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Bezeichnung: Gehäuse für als Pumpe oder Motor wirkende Verdrängermaschinen
mit pulsationsüberlagerter Mediumsabgabe oder Mediumsaufnahme Gegenstand der Erfindung
ist ein Gehäuse für als Pumpe oder Motor wirkende Verdrängermaschinen mit pulsationsüberlagerter
Mediumsabgabe oder Mediumsaufnahme.
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Durch die pulsationsüberlagerte Mediumsaufnahme oder Mediumsabgabe
entstehen in mit den Verdrängermaschinen zusammenwirkenden Rotorleitungen, Armaturen
und Verbrauchern Druckschwankungen, deren Frequenz der Pulsation der Mediumsaufnahme
oder Mediumsabgabe entspricht. Der pulsierende Druck regt häufig einzelne, unter
Umständen mehrere Bauteile der Anlage, wie das Rohrleitungssystem, und über die
Rohrbefestigungsstellen auch Behälter, Rahmen, Decken und Wände zum Schwingen an,
so daß schließlich störender Luftschall abgestrahlt wird.
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Eine pulsationsfreie Mediumsaufnahme oder Mediumsabgabe läßt sich
zum Teil bei Verdrängermaschinen entweder nicht wegen
der physikalischen
Wirkungsweise oder in Folge des Aufwandes vollkommen vermeiden. Man versucht deshalb
durch den Einbau von verschiedenen Arten von Pulsationsdämpfern in die Rohrleitung
die Pulsation zu dämpfen.
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Allen Pulsationsdämpferanordnungen ist hierbei gemeinsam, daß sie
als zusätzliches Bauteil in die Druckleitung eingebaut sind. Diese Anordnung bedeutet
einerseits einen Mehraufwand an Material und Montage und andererseits, falls der
Pulsationsdämpfer nicht unmittelbar am Pumpengehäuse angeschlossen werden kann,
wird der allgemein gültige Grundsatz: Eine Schallbekämpfung ist so nahe wie möglich
am Ort der Entstehung durchzuführen, um die Wirkung groß und den Aufwand möglichst
gering zu halten" nicht eingehalten, weil die zwischen Verdrängermaschine und Schalldämpfer
liegende Rohrleitung bereits Luftschall abstrahlt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Mängel
der bisherigen Pulsationsdämpferanordnungen zu vermeiden.
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Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß der Druckraum des Gehäuses
der Verdrängermaschine den Pulsationsdämpfer bildet.
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Mit dieser erfindungsgemäßen Ausführung wird der Grundsatz, daß eine
Schallbekämpfung so nahe wie möglich am Ort der Entstehung durchzuführen ist, ideal
verwirklicht. Außerdem ist der Aufwand sowie der Platzbedarf verringert, weil das
Volumen des Druckraumes der Gehäuse, die je nach konstruktiver Ausbildung bei verschiedenen
Verdrängermaschinen ohnehin schon relativ großvolumig sind, in den Pulsationsdämpfer
mit einbezogen wird. Neben den genannten Vorteilen kommt noch hinzu, daß die Montage
an Ort und Stelle erheblich vereinfacht wird.
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Zur Anwendung können an und für sich Pulsationsdämpfer in den verschiedensten
Ausführungen kommen. Am vorteilhaftesten ist es jedoch, wenn das Gehäuse der Verdrängermaschine
ein nach dem bekannten Prinzip eines Tiefpassfilters, eines Hochpassfilters oder
eines Helmholtzresonators arbeitender Schalldämpfer
ist. Mit diesen
Schalldämpfern lassen sich in bestimmten Frequenzgebieten Schwingungen sehr wirksam
unterdrücken. In analoger Weise zur Elektrotechnik lassen sich hier aus akustischen
Induktivitäten 1sak und akustischen Kapazitäten Cak Gebilde zusainmenbauen, welche
#iltereigenschaften besitzen. Der Helmholtzresonator, welcher analog dem aus Seibstinduktion
und Kapazität zusammengesetzten elektrischen Schwingkreis arbeitet, hat seine größte
Wirkung, wenn die Frequenz der eingeleiteten Schwingung der E-igenfrequenz entspricht.
Die Eigenfrequenz berechnet sich aus:
Der Helmholtzresonator dämpft in einem relativ engem Frequenzgebiet. Er ist deshalb
nur für solche Verdrängermaschinen geeignet, die mit im voraus bekannter und konstanter
Drehzahl betrieben werden. Er hat jedoch den Vorteil, daß er relativ billig herzustellen
ist. Bei einem Helniholtzresonator beeinflußt die Rohrleitung die Induktivität Lak.
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Da im voraus die Länge und der Querschnitt dieser Leitung nicht bekannt
ist, ist es zweckmäßig, daß die Länge des in den Resonator ragenden Dämpferrohrstutzen
von außen verstellt werden kann. Somit ist jederzeit eine Feineinstellung des Dampfers
in eingebautem Zustand möglich Ist der Schalldämpfer für eine Verdrängermaschine
mit vorher nicht bekannter Drehzahl und damit unbekannter Pulsationsfrequenz vorgesehen,
so empfiehlt sich die Ausbildung des Gehäuses als Tief- oder Hochpassfilter. Tiefpassfilter
sind dabei Filter, die alle Schwingungen unterhalb der Grenzfrequenz ungehindert
durchlassen, während sie für höhere Frequenzen sperren.
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Die Sperrwirkung ist dabei umso größer, je weiter die zu sperrende
Störfrequenz oder Schwingung von der Grenzfrequenz entfernt ist. Ein Tiefpassfilter
ist daher vorteilhaft bei hochtourig betriebenen Verdrängermaschinen mit vielzahligen
Verdrängerelementen einzusetzen, weil hier die Störfrequenz
sehr
hoch liegt. Man muß nur dafür sorgen, daß das Tiefpassfilter eine sehr niedrige
Grenzfrequenz besitzt, die sich in diesem Falle aus
berechnet.
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Entgegengesetzt zum Tiefpassfilter filtern Hochpassfilter alle Frequenzen
unterhalb der Grenzfrequenz heraus und lassen nur Frequenzen oberhalb der Grenzfrequenz
durch. Die Sperrwirkung ist hier, wie beim Tiefpassfilter, am größten, je weiter
die Störfrequenz von der Grenzfrequenz entfernt ist. Die Grenzfrequenz eines Hochpassfilters
berechnet sich aus
Bei Schalldämpfern nach dem Prinzip eines Tiefpassfilters oder eines Hochpassfilters
müssen mehrere Kammern ausgebildet sein. Um die Raumverhältnisse bestmöglichst auszunützen,
sieht die Erfindung weiter vor, daß bei der Ausbildung des Pumpengehäuses als Tiefpass-
oder Hochpassfilter die Schalldämpferkammern die Pumpe radial umschließen und axial
aneinander gereiht sind.
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Eine weitere zweckmäßige Lösung sieht vor, daß die Schalldämpferkammern
die Pumpe radial umschließen und die einzelnen Kammern radial zueinander angeordnet
sind.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Figur 1 zeigt eine Pumpe mit einem als Helmholtzresonator ausgebildeten
Pumpengehäuse.
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Figur 2 zeigt eine Einzelheit des Ausführungsbeispieles gemäß Figur
1.
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Figuren 3 und 4 zeigen je eine Pumpe mit einem als Tiefpassfilter
ausgebildeten Pumpengehäuse.
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Figur 5 beinhaltet eine Pumpe mit einem als Hochpassfilter ausgebildeten
Pumpengehäuse.
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Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch die Pumpe gemäß Figur 5.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist in einem ölbehälter
1 ein aus Pumpe 2 und Motor 3 bestehendes Pumpenaggregat unter dem Flüssigkeitsspiegel
4 angeordnet. Die Saugseite 5 der Pumpe ragt frei in den ölbehälter hinein. An der
Druckseite der Pumpe ist in einem Gehäuse 6 der Druckraum 7 ausgebildet. Das Fördermedium
gelangt von der Saugseite 5 über die nicht dargestellten Förderorgane durch den
Stutzen 8 in den Druckraum 7. In den Druckraum 7 ragt ein Dämpferrohr 9 hinein,
das Bestandteil der Flüssigkeitsabgabeleitung 10 ist.
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Uber diese Flüssigkeitsabgabeleitung gelangt das geförderte Medium
zu dem nicht dargestellten Verbraucher. Das Volumen des Druckraumes 7 stellt die
akustische Kapazität Cak dar, während die akustische Induktivität Lak von der gedachten
Verlängerung 11 des Dämpferrohres 9 bis zum Stutzen 8 gebildet wird. Durch entsprechende
Bemessung der akustischen Kapazität und der Induktivität wird diese Anordnung auf
die Pulsationsfrequenz der Verdrängermaschine abgestimmt. Da weiter bei einem Helmholtzresonator
die Rohrleitung 10 zwischen der Pumpe und dem Verbraucher die Induktivität Lak beeinflußt,
ist es zweckmäßig, wenn die Induktivität von außen einstellbar ist. So ist, wie
Figur 2 zeigt, die Rohrleitung 10 im Bereich des Anschlusses an das Pumpengehäuse
6 von dem Dämpferrohr 9 getrennt. Das Dämpferrohr ist mittels dem Gewinde 12 in
einer Mutter 13 gelagert. Die Mutter 13 besitzt am Umfang mehrere Bohrungen 14 und
kann durch einen radial in dem Gehauseeir 17 satz 16 angebrachten cchlitz erreicht
und gedreht werden.
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Die Rohrleitung 10 ist in dem Gehäuse 16 befestigt, das Gehäuse 16
wiederum an dem Pumpengehäuse 6. Durch drehen der Mutter kann die Eintauchtiefe
h des Dämpferrohres in das Innere des Gehäuses 7 eingestellt werden. Damit sich
das Dämpferrohr 9 nicht auch mitdreht, wenn die Mutter 13 gedreht wird, ist an dem
Dämpferrohr eine Reibungsbremse in Form eines O-Ringes 18 vorhanden.
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Bei der Ausbildung des Pumpengehäuses 19 gemäß Figur 3 tritt am Saugleitungsanschluß
20 das zu fvrdernde Medium in den Saugraum 21 ein. Das Fördergut wird wie bei dem
Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 durch nicht dargestellten Förderorgane der Verdrängermaschine
2 über den Stutzen 8 in den Druckraum 7 gefördert. Bei dom als TieEafflter ausgebildeten
Druckraum sind zwei Rammern 22,23 ausgebildet, die über mehrere 2wischerxr7-nve
24 verbunden sind. Das geförderte Medium gelangt uber das Rohrstück 25 in die Druckleitung.
Die Kammern 22,23 bilden die akustischen Kapazitäten. Es besteht dabei die Forderung,
daß die akustischen tapazfltäten von beiden Kammern gleich groß sind. Die Zwischenrohre
24 bilden die Induktivität des Dämpfers.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 umschließt die Kammer 23
ebenso wie die Kammer 22 die Pumpe. Die Kammern 22,23 sind dabei axial aneinander
gereiht. Es ist aber auch eine Ausführung denkbar, beispielsweise wie Figur 4 zeigt,
bei der die der Kammer 23 gemäß Figur 3 entsprechende zweite Kammer 26 radial zur
ersten Kammer 22 angeordnet ist.
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Das Druckgehäuse 27 der Verdrängermaschine gemäß Figur 5 stellt einen
Hochpassfilter dar. Auch hier gelangt das Fördermedium über den Sauganschluß 20
zunächst in einen Saugraum 21, in den cl e Saugseite 5 der Verdrängermaschine hineinragt.
Das Fördermedium gelangt über den Stutzen 8 in eine Kammer 28 des Druckgehäuses
27. Der Kammer 28 ist eine weit kleinere Kammer 29 nachgeschaltet. Diese Kammer
29 liegt zwischen der Kammer 28 und der in der Größe der Kammer 28 entsprechenden
weiteren
Kammer 30. Alle drei Kammern 28,29,30 sind über die Öffnung
31 miteinander verbunden. Von der Kammer 30 gelangt das Fördermedium schließlich
durch den Druckanschluß 32 in die Rohrleitung. Bei dieser Ausbildung des Gehäuses
stellen die Voluminas der Kammern 28,30 die akustischen Kapazitäten Cak dar, während
das Volumen der Kammer 29 als akustische Induktivität Lak arbeitet. Die Zeichnung
gemäß Figur 6 zeigt die radiale Anordnung der Kammer 28,29 und 30.
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Die Ausbildung der Druckgehäuse bleibt nicht auf die in Beispielen
gezeigten Ausführungen beschränkt. Es ist beispielsweise ebenso gut möglich, einen
Hochpassfilter mit axial aneinander gereihten Kammern auszubilden oder ein Tiefpassfilter
mit radial sich umschließenden Kammern auszubilden.
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