DE2832299A1

DE2832299A1 - Geraeuschdaempfungseinrichtung

Info

Publication number: DE2832299A1
Application number: DE19782832299
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Kemner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-07-22
Filing date: 1978-07-22
Publication date: 1980-01-31
Also published as: JPS5517800A; US4324276A

Description

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Geräuschdämpfungs-Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon vorgeschlagen worden, zur Geräuschdämpfung Vorrichtungen mit elastischem Volumen innerhalb des Gehäuses einer Kraftstoff-Förderpumpe anzuordnen, wobei diese bei D ruck Schwankung en zur Dämpfung ihr Raumvolumen vorübergehend ändert. Die Entstehung von D ruck schwingung en und damit die Geräuschbildung ist bei einer Flüssigkeitsförderung mit Hilfe einer Flüssigkeitspumpe darauf zurückzuführen, daß diese als Kolbenpumpe oder sonstige artverwandte Pumpe, beispielsweise als Verdrängerpumpe ausgebildet ist. Solche Pumpen saugen das zu fördernde Medium an, verdichten es und schieben es wieder aus, 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 Schiebevorgang 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 Saugunterdrucks sowie einem Ansteigen des Förderdrucks verbunden, wobei sich die Frequenz der so entstehenden Druckschwingungen aus der Pumpendrehzahl bestimmt. Es kann daher bei verschiedenen Fahrzeugen, wenn es sich bei den zu bedämpfenden Flüssigkeitspumpen um Kraftstoff-Förderpumpen handelt, zu einer zum Teil störenden Ge räu sch entwicklung auch im Fahrgastraum kommen, wobei diese Geräusche auf die aufgrund des geschilderten Pumpensystems bedingten D ruck Schwankung en im Kraftstoff-Förder system zurückzuführen sind, die sich durch Körperschallanregung der Leitungen sowie der Karosserie als Luftschall ausbreiten. Eine Minderung solcher

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Druck Schwankungen am Entstehungsort ist kaum möglich, daher ist die vorliegende Erfindung darauf gerichtet, durch spezielle Anordnung und Ausbildung von Dämpfungsaggregaten im Kraftstoffkreislauf störende Geräusche zu reduzieren bzw. ganz zu beseitigen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Geräuschdämpfungs-Einrichtung für Druckschwingungen bei einem Fördermedium mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß direkte Eingriffe in den Pumpenbereich nicht erforderlich sind, gleichwohl ist eine Geräuschdämpfung schon unmittelbar daran angrenzend möglich, da sich der Druckstutzen in erfindungs gemäß er Weise zur Geräuschdämpfung ausbilden läßt.

Vorteilhaft ist auch die kompakte Bauweise der Dämpferelemente, die in ohnehin schon notwendige Anschlußteile integriert werden können.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Geräuschdämpfungs-Einrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß sich eine solche Geräuschdämpfungs-Einrichtung im Verlauf des Kraftstoff-Kreislaufes anordnen läßt und dabei Teile desselben bildet, die der D ruck Schwingungsausbildung glättend und dämpfend entgegenwirken.

Zeichnung

Ausführungsbeispielßder Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt

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und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Druck schwingung s-Dämpfers im Auslaßbereich einer Kraftstoff-Förderpumpe im Querschnitt, Fig. la eine Ausgestaltung des in Fig. 1 gezeigten Systems mit Strömung sumlenkung, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Druckschwingung sdämpf er s, der sich als integraler Bestandteil einer Kraftstoffleitung ausbilden und verlegen läßt, Fig. 3 eine dritte Ausführungsform eines D rucks chwingung s dämpfer s, wiederum im Querschnitt und im Auslaßbereich (Druckstutzen ) einer Kraftstoff-Förderpumpe angeordnet, Fig. 3a eine vorteilhafte Ausgestaltung des Druck schwingung s dämpf er s der Fig. 3 und die Fig. 4 und 4a eine vierte Ausführungsform eines im Druckstutzen integrierten Druckschwingungsdämpfers im Querschnitt.

Beschreibung der Erfindungsbeispiele

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, die Dämpfung von Druck s chwingung en in Flüssigkeiten durch eine Reflexion der Druckwellen an Unstetigkeits stellen im Förder strom zu bewirken. Solche Unstetigkeitsstellen können gebildet sein durch Querschnittsveränderungen, durch Änderung in der Strömungsrichtung oder durch elastische Volumenveränderungen im geschlossenen Kreislauf. Bei der Durchströmung eines elastischen, gleichzeitig eine Querschnittserweiterung bewirkenden Körpers im Verlauf der Kraftstoffleitung ergibt sich infolge dieser Querschnittserweiterung eine Druckerhöhung, was in Verbindung mit der auf die Druckschwingungen zurückzuführenden Druckspitzen zu einer Volumenerweiterung führt, denn der Körper ist mindestens in Teilbereichen seiner Wandung elastisch. Hierdurch kommt es zu einer Reflexion der Druckwelle sowie zu einer D ruck schwingung s- Energie Vernichtung infolge von Reibungsvorgängen verschiedener Art.

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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an den mit 1 bezeichneten Druckstutzen einer nicht dargestellten Flüssigkeitspumpe, beispielsweise einer Kraftstoff-Förderpumpe über zwischengesetzte Fittinge oder Paß stücke 2a und 2b eine Druckdämpfung s-Einrichtung zwischengeschaltet, die sich im dir & ten Kraftstoffkreislauf befindet und im Förder strom mindestens eine Unstetigkeits stelle bildet. Hierzu gehört eine Querschnittserweiterung und außerdem die Fähigkeit des mit 3 bezeichneten Druck Schwingungsdämpfers, unter dem Einfluß von Druckspitzen sein Volumen zu erweitern, also elastisch federnd mit einer Volumensveränderung auf Druckschwingungen zu reagieren. Der dargestellte D ruck schwingungsdämpfer hat die Form einer Barometerdose oder auch eines Faltenbalgs und besteht dabei im dargestellten Ausführungsbeispiel 'der Fig. 1 auch effektiv aus einer Barometerdose, die beidseitig an je einen Bund 4 jedes Fittings 2a, 2b angeschweißt oder angelötet ist. An den weiterführenden Fitting 2b ist dann noch ein Ab Schluß stutz en 5 mit einem nicht dargestellten Rückschlagventil angesetzt, von welchem dann bei diesem Ausführungsbeispiel rechtwinklig der Anschlußnippel 6 für einen aufzuschiebenden Kraftstoff-Förderschlauch ausgeht. Bekannterweise besteht eine solche Barometerdose oder ein Faltenbalg (ebenfalls aus einem entsprechend federnden, nachgiebigen Metall oder Metall-Verbundstoff) mindestens teilweise aus Wandungsbereichen, die elastisch federnd sind und die bei einer in diesem Fall inneren Druckänderung eine Volumensänderung bewirken. Bei der Durchströmung dieses elastischen Körpers (siehe die kleinen Strömungspfeile A) ergibt sich in der Barometerdose infolge der Querschhittserweiterung (Verringerung der Strömung) eine Druckerhöhung,

und / Verfcänäurijmit den abzubauenden D ruck schwingung en oder Druckspitzen er eben sich zyklische Volumensveränderungen, die zur Ver-

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nichtung von Druckwellen infolge Reflexion als auch zu einer Energievernichtung infolge von R eibungs vor gangen führen. Die Barometerdose wirkt wie eine Unstetigkeits stelle im Förder strom und dämpft allgemein Druckschwingungseinwirkungen so stark, daß die Geräuschentwicklung merklich reduziert bzw. so weit beseitigt ist, daß diese nicht mehr störend in Erscheinung tritt. Die durch die Barometerdose bewirkte Strömung sumlenkung läßt sich entsprechend der in Fig. la dargestellten Ausgestaltung noch dadurch verstärken, daß etwa mittig eine Scheideoder Trennwand 7 angeordnet ist, die für das Strömungsmedium aus der Mitte heraus versetzt Durchtrittsöffnungen 8 aufweist, so daß nach einer ersten Umlenkung und Durchtritt durch die Öffnungen 8 eine zweite Umlenkung und Reflexion an der sich wieder verengenden Barometerdosenwandung 9 erfolgt. Durch diese effektive Strömung sumlenkung wird die Wirksamkeit der durch die Barometerdose oder durch einen Faltenbalg schlauch an dieser Stelle bewirkte Unstetigkeits stelle noch verstärkt.

In Verbindung mit einem solchen Druckschwingungsdämpfer, wie er in den Fig. 1 und la gezeigt ist, oder auch allein für sich läßt sich der in Fig. 2 gezeigte flexible Wellschlauch oder Metall-Faltenbalg 10 verwenden, dessen Einbau im Verlauf der mit lla und ] Ib bezeichneten Kraftstoff-Förderleitung über zwei beidseitige Anschlußfittinge 12a und 12b erfolgt. Durch ein solches flexibles, in die Druckleitung eingebautes Schlauchstück ergeben sich erhebliche Unstetigkeitseinflüsse, da es zu wiederholten Querschnittserweiterungen und Querschnittsverringerungen kommt mit jeweils sich ändernden Strömungsgeschwindigkeiten, mit Reflexionen und in Verbindung damit mit elastischen Volumensveränderungen im geschlossenen Kreislauf, denn der Wellschlauch 10 rea-

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giert auf Druckspitzen mit einer Erweiterung seines Innenvolumens und gleicht dies bei Druckabnahme wieder aus, so daß sich insgesamt auch eine Glättung im Druckschwingungsverlauf ergibt.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines im Bereich des Auslaß Stutzens oder Druckstutzens 1 einer lediglich mit 13 angedeuteten Kraftstoff-Förderpumpe angeordneten Druckschwingungsdämpfers 14 gezeigt. Der Druckstutzen 1 ist zweiteilig und umfaßt einen in etwa zylindrischen Einsatzteil ] 5 mit einer mittleren Durchtrittsbohrung 16 für den geförderten Kraftstoff, die in den Bereich eines Rückschlagventils 17 einmündet, von welchem dann der Kraftstoff in üblicher und nicht weiter dargestellter Weise abgeführt wird. Das Teilstück 15 ist in einen vom Pumpehgehäuse ausgehenden Ringflansch 15a eingesetzt und sitzt in diesem beispielsweise im Preßsitz, wobei an dieser Stelle peripher gleichzeitig und unter Zwischenlage eines Dichtrings 18 der Randbereich 19 eines Well Schlauches, eines Faltenbalges oder eines ähnlichen, Unstetigkeitsstellen durch abwechselnde Querschnittserweiterung und -verringerung in Verbindung mit einer nachgiebigen Wandung bildenden Systems eingespannt und dicht befestigt ist. Im Bereich des Druckschwingungsdämpfers 14 ergibt sich daher eine äußere, von dem Faltenbalg 20, wie er im folgenden lediglich noch genannt wird, gebildete Wandung und eine innere Wandung, die durch eine Querschnittsverringerung 21 des zweiten Druckstutzenteils 15, nämlich einen Einstich o. dgl. gebildet ist. In den Druckschwingungsdämpferraum 22 zwischen der Wandung des Faltenbalgs 20 und dem Einstieg 21 gelangt der Kraftstoff durch eine Bohrung 23. Die Wirkung des an dieser Stelle angeordneten, aus dem Faltenbalg 20 bestehenden Druckschwingungsdämpfers 14 ist wie bei den vorher geschilderten Beispielen, wobei in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung zur Verbesserung der VoIu-

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menveränderung der obere Rand 24 des Faltenbalgs 20 mit einem Ring 25 druckdicht verbunden, beispielsweise gelötet oder geschweißt sein kann, der seinerseits über eine Dichtung 26 (O-Ring) in der Höhe verschieblich an einem Absatz 27 des Auslaßstutzenteils 15 anliegt.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung kann dann zur Steuerung und Kontrolle der Höhenverschiebung des Ringes 25 und damit der Volumenveränderung zwischen den Ring 25 und einem oberen, von einer Schulter 28 gebildeten Anschlag noch ein Zusatzfederelement 29 angeordnet sein, wodurch sich die Volumensänderung spezifisch beherrschen läßt. Vorteilhaft ist hier die Anordnung einer Zusatztellerfeder mit degressiver Kennlinie, wodurch für den Arbeitsdruckbereich eine große Volumensänderung bei relativ kleiner Kraftänderung ermöglicht wird. Die Abdichtung dieser auf einem Faltenbalg beruhenden Lösung durch einen O-Ring ist ohne weiteres möglich und wird voll beherrscht.

Ein weiteres, besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel läßt sich den Fig. 4 und 4a entnehmen, die eine Kombinationsmöglichkeit von Druckdämpfer und Rückschlagventil zeigen, wobei außerdem keine zusätzliche Dichtstelle nach außen erforderlich ist. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist innerhalb eines größeren zylindrischen Hohlraums 30 im oberen Druckstutzenteil 15' eine die äußere Wandungsform eines Faltenbalgs aufweisende, jedoch druckdicht nach innen abgeschlossene Kapsel 31 angeordnet, die daher etwa wie eine Gasfeder wirkt und an ihrem unteren Ende über ein Ventilglied 32 verfügt, welches auf einen Sitz 33 gepreßt wird. Hierdurch wird das übliche Rückschlagventil im Druckstutzen realisiert, gleichzeitig ergibt sich aber für die Druckschwingung sdämpfung mindestens eine Unstetigkeitsstelle im Förder-

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strom, nämlich hier durch die gewellte Außenwandung 34 der Kapsel in Verbindung mit der zylindrischen Innenwandung 35 des Hohlraums 30. Das unter dem Förderdruck stehende Fördermedium gelangt durch das Rückschlagventil in den Hohlraum 30, erfährt dort eine Reflexion /Umlenkung und Glättung durch das veränderbare Volumen der Kapsel, die für sich gesehen eine Art Gasfeder bildet und strömt dann an abgeschrägten Kantenbereichen 36 vorbei nach oben zum üblichen Anschlußnippel. Innerhalb der druckdichten Kapsel kann eine Schraubenfeder 37 angeordnet sein, so daß sich durch unterschiedliche Gestaltungen der Federn und ihrer Kennungen wie auch bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3a die Volumenveränderung für den Arbeitsdruckbereich entsprechend einstellen läßt.

Bei der Ausgestaltung der Fig. 4a ist eine obere Zusatzfeder 38 vorgesehen, die sich nach unten auf der druckdicht abgeschlossenen Kapsel 31 abstützt und nach oben an einem Querwandungsbereich 39 des oberen Stutzenteils 15' anliegt, wodurch die Rückschlagventilfunktion unterstützt und verbessert wird.

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Claims

Dipl. Ing. Peter Ott· 7O33 Herrenberg (Kuppingen)

Patentanwalt EifelstraBe 7

Telefon (O 70 32) 319 99

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Firma Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart

PATENTANSPRÜCHE

' 1. J Geräuschdämpfungs-Einrichtung für D ruck schwingung en eines Fördermediums, insbesondere zur Glättung und zum Abbau von bei Kraftstoff-Förderpumpen für den Kraftfkhrzeugbereich entstehenden Druckschwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kraftstoff-Druckleitung Einrichtungen (3, 10, 14, 34) angeordnet sind, die in dieser sowohl Unstetigkeitsstellen, nämlich Querschnittsveränderungen, Änderungen der Strömungsrichtung u. dgl. bilden als auch über mindestens einen elastisch federnd nachgiebigen Wandbereich verfügen zur gleichzeitigen dynamischen Volumensänderung.
2. Geräuschdämpfungs-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unstetigkeitsstellen bildenden Einrichtungen vom unter Druck stehenden Förderstrom unmittelbar durchströmt oder allseitig umströmt sind und mit Bezug auf die allgemeine Strömungsrichtung Querschnittsveränderungen bilden.
3. Geräuschdämpfungs-Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

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gekennzeichnet, daß die Unstetigkeitsstellen biLdenden Einrichtungen im Förderstrom Barometerdosen, Faltenbälge, Wellschläuche o. dgl. sind.
4. Geräuschdämpfungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem unmittelbar mit der Förderpumpe verbundenen Auslaß stutzenteil und einem weiterführenden Auslaßstutzen (5) eine Barometerdose, ein Faltenbalg, ein Wellschlauch o. dgl. angeordnet und über beidseitige Paßteile (2a, 2b) befestigt ist.
5. Geräuschdämpfungs-Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verteuerung der Geräuschdämpfung durch erhöhte Strömungsumlenkung im größten Querschnittsbereich der Barometerdose (3) eine Querwand (7) angeordnet ist mit seitlichen, randseitig angeordneten Durch Strömungsöffnungen (8).
6. Geräuschdämpfungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß in der von der Förderpumpe kommenden Druckleitung ein flexibles Schlauchstück (Wellschlauch, metallischer Faltenbalg 10) angeordnet ist.
7. Geräuschdämpfungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberer D ruck stutz enteil (15) allseitig unter Bildung eines Druckraums (22) von einem Faltenbalg umgeben ist, wobei der Druckraum (22) über eine Durchtrittsöffnung (23) mit der Kraftstoff-Druckleitung in Verbindung steht.

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8. Geräuschdämpfungs-Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der einen D ruck stutz enteil (15) umgebende Faltenbalg (20) mit seinem oberen Randbereich (24) an einem in der Höhe verschieblichen Haltering (25) befestigt ist.
9. Geräuschdämpfung s-Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem höhenverschieblichen Haltering (25) und einem oberen Anschlag (28) ein Zusatzfeder element (Tellerfeder mit degressiver Kennlinie, Wellfeder, Gummiring) eingelegt ist zur Erzielung einer großen Volumenveränderung bei relativ kleiner Kraftänderung.
10. Geräuschdämpfungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Hohlraums (30) eines Druckstutzenteils (15') eine eine Gasfeder bildende druckdicht abgeschlossene Kapsel (31) mit elastischer ■Weilschlauchwandung angeordnet ist und daß die Kapsel gleichzeitig als Teil des Rückschlagventils im Auslaß stutzen ein in einem Sitz (33) angeordnetes Ventilelement (32) trägt.
IJ. Geräuschdämpfungs-Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Gasfeder/Druckkapsel (31) eine Schraubenfeder angeordnet ist.
12. Geräuschdämpfungs-Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung der Rückschlagventilfunktion auf die Druckkapsel eine Zusatz schraubenfeder wirkt, die oberhalb der Druckkapsel (31) in die weiterführende Druckleitung eingesetzt ist.

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