DE2812076A1

DE2812076A1 - Reducing pulsation in high-pressure liquid pumps - using chamber of variable capacity pref fitted with elastic PTFE or vinylidene! fluoride-hexa:fluoro:propylene copolymer

Info

Publication number: DE2812076A1
Application number: DE19782812076
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Schuppe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-03-20
Filing date: 1978-03-20
Publication date: 1979-10-04

Abstract

Device for damping pulsation in high-pressure liq. pumps has a casing composed of top and bottom parts in which there is a liq. chamber connected to a high-presure line, whose capacity varies between a max. and a min. value with variations of pressure. A control device is used to vary the capacity of the liq. chamber, with which the vol. of the chamber can be regulated depending on various pressures, via an adjusting member along an adjustment path. This path is limited by buffers. Part of the wall of the liq. chamber is formed by an elastic membrane, suitably PTFE or an elastomer based on a vinylidene fluoride hexafluoropropylene copolymer.

Description

VORRICHTUNG ZUR PULSATIONSDÄMPFUNG BEI HOCH-DEVICE FOR PULSATION DAMPING AT HIGH

DRUCKFLÜSSIGKEITSPUMPEN * Vorrichtung zur Pulsationsdämpfung bei Hochdruckflüssigkeitspumpen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Pulsationsdämpfung bei Hochdruckflüssigkeitspumpen, mit einem ein Ober- und ein Unterteil aufweisenden Gehäuse, in dem eine an die Hochdruckleitung angeschließbare Flüssigkeitskammer angeordnet ist, deren Volumen bei Druckschwankungen zwischen einem Größt- und einem Kleinstwert veränderbar ist.HYDRAULIC FLUID PUMPS * Device for pulsation damping in high pressure liquid pumps The invention relates to a device for pulsation damping in high-pressure liquid pumps, with an upper and a housing having a lower part in which one can be connected to the high-pressure line Liquid chamber is arranged, the volume of which in the event of pressure fluctuations between a maximum and a minimum value is changeable.

Die Anwendungs einer Pulsationsdämpfung bei Hochdruckflüssigkeitspumpen stößt auf ganz spezielle Schwierigkeiten, die im Falle der Dämpfung von Druckschwankungen in Leitungen mit niedrigem Druckniveau nicht auftreten. Denn bei solchen Hochdruckpumpen liegt bereits das normale Druckniveau in einem sehr hohen Bereich (etwa zwischen 70 und 700 bar), dem sich durch Pumpenstöße bedingte Druckschwankungen (etwa in der Größenordnung von + 10 bar oder darüber) überlagern können. Solche Hochdruckflüssigkeitspumpen werden auf verschiedenen Gebieten der Technik angewendet, wobei sie insbesondere auf dem Gebiet der Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC -~High Pressure Liquid Chromatography") eingesetzt werden, bei der ein absolut kontinuierlicher Flüssigkeitsstrom erforderlich ist.The use of pulsation dampening in high pressure liquid pumps encounters very special difficulties in the case of damping pressure fluctuations do not occur in lines with a low pressure level. Because with such high pressure pumps if the normal pressure level is already in a very high range (e.g. between 70 and 700 bar), to which pressure fluctuations caused by pump surges (approx of the order of magnitude of + 10 bar or more). Such high pressure liquid pumps are used in various fields of technology, in particular in the field of high pressure liquid chromatography (HPLC - ~ High Pressure Liquid Chromatography "), in which an absolutely continuous flow of liquid is required.

Man hat nun versucht, Mehrkolbenpumpen zum Erzielen einer Phasenverschiebung hintereinanderzuschalten und dadurch Druckspitzen zu vermeiden. Hierdurch ist zwar das Auftreten besonders ausgeprägter und überhöhter Druckspitzen bis zu einem gewissen Grade vermeidbar, das Auftreten von Druckschwankungen im Gesc.mtkreislaut kann jedoch nicht so verhindert werden, wie es in vielen Anwendungsfällen wünschenswert wäre, etwa im Fall der Hochdruckflüssig keitschromatographie, bei der eine besonders hohe Gleichmäßigkeit des Flüssigkeitsstromes zu fordern ist. Neben einem bemerkenswerten apparativen Aufwand besteht im übrigen bei solchen Pulsationsdämpfern die Gefahr, daß beim Ausfall einer Pumpe dann doch erhebliche Druckspitzen auftreten können.Attempts have now been made to develop multi-piston pumps to achieve a phase shift to be connected in series and thereby avoid pressure peaks. This is true the occurrence of particularly pronounced and excessive pressure peaks up to a certain extent Degree of avoidable, the occurrence of Pressure fluctuations in the general circuit however, it cannot be prevented as is desirable in many applications would, for example in the case of high pressure liquid chromatography, be special in the case of one high uniformity of the liquid flow is required. In addition to a notable one In terms of equipment, there is also the risk of such pulsation dampers that if a pump fails, considerable pressure peaks can occur.

Eine andere bekannte Lösung zur Vermeidung der Druckspitzen besteht darin, daß man ein teilweise mit Kieselgel gefülltes Rohr verwendete, das an seinen beiden Enden jeweils mit einem Ventil versehen und zwischen das Flüssigkeitshochdrucknetz auf der einen Seite und eine Hochdruckgasflasche auf der anderen Seite zwischengeschaltet war. Bei geschlossenem Ventil auf der Flüssigkeitsseite wurde sodann das Ventil auf der Gasseite geöffnet und das Kieselgel unter einen Gasvordruck gesetzt. Dann schloß man dieses Ventil und öffnete das Ventil auf der Flüssigkeitsseite. Bei dieser Anordnung konnten dann Druckschwankungen in der Flüssigkeit über das Gaspolster und das (kompressible) Gel ausgeglichen werden. Fällt bei dieser Anordnung allerdings flüssigkeitsseitig der Pumpendruck aus, dann besteht die Gefahr, daß das unter Druck stehende Gas durch das Kieselgel hindurch in den Flüssigkeitskreislauf eindringt. Überdies ist der Anschluß an eine Gashochdruckleitung erforderlich, was in vielen Fällen nicht wünschenswert oder möglich ist.Another known solution for avoiding the pressure peaks exists in that one used a tube partially filled with silica gel, which was attached to his both ends each provided with a valve and between the high-pressure liquid network on one side and a high-pressure gas cylinder on the other was. Then, with the valve on the liquid side closed, the valve opened on the gas side and the silica gel placed under a gas pressure. then you closed this valve and opened the valve on the liquid side. At this Arrangement could then pressure fluctuations in the liquid across the gas cushion and the (compressible) gel are balanced. However, this does not apply to this arrangement If the pump pressure drops out on the liquid side, there is a risk that it will be under pressure standing gas penetrates through the silica gel into the liquid cycle. In addition, the connection to a high-pressure gas line is required, which in many Cases is undesirable or possible.

Man hat weiterhin auch versucht, eine Pulsationsdämpfung über eine elastische Membran zu erreichen, die in einem ein Ober- und ein Unterteil aufweisenden Gehäuse angeordnet ist, das eine an die Hochdruckleitung anschließbare Flüssigkeitskammer aufweist. Das Volumen der Flüssigkeitskammer ist bei Druckschwankungen zwischen einem Größt-und einem Kleinstwert veränderbar, indem die eine Seite ~ der Membran als Teil des Wand der Flüssigkeitskammer ausgebildet ist, während die andere Seite der Membran von einem Hochdruckgaspolster beaufschlagt wird. Auch mit diesem Pulsationsdämpfer kann ein Ausgleich auftretender Druckschwankungen in vielen Fällen zufriedenstellend vorgenommen werden. Allerdings besteht auch hier die Gefahr, daß beim Ausfall der Hochdruckpumpe für die Flüssigkeit infolge des dabei auftretenden flüssigkeitsseitigen Druckabfalles die Membran durch Einwirkung des Hochdruckgaspolsters in die Flüssigkeitskammer hinein ausgestülpt und zerrissen wird, was zu einem völligen Ausfall des Pulsationsdämpfers führt Weiterhin ist bei dieser bekannten Vorrichtung zur Pulsationsdämpfung wiederum der Anschluß an ein Hochdruckgasnetz (Gasflasche) erforderlich, um die auftretenden unvermeidlichen Leckverluste des Hochdruck-Gaspolsters laufend auszugleichen. In vielen Einsatzfällen ist jedoch die Verwendung einer Hochdruck-Gasflasche gar nicht möglich, manchmal auch aus Sicherheitsgründen nicht zulässig.Attempts have also been made to dampen pulsations via a to achieve elastic membrane, which has an upper and a lower part in a Housing is arranged, which can be connected to the high pressure line fluid chamber having. The volume of the liquid chamber is between a maximum and a minimum value changeable by one side ~ the membrane is formed as part of the wall of the liquid chamber, while the other side the membrane of a high pressure gas cushion is applied. Even With this pulsation damper, pressure fluctuations can be compensated for in can be done satisfactorily in many cases. However, there is also here the risk that if the high pressure pump fails for the liquid as a result of the the resulting pressure drop on the liquid side, the membrane through action of the high pressure gas cushion everted into the liquid chamber and torn which leads to a complete failure of the pulsation damper this known device for pulsation damping, in turn, the connection to a High pressure gas network (gas cylinder) required to prevent the inevitable Compensate for leakage losses in the high-pressure gas cushion on an ongoing basis. In many cases however, the use of a high pressure gas cylinder is not possible at all, sometimes also not permitted for security reasons.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Pulsationsdämpfung der einleitend genannten Art, insbesondere zur Anwendung bei einer Hochdruckflüssigkeitschromatographie, derart zu verbessern, daß sie bei einfachem Aufbau und unabhängig von einem Hochdruckgasnetz bei völliger Betriebssicherheit eine in Abhängigkeit von den auftretenden Druckschwankungen steuer bare Pulsationsdämpfung ermöglicht. Erfindungsgemäß wird dies bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß zur Veränderung des Volumens der Flüssigkeitskammer eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, mit der die Größe des Kammervolumens in Abhängigkeit von unter schiedlichen Drücken über ein längs eines Verstellweges bewegliches Stellglied einstellbar ist, dessen Verstellweg durch Anschläge begrenzt ist. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird ein Pulsationsdämpfer geschaffen, bei dem eine in Abhängigkeit von den auftretenden Druckschwankungen steuerbare Änderung des Kammervolumens der Flüssigkeit möglich ist. Hierbei ergibt sich nicht mehr eine von einem vorgegebenen Schlauch- oder Membranaufbau zwangsläufig bestimmte Dämpfungscharakteristik, sondern über die erfindungsgemäß verwendete Steuereinrichtung ist eine in Abhängigkeit von den auftretenden Drücken genau einstellbare Dämpfungscharakteristik möglich. Die Anordnung von Anschlägen für das Verstellglied stellt sicher, daß eine Änderung des Kammervolumens der Flüssigkeitskammer über den vorgegebenen Größt- bzw. Kleinstwert hinaus auch bei Ausfall der Flüssigkeitspumpe nicht auftreten kann. Eine besonders einfache Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dadurch erfolgen, daß die Steuereinrichtung einen im Gehäuse in Richtung auf die Flüssigkeitskammer hin elastisch vorgespannten, gegen die Vorspannkraft verschiebbaren Kolben aufweist, der mit seiner Endfläche einen lagebeweglichen Teil der Kammerwandfläche ausbildet und bei Erreichen der den Kleinstwert des Volumens der Flüssigkeitskammer entsprechenden Stellung sich mit einem Teil seiner Kolbenendfläche gegen das Gehäuse abstützt. Diese bemerkenswert einfach aufgebaute Ausgestaltung der Erfindung stellt sicher, daß der Kolben in der Einstellung, die dem Kleinstwert des Volumens der Flüssigkeitskammer entspricht, zumindest mit einem Teil seiner Kolbenendfläche gegen das Gehäuse anläuft, das hier den einen Anschlag für das bewegliche Stellglied darstellt. Durch diesen Aufbau ist es absolut sicher vermieden, daß z.B. bei einem Ausfall der Hochdruckflüssigkeitspumpe der Teil der Kolbenendfläche, der den lagebeweglichen Teil der Kammerwandfläche ausbildet, unter Einwirkung der Vorspannung etwa das Kammervolumen noch unter den voreinstellbaren Kleinstwert (z.B. etwa auf ein Volumen = 0) verkleinert.Based on this, the invention is based on the object of a device for pulsation damping of the type mentioned in the introduction, in particular for use in a high pressure liquid chromatography, so that it can be improved at simple structure and independent of a high pressure gas network with complete operational safety a controllable pulsation damping depending on the pressure fluctuations occurring enables. According to the invention, this is the case mentioned at the outset in the case of a device Kind achieved in that to change the volume of the liquid chamber a Control device is provided with which the size of the chamber volume as a function of under different pressures via an actuator movable along an adjustment path is adjustable, the adjustment path is limited by stops. By the invention Measures a pulsation damper is created in which a function of the pressure fluctuations occurring, controllable change in the chamber volume of the liquid is possible. This no longer results in one of one given Hose or membrane structure inevitably have certain damping characteristics, but rather About the control device used according to the invention is a function of Damping characteristics that can be precisely adjusted for the pressures occurring. the Arrangement of stops for the adjusting element ensures that a change of the chamber volume of the liquid chamber above the specified maximum or minimum value in addition, it cannot occur even if the liquid pump fails. One special simple execution of a device according to the invention can take place in that the control device one in the housing in the direction of the liquid chamber has elastically pretensioned pistons displaceable against the pretensioning force, which forms a positionally movable part of the chamber wall surface with its end face and when the minimum value of the volume of the liquid chamber is reached Position is supported with part of its piston end face against the housing. This remarkably simple construction of the invention ensures that the piston is in the setting corresponding to the minimum value of the volume of the liquid chamber corresponds, at least with part of its piston end face running against the housing, which here represents the one stop for the movable actuator. Through this Construction, it is absolutely certain to avoid that, for example, in the event of a failure of the high-pressure liquid pump that part of the piston end face which is the movable part of the chamber wall face forms, under the action of the bias about the chamber volume still below the presettable minimum value (e.g. to a volume = 0).

Wenn es sich bei der Hochdruckflüssigkeit um eine für das Material des Kolbendichtringes aggressive Flüssigkeit handeln sollte, dann empfiehlt es sich, wenn der lagebewegliche Teil der Wandfläche der Flüssigkeitskammer durch die eine Seite einer elastischen Membran gebildet wird, an deren anderer Seite die Endfläche des Kolbens anliegt. Hier ist somit zwischen den Kolben und die Flüssigkeit eine Membran zwischengeschaltet, die eine Korrosion des Kolbendichtrinqes verhindert Dadurch, daß der Kolben unmittelbar hinter der Membran anliegt, kann somit das Dämpfungsverhalten der Membran durch das Andruckverhalten des Kolbens gesteuert werden, wobei auch hier bei Ausfallen des Flüssigkeitsdruckes eine Verletzung der Membran nicht erfolgen kann, da wiederum der Kolben sich, hier dann über die zwischengeschaltete Membran, über gewisse Teile seiner Endfläche direkt am Gehäuse abstützt. Vorzugsweise besteht die elastische Membran aus Polytetrafluoräthylen oder aus einem Fluorelastomeren auf der Basis von Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Copolymerisaten. Da die Membran hier eine ausschließliche Schutzfunktion erfüllt und ihre eigenen Elastizitätseigenschaften für die Pulsationsdämpfung nicht ausschlaggebend sind, kann die elastische Membran bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders dünn ausgebildet werden.If the high pressure fluid is one for the material the piston sealing ring should be aggressive liquid, then it is advisable to if the movable part the wall surface of the liquid chamber is formed by one side of an elastic membrane, on the other side the end face of the piston rests. So here is between the piston and the liquid a membrane is interposed, which prevents corrosion of the piston seal Because the piston rests directly behind the diaphragm, the damping behavior can thus be improved the diaphragm can be controlled by the pressure behavior of the piston, whereby also In this case, if the fluid pressure fails, the membrane will not be damaged can, since the piston is in turn, here then via the interposed membrane, is supported directly on the housing over certain parts of its end face. Preferably there is the elastic membrane made of polytetrafluoroethylene or a fluoroelastomer based on vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymers. Because the membrane here fulfills an exclusive protective function and its own elasticity properties are not decisive for the pulsation damping, the elastic membrane can be made particularly thin in the device according to the invention.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorspannung des Kolbens (vorzugsweise von außen) einstellbar, wodurch eine Änderung der Dämpfungscharakteristik bei geänderten Druckbedingungen leicht erfolgen kann. Zum Erzeugen der Vorspannung wird vorzugsweise eine Federeinrichtung vorgesehen, die vorteilhafterweise eine oder mehrere Tellerfedern aufweist. In bestimmten Einsatzfällen kann es sich jedoch auch als Vorteil erweisen, wenn anstelle der Tellerfedern andere Federnarten, z.B. Schraubenfedern oder gar entsprechend ausgebildete Blattfedern, oder auch Kombinationen verschiedener Federnarten, wie etwa Teller- und Schraubenfedernvorliegen. Die Einrichtung zum Vorspannen des Kolbens weist vorzugsweise eine vorgegebene Federcharakteristik auf, wodurch sich ein ganz bestimmtes Federungsverhalten in Abhängigkeit von den auftretenden Drücken erzielen läßt.In an advantageous embodiment of the invention, the bias of the Piston adjustable (preferably from the outside), whereby a change in the damping characteristics can easily be done with changed printing conditions. To generate the preload a spring device is preferably provided, which advantageously a or has several disc springs. In certain applications, however, it can be also prove to be an advantage if, instead of disc springs, other types of springs, e.g. Helical springs or even correspondingly designed leaf springs, or combinations different types of springs, such as disc and coil springs. The establishment for pretensioning the piston preferably has a predetermined spring characteristic on what creates a very specific Suspension behavior as a function can be achieved by the pressures occurring.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuereinrichtung für die Einstellung des Volumens der Flüssigkeitskammer eine vorgegebene Dämpfungscharakteristik auf, die, wiederum vorzugsweise, einstellbar ist.In an advantageous embodiment of the invention, the control device a predetermined damping characteristic for setting the volume of the liquid chamber which, again preferably, is adjustable.

Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, einen ganz bestimnw ten, gewünschten Dämpfungsverlauf beim Auftreten Druckschwankungen zu erhalten,wobeibei einstellbarer Dänpfungscharakteristik, auch unterschiedliche Dämpfungscharakteristiken - sofern wünschenswert - erzielbar sind.This gives the possibility of a very specific, desired To obtain the damping curve when pressure fluctuations occur, with adjustable Attenuation characteristics, also different damping characteristics - if desirable - are achievable.

Zum Vermeiden einer Beschädigung der Gesamtvorrichtung beim Auftreten unvorhergesehen hoher Druckspitzen empfiehlt es sich, einen mit der Flüssigkeitskammer verbundenen Anschluß für ein Sicherheitsventil vorzusehen. G]eichermaßen kann auch noch ein Anschluß für ein Meßgerät, etwa für ein Manometer, in entsprechender Weise vorgesehen sein.To avoid damaging the entire device if it occurs unforeseen high pressure peaks it is advisable to use one with the liquid chamber to provide connected connection for a safety valve. G] cally can also a connection for a measuring device, such as a manometer, in the same way Way be provided.

Ein besonders einfacher Aufbau mit leichter Montierbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich dadurch erzielen, daß für den Fall des Kleinstwertes des Kammervolumens alle lagefesten Wandflächen der Flüssigkeitskammer in dem einen und die lagebewegliche Wandfläche im anderen der beiden Gehäuseteile angeordnet sind. Vorzugsweise ist dabei die lagebewegliche Wandfläche der Flüssigkeitskammer für den Fall des Kleinstwertes des Kammervolumens innerhalb der Trennebene zwischen beiden Gehäuseteilen angeordnet. Hierdurch läßt sich der Vorteil erreichen, daß z.B. der verschiebliche Kolben und die Federeinrichtungen allein etwa im Unterteil des Gehäuses angeordnet sind, während das Oberteil des Gehäuses die Zu-und Ableitung für die Hochdruckflüssigkeit sowie die Ausbildung der Flüssigkeitskammer, soweit sie nicht von der Kolbenendfläche begrenzt ist, beinhaltet. Auch ergeben sich hier insofern besondere Vorteile, als eine leichte Einlegbarkeit z.B. einer Membran einfach oberhalb des Kolbens zwischen die beiden Gehäuseteile ebenso wie eine im wesentlichen nur innerhalb der Trennebene der beiden Gehäuseteile erforderliche Abdichtung möglich ist.A particularly simple structure with easy assembly of the invention The device can be achieved in that for the case of the smallest value of the chamber volume all stationary wall surfaces of the liquid chamber in one and the positionally movable Wall surface are arranged in the other of the two housing parts. Preferably is the movable wall surface of the liquid chamber for the case of the smallest value of the chamber volume arranged within the parting plane between the two housing parts. This has the advantage that, for example, the displaceable piston and the spring devices are arranged alone approximately in the lower part of the housing, while the upper part of the housing is the inlet and outlet for the high pressure fluid as well the formation of the liquid chamber, insofar as it does not depend on the Piston end face is limited, includes. There are also particular advantages here in that easy insertion, e.g. of a membrane, simply above the piston between the two housing parts as well as one essentially only within the parting plane of the two housing parts required sealing is possible.

Zur Verminderung der Reibungsverluste des Kolbens und zu einer möglichst schnellen Einstellung seiner Steuerungsbewegungen empfiehlt es sich, daß der Kolben an seinen seitlichen, sich am Gehäuse abstützenden Gleitflächen mit einem überzug eines Materials versehen ist, das eine günstige Reibung zwischen Kolben und seitlichen Gleitflächen sicherstellt, also mit einem Überzug von z.B. Hartchrom oder von Polytetrafluoräthylen.To reduce the friction losses of the piston and as much as possible rapid adjustment of its control movements, it is recommended that the piston on its lateral sliding surfaces supported on the housing with a coating a material is provided that has a favorable friction between the piston and lateral Ensures sliding surfaces, i.e. with a coating of e.g. hard chrome or polytetrafluoroethylene.

Eine vorteilhafte Aus##sta]tuna der erfindungssemäßen Vorrichtung besteht auch darin, daß die Flüssigkeitskammer als Durchströmkanal ausgebildet ist.An advantageous from ## sta] tuna of the inventive device also consists in the fact that the liquid chamber is designed as a through-flow channel.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Größe des lagebeweglichen Teiles der Wandfläche der Flüssigkeitskammer in der Stellung des Kolbens für den Kleinstwert des Kammervolumens im Vergleich zur Endfläche des Kolbens klein, vorzugsweise kleiner als 15% derselben.In a further embodiment of the invention, the size of the positionally movable Part of the wall surface of the liquid chamber in the position of the piston for the Smallest value of the chamber volume compared to the end face of the piston, preferably small less than 15% of the same.

Durch die Erfindung wird ein relativ einfach und kostengünstig herstellbarer Pulsationsdämpfer geschaffen, der eine ganz gezielt steuerbare Pulsationsdämpfung ermöglicht und in allen Betriebslagen voll funktionsfähig arbeitet.The invention makes a relatively simple and inexpensive to manufacture Pulsation damper created, which provides a very targeted controllable pulsation damping and works fully functional in all operating situations.

Selbst bei einem Ausfall der Hochdruckpumpe besteht keine Gefahreiner Beeinträchtigung des Flüssigkeitskreislaufes durch auftretende Zerstörungen im Pulsationsdämpfer, er ist sogleich nach Reparatur der Hochdruckpumpe wieder voll einsatzfähig und die Gefahr eines unerwünschten Ausdringens der Hochdruckflüssigkeit in der Vorrichtung für die Pulsationsdämpfung besteht ebenfalls nicht. Durch geeignete Auslegung der Feder- bzw. Steuereinrichtung läßt sich nahezu jede gewünschte Dämpfungscharakteristik erzielen, wobei durch vor dem Flüssigkeitseingang der Vorrichtung angeordnete Meßfühler über eine geeignete zwischengeschaltete elektronische Betätigungseinrichtung eine direkte Bewegung bzw. Steuerung des Kolbens ausgelöst werden kann, die nicht erst auf die in der Flüssigkeitskammer ankommende Druckwelle reagiert. In bestimmten Einsatzfällen kann es von großem Vorteil sein, wenn auslaßseitig bei der Flüssigkeitskammer eine Filtereinrichtung vorgeschaltet ist, durch die noch eine weitere Vergleichmäßigung des Druckverhaltens in der Auslaßleitung auftritt. Es verkörpert sich die Erfindung sowohl in der beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie auch in dem dieser Vorrichtuny entnehmbareii Verfahren.Even if the high pressure pump fails, there is no danger Impairment of the fluid circuit due to damage in the pulsation damper, it is full again immediately after the high pressure pump has been repaired operational and the risk of undesirable leakage of the high pressure liquid in the device for pulsation damping does not exist either. By appropriate interpretation of the The spring or control device can have almost any desired damping characteristic achieve by means of sensors arranged in front of the liquid inlet of the device via a suitable intermediate electronic actuation device direct movement or control of the piston can be triggered, which is not only reacts to the pressure wave arriving in the liquid chamber. In particular In applications it can be of great advantage if on the outlet side near the liquid chamber a filter device is connected upstream through which a further equalization the pressure behavior occurs in the outlet line. The invention embodies itself both in the described device according to the invention, as well as in this Device can be removed from the procedure.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielshalber im Prinzip noch näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Pulsationsdämpfer (im Querschnitt), bei dem die Flüssigkeitskammer als Durchströmkammer ausgebildet ist; Fig. 2 eine Detaildraufsicht (on unten) auf den Abschnitt des Oberteils des Gehäuses der Vorrichtung nach Fig. 1, in dem die Flüssigkeitskammer ausgebildet ist (gegenüber Fig. 1 teilweise verkleinerte Darstellung).The invention is described below by way of example with reference to the drawing explained in more detail in principle. 1 shows a pulsation damper according to the invention (in cross section), in which the liquid chamber is designed as a flow-through chamber is; Fig. 2 is a detailed plan view (on below) of the portion of the upper part of the Housing of the device according to FIG. 1, in which the liquid chamber is formed is (compared to Fig. 1 partially reduced representation).

Der in Fig. 1 dargestellte Pulsationsdämpfer weist ein Gehäuse-Oberteil 1 auf, das auf ein Unterteil 2 aufgesetzt ist. Im Gehäuseoberteil 1 ist (in der Darstellung der Zeichnung: rechts) ein Rohranschluß 5 für die Zuleitung einer Hochdruckflüssigkeit P vorgesehen, die innerhalb des Gehäuse-Oberteils 1 über einen Zuleitungskanal 13, der in Form einer dünnen Bohrung ausgebildet ist, zu einer auf der Unterseite des Gehäuse-Oberteils 1 ausgebildeten Flüssigkeitskammer 12 und von dort über einen, wiederum im Gehäuse-Oberteil 1 angeordneten Ableitungskanal 14, der wieder in Form einer engen Bohrung ausgeführt ist, zu einem zweiten Rohranschluß 15 führt, von dem aus die Hochdruckflüssigkeit, die den Pulsationsdämpfer durchlaufen hat, in Richtung des dort gezeigten Pfeiles ausströmen kann.The pulsation damper shown in Fig. 1 has a housing upper part 1, which is placed on a lower part 2. In the upper part of the housing 1 (in the presentation of the Drawing: right) a pipe connection 5 for the supply line a high-pressure liquid P provided, which within the upper housing part 1 via a feed channel 13, which is formed in the form of a thin bore, to a on the underside of the upper housing part 1 formed liquid chamber 12 and from there via a discharge channel again arranged in the upper part 1 of the housing 14, which is again designed in the form of a narrow bore, to a second pipe connection 15 leads, from which the high pressure fluid that pass through the pulsation damper can flow out in the direction of the arrow shown there.

In Fig. 2 ist eine Darstellung des Gehäuse-Oberteiles 1 von unten (aber ohne seitliche Anschlußstutzen) in verkleinerter Darstellung gezeigt, aus der ersichtlich ist, daß der Flüssigkeitskanal 12 in Form einer länglichen Nut ausgebildet ist, die bei einem praktischen Ausführungsbeispiel eine Länge von 20mm, eine Breite von 2 mm und eine Tiefe von 0,1 mm aufweist. In der Mitte der Flüssigkeitskammer 12 ist eine Bohrung 16 angebracht, durch die eine Verbindung zwischen der Flüssigkeitskammer 12 und einer Anschlußöffnung 11 für ein Sicherheitsventil, ein Manometer o.ä.In Fig. 2 is a representation of the upper housing part 1 from below (but without lateral connection pieces) shown in a reduced representation which can be seen that the liquid channel 12 is formed in the form of an elongated groove is, in a practical embodiment a length of 20mm, a width of 2 mm and a depth of 0.1 mm. In the middle of the liquid chamber 12 a bore 16 is attached through which a communication between the liquid chamber 12 and a connection opening 11 for a safety valve, a manometer or the like.

darstellt.represents.

Im Gehäuse-Unterteil 2 ist eine zylindrische Bohrung angebracht, innerhalb der ein Kolben 3 verschiebbar gelagert ist. Die seitlichen Gleitflächen des Kolbens 3 am Gehäuse-Unterteil 2 sind mit einer Schicht 17 aus einem speziellen Gleitmaterial versehen, durch das eine möglichst geringe Reibung in den Gleitflächen erreicht wird; als Material hierfür kommt insbesondere PTFE oder Hartchrom in Frage.In the housing lower part 2, a cylindrical bore is mounted inside which a piston 3 is slidably mounted. The lateral sliding surfaces of the piston 3 on the lower housing part 2 are covered with a layer 17 made of a special sliding material which achieves the lowest possible friction in the sliding surfaces will; PTFE or hard chrome in particular come into consideration as the material for this.

In einer am Kolben 3 seitlich angeordneten Nut ist weiterhin eine in Fcrm eines O-Ringes ausgeführte Dichtung zur Abdichtung dc- Trennfläche zwischen Kolben 3 und Gchäusc- Unterteil 2 vorgesehen.In a laterally arranged on the piston 3 groove is also a In the form of an O-ring seal for sealing the interface between Piston 3 and housing Lower part 2 provided.

Wie aus Fig. 1 gut ersichtlich, weist der Kolben eine im Querschnitt T-förmige Ausgestaltung auf, d.h. der Kolbendurchmesser verjüngt sich auf der der Kolbenendfläche abgewandten Kolbenseite etwas, so daß zwischen dem Gehäuse-Unterteil 2 und dem Kolben 3 ein Raum entsteht, innerhalb dessen Tellerfedern 4 angeordnet sind. An ihrer Oberseite stützen sich die Tellerfedern gegen die Kolbenhinterseite, auf ihrer Unterseite gegen eine Distanzscheibe 6 in der Kolbenführungs-Bohrung. Der Schaft des Kolbens kann, wie in Fig. 1 dargestellt, nach unten aus dem Gehäuse hinaus ragen, wobei er an seinem Ende mit einem Gewindeabschnitt 18 versehen ist, auf den eine Mutter aufgeschraubt und dadurch ein Einstellen der von den Federn gegen den Kolben ausgeübten Vorspannung von außen her möglich ist.As can be clearly seen from FIG. 1, the piston has a cross section T-shaped design, i.e. the piston diameter tapers to that of the Piston end face facing away from the piston side somewhat, so that between the lower housing part 2 and the piston 3 creates a space within which disc springs 4 are arranged are. On their upper side, the disc springs are supported against the rear side of the piston, on its underside against a spacer 6 in the piston guide bore. The shaft of the piston can, as shown in Fig. 1, downward out of the housing protrude out, where it is provided at its end with a threaded portion 18, screwed onto a nut and thereby an adjustment of the springs against the piston exerted bias from the outside is possible.

Das Gehäuse-Oberteil 1 weist auf seiner Unterseite außen einen nach unten vorgezogenen Gehäuseabschnitt 19 auf, der mit einem Gewinde 21 versehen und auf einem am Unterteil 2 des Gehäuses ausgebildeten, nach oben ragenden Abschnitt 20 aufschraubbar ist. In die obere Endfläche des Abschnitts 20 des Gehäuse-Unterteils 2 ist wiederum eine Kreisnut eingelassen, in der eine in Form eines O-Ringes ausgebildete Dichtung 8 angeordnet ist. Oberhalb des Kolbens 3 und auf den oberen Endflächen des Abschnitts 20 des unteren Gehäuseteiles 2 aufliegend ist eine elastische, dünne Membran 7 angebracht, die zwischen den beiden Gehäuseteilen 1 und 2 angeordnet und zwischen beiden verspannt ist.The upper part of the housing 1 has an outside on its underside at the bottom preferred housing section 19, which is provided with a thread 21 and on an upwardly projecting section formed on the lower part 2 of the housing 20 can be screwed on. Into the upper end face of section 20 of the lower housing part 2, in turn, a circular groove is let in, in which one in the form of an O-ring Seal 8 is arranged. Above the piston 3 and on the upper end faces of the section 20 of the lower housing part 2 is an elastic, thin one Membrane 7 attached, which is arranged between the two housing parts 1 and 2 and is tense between the two.

Weiterhin ist eine Dichtung 10 einer an die Bohrung 16 anschließenden Bohrung mit vergrößertem Durchmesser angeordnet, um das in der Anschlußöffnung 11 anzubringende An- schlußgerät gegen die Flüssigkeitskammer hin abzudichten.Furthermore, a seal 10 is one that adjoins the bore 16 Bore arranged with an enlarged diameter, around the in the connection opening 11 to be attached closing device against the liquid chamber to seal.

Die Hochdruckflüssigkeit strömt, wie bereits geschildert, über den Rohranschluß 5 durch den Zuleitungskanal 13 in die Flüssigkeitskammer 12 und verläßt diese wieder über den Ableitungskanal 14 und den Rohranschluß 15. Sobald in der Flüssigkeitskammer 12 infolge einer Druckschwankung ein gegenüber dem Ausgangsdruck erhöhter Druck entsteht, wird dieser durch ein Vergrößern des Volumens der Flüssigkeitskammer 12 infolge eines durch Zurückweichen des Kolbens 3 gegen die Kraft der Federn 4 und ein entsprechendes Nachgeben der elastischen Membran 7 bedingten Vergrößerns des Volumens der Flüssigkeitskammer 12 ausgeglichen. Da der Kolben an seinen Gleitflächen mit einem speziellen Gleitbelag 17 überzogen ist, sind die auftretenden Reibverluste des Kolbens sehr klein und er kann außerordentlich schnell auf auftretende Druckschwankungen reagieren.As already described, the high-pressure liquid flows over the Pipe connection 5 through the supply channel 13 into the liquid chamber 12 and leaves this again via the discharge channel 14 and the pipe connection 15. As soon as in the Liquid chamber 12 as a result of a pressure fluctuation in relation to the output pressure If increased pressure is created, this is achieved by increasing the volume of the liquid chamber 12 as a result of a retraction of the piston 3 against the force of the springs 4 and a corresponding yielding of the elastic membrane 7 due to enlargement of the volume of the liquid chamber 12 is balanced. Because the piston on its sliding surfaces is covered with a special sliding lining 17, the friction losses that occur of the piston is very small and it can react extremely quickly to pressure fluctuations react.

Durch geeignete Wahl der Größe der Kolbenendfläche und der Breite der Flüssigkeitskammer 12 kann dafür Sorge getragen werden, daß nur relativ kleine Kolbenauslenkungen, etwa im Bereich von nur wenigen Zehntel oder Hunderstel Millimetern, auftreten. In seiner oberen Endstellung, in welcher der Kleinstwert des Volumens der Flüssigkeitskammer 12 definiert ist, liegt der Kolben mit seiner Endfläche längs all der Bereiche am Oberteil 1 des Gehäuses an, die nicht vom Querschnitt der Flüssigkeitskammer 12 erfaßt werden, also längs der Flächen, die in Fig. 2 allgemein mit A und B bezeichnet sind. Diese Flächen dienen als Anschlag für den Kolben, so daß der Kolben selbst bei Ausfall des Flüssigkeitsdruckes keinesfalls in die Flüssigkeitskammer 12 hineinwandern kann, bzw. deren Volumen nicht zum Wert Null verkleinern kann; somit ist sichergestellt, daß stets der Kleinstwert des Kammervolumens erhalten bleibt. Wenn man den Kolben über eine am Gewinde 18 des Kolbens 3 angebrachte Mutter gegen die Andruckfedern verspannt, d.h. die Vorspannung erhöht, dann kann durch geeignete Wahl von Material und Ausbildung der Membran 7 dennoch gewährleistet sein, daß diese stets unter dem Druck der Hochdruckflüssigkeit an der Kolbenendfläche anliegt. Als Anschlag für die Auslenkung des Kolbens in seine andere Richtung dienen die Federn 4, sobald sich diese in ihrer völlig zusammengeschobenen Stellung befinden. Dies bedeutet, daß auch bei einem plötzlich auftretenden, überraschend hohen Spitzendruck eine Vergrößerung des Volumens der Flüssigkeitskammer 12 über dessen vorgesehenen Höchstwert hinweg, der von der unteren Stellung des Kolbens bestimmt wird, keinesfalls erfolgen kann.By suitable choice of the size of the piston end face and the width the liquid chamber 12 can be ensured that only relatively small Piston deflections, for example in the range of only a few tenths or hundredths of a millimeter, appear. In its upper end position, in which the smallest value of the volume the liquid chamber 12 is defined, the piston lies with its end face longitudinally all of the areas on the upper part 1 of the housing that are not from the cross section of the liquid chamber 12 are detected, that is, along the surfaces which are generally designated by A and B in FIG are. These surfaces act as a stop for the piston so that the piston itself In the event of a failure of the liquid pressure, do not under any circumstances migrate into the liquid chamber 12 can, or whose volume cannot be reduced to the value zero; thus it is ensured that the smallest value of the chamber volume is always retained. When you get the piston via a nut attached to the thread 18 of the piston 3 against the Pressure springs tensioned, i.e. the pre-tensioning increased, then by suitable choice of material and training of the membrane 7 can still be guaranteed that this is always under the Pressure of the high pressure fluid is applied to the piston end face. As a stop for the deflection of the piston in its other direction serve the springs 4 as soon as they are in their fully collapsed position. This means, that even with a suddenly occurring, surprisingly high peak pressure a Enlargement of the volume of the liquid chamber 12 above its intended maximum value away, which is determined by the lower position of the piston can.

Bei einer praktischen Ausführungsform eines solchen Pulsationsdämpfers wurden für die Abmessungen der Flüssigkeitskammer 12 auf der Unterseite des Oberteils 1 des Gehäuses die bereits weiter oben genannten Maße verwendet, wobei der Durchmesser des Zuleitungskanales 13 und des Ableitungskanales 14 jeweils 3 mm betrug. Der Kolben wies dabei eine Endfläche mit einem Durchmesser von 20 mm auf und war an seinen Gleitflächen mit einer Hartchromschicht versehen.In a practical embodiment of such a pulsation damper were for the dimensions of the liquid chamber 12 on the underside of the top 1 of the housing uses the dimensions already mentioned above, the diameter of the supply channel 13 and the discharge channel 14 each was 3 mm. The piston thereby had an end face with a diameter of 20 mm and was on his Provide sliding surfaces with a hard chrome layer.

Das mit diesen Maßen ausgeführte Ausführungsbeispiel eines Pulsationsdämpfers war für den Einsatz bei einer Hochdruckflüssigkeitschromatographie vorgesehen und bewährte sich im Einsatz bestens. Als Federn wurden dabei Tellerfedern vorgesehen, da sich mit ihnen auf kleinstem Raum und geringem Weg sehr hohe Kräfte aufnehmen lassen. Es empfiehlt sich, den Raum für die Ausbildung der Federn groß zu dimensionieren, wodurch sich viele Kombinationsmöglichkeiten für Tellerfedern, Teller- und Schraubenfedern o.ä. ergeben.The embodiment of a pulsation damper executed with these dimensions was intended for use in high pressure liquid chromatography and has proven itself very well in use. Disc springs were provided as springs, because they absorb very high forces in the smallest of spaces and over a short distance permit. It is advisable to dimension the space for the formation of the springs large, thus there are many possible combinations for disc springs, disc and coil springs or the like.

Im Gegensatz zu dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel kann man jedoch auch die Kolbenendfläche mit einem wesentlich größeren Durchmesser als die Länge der Nut für die Flüssigkeitskammer 12 ausbilden, wodurch sich unterhalb des Kolbens ein großer Aufnahmeraum für Federn ergibt, wodurch sich ein besonders geringer Bewegungsbereich für den Kolben erzielen läßt. Der Pulsationsdämpfer kann im Gegensatz zu der in den Fiauren dargestellten Ausführungsform jedoch auch ohne die Zusatzbohrung 16 oder mit mehreren solchen Zusatzbohrungen ausgeführt sein, um in letzterem Fall Anschlußmöglichkeit für verschiedene Zusatzgeräte gleichzeitig zu geben. Schließt man in der Ausnehmung 11 über die Bohrung 16 ein überdruckventil an die Flüssigkeitskammer 12 an, dann erfolgt zweckmäßigerweise von diesem aus die Rückführung austretender Flüssigkeit in das Pumpenvorratsgefäß. In einer anderen Ausführungsform können dort auch Anschlüsse für Druckmeßdosen mit Dehnungsmeßstreifen vorgesehen sein, wodurch eine elektrische Meßübertragung möglich wäre. Weiterhin kann auch in dem Ableitungskanal 14, an dessen Ende oder zwischen ihm und dein Rohranschluß 15 noch ein zusätzliches Filter für eine weitere Vergleicilmäßiyuny der Druckschwankungen in der Ausgangsleitung angebracht werden.In contrast to the embodiment shown in the figures However, you can also use the piston end face with a much larger diameter form as the length of the groove for the liquid chamber 12, which is below the piston provides a large space for springs, through which a particularly small range of motion for the piston can be achieved. The pulsation damper However, in contrast to the embodiment shown in the figures, it can also be designed without the additional bore 16 or with several such additional bores, In the latter case, the possibility of connecting various additional devices at the same time admit. If you close a pressure relief valve in the recess 11 via the bore 16 to the liquid chamber 12, then expediently takes place from this from the Return of escaping liquid to the pump reservoir. In another Embodiment there can also be connections for pressure cells with strain gauges be provided, whereby an electrical measurement transmission would be possible. Farther can also be in the discharge channel 14, at its end or between it and your pipe connection 15 an additional filter for a further comparison of the pressure fluctuations be placed in the output line.

Die Verwendung von Distanzscheiben in der Bohrung für den Steuerkolben schafft überdies den Vorteil einer großen Herstellungsvereinfachung durch die dabei gegebene Möglich keit der Verwendung eines Baukastensystemes für verschiedene Einsatzzwecke: denn wenn man die Bohrung ausreichend groß wählt, läßt sich die Anpassung im Bereich der Federn an den jeweils gewünschten Einsatzzweck leicht dadurch erreichen, daß man die Anzahl der Distanzscheiben, die eingelegt werden, in Abhängigkeit von der Anzahl und Größe der Federn, die ansonsten in der Bohruna untergebracht werden müssen, wählt.The use of spacers in the bore for the control piston moreover creates the advantage of a great simplification of manufacture by the given possibility of using a modular system for various purposes: because if you choose the bore sufficiently large, the adjustment in the area the springs to achieve the desired purpose easily in that the number of spacers that are inserted depending on the Number and size of the springs that otherwise have to be accommodated in the Bohruna, chooses.

Claims

Claims device for pulsation damping in high pressure liquid pumps, with a housing having an upper part and a lower part, in which one is connected to the high-pressure line connectable liquid chamber is arranged, the volume of which in the event of pressure fluctuations can be changed between a maximum and a minimum value, thereby g e k e n n z e i c h n e t that to change the volume of the liquid chamber (12) a Control device (3, 7) is provided with which the size of the chamber volume 112) depending on different pressures along an adjustment path movable actuator (3) is adjustable, the adjustment path is limited by stops is.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the control device one elastically pretensioned in the housing (2) in the direction of the liquid chamber (12), has against the biasing force (4) displaceable piston (3) with its end face forms a movable part of the chamber wall surface and upon reaching the the position corresponding to the minimum value of the volume of the liquid chamber (12) is supported with part of its piston end face against the housing (1,2)

3. Device according to Claim 2, characterized in that the position-movable part the wall surface of the liquid chamber (12) by one side of an elastic Diaphragm (7) is formed, on the other side of which the end face of the piston (3) is present.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the elastic The membrane (7) is made of polytetrafluoroethylene.

5. Apparatus according to claim 3, characterized in that the membrane (7) from a fluoroelastomer based on vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymers consists.

6. Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that that the bias (4) is adjustable.

7. Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that that a spring device (4) is provided to generate the bias.

8. Apparatus according to claim 7 7, characterized in that the spring device has one or more disc springs (4).

9. Device according to one of claims 2 to 8, characterized in that that the device for biasing the piston (3) has a predetermined spring characteristic having.

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the control device (3,4,7) for adjusting the volume of the liquid chamber (12) has a predetermined damping characteristic.

11. The device according to claim 10, characterized in that the Damping characteristic is adjustable.

12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized through a connection (11) connected to the liquid chamber (12) for a safety valve.

13. Device according to one of claims 2 to 12, characterized in that that for the case of the smallest value of the chamber volume all stationary wall surfaces the liquid chamber (12) in one (1) and the movable wall surface in the other (2) of the two housing parts are arranged.

14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the Movable wall surface of the liquid chamber (12) for the case of the smallest value the chamber volume within the parting line between the two housing parts (1, 2) is arranged.

15. Apparatus according to claim 2 or claim 2 and one of the claims 6 to 14, characterized in that the piston (3) on its lateral sliding surfaces, which are supported on the housing (2) with a coating made of hard chrome or polytetrafluoroethylene is provided.

16. Device according to one of claims 1 to 15, characterized in that that the liquid chamber (12) is designed as a flow channel.

17. Device according to one of claims 2 to 16, characterized in that that the size of the positionally movable part of the wall surface of the liquid chamber (12) in the Position of the piston (3) for the smallest value of the chamber volume small, preferably less than 15%, compared to the end face of the piston (4) is.