DE29607083U1 - Arbeitsgerät mit einem Vibrationen verursachenden Arbeitsorgan - Google Patents

Description

Anmelder: Siegfried Richter 88 605 Sauldorf-Rast

Bezeichnung: Arbeitsgerät mit einem Vibrationen verursachenden Arbeitsorgan

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsgerät mit einem an Geräte- und/oder Gehäuseteilen Vibrationen und Körperschall verursachenden Arbeitsorgan, insbesondere Membranpumpe mit einem elektromagnetisch angetriebenem Schwinganker und mit einem einen luftgefüllten Hohlraum umschließenden, wannen-, glocken-, hauben- oder topfförmigen Gehäuseteil, das einen zum Vibrieren und zur Erzeugung von Körperschall neigenden Wandteil aufweist.

Bei Arbeitsgeräten und Maschinen treten in der Regel betriebsbedingte Geräusche auf, die sowohl durch Luftschall als auch durch Körperschall erregt sein können, wobei durch Körperschall erregte Geräusche bei den meisten Maschinen den maßgeblichen Anteil bilden. Sie entstehen dadurch, daß zunächst in der elastischen Maschinenstruktur Körperschall angeregt wird, der dann von den Außenflächen auf die umgebende Luft übertragen und so als Luftschall

abgestrahlt wird. Dabei kann Körperschall auf zweierlei Weise erzeugt werden. Es gibt den krafterregten Körperschall, der von wechselnden Betriebskräften verursacht wird, welche die beanspruchten Teile elastisch verformen und dadurch die Maschinenstruktur zu mechanischen Schwingungen anregen. Diese Krafterregung findet nicht nur am Ort der Krafteinleitung statt, z.B. an der Druckfläche eines Zylinders, sondern erfaßt alle Teile, die in den entstehenden Kraftfluß einbezogen sind. So auch insbesondere Gehäusewände und dgl..Daneben gibt es den geschwindigkeitserregten Körperschall, der in solchen Teilen einer Maschinenstruktur entsteht, die selbst nicht vom Kraftfluß wechselnder Betriebskräfte beansprucht werden, aber an krafterregten, schwingenden Teilen befestigt sind. Sie erfahren dann an den Befestigungspunkten oder rändern eine sog. Fußpunkterregung, indem ihnen dort der Schwingweg oder die Schwinggeschwindigkeit aufgeprägt wird. Dies ist in der Regel der Fall, bei flächenhaften Maschinenteilen, wie Gehäusewänden, Schutzblechen und dgl.

Geräuschanregende Betriebskräfte kommen im Maschinenbau bzw. bei kraftangetriebenen Maschinen in vielfältiger Form vor. In der Regel handelt es sich um Druckwechselkräfte oder Massenkräfte in Form von Unwuchten bei rotierenden Maschinenteilen oder Trägheitskräften bei hin- und herbewegten Teilen usw.

Bezüglich des Körperschallverhaltens ist festzustellen, daß die erzeugten Körperschallamplituden in der Regel den Erregeramplituden proportional sind, jedoch ist ihr Quotient nicht über alle Frequenzen gleich groß.

So entstehen z. 'B. in Frequenzbereichen, in denen eine Maschinenstruktur Eigenresonanzen aufweist, überhöhte Körperschallschwingungen, die zu besonders lauten Geräuschen führen.

Während man bei Luftschallquellen die aeropulsive Geräuschbildung durch Druckausgleichsvorgänge verringern kann und sich aerodynamische Geräusche dadurch vermindern lassen, daß jegliche Störung der Luftströmung vermieden wird, bestehen bekannte Maßnahmen zur Vermeidung oder Verminderung von Körperschall im wesentlichen darin, durch bauliche konstruktive Veränderungen die Körperschal lamplituden bei vorgegebener Erregerkraft auf den abstrahlenden Oberflächen möglichst klein zu halten. Dies wird in der Regel dadurch erreicht, daß man den Kraftfluß aus den Betriebskräften auf einen engen, massiv und steif gestalteten Bezirk beschränkt und nicht über abstrahlende Außenflächen führt. Auch die Erhöhung der Masse, der Steifigkeit, der Dicke von Gehäusewänden, in welche die Erregerkraft unmittelbar als Biegekraft eingeleitet wird, vermindert das Körperschallmaß und den Grad der Schallabstrahlung. Eine Dämpfung von Körperschall ist auch mit-

tels Entdröhnbelägen und Verbundblechen erreichbar, durch welche das Körperschallmaß im Eigenfrequenzbereich der Struktur vermindert wird. Schließlich besteht auch eine bekannte Maßnahme darin, die geräuscherzeugenden Maschinen, insbesondere solche mit hoher Leistung bzw. bei Maschinen die in großer Anzahl vorhanden sind, reichen die konstruktiven Primärmaßnahmen im Sinne der genannten konstruktiven Möglichkeiten nicht immer aus die geforderten Grenzwerte einzuhalten. Dann bietet sich die Kappselung von Maschinen als eine wirksame Sekundärmaßnahme an, deren Funktion auf Dämmung und Dämpfung beruht (Dubbel Taschenbuch für den Maschinenbau 15. Auflage, Seite 740 bis 745) .

Insbesondere bei kleinen Arbeitsgeräten und Maschinen, die bei möglichst kompakter Bauweise und einfachem Aufbau auch noch preiswert sein sollen, reichen die bekannten Maßnahmen zur Verminderung oder Vermeidung des betriebsbedingten Körperschalls nicht aus bzw. sind sie nicht anwendbar .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Geräten der eingangs genannten Art die Entstehung von Körperschall

mit möglichst einfachen Mitteln zu verhindern oder zumindest erheblich zu vermindern.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Wandteil durch ein zumindest annähernd im Bereich seiner größten Vibrationsamplituden angeordnetes Kopplungsglied mit einem etwa im gleichen Frequenzbereich vibrationsfähigen Kontravibrationselement verbunden ist, das sich unter einer bestimmten Vorspannung auf wenigstens einem dämpfend elastischen, um das Kopplungsglied herum angeordneten und gegen den Wandteil gepreßten Stützelement derart abstützt, daß es die den Körperschall erzeugenden Vibrationen des Wandteils durch gegenphasige Schwingungen kompensiert.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, den vom Gehäuseteil bzw. dessen Wandteil abgestrahlten Körperschall soweit zu reduzieren, daß er nicht-mehr oder nur noch in geringem Maße hörbar ist. Dabei hat die erfindungsgemäße Maßnahme den Vorteil, daß sie auch nachträglich mit relativ geringem Aufwand bei Körperschall erzeugenden Maschinenteilen angewendet werden kann.

Versuche haben gezeigt, daß die Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 2 bis 6 je für sich bzw. in Kombination zu sehr guten Ergebnissen führen.

Durch die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 7 besteht die Möglichkeit, die Kompensationswirkung des Kontravibrationselements durch Veränderung der Spannkraft am Gummiring zu optimieren, in dem man die Schaftschraube mehr oder weniger anzieht. Durch einen relativ weichen Gummi bzw. eine hohe Elastizität des Gummiringes und/oder durch die weitere Ausgestaltung nach Anspruch 8 läßt sich die Spannkraft und somit die kompensierende Eigenschwingungsfrequenz des Kontravibrationselements, das etwa die gleiche Schwingungsmasse aufweisen sollte, wie das Maschinenteil bzw. Gehäuseteil, dessen Körperschall unterdrückt werden soll, sehr fein einstellen und somit hochgradig optimieren. Dabei hat das sich in Achsrichtung verändernde, insbesondere verjüngende Querschnittsprofil des Gummirings den Zweck, die Elastizitätskurve im Anfangsbereich des Spannvorganges relativ flach und im mittleren bzw. Endbereich der Spannung steiler zu gestalten.

Je nach den vorgegebenen Raumverhältnissen kann es zweckmäßig sein, die Ausgestaltung der Metallscheibe gemäß Anspruch 9 vorzusehen.

Vorteilhaft ist es in jedem Falle, wenn das Kontravibrationselement gemäß Anspruch 10 im Innern des Gehäuses angeordnet ist, wo es keinen zusätzlichen Raum beansprucht, nicht sichtbar und gegen äußere Einflüsse oder Verstellung geschützt ist.

Während die Ausgestaltung nach Anspruch 11 zur Vermeidung von Luftschallerregung beiträgt, wird durch die Ausgestaltung nach Anspruch 12 eine zusätzliche Dämpfung zwischen dem Kopplungselement und der den Körperschall erzeugenden Gehäusewand erzielt. Außerdem wirkt die gummielastische Unterlegscheibe, auf welcher der Schraubenkopf aufsitzt, zugleich als Verdrehsicherung für die Schaftschraube, so daß eine einmal eingestellte, optimale Spannung erhalten bleibt.

Durch die ergänzende Ausgestaltung der Erfindung gemäß den Ansprüchen 13 und 14 ist es auch möglich, bei einer Membranpumpe, bei der die Erfindung eingesetzt ist, auch die Vibrationsgeräusche bzw. den Körperschall am Schließorgan eines Ausgangventils bzw. das Ventilflattern zu beseitigen.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 im Schnitt eine Schwinganker-Membranpumpe mit einem stirnseitig angeschraubten Gehäuseteil;

Fig. 2 einen Schnitt II-II aus Fig. 1;

Fig. 3 den Schnitt II-II mit einer anderen Metallscheibe als Kontravibrationselement;

Fig. 4 das Gehäuseteil der Fig. 1 im Schnitt mit einer anderen Form und Anordnung des Kontravibrationselements;

Fig. 5 einen Schnitt V-V aus Fig. 4;

Fig. 6a-6d verschiedene Querschnittsformen eines in Kombination mit dem Kontravibrationselement der Fig. 4 und 5 verwendbaren Gummiringes;

Fig. 7 ein zusätzliches Dämpfungsglied für das Auslaßventil im Schnitt;

Fig. 8 eine andere Gehäuseform des Gehäuseteils mit eingesetztem Kontravibrationselement;

Fig. 9 schematisch zwei gegenphasige ungedämpfte Schallwellen.

Das in Fig. 1 dargestellte Arbeitsgerät ist eine Schwinganker-Membranpumpe. Diese besteht aus einem Pumpaggregat 1 mit einer an einem zentralen, kolbenartigen Membranhalter 2 befestigten Pumpmembran 3 sowie aus einem Schwingan ke rma gne t en 4.

Die Pumpmembran 3 ist in üblicher Weise durch den Membranhalter 2 an einem zentralen, koaxialen Schwinganker des Schwingankermagneten 4 befestigt und zwar koaxial zur Systemachse 9 des Schwingankers 8. Dieser Schwinganker 8 bildet bei diesem Arbeitsgerät das Arbeitsorgan, das durch seine hin- und hergehenden axialen Bewegungen, d.h. Schwingungen, die Betriebsgeräusche verursacht.

Das Pumpaggregat 1 weist ein topfförmiges Gehäuseteil &dgr; auf, das als Ventilgehäuse einen luftgefüllten Hohlraum umschließt und mit einem Schlauchanschlußnippel 5 versehen ist. Dieses Gehäuseteil 6 hat die Form eines hohlen Kegelstumpfes. Es besteht aus einem harten, formstabilen Kunststoff und ist an seiner offenen Seite mit einem radial nach außen vorspringenden Flanschrand 13 versehen, der eine Vielzahl von verteilt angeordneten Axialbohrungen zur Aufnahme von Befestigungsschrauben 14 aufweist, mittels welcher das Gehäuseteil 6 auf der Außenseite einer angeschraubten Abschlußwand 10 des Schwingankermagne-

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ten 4 befestigt ist. Auch auf der gegenüberliegenden Stirnseite 11 des Schwingankermagneten 4 ist eine in Fig. 1 in axialem Abstand von dem Schwxngankermagneten 4 dargestellte zweite Abschlußwand 12 angeordnet, die in Wirklichkeit jedoch auf die Stirnseite 11 des Schwingankermagneten 4 aufgesetzt und ebenfalls angeschraubt ist.

In das Gehäuseteil 6 ist eine Bodenwand 15 eingesetzt, die auf ihrer der Pumpmembran 3 zugekehrten Seite mit einer teils konischen, teils zylindrischen Pumpkammer 20 versehen ist. Diese Bodenwand 15 weist einen in einem Ringfalz 21 des Gehäuseteils 6 sitzenden Flansch 22 auf, dessen innerer Rand den Umfangsrand 3' der Pumpmembran 3 gegen den Rand einer zentralen Pumpöffnung 23 der Abschlußwand 10 preßt und festhält. Mittels eines Dichtungsringes 24 ist die Bodenwand 15 gegen Ringwand 2 6 des Gehäuseteils abgedichtet. Während das für den Pumpvorgang erforderliche Ansaugventil im Membranhalter 2 integriert ist, weist das Auslaßventil 25 als Schließorgan ein aus zwei aufeinander liegenden Metallfederplättchen bestehendes Federelement 27 auf, das eine zentrale Ventilöffnung 30 der Bodenwand schließend abdeckt. Das Federelement 27 ist auf der der Pumpkammer 20 gegenüber liegenden Stirnseite der Bodenwand 15 mittels einer Sperrscheibe 31 auf einem axialen Zapfen 32 befestigt.
Bei der Ausführungsform der Fig. 1 besteht das Federele-

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ment 27 des Auslaßventils 25 aus einem planebenen und einem gekröpften Metallfederplättchen; bei der Ausführungsform der Fig. 4 hingegen besteht das Federelement 27 aus zwei planebenen Metallfederplättchen, die unmittelbar aufeinander liegen.

Der Schwingankermagnet 4 weist eine konzentrisch zur Systemachse 9 angeordnete runde Magnetspule 16 mit einem U-förmig profilierten Spulenkörper 17 auf, der von einem ferromagnetischen Rückschlußkäfig 19 umschlossen ist.

Der Rückschlußkäfig 19 ist jeweils hälftig in einer von zwei völlig gleich ausgebildeten und miteinander verschraubten Gestellhälften 28 und 29 zentriert aufgenommen.

Der Schwinganker 8 ist zusammengesetzt aus einem ferromagnetischen, topfförmigen Hohlkörper Tauchanker 38 und aus einem nichtmagnetischen Ankerschaft 39, der beidseitig axial aus dem Rückschlußkäfig 19 herausragt und an seinen beiden Enden jeweils im Durchmesser verjüngte Gewindeansätze 40 und 41 aufweist. Mit Hilfe dieser Gewindeansätze 40 und 41 ist der Ankerschaft 39 an zwei blattförmigen Schwingfedern 42 und 43 befestigt. Diese Schwingfedern 42, 43 haben eine rechteckige oder quadratische Flächenform und sind in ihrem Flächenzentrum jeweils mit einer

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Federzunge versehen, welche eine zentrale Befestigungsbohrung zur passenden, d.h. möglichst spielfreien Aufnahme eines der beiden Gewindeansätze 40 oder 41 aufweist.

Zur Befestigung der beiden unter sich völlig gleich ausgebildeten Schwingfedern 42 bzw. 43 sind auf den Außenseiten von Radialwänden 33 und 34 der Gestellhälften 28, 29 in einem gewissen axialen Abstand vom Rückschlußkörper 19 radial und rechtwinklig zur Systemachse 9 verlaufende, ebene Anlageflächen 61 und 62 mit durchbohrten Zentrierzapfen 63 und 64 und durchgehenden Steckbohrungen 65 und 66 angeordnet. Die Steckbohrungen 65, 66 münden jeweils in erweiterten Sechskantlöchern 67 bzw. 68. In diesen Sechskantlöchern 67, 68 sitzen Sechskantmuttern 69, in welche Befestigungsschrauben 70 bzw. 71 eingeschraubt sind, deren Schraubenköpfe die Schwingfedern mittels Unterlegscheiben 72 auf die Auflageflächen 61 pressen.

Für ein störungsfreies Arbeiten ist wichtig, daß der Schwinganker 8 mit seinem Ankerschaft 39 und somit auch mit seinem Tauchanker 38 exakt koaxial zur Systemachse 9 geführt ist und daß die beiden Schwingfedern 42 bzw. 43 jeweils ohne innere Materialspannungen arbeiten können.

Beim Betrieb der beschriebenen Anordnung, geht wie Versuche gezeigt haben, von dem Wandteil 45, der die Stirnwand

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des Gehäuseteils 6 bildet, ein deutlich wahrnehmbarer Körperschall aus und zwar auch dann, wenn die Außenseite des gesamten Gehäuseteils 6 mit mehreren Versteifungsrippen versehen ist. Dieser Körperschall ist um so größer, je näher die Eigenfrequenz dieses Wandteils 45 an der Arbeitsfrequenz des Schwingankers 8 liegt. Dabei übt dieser Wandteil 45 zugleich auch die Funktion eines Resonanzbodens aus. Der hörbare Körperschall, der von diesem Wandteil 45 ausgeht, wird dadurch deutlich stärker.

Um diesen Körperschall des Wandteils 45 zu vermindern bzw. zu beseitigen und damit die Hauptgeräuschquelle des gesamten Gerätes zu eleminieren, ist im Gehäuseteil 6 ein etwa im gleichen Frequenzbereich wie das Wandteil 45 vibrationsfähiges Kontravibrationselement 50/1 bzw. 50/2 bzw. 50/3 vorgesehen. Dieses Kontravibrationselement 50/1, 50/2 bzw. 50/3 ist durch ein zumindest annähernd im Bereich der größten Vibrationsamplituden des Wandteils 45, vorzugsweise koaxial angeordnetes Kopplungsglied 55 mit dem Wandteil 45 verbunden. Dieses liegt mit einer bestimmten Vorspannung auf einem dämpfend elastischen, um das Kopplungsglied 55 herum - vorzugsweise konzentrisch angeordneten Stützelement 56 bzw. 57 auf. Dabei wird das Stützelement 56 bzw. 57 durch die am Kopplungsglied 55 wirksame Zugspannung gegen den Wandteil 45 gepreßt. Das dämpfend elastische oder gummi-elastische Stützelement

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bewirkt durch seine Eigenschaft, Bewegungsenergie zu absorbieren, eine gegenphasige Schall-Schwingung zwischen dem Wandteil 45 und dem Kontravibrationselement 50/1, 50/2 bzw. 50/3. Dadurch werden die den Körperschall am Wandteil 45 erzeugenden Vibrationen durch gegenphasige Schwingungen des Kontravibrationselements 50/1 bzw. 50/2 bzw. 50/3 kompensiert und somit zumindest annähernd unhörbar gemacht, auf jeden Fall deutlich vermindert. Mit einer derartigen Anordnung ist es möglich, den Körperschall des Wandteils 45 auf ein kaum hörbares bzw. unhörbares Maß zu verringern.

Wie aus den Fig. 1, 4 und 8 erkennbar ist, liegt das im wesentlichen scheibenförmige Kontravibrationselement 50/1, 50/2, 50/3 jeweils in einer parallel zum Wandteil 45 {Fig. 1 und 4) bzw. rechtwinklig zu der vorzugsweise mit der Systemachse 9 zusammenfallenden Achse des Kopplungsgliedes 55 (Fig. 8) verlaufenden Ebene.

Wie die verschiedenen Ausführungsformen der Fig. 1 bis 8 zeigen, können nicht nur die Kontravibrationselemente 50/1 bis 50/3 unterschiedlich gestaltet sein, sondern auch die Stützelemente 56, 57 unterschiedliche Formen aufweisen. Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und besteht das Kontravibrationselement 50/1 jeweils aus einer kreisrunden Scheibe aus Stahl oder Messing und das Stützelement 56 aus einem gummi-elastischen O-Ring mit rundem Querschnitt, auf dem die Scheibe mit ihrem äußeren

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Rand aufliegt. Bei der Ausführungsform der Fig. 3 hingegen besteht das Kontravibrationselement 50/3 aus einer sternförmigen Scheibe mit sechs sternförmig angeordneten Radialvorsprüngen 51, die ebenfalls auf einem gummielastischen O-Ring (56) aufliegen.

Bei der Ausführungsform der Fig. 4 und 5 hingegen ist als Kontravibrationselement 50/2 eine Messingscheibe vorgesehen, deren Durchmesser dl etwa um ein Fünftel bis ein Viertel kleiner ist als der Durchmesser d2 des Wandteils 45.

Als Stützelement 57 ist in diesem Fall ein Gummiring vorgesehen, dessen Durchmesser d3 weniger als halb so groß ist wie der Durchmesser dl des aus der kreisrunden Messingscheibe bestehenden Kontravibrationselements 50/2. Das aus einem Gummiring mit rundem Querschnitt bestehende Stützelement 56, hat einen Aussendurchmesser, der zumindest annähernd dem Innendurchmesser des Gehäuseteils 6 bzw. dem Durchmesser d2 des Wandteils 45 entspricht. Dieser Gummiring hat eine Härte von etwa 50 bis 60 shore, wie es bei Dichtungsringen üblich ist.

Das im Durchmesser wesentlich kleinere Stützelement 57 besteht aus wesentlich weicherem Gummi oder gummiähnlichem Material mit einer Härte von etwa 30 bis 40 shore.

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Das Querschnittsprofil solcher Stützelemente 57 kann grundsätzlich beliebig sein.

Es ist jedoch von Vorteil, wenn eine Querschnittsform gewählt wird, die sich wenigstens in einer Richtung seiner Ringachse nach außen verjüngt. .Dadurch läßt sich nämlich eine im Anfangsbereich einer axialen Pressung flacher verlaufende Spannungskarakteristik erzielen, so daß es möglich ist, die jeweils optimale Kupplungsspannung, mit welcher das Kontravibrationselement 50/2 gegen das sich am Wandteil 45 abstützende Stützelement 57 gepreßt wird, feiner einzustellen. Um dies realisieren zu können, ist in allen Ausführungsbeispielen als Kopplungsglied 55 eine Schraube vorgesehen, die in eine zentrale Gewindebohrung

58 eingeschraubt ist und die eine zentrale Axialbohrung

59 des Wandteils 45 frei durchragt. Diese Schraube ist mit einem Schraubenkopf 55' versehen, dem als weiteres Dämpfungsglied eine gummi-elastische Unterlegscheibe 60 unterlegt ist. Diese Unterlegscheibe 60 dient zugleich zum Abdichten der Axialbohrung 59 und als Verdrehsicherung für die Schraube, die bewirkt, daß eine einmal eingestellte optimale Kopplungsspannung erhalten bleibt.

Im Gegensatz zu der dargestellten Kopfform des Schraubenkopfes 55', die eine planebene Auflagefläche aufweist, kann auch eine Schraube mit einem Senkkopf verwendet werden.

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Weil es meist schwierig sein dürfte, die passenden Abmessungen des jeweils zur Anwendung kommenden Kontravibrationselementes und die optimale Form und Härte des dazugehörigen Stützelementes rechnerisch zu ermitteln, ist man in der Praxis bei der Ermittlung dieser Größen hauptsächlich auf Versuche angewiesen.

In den Fig. 4 und 6a bis 6b sind einige Stützelemente 57 mit unterschiedlichen Querschnittsformen dargestellt.

Dabei handelt es sich in Fig. 6a um eine sich in beiden Achsrichtungen verjüngende elliptische Form, in den Fig. 6c und 6d um eine sich ebenfalls in beiden Achsrichtungen nach außen hin verjüngende Keil- oder Trapezform, bzw. eine sich nur in einer Achsrichtung verjüngende ebenfalls Keil- oder Trapezform, während die Fig. 6b eine rechtekkige Querschnittsform zeigt. Auch in Fig. 4 weist das ringförmige Stützelement 57 eine trapezförmige Querschnittsform auf.

Mit Hilfe der Kopplungsspannung kann die kompensierende Phasenverschiebung zwischen den Schall-Schwingungen des Wandteils 45 und den gegenerregten Schwingungen des Kontravibrationselementes 50/1 bzw. 50/2 bzw. 50/3 variiert, d.h. optimal eingestellt werden.

Um dabei optimale Ergebnisse zu erzielen, sollte das Kontravibrationselement 50/1, 50/2, 50/3 jeweils eine

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Schwingungsmasse aufweisen, die zumindest annähernd der Schwingungsmasse des den Körperschall erzeugenden Wandteils 45 entspricht, damit die Eigenschwingungen dieser beiden Teile etwa auf der gleichen Frequenz bzw. im gleichen Frequenzbereich liegen. Die zu einer Kompensierung des Körperschalls führende Kompensation wird durch die gegenphasigen Schwingungen erreicht, die wiederum mit Hilfe der am jeweiligen Stützelement 56 bzw. 57 durch entsprechendes Anziehen des als Schraube ausgebildeten Kopplungsgliedes 55 eingestellt werden können.

Die als geschlossene Metallscheiben ausgebildeten Kontravibrationselemente 50/1, die mit ihren ümfangsrändern dicht auf umlaufend geschlossenen Stützelementen 56 aufliegen, welche als O-Ringe ausgebildet jeweils dichtend an den Innenflächen einer Ringwand 26 bzw. 26' bzw. auf einer radialen Ringschulter 7 4 (Fig. 8) anliegen, sind jeweils mit wenigstens einer Durchlaßöffnung 52 versehen, welche die beiden ansonsten durch das Kontravibrationselement 50/1 voneinander getrennten Luftkammern miteinander verbindet.

Um mit einfachen Mitteln auch das Flattern und somit Körpergeräusche des Federelements 27 des Auslaßventils 25 zu vermeiden, ist zwischen dem Kontravibrationselement 50/2

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und dem Federelement 27 ein hochelastisches Dämpfungselement 47 angeordnet, das mit geringem Druck am Federelement 27 anliegt. Dieses Dämpfungselement 47 hat die Form eines dünnwandigen Topfes aus hochelastischem Kunststoff, vorzugsweise aus Silikon. Es ist mit einem Topfboden 49 versehen (Fig. 7), der eine zentrale Bohrung 48 aufweist und mit dem es mittels einer aufgesetzten Klemmscheibe 44 an dem das Kontravibrationselement 50/2 axial durchragenden Endabschnitt des Kopplungsgliedes 55 befestigt ist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dieses Dämpfungselement 47 durch Ankleben des Topfbodens 49 unmittelbar konzentrisch zur Gewindebohrung 58 zu befestigen. Auf der dem Topfboden 49 gegenüberliegenden Seite weist das Dämpfungselement 47 eine Krempe 46 auf, mit der es am Federelement 27 anliegt.

Statt der jeweils einen geschlossenen Ring darstellenden Stützelemente 56, 57 können auch einzelne gummielastische, d.h. Bewegungsenergie absorbierende Stützelemente vorgesehen sein, die in ähnlicher Weise vorzugsweise konzentrisch um das Kopplungsglied 55 herum angeordnet sind. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die ringförmigen Stützelemente mit Stützfüßen zu versehen, die entweder an der Innenseite des Wandteils 45 oder aber jeweils am scheibenförmigen Kontravibrationselement 50/1, 50/2 bzw. 50/3 anliegen.

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Während es grundsätzlich .denkbar wäre, die Kontravibrationselemente 50/1, 50/2 und 50/3 und die dazugehörigen Stützelemente 56, 57 außerhalb des Gehäuseteils 6, d.h. außen auf dem Wandteil 45 anzuordnen, hat ihre Anordnung innerhalb des Gehäuseteils 6 den erheblichen Vorteil, daß sie keinen zusätzlichen Raum beanspruchen, gegen äußere Einflüsse geschützt und im übrigen nicht sichtbar sind.

Es ist auch denkbar, statt eines verstellbaren Kopplungsgliedes 55 ein starres Kopplungsglied vorzusehen. Allerdings müßte man dann auf die Möglichkeit, die optimale Spannung am Stützelement und damit das optimale Erreichen gegenphasiger, d.h. sich gegenseitig aufhebender Vibrationen bzw. Schwingungen, verzichten.

Wie aus Fig. 8 erkennbar ist, läßt sich das Kontravibrationselement 50/1 auch erfolgreich in einem Gehäuseteil 6¹ anwenden, das eine halbkugelartige Querschnittsform aufweist. Es ist auch leicht vorstellbar, daß in diesem Falle auch die Ausführungsform des Kontravibrationselements 50/2 mit dem Stützelement 57 in ähnlicher Weise anwendbar ist, wie das in Fig. 8 dargestellte Kontravibrationselement 50/1, das auf einem O-ringförmigen Stützelement 56 aufliegt, welches sich seinerseits an einer radialen Ringschulter 74 des Wandteils 45' abstützt. Die

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Bodenwand 15 mit dem Auslaßventil 25 ist in Fig. 8 aus Gründen der Einfachheit nicht dargestellt. Es ist erkennbar, daß bei der in Fig. 8 dargestellten glocken- oder haubenartigen Gehäuseform der außerhalb der Ringschulter 74 liegende Wandteil 45' den Körperschall erzeugt.

Fig. 9 zeigt schematisch zwei gegenphasige stehende Vibrationswellen 80 und 81, deren Resultierende die Null-Linie 82 ergibt. Dabei ist erkennbar, daß die beiden Vibrationswellen 80 und 81 jeweils die gleiche Wellenlänge haben und jeweils um die halbe Wellenlänge gegeneinander phasenverschoben sind.

Wenn diese Idealverhältnisse zwischen den Schwingungen des Wandteils 45 bzw. 45' und einem der Kontravibrationselemente 50/1, 50/2, 50/3 nicht ganz erreicht ist, kann es zwar nicht zu einer vollständigen Unterdrückung von Körperschall führen, immerhin können aber angenäherte Ergebnisse mit wesentlich reduziertem Körperschall erreicht werden.

Claims (14)

18.04.96 Schutzansprüche

1. Arbeitsgerät mit einem an Geräte- und/oder Gehäuseteilen Vibrationen und Körperschall verursachenden Arbeitsorgan, insbesondere Membranpumpe mit einem elektromagnetisch angetriebenem Schwinganker (8) und mit einem einen luftgefüllten Hohlraum (7) umschließenden, wannen-, glocken-, hauben- oder topfförmigen Gehäuseteil (6), das einen zum Vibrieren und zur Erzeugung von Körperschall neigenden Wandteil (45) aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Wandteil (45) durch ein zumindest annähernd im Bereich seiner größten Vibrationsamplituden angeordnetes Kopplungsglied (55) mit einem etwa im gleichen Frequenzbereich vibrationsfähigen Kontravibrationselement (50/1, 50/2, 50/3) verbunden ist, das sich unter einer bestimmten Vorspannung auf wenigstens einem dämpfend elastischen, um das Kopplungsglied (55) herum angeordneten und gegen den Wandteil (45) gepreßten Stützelement (56, 57) derart abstützt, daß es die den Körperschall erzeugenden Vibrationen des Wandteils (45) durch gegenphasige Schwingungen kompensiert .

2. Arbeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontravibrationselement (50/1, 50/2, 50/3) aus einer zumindest annähernd kreisrunden Metallscheibe besteht, die einen kleineren Durchmesser aufweist als der Wandteil (45), und daß das Stützelement (56, 57) aus einem Schwingungsenergie absorbierenden Gummiring od. dgl. besteht, auf dem die Metallscheibe aufliegt.

3. Arbeitsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe mit ihrem Rand auf einem Gummi-.. ring (56) aufliegt, dessen Ringdurchmesser etwa dem des Wandteils (45) entspricht.

Arbeitsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der aus Messing oder Stahl bestehenden Metallscheibe (50/2) um etwa ein Fünftel bis ein Viertel kleiner ist als der Durchmesser des Wandteils (45).

5. Arbeitsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Durchmesser des Gummiringes (57)

höchstens halb so groß ist wie der Durchmesser der Metallscheibe (50/2).

6. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte der Stützelemente (56, 57) bzw. des Gummiringes zwischen 30 shore und 50 shore liegt.

7. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungsglied (55) aus einer Schaftschraube besteht, durch welche der Wandteil mit dem Kontravibrationselement (50/1, 50/2, 50/3) mittels eines Gewindeeingriffs spannbar verbunden ist.

Arbeitsgerät nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Gummiring (57) ein Querschnittsprofil aufweist, das sich wenigstens in einer Richtung seiner Ringachse nach außen verjüngt.

9. Arbeitsgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe mehrere Radialvor-

sprünge (51) aufweist, welche auf einem gummielastischen O-Ring (56) oder jeweils auf einzelnen gummielastischen Stützelementen stützend aufliegen.

10. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche !"bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontravibrationselement im Innern des Gehäuseteils in einer Ebene angeordnet ist, die zumindest annähernd parallel zum Wandteil verläuft.

11. Arbeitsgerät nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufend auf dem O-Ring (56) aufliegende Metallscheibe (50/1) mit wenigstens einer Durchlaßöffnung (52) versehen ist, welche die beiden durch die Metallscheibe getrennten Hohlraumteile miteinander verbindet.

12. Arbeitsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaftschraube eine Axialbohrung (59) des Wandteils (45) durchragt und einen Schraubenkopf (55') aufweist, der mit einer gummi-elastischen Unterlegscheibe (60) versehen ist.

13. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12 mit einem Auslaßventil, das in einer eine Membranpumpkammer (20) vom Hohlraum (7) des Gehäuseteils (6) trennenden und dem Wandteil (45) gegenüberliegenden Bodenwand (15) angeordnet ist und das als Schließorgan ein auf der Hohlraumseite angeordnetes, eine Ventilöffnung (30) schließend abdeckendes blattförmiges Federelement (27) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen dem Kontravibrationselement (50/2) und dem Federelement (27) ein hochelastisches Dämpfungselement (47) angeordnet ist, das mit geringem Druck am Federelement (27) anliegt.

14. Membranpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (47) die Form eines dünnwandigen Topfes aus elastischem Kunststoff aufweist und mit seinem Topfboden (48) am Kopplungsglied (55) oder am Kontravibrationselement (50/2) befestigt ist.