DE2823768A1

DE2823768A1 - Verfahren und vorrichtung zur gleichzeitigen saug- und druckseitigen geraeuschdaempfung bei fluessigkeitspumpen

Info

Publication number: DE2823768A1
Application number: DE19782823768
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Ing Schillinger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-05-31
Filing date: 1978-05-31
Publication date: 1979-12-06
Also published as: JPS54157304A; GB2023717A; US4256438A

Description

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur gleichzeitigen saug- und druckseitigen Geräuschdämpfung bei Flüssigkeitspumpen jeweils nach der Gattung des Hauptanspruchs bzw. des ersten Vorrichtungsanspruchs.

Erfolgt eine Flüssigkeitsförderung mit Hilfe einer Flüssigkeitspumpe, die als Kolbenpumpe oder artverwandte Pumpe, beispielsweise als Verdrängerpumpe ausgebildet ist, dann wird das zu fördernde Medium angesaugt, verdichtet und ausgeschoben, wobei sich dieser Vorgang zyklisch in schneller Abfolge wiederholt. Bei einer zur Kraftstoff-Förderung häufig eingesetzten Rollenzellenpumpe als Verdrängerpumpe wiederholt sich der Ansaug-, Verdichtungs- und Aus Schiebvorgang des Mediums pro Pumpenumdrehung so oft, wie voneinander abgeschlossene Kammervolumina zur Verfügung stehen, bei einer fünfzelligen Rollenzellenpumpe also fünfmal. Jeder dieser Pumpvorgänge ist mit einem kurzzeitigen Absinken des Saugunter drucks sowie einem Ansteigen des Förderdrucks verbunden. Die so entstehenden Druckschwingungen des geförderten Mediums, die sich sowohl auf der Saug- als auch auf der Druckseite der Pumpe bilden und deren Frequenz durch die Pumpendrehzahl bestimmt ist, breiten sich in Form von Schallwellen (hauptsächlich Körperschall) aus und bewirken so unter Umständen einen hohen Geräuschpegel der Pumpe.

Handelt es sich bei der geräuscherzeugenden Pumpe um eine Kraftstoff-Förderpumpe in einem Kraftfahrzeug oder einer sonstigen mobilen Einheit, dann ist die hauptsächlichste Geräuschursache darin zu finden,

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daß sich die saug- und druckseitigen D ruck Schwankung en als Körperschall einmal auf die Karosserie (druckseitig) und zum anderen auf den Tank (saugseitig) übertragen.

Es ergibt sich daher der Bedarf nach Geräuschdämpfer systemen, die die entstehenden saug- und druckseitigen Druckschwankungen möglichst nahe am Entstehungsort dämpfen und freiwerdende Energie ohne Beeinträchtigung der Pumpenfunktion und insbesondere mit einem Minimum an Kostenaufwand vernichten.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmaien jeweils des Haup tan Spruchs bzw. des ersten Vorrichtungsanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß infolge der gegenseitigen Kompensation die Körperschallschwingungen unabhängig von der Drehzahl und der Größe der Flüssigkeitspumpe, beim Anwendungsbeispiel der Kraftstoff-Förderpumpe in einem Kraftfahrzeug,, kompensiert werden.

Wird die Kraftstoff-Förderpumpe bei einer Einspritzanlage eingesetzt, dann ist es möglich, die absolute Druckdifferenz zwischen der Saug- und der Druckseite durch eine Feder auszugleichen, die auf die Trennmembran einwirkt, denn der Betriebsdruck wird bei Kraftstoffeinspritzanlagen konstant gehalten. Die Kompensationseinrichtung wird daher von der absoluten Druckdifferenz unabhängig und reagiert lediglich auf die beidseitigen Druckschwankungen, deren Amplitude saug- und druckseitig in etwa gleich ist.

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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Geräuschdämpfersystems möglich.

Z eichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in Form eines Diagramms bei a) den Verlauf der Druckschwankungen auf der Druckseite bei einem Absolutdruck von 1 bar und bei b) den Verlauf der Druck Schwankungen auf der Saug seite bei einem Absolutdruck von ca. 6 bar und Fig. 2 die schematische Darstellung einer Kompensationseinrichtung, mittels welcher sich die beiden Schwingungen gegenseitig über eine zwischen Saug- und Druckseite angebrachte Membran kompensieren.

Beschreibung der Erfindungsbeispiele

Entsprechend der Darstellung der Fig. 1 sind die bei einer Flüssigkeitspumpe und bei dem bevorzugt dargestellten Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff-Förderpumpe auftretenden Druckschwankungen periodisch, wobei ihre Frequenz der Aufsteuerfrequenz der Pumpenzellen in die Saug- und Druckseite entspricht. Der Darstellung der Fig. 1 läßt sich entnehmen, daß die Druckschwankungs-Amplituden, d. h. die saug- und druckseitig sich bildenden Abweichungen von einem insofern stationären Mitteldruck in etwa gleich groß sind und beispielsweise beidseitig eine Schwankungsbreite von +_ 0,2 bar haben können.

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Die Erfindung beruht auf der durch Messung ermittelten Erkenntnis, daß zwischen dem saug- und druckseitigen Schwingungsverlauf eine bestimm-

bzw. hergeleitet werden kann, te Phasenverschiebung besteht /wie auch der Diagramm ν erlauf der Fig. 1 bei Vergleich der Kurven a) und b) zeigt. Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht daher darin, daß man die beiden sich bildenden dynamischen Druckschwingungsverläufe einer gegenseitigen Einwirkung unterwirft, so daß sie sich auslöschen. Der gegenseitige Einwirkungsbereich ist bevorzugt flächig und durch eine Membran abgetrennt; er ist in der Darstellung der Fig. 2 als Kompensationseinrichtung 1 angegeben.

Zur gegenseitigen Kompensation der Saug- und Druckschwingungs-Amplituden ist es erforderlich, daß deren gegenseitige Phasenverschiebung mindestens annähernd 180 beträgt, wie dies aus den in Fig. la und Fig. Ib gezeigten saug- und druckseitigen Kurvenverläufen hervorgeht.

Zur gegenseitigen Kompensation erfolgt de Kontakteinwirkung zwischen Saugseite 2 und Druckseite 3 der Kraftstoff-Förderpumpe 4 über eine Trennmembran der Kompensationseinrichtung 1.

Bei einem ersten in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel können die Saugseite 2 und die Druckseite 3 über Anschlußleitungen 2a bzw. 3a mit den durch die Membran 5 getrennten Arbeitsräumen 6 und 7 der Kompensationseinrichtung 1 verbunden sein, wobei sich der unterschiedliche Mittelwert der beiden Schwingungen (Saugseite 1 bar und Druckseite 6 bar) durch eine Druckfeder 8 ausgleichen läßt, die die Membran 5 von der Saugseite aus unterstützt und sie gegen den erhöhten druckseitigen Mitteldruck in einer etwa neutralen mittleren Position

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hält. Damit bei nicht in Betrieb befindlicher Kraftstoff-Förderpumpe die Membran durch die Wirkung der Druckfeder 6 nicht zu stark deformiert wird, können noch Anschläge 9 vorgesehen sein, die sich im Ruhezustand an die Rückwand 7a des Arbeitsraums 7 anlegen und die Membran zu dieser im Abstand halten. Die Kompensationseinrichtung 1 kann in Form eines Gehäuses mit an den Randbereichen verjüngt zulaufenden Wänden 7a und 6a ausgebildet sein, zwischen denen die Membran 5 eingespannt ist. Wesentlich ist, daß die Phasenverschiebung der sich saugseitig und druckseitig bildenden Schwingungen durch geeignete Wahl der Anschlußleitungslängen oder durch sonstige geeignete Maßnahmen so beeinflußt wird, daß sie an der Kompensationsein-

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richtung 180 beträgt, darr

Schwankungen möglich ist.

richtung 180 beträgt, damit die gegenseitige Auslöschung der Druck-

Es versteht sich, daß die Anordnung der Kompensationseinrichtung innerhalb des umgebenden Gehäuses der Flüssigkeitspumpe, also beim Anwendungsbeispiel der elektrischen Kraftstoff-Förderpumpe 4 ebenfalls vom erfinderischen Grundgedanken umfaßt ist; in diesem Fall können die Wandungen 7a, 6a der Kompensationseinrichtung 1 entfallen und die Membran kann mittelbar an einem Teil der Kraftstoff-Förderpumpe 4 angeordnet werden, welches eine Abtrennung einer jeweiligen Saugseite von einer jeweiligen Druckseite im Pumpeninnenraum bewirkt. Voraussetzung ist, daß die für eine Kompensation erforderliche, angenäherte 180 -Phasenverschiebung der Schwingungsamplituden an dieser Stelle des Pumpeninnenraums durch geeignete Maßnahmen erzielt wird bzw. vorliegt, wobei für die Erzielung der Phasenverschiebung auch Verzögerungssysteme eingesetzt werden können.

Besteht die Membran aus einem geeigneten steifen Werkstoff, der zur

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Kompensation der einwirkenden Schwingungen dennoch eine ausreichende Elastizität aufweist, dann kann auf die abstützende Druckfeder 8 auch verzichtet werden.

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Claims

Dipl. Ing. Peter Otte 7033 Herrenberg (Kuppingen) Patentanwalt EifelstraBe 7 Telefon (O 70 32) 319 99 2873768 1330/ot/hn 20. 4. 1978 - -T - Firma Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart PATENTANSPRÜCHE

1.) Verfahren zur gleichzeitigen saug- und druckseitigen Geräuschdämpfung bei Flüssigkeitspumpen, insbesondere Kraftstoff-Förderpumpen, deren gegebenenfalls mehrere drehangetriebene Pumpenstufen zusammen mit einem antreibenden Elektromotor in einem Gehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß von der Saug- und der Druckseite Schwingungssäulen des Fördermediums abgeleitet und an einem gemeinsamen Bereich in einen membrangetrennten Wirkkontakt gebracht werden und daß die Schwingungssäulen so eingestellt werden, daß sich zur gegenseitigen Kompensation der die Geräuschentwicklung bewirkenden beiderseitigen D ruck schwingung en eine Phasenverschiebung der Schwingungen von 180° ergibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 180 am geraeinsamen Kontaktbereich die Länge der Schwingungssäulen verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

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zum Ausgleich des unterschiedlichen Mittelwerts der beiden Druckschwingungen am gemeinsamen Kontaktbereich eine Vorspannung ausgeübt wird.

4. Vorrichtung zur gleichzeitigen saug- und druckseitigen Geräuschdämpfung bei Flüssigkeitspumpen, insbesondere Kraftstoff-Förderpumpen, deren gegebenenfalls mehrere drehangetriebene Pumpenstufen zusammen mit einem antreibenden Elektromotor in einem Gehäuse angeordnet sind, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Trennebene zwischen Saugseite (2) und Druckseite (3) eine Kompensationsmembran (5) angeordnet ist, die mindestens mit von der Saug Seite und der Druckseite abgeleiteten Schwingungssäulen in beidseitiger "Wirkverbindung steht und daß die Länge und/oder Dicke und/oder Führung der Schwingungssäulen so bemessen ist, daß die Schwingungssäulen von der Saug- und der Druckseite an der Membran eine Phasenverschiebung von 180 aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5) unter Bildung einer Kompensationseinrichtung (1) innerhalb eines Gehäuses (6a, 7a) angeordnet ist, welches über Anschlußleitungen (2a, 3a) mit der Saugseite (2) und der Druckseite (3) der Flüssigkeitspumpe (Kraftstoff-Förderpumpe 4) verbunden ist und daß die Länge der Anschlußleitungen so bemes-

o sen ist, daß sich die Phasenverschiebung von 180 ergibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die

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Membran (5) durch eine Feder (8) in Richtung auf die Druckseite vorgespannt ist zum Ausgleich der unterschiedlichen Druckmittelwerte zwischen Saug- und Druckseite.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Membran einen Anschlag (9) aufweist, mit welchem sie sich gegen den Druck der Vorspannungsfeder (8) am Gehäuse der Kompensationsein-ichtung (l) abstützt.

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