Pulsationsdämpfung in Leitungssystemen
Die Aufgabe von Pulsationsdämpfern besteht darin, die Druckschwankungen in hydraulischen oder pneumatischen Leitungssystemen abzuschwächen. Dies kann durch Absorptionsschalldämpfer oder durch Interferenz- oder Reflexionsdämpfer erreicht werden.
Um eine maximale Abschwächung zu erreichen, genügt es nicht, den Resonator nur auf die erforderliche Resonanzfrequenz abzustimmen. Es ist auch wichtig, das dynamische Verhalten des Leitungssystems zu berücksichtigen und den Dämpfer an Stellen mit maximalen Druckschwankungen zu platzieren.
Nachfolgend finden Sie informative Videos, die praktische Beispiele zur Dimensionierung von
- Volumenresonatoren (Helmholtz-Resonator)
- Abzweigresonatoren (λ/4-Resonator)
- Reihenresonators
- Interferenzleitung (Quincke Tube)
und deren optimale Positionierung illustrieren.
Die Beispiele basieren auf der Schwingungssituation einer Referenzleitung ohne Verzweigung und konzentrieren sich auf die Dämpfung der Druckpulsation für die dritte Schwingungsordnung.
Die Videos zeigen, wie zunächst die Positionen mit der maximalen Druckamplitude für die unterschiedlichen Schwingungsordnungen ermittelt wird. Anschließend werden die relevanten Formeln für die Dimensionierung der Pulsationsdämpfer vorgestellt, um Konstrukteure und Entwickler zu befähigen, den idealen Pulsationsdämpfer für ihre spezifischen Anforderungen auszulegen.
Entdecken Sie diese wertvollen Ressourcen, um Ihre Kenntnisse in der effektiven Pulsationsdämpfung zu vertiefen und anzuwenden. Fluidon unterstützt Sie gerne bei der Dimensionierung und Positionierung Ihrer individuellen Pulsationsdämpfungsmaßnahme.
Anwendungsbeispiel eines Volumenresonators (Helmholtz-Resonators) zur Pulssationsdämpfung
Das Prinzip des Helmholtz-Resonators kann durch Hinzufügen eines Volumens in einem Abzweig genutzt werden. Die Flüssigkeit in dem Volumen und seine Verbindungsleitung bilden ein resonantes Teilsystem. Nur Pulsationswellen bei Frequenzen unterhalb der jeweiligen Resonanzfrequenz des Resonators können durch diese Anordnung gedämpft werden. Bei höheren Frequenzen wird kein nützlicher Dämpfungseffekt erzielt. [1].
[1] Akers, A., Gassman, M., and Smith, R., 2006, "Hydraulic Power System Analysis", CRC Press - Taylor & Francis Group, ISBN: 0-8247-9956-9, pp. 354
Anwendungsbeispiel eines Abzweigresonators zur Pulsationsdämpfung
Flüssigkeitsgefüllte Seitenabzweigspeicher mit Viertelwellenlänge reduzieren Pulsationen in einem schmalen Frequenzband und können bei Verdrängerpumpen mit konstanter Drehzahl wirksam sein. In Systemen mit variabler Drehzahl können Speicher mit oder ohne Blase jedoch wirksamer gemacht werden, indem sie teilweise mit einem Gas (Stickstoff oder Luft) gefüllt werden, da die Gasfüllung hydraulische Stöße und Pulsationen dämpft. [1].
[1] J. C. Wachtel, F. R. Szenasi,
Section 3.6, Displacement Pump Performance, Instrumentation, and Diagnostics, pp. 3.113
Anwendungsbeispiel eines Reihenresonators zur Pulsationsdämpfung
Ein Expansionskammerschalldämpfer besteht aus einer oder mehreren Kammern mit größerem Querschnitt als das Hauptrohr, die in Reihe mit dem Rohr angeordnet sind.
Der Expansionskammerschalldämpfer sorgt für eine Dämpfung, indem er die Reflexionen an den Verbindungsstellen nutzt, an denen sich die Querschnittsfläche ändert.
Die Theorie zeigt, dass der Schalldämpfer unterhalb einer bestimmten Frequenz, der so genannten Grenzfrequenz, relativ unwirksam ist [1].
[1] Davis,D., et al. National Advisory Committee for Aeronautics,Technical Note 2893, Theoretical and Measured Attenuation of Mufflers at Room Temperature without Flow, with Comments on Engine-Exhaust Muffler Design, Langley Aeronautical Laboratory 1953, pp. 49
Anwendungsbeispiel einer Interferenzleitung (Quincke Tube) zur Pulsationsdämpfung
Das Quincke-Rohr ist eine Anordnung, bei der die Strömung gleichmäßig auf zwei Leitungen mit analytisch ausgewählter Länge aufgeteilt wird. Die beiden Ströme werden dann an einer stromabwärts gelegenen Kreuzung wieder zusammengeführt. Das Gerät funktioniert, weil die beiden Ströme beim Zusammenführen phasenverschoben sind, weil sie unterschiedliche Strecken zurücklegen. Eine Grundfrequenz und ihre Oberschwingungen können mit dieser Art von Leitungsanordnung ausgelöscht werden [1].
[1] Akers, A., Gassman, M., and Smith, R., 2006, "Hydraulic Power System Analysis", CRC Press - Taylor & Francis Group, ISBN: 0-8247-9956-9, pp. 354
