Pulsations­dämpfer PDV-DS mit Dämpfer­scheibe für Kolben­kompressoren

Aufgaben

• Bedämpfung der Ausschubpulsation an Hubkolbenkompressoren, um schädliche Auswirkungen wie die Zerstäubung von Trocknergranulat zu vermeiden.
• Verringerung der schädlichen Auswirkungen schlagartiger Druckeinbrüche, etwa dynamischer Bauteilstress.

Lösung

Bedämpfung der Ausschubpulsation

Die Wirkung des Standard-Pulsationsdämpfers (PDV) beruht größtenteils auf der Umlenkung (3 × 90°) des Fördermediums am Ventilkolben. Dabei wird ein Teil der Pulsationsenergie durch Reibung in den Umlenkungen in Wärme umgesetzt (dissipative Bedämpfung). Durch den Einbau einer Dämpferscheibe (DS) in Strömungsrichtung vor dem Ventilkolben kann die Ausschub-Druckpulsation verringert werden.

Die Wirkung der Dämpferscheibe beruht auf Reflexion und Dissipation. Sie wirkt in der Rohrleitung als Reflexionsstelle: Die Ausbreitung der Druckpulsation in das nachgeschaltete System wird durch Reflexion der Pulsationsenergie verhindert, gleichzeitig werden „stehende Wellen“ in der Rohrleitung zerstört. Wegen der erhöhten strömungsmechanischen Reibung in ihren Bohrungen wirkt die Scheibe zugleich dissipativ: Beim Durchströmen wird Pulsationsenergie durch Reibung der Moleküle untereinander in Wärme umgesetzt, die Pulsation sinkt erneut.

Schutz gegen die Drucksenke

Zusätzlich zur Minderung der Druckpulsation schützt die Kombination aus PDV und DS das vorgeschaltete System gegen schlagartige Druckeinbrüche, etwa durch die systembedingten Schaltvorgänge am Adsorptionstrockner. Das vorgeschaltete System arbeitet quasi stationär. Schlagartige Drucksenken bedeuten erhöhten Bauteilstress durch dynamische Belastung; mit dem Pulsationsdämpfer konnte unter anderem bei dünnwandigen Bauteilen wie Kühlern und Filtern die Lebensdauer (zulässige Lastspielzahl) wesentlich erhöht werden.

Dank der Beständigkeit der Werkstoffe gegenüber aggressiven Medien und ihrer Verschleißfestigkeit ist das PDV mit DS wartungsfrei.¹ Eine regelmäßige Prüfung oder Wartung wie bei einem Druckbehälter ist nicht nötig.

¹ Anforderung an das Medium: Reinheit (feste Verunreinigungen), Filtrationsgrad 99,9 % (5 µm).

Risikobetrachtung

Frost und Einfrieren

Zulässige Einbaulage vertikal oder waagerecht. Die nachfolgende Leitung wird mit Gefälle zum Kondensataustritt geführt, damit sich kein Wasser sammelt; Wassersäcke sind generell zu vermeiden. Im Betrieb wie im drucklosen Zustand ist das Ventil durch die Federkraft offen, eventuelles Kondensat kann in Richtung Gefälle abfließen. Sollte der Ventilkolben auf der Einströmseite an der Dämpferscheibe festfrieren, kann die warme Druckluft das Ventil trotzdem durchströmen und abtauen. Bei waagerechtem Einbau und angesammeltem Wasser unter dem Kolben bleibt immer ein ausreichender Restquerschnitt für die Druckluft frei.

Korrosion

Sämtliche Bauteile sind aus nicht rostendem Stahl (1.4301).

Druckfeder

Dauerfest ausgelegt.

Erfahrung

Pulsationsdämpfer von pulsmin sind seit 2001 auf dem Markt. Eingebaut sind sie unter anderem in Druckluftsystemen für Russland, die bis −50 °C verifiziert wurden.

Dämpfung und Druckverlust eines PDV-DS G 1" wurden an einem ölfreien, zweistufigen Kolbenkompressor in einer Rangierlok gemessen (2.150 l/min Ansaugvolumenstrom nach Angabe des Kompressorherstellers, 10 bar Überdruck vor dem Ventil): Die Gasausschubpulsation sank um 40,3 % bei 155 mbar Druckverlust. Mit weiterer Anpassung an den Fördervolumenstrom steigt die Dämpfung, allerdings auf Kosten des Druckverlusts, zum Beispiel auf rund 60 % bei etwa 280 mbar. Das Messprotokoll von Kötter Consulting Engineers finden Sie unter Unterlagen.

Einbauort

• Adsorptionstrockner: vor dem Trockner, in der Druckleitung zum Trockner oder im Drucklufteintrittsstutzen am Trockner.
• Membrantrockner: nach dem Trockner, in der Austrittsleitung oder direkt am Druckluftaustritt, in jedem Fall vor dem Entlastungsventil.

Maßblatt

¹ Volumenstrom bezogen auf 20 °C, 1 bar, Luft. ² G-Gewinde (Zoll) nach DIN ISO 228-1; M 22×1,5 ist ein metrisches Feingewinde. Gehäuse, Kolben und Druckfedern aus Edelstahl. Änderungen vorbehalten, Stand 01.12.2024.