DE19934357A1 - Flachrohrdruckdämpfer zur Dämpfung von Flüssigkeits-Druckschwingungen in Flüssigkeitsleitungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Flachrohrdruckdämpfer (1) zur Dämpfung von Flüssigkeits-Druckschwingungen in Flüssigkeitsleitungen, insbesondere von Kraftstoff-Druckschwingungen in Kraftstoffversorgungsleitungen von Kraftfahrzeugen, mit mindestens einer länglichen Kammer (24), deren Querschnitt klein gegenüber ihrer Längserstreckung ist und von welcher mindestens ein Teil der Kammerwand (26), mit der Flüssigkeit in Wirkverbindung stehend, durch die Flüssigkeits-Druckschwingungen elastisch verformbar ist. DOLLAR A Die Erfindung sieht vor, daß, entlang der Längserstreckung der Kammer (24) gesehen, sich deren Querschnitt kontinuierlich oder stufenweise ändert.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Flachrohrdruckdämpfer zur Dämpfung von Flüssigkeits-Druckschwingungen in Flüssigkeitsleitun­ gen und von einer Kraftstoffversorgungsleitung nach der Gattung der Patentansprüche 1 und 6.

Aus der DE 44 31 770 A1 ist ein Druckimpulsdämpfer für eine Kraftstoffpumpe einer Verbrennungsmaschine bekannt, welcher die von der Kraftstoffpumpe im Kraftstoff erzeugten Druckimpulse dämpft. Der Druckimpulsdämpfer ist ein länglicher, dünnwandiger und in einem Kä­ fig gehaltener Schlauch, der an den Enden abgeklemmt und verschlos­ sen ist, um mindestens eine Kammer zu bilden, in welcher sich ein Gas unter überatmosphärischem Druck befindet. Die Kammer absorbiert und dämpft die durch die Kraftstoffpumpe erzeugten Druckimpulse und Geräusche, indem sich die durch den Schlauch gebildete Kammerwand elastisch verformt und die Schwingungen auf das in der Kammer be­ findliche Gaskissen überträgt. Durch die elastische Verformung der Kammer und der hieraus resultierenden Kompression des Gaskissens geht Schwingungsenergie verloren, wodurch die Druckschwingungen gedämpft werden. Der Querschnitt der Kammer ist entlang ihrer Längs­ erstreckung konstant und klein dieser gegenüber.

Der bekannte Druckimpulsdämpfer hat den Nachteil, daß wegen seines konstanten Querschnitts eine wirkungsvolle Dämpfung auf ein bestimmtes Spektrum von Anregungsfrequenzen beschränkt ist. Die Ermittlung dieses Spektrums und eine entsprechende konstruktive und fertigungsseitige Anpassung des Druckimpulsdämpfers auf die jeweils vorherrschenden Schwingungen im Kraftstoff ist jedoch Zeit- und ko­ stenaufwendig. Zum andern ergibt sich wegen des konstanten Quer­ schnitts des Druckimpulsdämpfers eine bestimmte Eigenfrequenz mit entsprechenden Oberwellen. Bei Übereinstimmung der Eigenfrequenz oder deren Vielfachen mit der Anregungsfrequenz der Druckirnpulse im Kraftstoff oder mit der Drehzahl der Verbrennungsmaschine ergeben sich Resonanzschwingungen mit großen Schwingungsamplituden, wo­ durch die Dämpfungswirkung des Druckimpulsdämpfers stark einge­ schränkt wird und unerwünschte Geräusche im Kraftstoffsystem ent­ stehen. Selbst wenn der Druckimpulsdämpfer so ausgelegt wird, daß seine Eigenfrequenz außerhalb des Anregungsbereichs des Kraftstoff­ systems oder der Motordrehzahl liegt, so kann bereits durch geringfü­ gige Änderungen im Kraftstoffsystem wie sie im Laufe eines Produkt- Lebenszyklus auftreten, z. B. eine Änderung der Kraftstoffleitungs­ länge oder des Leitungsmaterials, das Anregungsspektrum wieder in den Bereich der Resonanzfrequenz verschoben werden.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Flachrohrdruckdämpfer zur Dämpfung von Flüssigkeits-Druckschwingungen hat demgegenüber den Vorteil, daß sich eine wirksame Dämpfung für ein weites Spektrum von Pulsa­ tionsanregungsfrequenzen ergibt, die durch die kontinuierlich oder stufenweise Änderung seines Querschnitts bewirkt wird. Die Dämp­ fungswirkung des Flachrohrdruckdämpfers ist nicht mehr selektiv auf bestimmte Anregungsfrequenzen beschränkt, da die einzelnen Ab­ schnitte unterschiedlichen Querschnitts auf verschiedene Anregungs­ frequenzen reagieren. Der Flachrohrdruckdämpfer gemäß der Erfin­ dung ist daher universell für unterschiedliche Kraftstoffsystem- oder Flüssigkeitsleitungssystemkonfigurationen einsetzbar. Da kein einheit­ licher Querschnitt mehr vorhanden ist, stellt sich zudem keine ausge­ prägte Eigenfrequenz mehr ein, aus welcher sich Resonanzprobleme ergeben könnten.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patent­ anspruch 1 angegebenen Flachrohrdruckdämpfers möglich.

Gemäß besonders zu bevorzugender Maßnahmen wird die Kammer durch einen dünnwandigen, ursprünglich zylindrischen Rohr­ körper aus Stahlblech gebildet, dessen Enden verschlossen sind und welcher entlang seiner Längsachse gesehen in unterschiedlichem Maß quer zur Längsachse flachgedrückt ist. Auf diese Weise läßt sich der Flachrohrdruckdämpfer wirtschaftlich herstellen und ist gleichermaßen robust, standfest und zuverlässig.

Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kraftstoffversor­ gungseinrichtung mit einer bevorzugten Ausführungsform eines Flach­ rohrdruckdämpfers gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine isometrische Darstellung des Flachrohrdruckdämpfers von Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht auf den Flachrohrdruckdämpfer von Fig. 2, und Fig. 4 ei­ ne Seitenansicht des Flachrohrdruckdämpfers von Fig. 2.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Es wird ein Flachrohrdruckdämpfer 1 zur Dämpfung von Flüssig­ keits-Druckschwingungen in Flüssigkeitsleitungen, insbesondere von Kraftstoff-Druckschwingungen in Kraftstoffversorgungsleitungen von Kraftfahrzeugen vorgeschlagen.

In Fig. 1 ist eine Kraftstoffversorgungseinrichtung 2 vereinfacht und schematisch gezeigt, bei welcher Kraftstoff aus einem Tank 4 ei­ nem rohrförmigen Kraftstoffverteiler 6 eines im übrigen nicht dargestell­ ten Verbrennungsmotors zugeführt wird. Im Tank 4 ist hierzu eine Tankeinbaueinheit 8 mit einer Kraftstoffpumpe 10 angeordnet. Der Kraftstoffpumpe 10 und dem Kraftstoffverteiler 6 ist ein Kraftstofffilter 12 zwischengeordnet. Im Kraftstoffverteiler 6 wird in bekannter Weise Kraftstoff auf Einspritzventile 14 verteilt. Die Zufuhr des Kraftstoffs erfolgt an einer Stirnseite des Kraftstoffverteilers 6 während an der an­ deren Stirnseite nicht-eingespritzter Kraftstoff über einen Druckregler 16 zum Tank 4 zurückgeführt wird. Alternativ könnte die Kraftstoffver­ sorgungseinrichtung 2 auch rücklauffrei ausgebildet sein, wobei in ei­ nem solchen Fall der Druckregler 16 in der Tankeinbaueinheit 8 ange­ ordnet ist und der Umgebungsdruck als Referenzdruck dient.

Im Inneren des Kraftstoffverteilers 6 ist der erfindungsgemäße Flachrohrdruckdämpfer 1 beispielsweise waagerecht angeordnet, wo­ bei seine beiden Enden 20, 21 durch an den Stirnseiten des Kraftstoff­ verteilers 6 befestigte Klammern 22 umgriffen sind, so daß der Flach­ rohrdruckdämpfer 1 mit radialem und axialem Abstand zur Innenwand des Kraftstoffverteilers 6 gehalten und im wesentlichen vollständig von Kraftstoff umgeben ist.

Gemäß dem in Fig. 2 bis Fig. 4 einzeln dargestellten Flachrohr­ druckdämpfer 1 ist jedes seiner beiden Enden 20, 21 vorzugsweise für sich verjüngt und verschlossen, um eine druckdichte Kammer 24 zu bilden. Der Querschnitt der Kammer 24 ist klein gegenüber ihrer Längserstreckung und verjüngt sich seinerseits vom einen Ende 20 zum anderen Ende 21 hin kontinuierlich. Der nicht-konstante Quer­ schnittsverlauf der Kammer 24 ergibt sich, wenn z. B. ein ursprünglich zylindrischer Rohrkörper 25 aus Stahlblech entlang seiner Längsachse gesehen in unterschiedlichem Maß quer zur Längsachse flachgedrückt wird, wie dies insbesondere aus Fig. 4 deutlich wird, oder wenn der Rohrkörper bezogen auf seine Längsachse bereits konisch ausgebildet ist und quer zur Längsachse gleichmäßig flach gedrückt wird. Alternativ könnte sich der Querschnittsverlauf der Kammer 24 anstatt kontinuier­ lich auch stufenweise ändern, indem sich in Längserstreckung des Flachrohrdruckdämpfers 1 Abschnitte unterschiedlichen Querschnitts aneinander reihen.

Die Wandstärke der Kammerwand 26 ist gering, wodurch sie sich in nachgiebiger Weise verformen kann, wenn durch Schaltimpulse der Einspritzventile 14 hervorgerufene Kraftstoff-Druckschwingungen im Kraftstoffverteiler 6 von außen auf sie einwirken. Hierbei wird dem System Schwingungsenergie entzogen, wodurch es zur gewünschten Dämpfung der Kraftstoff-Druckschwingungen kommt. Wegen der lang­ gestreckten Form der Kammer 24 verformt sich diese unter Druckein­ wirkung hauptsächlich quer zu ihrer Längserstreckung.

Die Kammer 24 kann ausschließlich mit einem gasförmigen Me­ dium, vorzugsweise mit Luft unter Umgebungsdruck, oder zusätzlich mit einem flüssigen Medium, z. B. Öl, gefüllt sein, damit es bei großen Druckstößen zu keinem Kollabieren der Kammer 24 kommen kann. Al­ ternativ kann die Kammer 24 auch mit jedem anderen Gas und/oder ei­ nem anderen flüssigen Medium befüllt sein. Anstatt nur eine Kammer 24 können auch mehrere längliche Kammern mit jeweils nicht­ konstantem Querschnittverlauf vorgesehen sein, welche z. B. unter­ schiedlich lang und schwingungsentkoppelt aneinander gereiht sind. Wenn ein Flachrohrdruckdämpfer mit mehreren Kammern verwendet wird, erhöht sich die Betriebssicherheit, da bei Ausfall einer Kammer die übrigen Kammern immer noch für eine Dämpfung sorgen. Außer­ dem wird hierdurch die bereits durch den nicht-konstanten Quer­ schnittsverlauf der Kammern bewirkte Erweiterung der Dämpfungswir­ kung des Flachrohrdruckdämpfers 1 auf ein möglichst breites Fre­ quenzband begünstigt, da die einzelnen Kammern wegen ihrer unter­ schiedlichen Länge auf verschiedene Frequenzen ansprechen.

Die Verwendung des Flachrohrdruckdämpfers 1 gemäß der Er­ findung ist nicht auf kraftstoffführende Leitungen beschränkt, sondern kann bei jeglicher Art von Flüssigkeitsleitung zur Dämpfung von Druckschwingungen dienen. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Verwendung des Flachrohrdruckdämpfers 1 in einer Kraftstoffein­ spritzanlage einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brenn­ stoffmaschine beschrieben.

Claims (6)

1. Flachrohrdruckdämpfer (1) zur Dämpfung von Flüssigkeits- Druckschwingungen in Flüssigkeitsleitungen, insbesondere von Kraft­ stoff-Druckschwingungen in Kraftstoffversorgungsleitungen (6) von Kraftfahrzeugen, mit mindestens einer länglichen Kammer (24), deren Querschnitt klein gegenüber ihrer Längserstreckung ist und von wel­ cher mindestens ein Teil der Kammerwand (26) mit der Flüssigkeit in Wirkverbindung stehend durch die Flüssigkeits-Druckschwingungen elastisch verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Längserstreckung der Kammer (24) gesehen sich deren Querschnitt kontinuierlich oder stufenweise ändert.

2. Flachrohrdruckdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (24) als dünnwandiger Rohrkörper (25) aus Stahl­ blech ausgebildet ist, dessen Enden (20, 21) verschlossen sind.

3. Flachrohrdruckdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Kammer (24) sich von ihrem einen Ende (20) zu ihrem anderen Ende (21) hin kontinuierlich verjüngt.

4. Flachrohrdruckdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper bezogen auf seine Längsachse konisch ausgebil­ det und in einer Richtung quer zur Längsachse flach gedrückt ist.

5. Flachrohrdruckdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (25) eine ursprünglich zylindrische Form hat und entlang seiner Längsachse gesehen in unterschiedlichem Maß quer zur Längsachse flachgedrückt ist.

6. Kraftstoffversorgungsleitung (6) enthaltend mindestens einen Flach­ rohrdruckdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.