DE2363553A1 - Pumpenanordnung - Google Patents

Description

Kabushikikaisha Tokyo'Keiki, Tokyo / Japan

Pumpenanordnung

Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung mit niedriger Geräuschentwicklung.

Im allgemeinen kann gesagt werden, daß bei allen mechanischen Pumpen, wie z.B. Flügelpumpen XFlügelradpumpen), Kolbenpumpen-usw. das Arbeitsströmungsmittel abgetrennt, dann in eine Kammer geführt, darin zusammengepreßt und danach abgegeben wird, so daß diese Pumpen diskontinuierlich arbeiten und, somit ihr Auslaß pulsierend ist3 selbst wenn ein Kompensator vorgesehen wird. Aus diesem Grunde können sie nicht frei von Vibrationen und Geräuschen sein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Ausführungen eine Pumpenanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen AuslaJr mit niedriger Geräuschentwicklung und kleiner Pulsation erzeugt, wobei sie bei hoher LeistungsfShigkeit eine kleine Gr"ße und eine einfache Konstruktion besitzt.

Eine erfindungsgemäße Pumpenanordnung zeichnet sich im wesentlichen durch folgende Merkmale aus:

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a) mehrere,Pumpeneinheiten_s von denen Jede eine Vielzahl von Pumpenauslaßelementen besitzt" ;

b) eine Einrichtung zum gleichzeitigen Antrieb der genannten Fumpeneinheiteri;

c) eine Einrichtung für die Zufuhr des St runnings ir it te Is zu den Pumpeneinheiten;

d) eine Einrichtung zur Abgabe eines zusammengesetzten Auslasses aus den Pumpeneinheitein., wobei diese Pumpeneln-

- ' - 360°

heiten mit einer PhasenversehielJsing iron —=^L—xr~ zusammengeordnet sind* v/orin M die Anzahl'der Pumpeneinheiten und η die Anzahl der Puispenanslaßelemente jeder Pumpeneinheit'bedeuten.' - _ - -

Sei den Pumpenauslaföelementen tsasöelfc es sich bei spielsweise = Je nach das?" gewShltea PuEipenelahsIt - um Flügel einer- Flügelpumpe oder ϊϊΒΐ Kolben einer Kolbenpumpe_a - woibel η und K positive gans© Zahlen sind ."

; Bei dew erfIndungsgemäßen äksfuhrengsform werden die Pumpeneinheiten mit einer Phasenverschiebung" derart zusammengeo.ränetj daß die PulsationskoisposieHten ihr-e Auslässe gegenseitig aufgehoben werden_s x-ienn sie simultan angetrieben v/erden.

Im folgenden selen einige la der- Zeichnung veranschau- " lichte Ausführungsbelsplele der Erflsidung näher beschrieben» Es zeigen

Fig» 1 nnä 2 graphische. Darstellungen zur Erläuterung

. der¹, grundlegenden Theorie der vorliegenden ν " Erfindung;

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Fir. 3 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung;

Fig.4a und ¹IE Seitenansichten der in Fig. 3 dargestellten Pumpeneinheiten;

Fig. 5 eine Schnittansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles;

Fig.6A und GB schematische Darstellungen der Einlaß-

und Auslaßeffnungen beim zweiten Ausführungsbeispiel bezüglich der darin verwendeten Pumpeneinheiten;

Fig. 7 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungs- * - -

form der Erfindung;

Fig. 8 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführunp.sbeispieles der Erfindung;

P¹Ig. 9 eine Vorderansicht auf ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 10 eine Seitenansicht der in Fig. 9 dargestellten Anordnung;

Fig. 11 eine ebenfalls rein scheiaatisch gehaltene Ansicht auf eine sechste Ausführungsform gemäß der Erfindung.

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' Mit Bezug auf die'graphischen Darstellungen in den Fig, 1 und 2 wird im folgenden die grundlegende Theorie der vorliegenden Erfindung beschrieben. Hierbei veranschaulicht die Ordinate die variable Komponente P eines Druckauslasses von einer Pumpe, wie z.B. einer Flügelpumpe, einer Κο^φηρμιηρβ und dgl., während die Abszisse

^verscniebe-

den Dreh- bzw, winkel θ der Flügelpumpe, Kolbenpumpe oder dgl. wiedergibt. In der graphischen Darstellung der Fig. 1 zeigt eine. Kurve A die variable Komponente des Auslasses von der Flügelpumpe oder dgl. Wenn dementsprechend eine andere Flügelpumpe oder dgl.., die einen Auslaß mit im wesentliehen derselben variablen Komponente erzeugen kann, wie der der vorhergehenden Flügelpumpe oder dgl. (durch Kurve A in Fig. 1 veranschaulicht), mit der vorhergehenden Flügelpumpe oder dgl. in der Weise gekoppelt wird, daß die variable Komponente des Auslasses von der letzteren um eine halbe Wellenlänge der vorhergehenden Kurve A verschoben wird, wie es durch die gestrichelte Linie der Kurve B in Fig. dargestellt ist, dann werden die variablen Komponenten A und B der Auslässe beider Pumpen gegenseitig aufgehoben, so daß sie flach werden» Dies bedeutet_s daß eine Pumpenanordnung erreicht werden kann, die keinerlei Gerauschkor.ponente besitzt Wenn in diesem Falle die Flügelzahl Lei beiden Flüp-e!pumpen mit 12(n=12) gewählt wird, beträgt der Verschiebewinkel zwischen beiden Flügelpumpen = 15° > da r in diesem Falle 2 ist. Demzufolge beträgt der Winkel zwischen den Punkten 0 und a, a und b usw.(vgl. Fig. 1)"15°·

In- der Praxis ist es jedoch meist unmöglich·, Pumpen vorzusehen, die Auslässe mit Geräuschkomponenten erzeupen, welche vollkommen symmetrisch zueinander sind, wie in FIf.. dargestellt ist. Im allgemeinen besitzt der Auslaß einer in der Praxis vorkommenden Pumpe eine asymmetrische Geräuschkomponente, wie in Fig. 2 durch die Kurve C dargestellt ist.

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Wenn in diesem Falle jedoch eine andere Pumpe, die einen Auslaß mit einer gleichen Geräuschkoir.ponente-, wie die vorhergehende, erzeugen kann, mit dieser in der Weise gekoppelt wird, daß die Geröuschkomponente der letzteren um eine halbe Wellenlänge der vorhergehenden (in Fig. 2 durch gestrichelte Kurve D dargestellt) verschoben ist, dann werden die Geräuschkomponenten beider Pumpen zusammengefaßt, so daß sich eine zusammengesetzte Komponente ergibt, wie sie in Fig. 2 als gestrichelte Kurve E veranschaulicht ist, so daß sie in ihrer Größe beträchtlich reduziert ist, verglichen mit der vorhergehenden, und das Geräusch ist somit ebenfalls beträchtlich herabgesetzt.

Aus der obigen Beschreibung wird deutlich, daß eine solche Pumpenanordnung einen Auslaß mit einer kleinen Geräuschkomponente erzeugen wird, wenn eine Anzahl N von Pumpeneinheiten (die im wesentlichen von gleicher Größe und Type sind) beispielsweise so zusammengeordnet werden, daß die Flügelzahl η der Flügelpumpeneinheiten oder die Kolbenzahl η der Kolbenpumpeneinheiten (als Beispiel)

360° phasenverschoben werden, und zwar um ^— , und wenn alle Pumpeneinheiten zur selben Zeit angetrieben werden.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das die obige Theorie praktisch, realisiert, wird im folgenden anhand der Fig. 3, ²JA und HB beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Flügelpumpeneinheiten 1 und 2 mit gleichen Geräuschkomponenten in der eigentlichen Pumpenanordnung 3 in Serie zusammengeordnet. Die Flügelpumpeneinheiten 1 und 2 werden durch eine gemein-

- same Welle 4 simultan angetrieben. In diesem Falle wurden für beide Flügelpumpeneinheiten 1 und· 2 zwölf Flügel gewählt,'

so daß η = 12 und N =' 2 ist. Demzufolge beträgt der Verschiebe-

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winkel zwischen den "beiden Pumpeneinheiten 1 und 2 · ■ = Dies-bedeutet, wie in Fig. ¹IA und ²JB dargestellt ist, daß die Position beispielsweise der Flügel der Flügelpumpen- · einheit 1 um 15° von der der Flügel der anderen Flügelpumpeneinheit 2 phasenverschoben- ist. In diesem Falle ist für beide Flügelpumpeneinheiten 1 und 2 gemeinsam eine Einlaßbohrung 5 und eine Auslaßbohrung 6 in die eigentliche Pumpenanordnung 3 eingeformt. Wie die Fig. ^lA und ^B zeigen, sind ein Einlaßkanal 5a und.ein Auslaßkanal 6a mit der Auslaßbohrung 5 bzw. der Auslaßbohrung 6 verbunden.

Die Fig. 5> 6A und 6B veranschaulichen ein zv/eites Ausführungsbeispiel der Erfindung» Hierbei sind allgemein bekannte Kolbenpumpeneinheiten 8 und 9 gleicher Konstruktion in einem Gehäuse 7 der Pumpenanordnung zusammengeordnet, wobei ein gemeinsames Joch 10 dazwischen vorgesehen ist. In diesem Falle ist eine Anzahl von neun Kolben (n=9) gewählt_s so daß der Verdreh- bzwο Verschiebewinkel der Pumpeneinheiten 8 und 9 = 20° beträgt. Wie die Fig. 6A und 6B veranschaulichen, bedeutet dies, daß die Position der Kolben einer Pumpeneinheit (beispielsweise der Pumpeneinheit 8) um. 20° gegenüber der der anderen Pumpsneinheit (z.B. Pumpeneinheit 9) phasenverschoben ist, wobei beide Pumpeneinheiten 8 und 9 durch eine gemeinsame Welle 11 simultan angetrieben werden. In Fig* 5 Bedeuten ferner die Bezugszeichen 12 und gemeinsame Einlaß— bzw, Auslaßbohrungen und die Bezugszeicheh 8a und 9a Ventilplatten für die Pumpeneinheiten 8 bzw. In den Fig. 6ä und 6B sind gemeinsame Einlaß- und Auslaßöffnungen bzw. -Kanäle mit 12a und 13a bezeichnet, welche mit den Einlaß, bzw. Auslaßtohrungen 12 bzw. 13 verbunden sind.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 7 beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind in einem Gehäuse 14 der Pumpenanordnung

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eine Ventilplatte l4a, in die gemeinsame Einlaß- und Auslaßbohrungen 15 bzw. 16 ein.rreformt sind, soviie bekannte, gleiche Kolbenpuinpenelnhciten 17 und. 18 vorgesehen, wobei die Ventilplatte l'la dazwischen angeordnet ist. In dieseir. Falle ist Jedes Joch 17a und lBa der Pumpeneinheiten 17 und l8 unter demselben -flnkel gegenüber einer gemeinsamen Antriebs\':elle 19 geneigt; die Position der Kolben der

SfiO einen Kolbenpumpeneinheit i-rird um gegenüber der der anderen Kolhenpumpeneinheit phasenverschoben, und beide Kolbenpumpeneinheiten 17 und 18 werden durch die gemeinsame Antriebswelle 19 simultan angetrieben.

Fig. 8 veranschaulichte ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im wesentlichen dem dritten Ausführungsbeispiel (in Fig. 7) gleich Ist, mit der Ausnahme, daß das Joch 20a und das Joch 21a der beiden Kolbenpumpeneinheiten 20 und 21 ungekehrt zueinander oder symmetrisch gegenüber der Ventilplatte I¹Ja¹ geneigt sind.

Die Fig. 9 und 10 veranschaulichen eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, wobei es sich um eine Form der Kolbenpumpenanordnungen handelt, wie sie durch das zweite bis vierte Ausführungsbeispiel wiedergegeben ist. Bei dieser Ausführungsform sind zv:el Gruppen von lolbenbohrungen 23 und 2h in gleicher Anzahl in einen Zylinderblock 22 eingeformt, und zwar entlang zvieier darauf befindlicher, koaxialer Kreise, und alle Kolben werden zur selben Zeit von einem gemeinsamen Joch 25 (vgl. Fig. 10) angetrieben. Von beiden Gruppen von Kolbenbohrungen 23 und 2h sind gemeinsame Einlaßöffnungen 26 und 27 sowie gemeinsame Auslaßöffnungen 28 und 29 mit den entsprechenden gemeinsamen Einlaß- und Auslaßbohrungten (nicht veranschaulicht) verbunden.

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Wenn in diesem Beispiel vorausgesetzt wird, daß die innere Gruppe von Kolbenbohrungen 23 eine innere Kolbenpumpeneinheit A und die äußere Gruppe von Kolbenbohrungen 2h eine äußere Kolbenpumpeneinheit B bilden und daß ferner Ra den Gruppierungsradius der Bohrung 23 der inneren Kolbenpumpeneinheit A,,Rb den Gruppierungsradjus der Bohrung 24 der äußeren Kolbenpumpeneinheit B, Sa die Querschnitts-• fläche jeder Bohrung 23 der Kolbenpumpeneinheit A, Sb die Querschnittsfläche jeder Bohrung 2k der Kolbenpumpeneinheit B und Dl den Neigungswinkel des Joches 25 gegenüber der vertikalen Ebene (in Fig. 10) darstellen, dann wird die Volumenänderung Va eines Kolbens der Kolbenpumpeneinheit A ausgedrückt durch

Va = Sa-SRatand^ ........ (1)

und die Volumenänderung Vb eines Kolbens der Kolbenpumpeneinheit B wird ausgedrückt durch

Vb =. Sb*2RbtancL (2)

Falls beide Volumenänderungen Va und Vb gleichgesetzt werden, so ergibt sich folgende Gleichung (3):

Sa^e2Ratanck = Sb« 2RbtanoL

Rb_ _ Sa ..(3)

Ra " Sb

Aus der Gleichung (3) wird augenscheinlich; daß, um die Volumenänderungen Va und Vb gleichzusetzen, es notwendig ist, die Querschnittsflächen der entsprechenden Kolbenbohrungen im umgekehrten Verhältnis zu ihren Gruppierungsradien auszuführen. In diesem Falle beträgt die Phasenverschiebung zwischen den Pumpeneinheiten A und B selbstverständlich

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Die Pumpenanordnung der Fig. 9 und 10 besitzt eine kleine Größe, einer niedrige Geräuschentwicklung und eine hohe Leistungsfähigkeit.

Fig. 11 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das aus drei Zahnradpumpeneinheiten 30, 31 und 32 besteht, die von einem gemeinsamen Motorgetriebe bzw. Motorritzel 33 simultan angetrieben werden. Auch in diesem Falle werden die Getrieb- bzw. Zahnradpumpeneinheiten zueinander phasenverschoben, und zwar ■ , wobei η der Anzahl der Getriebezähne einer jeden Zahnradpumpeneinheit und N der Anzahl der Getriebepumpeneinheiten entspricht.

Wie oben beschrieben worden ist, werden bei einer Pumpenanordnung; der vorliegenden Erfindung mehr als zwei oder eine Vielzahl von konventionellen Pumpeneinheiten

36O°

mit einem Phasenunterschied von und mit einem simultanen Antrieb zusammengeordnet, wodurch Geräusche beträchtlich herabgesetzt werden und die Leistungsfähigkeit stark erhöht wird« Durch die erfindungsgemäße Pumpenanordnung können daher die Arbeitsverhältnisse stark verbessert, die Erzeugung von Geräuschen verhindert und die Produktivität ebenfalls verbessert werden.

Es versteht sich schließlich von selbst, daß im Rahmen der Erfindung zahlreiche Veränderungen und Modifikationen' der erfindungsgemäßen Ausführungsformen vorgenommen werden' können... -

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Claims (8)

1. -".""' Patentansprüche

   U 1.) Pumpenanordnung mit niedriger Geräuschentwicklung,
   gekennzeichnet durch

   ä) mehrere Pumpeneinheiten, von denen jede eine Vielzahl von Pumpenauslaßelementen besitzt;

   b) eine Einrichtung zum gleichzeitigen Antrieb der
   genannten Pumpeneinheiten;

   σ) eine Einrichtung für die Zufuhr des Strcroungsmittels zu den Pumpeneinheiten;

   d) eine Einrichtung zur Abgabe eines zusammengesetzten
   Auslasses aus den Pumpeneinheiten, wobei diese Pumpeneinheiten mit einer Phasenverschiebung von
   zusammengeordnet sind, worin N die Anzahl der Pumpeneinheiten und η die Anzahl der Pumpenaus laßeleirente
   jeder Pumpeneinheit bedeuten.
2. 2. Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Jede Pumpeneinheit eine Flügelpumpe (Flügelradpumpe) ist.
3. 3. Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Pumpeneinheit eine Kolbenpumpe ist.
4. 4. Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Pumpeneinheit eine Zahnradpumpe (Getriebepumpe) ist.

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5. 5· Pumpenanordnung nach Anspruch 3₉ dadurch gekennzeichnet, daß zwei Pumpeneinheiten vorgesehen sind.
6. 6. Pumpenanordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsames Joch für beide Kolbenpumpeneinheiten vorgesehen ist und zwei Ventilplatten für beide Kolbenpumpeneinheiten in Bezug auf das gemeinsame Joch auf entgegengesetzten Seiten angeordnet sind.
7. 7. Pumpenanordnung nach Anspruch 5 ₃ dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Ventilplatte für beide Pumpeneinheiten vorgesehen ist und zwei Joche für diese beiden Pumpeneinheiten in Bezug auf diese gemeinsame Ventilplatte auf entgegengesetzten Seiten vorhanden sind.
8. 8. Pumpenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kolbenpumpeneinheiten in einem einzigen Zylinderblock eingebaut sind und ein gemeinsames Joch für diese beiden Pumpeneinheiten vorgesehen ist. .

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