zweite Trennelement im Betrieb durch die Druckpulsationen des zu dämpfenden Fluids druckbeaufschlagt ist, so dass der Hydrospeicher das dämpfende Druckpolster zur Verfügung stellt, beschränken sich die durchzuführenden Reinigungsmaßnahmen aus schließlich auf das Dämpfergehäuse, das allein mit dem zu dämpfenden Fluid in Kontakt kommt. Da das zweite Trennelement den im Dämpferge häuse befindlichen zweiten Fluidraum totraumfrei begrenzt, kann die Rei nigung in einfacher Weise durch einen Spülvorgang des Dämpfergehäuses durchgeführt werden. Die Maßnahmen für eine Reinigung des Hydrospei chers, einschließlich Demontage und Neuaufbau des Speichers, können entfallen. Das Reinigen der Dämpfungsvorrichtung kann daher sozusagen innerhalb des Betriebsprozesses erfolgen, so dass längere Stillstandszeiten vermieden sind.

Mit Vorteil kann das Dämpfergehäuse am Speichergehäuse abnehmbar an gebracht sein. Bei einem Wechsel des zu dämpfenden Fluides kann daher auch so vorgegangen werden, dass der Austausch eines zuvor betriebenen Dämpfergehäuses mit einem gereinigten neuen Dämpfergehäuse vorge nommen wird.

Mit besonderem Vorteil kann im ersten Fluidraum eine chemisch neutrale Trennflüssigkeit eingesetzt sein, die im Falle des Versagens des zweiten Trennelements keine Kontamination des zu dämpfenden Fluidsystems ver ursacht.

Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist zumindest eines der Trennele mente durch eine Membran gebildet, wobei bevorzugt beide Trennelemen te durch je eine Membran gebildet sind.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist der im Dämpferge häuse befindliche zweite Fluidraum durch einen kreiszylinderförmigen Trog gebildet, dessen Innenraum in Richtung des Hydrospeichers vom zweiten Trennelement begrenzt ist und der zueinander gegenüberliegende Fluidein- und Fluidauslässe aufweist.

Diesbezüglich kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass zur Bildung einer Zentrifugalspülung des Innenraums des Troges zumindest der Fluideinlass in zur Innenwand des Troges schräger Richtung in den Innen raum einmündet. Durch einen dadurch erzeugten Zykloneffekt ist eine be sonders effektive Reinigung mittels eines Spülvorgangs erreichbar.

Ein verstärkter Zykloneffekt ist erreichbar, wenn Fluidein- und Fluidauslass, bezogen auf die Gehäuseachse, zueinander höhenversetzt sind.

Die Membran des Hydrospeichers ist zumindest in dessen Endstellung halbkugelförmig in Richtung des Dämpfergehäuses gewölbt und vorzugs weise durch eine Rollmembran gebildet.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen begrenzt die das zweite Trennelement bildende Membran in jedem ihrer Bewegungszustände den Innenraum des Dämpfergehäuses totraumfrei und ist an der Trennstelle zwischen Speichergehäuse und Dämpfergehäuse angelenkt.

Für eine völlig totraumfreie Ausbildung des Innenraums des Dämpfergehäu ses ist die den Innenraum des Troges des Dämpfergehäuses begrenzende Membran durch eine Flachmembran gebildet. Dergestalt begrenzt die Membran einmal mit positiver, einmal mit negativer Vor- bzw. Einwölbung den Strömungsraum respektive den zweiten Fluidraum. Da darüber hinaus die Membran endseitig im Speichergehäuse eingespannt ist, entsteht kein Raum zwischen Membran und zugehörigen Wandteilen des Speicherge häuses, der ansonsten ungewollt der Aufnahme von Verschmutzungen, auch in Form parasitärer Mikroben etc., dienen könnte. Insbesondere kommt die bewegbare Membrananordnung ohne„Hinterschnitt"-Bildung aus.

Um den an den Werkstoff der Membranen zu stellenden Anforderungen bei den jeweiligen Anwendungen gerecht zu werden, ist die Anordnung mit Vorteil so getroffen, dass zumindest eine Membran, vorzugsweise beide Membranen, aus PTFE oder einem Elastomer und besonders bevorzug bei de Membranen, aus PTFE oder einem Elastomer und besonders bevorzugt aus einer Mischform gebildet ist bzw. sind, die PTFE, ein Gewebe und ein Elastomer enthält.

Das Speichergehäuse und das Dämpfergehäuse können mit Vorteil durch eine lösbare Schraubverbindung miteinander verbunden sein.

Hinsichtlich des Hydrospeichers kann die Anordnung mit Vorteil so getrof fen sein, dass das Speichergehäuse mehrteilig ist und die Anlenkstelle der Membran des Hydrospeichers zwischen trennbaren Gehäuseteilen des Speichergehäuses klemmend festgelegt ist.

Ferner kann in dem Gehäuseteil des Speichergehäuses, an dem die

Schraubverbindung mit dem Dämpfergehäuse gebildet ist, ein Füllanschluss für die Befüllung des ersten Fluidraums mit der Trennflüssigkeit ausgebildet sein.

Um die Reinheitsanforderungen zu erfüllen, sind bei vorteilhaften Ausfüh rungsbeispielen die medienberührenden Metallteile elektropoliert ausge führt.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Einzelnen erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt des Ausführungsbeispiels der erfindungs gemäßen Dämpfungsvorrichtung; und Fig. 2 einen schematisch vereinfacht und abgebrochen gezeichneten

Horizontalschnitt des Gehäusetopfes des Dämpfergehäuses des Ausführungsbeispiels nach der Fig.1 .

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel weist einen Hydro- Speicher in Form eines als Ganzes mit 2 bezeichneten hydropneumatischen Membranspeichers 2 auf, der in seiner Bauweise im Wesentlichen dem in DE 10 2007 003 724 A1 gezeigten Druckspeicher entspricht. Das Spei chergehäuse ist mehrteilig aus Gehäuseteilen 4 und 6 aufgebaut, die mittels einer Überwurfmutter 8 aneinander trennbar festgelegt sind. Das in Fig. 1 obenliegende Gehäuseteil 4 hat die Form einer halben Hohlkugel, an der sich ein zur Hochachse 10 koaxial gelegener Füllanschluss 12 für ein Ar beitsgas, wie H2, befindet. Die Innenwand des unteren Gehäuseteils 6 be sitzt die Form einer halbkugelförmigen Kalotte. Als Membran, die das be wegliche Trennelement zwischen an den Füllanschluss 12 angrenzender Gasseite 14 und dem Fluidraum 1 6 des Speichers 2 bildet, ist eine Roll membran 18 vorgesehen. Diese ist in der in Fig. 1 gezeigten Endstellung halbkugelförmig gewölbt und liegt an der Innenwand des unteren Gehäuse teils 6 an, wobei eine zentral gelegene, zur Achse 10 koaxiale Endverstär kung 20 der Rollmembran 18 einen Wanddurchgang 22 im unteren Gehäu- seteil 6 überdeckt, der Bestandteil des Fluidraums 1 6 ist. Der Umfangsrand der Rollmembran 18 weist, wie bei derartigen Membranen üblich, einen verstärkenden Randwulst 24 auf, mit dem die Rollmembran 18 an der Ver bindungsstelle zwischen oberem Gehäuseteil 4 und unterem Gehäuseteil 6 klemmend angelenkt ist. Das Gehäuseteil 6 weist unterhalb eines für die Verschraubung mit der Überwurfmutter 8 vorgesehenen Außengewindes 26 ein im Außendurch messer vergrößertes, kreiszylindrisches Endteil 28 auf, an dem sich ein wei teres Außengewinde 30 befindet. Dieses bildet zusammen mit einem In nengewinde 32 am Umfangsrand eines Dämpfergehäuses 34 eine Ver schraubung, mittels deren das Dämpfergehäuse 34, als weiterem Bestand teil des Speichergehäuses, an dessen Gehäuseteil 6 lösbar anbringbar ist. Der Innenraum des Dämpfergehäuses 34 hat die Form eines kreiszylindri schen Gehäusetopfes mit geschlossenem, ebenflächigem Boden 36. Der Innenraum des Troges bildet mit dem an den Boden 36 angrenzenden Teil einen zweiten Fluidraum 38, der von dem ersten Fluidraum 1 6, der sich über den Durchgang 22 bis zur Außenseite der Rollmembran 18 erstreckt und den dem Hydrospeicher 2 zugehörigen Fluidraum bildet, von einer ein zweites bewegliches Trennelement bildenden Flachmembran 40 getrennt ist.

Der zweite Fluidraum 38 im Dämpfergehäuse 34 ist von dem zu dämpfen den Fluid durchströmbar und weist an zueinander diametral gegenüberlie genden Seiten einen Fluideinlass 42 und einen Fluidauslass 44 auf. Einlass 42 und Auslass 44 sind, wie Fig. 1 zeigt, in Richtung der Achse 10 zuei nander höhenversetzt, wobei der Einlass 42 dem Boden 36 benachbart ist. Die Flachmembran 40 weist eine umfängliche Verstärkung in Form eines Randwulstes 46 auf, mit dem sie an der Trennstelle zwischen Dämpferge häuse 34 und Gehäuseendteil 28 des Hydrospeichers 2 mittels der durch das Außengewinde 30 und das Innengewinde 32 gebildeten Verschraubung durch Verklemmen angelenkt ist. Die Flachmembran 40 überspannt so den zweiten Fluidraum 38 im Dämpfergehäuse 34 totraumfrei, also ohne Bil dung eines Hinterschnittes indem sich Verschmutzungen oder Rückstände ungewollt ansammeln könnten. Für die Befüllung des ersten, dem Hydro speicher 2 zugehörigen Fluidraums 1 6 ist im Gehäuseendteil 28 ein Füllan schluss 48 zum Einbringen einer Trennflüssigkeit vorgesehen. Die Fig. 1 zeigt einen Betriebszustand, bei dem in dem vom zu dämpfen den Fluid durchströmbaren zweiten Fluidraum 38 kein Systemdruck herrscht, so dass sich sowohl die Rollmembran 18 als erstes Trennelement und die Flachmembran 40 als zweites Trennelement unter Einfluss des auf der Gasseite 14 des Hydrospeichers 2 herrschenden Vorfülldrucks sich in einer nach unten gewölbten Endstellung befinden, wobei die Rollmembran 18 an der Gehäuseinnenwand anliegt. Die Flachmembran 40 befindet sich in einem Abstand von der unteren Endfläche 50 des Gehäuseendteils 28. Wie gezeigt, ist die Endfläche 50 nicht eben, sondern in Richtung auf den zentralen Durchgang 22 hin muldenartig vertieft, so dass für Arbeitsbewe gungen der Flachmembran 40 über die Ebene des Randwulstes 46 hinaus nach oben ein Freiraum gebildet ist. Im Dämpferbetrieb, bei dem im zwei ten Fluidraum 38 der Systemdruck mit den zu dämpfenden Druckpulsatio nen wirksam ist, ist dieser über die Flachmembran 40 und die angrenzende inkompressible Trennflüssigkeit an der Außenseite der Rollmembran 18 des den Dämpfungsspeicher bildenden Hydrospeichers 2 wirksam. Als Trenn flüssigkeit ist eine chemisch neutrale Flüssigkeit vorgesehen, so dass bei einem möglichen Versagen der Flachmembran 40 keine Kontamination des angeschlossenen reinen Fluidsystems verursacht wird.

Für eine Reinigung, beispielsweise bei einem Wechsel des zu dämpfenden Fluids, ist der zweite Fluidraum 38, ohne dass eine Demontage des Hydro speichers 2 erforderlich wäre, mittels einer Spülflüssigkeit durchspülbar. Da die Flachmembran 40 den Fluidraum 38 völlig totraumfrei begrenzt, sind dadurch sämtliche Fluidreste entfernbar. Wie die Fig. 2 zeigt, sind Fluidein lass 42 und -auslass 44 nicht nur zueinander höhenversetzt, sondern der Einlass 42 gibt für das einströmende Fluid eine zur Troginnenwand 54 schräg verlaufende Strömungsrichtung vor, die im Trog des Dämpfergehäu ses 34 eine Tangentialströmung 52 erzeugt, so dass sich im Innenraum des Troges eine Zentrifugalspülung entwickelt. Dadurch sind nicht nur Fluidres- te besonders sicher ausspülbar, sondern der Zykloneffekt im Trog verhindert auch die Gefahr, dass sich im Dämpferbetrieb Agglomerate des Fluids an der Troginnenwand 54 anlagern. Die Membranen 18 und 40 sind aus einem Werkstoff, der den Anforderun gen der jeweiligen Anwendung gerecht wird. Hierfür kann PTFE oder auch ein Elastomer oder eine Mischform vorgesehen sein. Mit Vorteil kann eine Mischform vorgesehen sein, die PTFE, ein Gewebe und ein Elastomer ent hält. Ein solches Material ist hitzebeständig, universal einsetzbar und mit der Lebensmittelforderung (FDA) kompatibel. Um die Reinheitsanforderun gen besonders sicher zu erfüllen, sind bei der erfindungsgemäßen Dämp fungsvorrichtung Metallteile, die mit Medien in Berührung sind, elektropo- liert ausgeführt.