WO2003078841A1 - Pumpe - Google Patents

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Erich Becker
Erwin Hauser
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Knf Neuberger Gmbh
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    • F04B53/16—Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections

Definitions

  • the invention relates to a pump with an oscillating pump part, the pump having a pump housing with a working space and a crankcase delimited by the pump part, in which there is a pump drive with a drive shaft which is mounted in the bearings arranged in the walls of the cube housing. At least one of which is inserted into a through opening in a crankcase wall, and wherein the pump has a suction guide that is separate from the crankcase.
  • the solution to this problem according to the invention consists in particular in that at least one flow channel for pressure equalization of the crankcase during the oscillatory movements of the pump part is provided in the crankcase walls and that a flow damper is arranged in the at least one flow channel.
  • the pump according to the invention has at least one flow channel in the crankcase walls, which effects a pressure compensation of the crankcase during the oscillating movements of the pump part.
  • a flow damper is arranged which flows through Air volume is limited.
  • the flow damper in the flow channel is reduced so much by the flow damper that the noise caused by an air flow is also greatly reduced.
  • the pump according to the invention is therefore characterized by a particularly low-noise run.
  • An oil-free air compressor is known from DE 201 19 407 U1, which has a compressor housing which is divided into a crankshaft housing and a working cylinder by an oscillating piston. A check valve is provided on the piston, allowing air to flow from the crankcase through the check valve into the cylinder.
  • the working cylinder is only provided with an air outlet opening and a check valve.
  • the crankshaft housing is provided on one side with an air inlet opening that covers an air filter.
  • the previously known air compressor does not have an intake guide that is independent of the crankshaft housing.
  • a shaft seal which has a labyrinth seal on both sides of a shaft bearing located in a through opening.
  • the passages of the labyrinth seal are so narrow that almost no flow passage is possible anyway.
  • the passages of the labyrinth seals are kept, at least in regions, under a pressure which is higher than the pressure prevailing outside the bearing. In this way, the labyrinth seals of the known shaft seal can effectively prevent any flow passage in the area of the passage opening.
  • a particularly advantageous further development according to the invention of its own worthy of protection provides that at least one through-opening having at least one bearing is designed as a flow channel, and that in the area of the at least one bearing inserted into the through-opening designed as a flow channel, a flow damper covering the clear channel cross-section is arranged.
  • at least one through opening having at least one bearing is designed as a flow channel. Since a flow damper is also arranged in the passage opening forming the flow channel, the amount of air flowing through the bearing is greatly reduced. As a result, the flow velocity in the gap remaining in the bearing drops so much that the noise caused by the air flow is also greatly reduced.
  • a particularly simple and advantageous embodiment according to the invention provides that the flow damper is formed by one or more disks made of open-pore or the like gas-permeable material with high pneumatic resistance.
  • the flow damper can consist, for example, of one or more disks made of open-pore foam material.
  • the flow damper is formed by one or more felt or fleece disks.
  • At least one relief opening is provided in the crankcase wall, which is preferably covered with a flow damper. Air can be exchanged through this relief opening in the crankcase wall in such a way that the air flow hardly has to force itself through the bearings located in the through openings.
  • the flow damper is provided on both sides of the bearing inserted into a through opening.
  • the invention described above can be used for example in reciprocating pumps with a reciprocating piston serving as a pump part.
  • a preferred development according to the invention provides that the pump as a diaphragm pump and whose oscillating pump part is designed as a membrane.
  • a diaphragm pump 1 which serves as a compressor or as a vacuum pump.
  • the diaphragm pump 1 has a pump housing 2, in which a working space 3 is delimited from a crankcase 4 by an oscillating pump part.
  • a membrane 5 made of elastic material serves as the pump part, which is clamped on its membrane circumference in the pump housing 2 and which can be set into oscillating movements by means of an eccentric drive serving as a pump drive 6.
  • the membrane 5 is shown here in a top dead center, in which it fills the working space 3 almost form-fitting.
  • the pump drive 6 is provided with its drive shaft 7 in the crankcase 4.
  • the drive shaft 7 is mounted on both sides of the eccentric drive 6 in roller bearings 8, 9 which are arranged in the crankcase walls and are designed here as ball bearings.
  • roller bearings 8, 9 which are arranged in the crankcase walls and are designed here as ball bearings.
  • the bearing 8 is inserted into a through opening 11 located in the crankcase wall and leading out of the crankcase 4.
  • the bearing 9 is also inserted on the opposite crankcase wall into a through opening 11 leading out of the crankcase 4. So that no grease escapes from the grease-lubricated bearings 8, 9 even when the pump 1 is hot and thus the lubrication is reduced, the bearings 8, 9 are covered on both sides by cover disks 12. These cover plates seal against the ball bearing inner ring without contact.
  • a flow damper covering the bearing opening is arranged in the area of the bearings 8, 9 inserted into the through openings 11 of the crankcase walls.
  • This flow damper is formed here by discs 13 made of fleece, felt or the like gas-permeable material with high pneumatic resistance, which are provided on both sides of the bearings.
  • This flow damper greatly reduces the amount of air flowing through the bearings and in particular through the gap remaining between the inner and outer ring of the bearings. As a result, the flow velocity in the bearing gap drops so much that the noise caused by the air flow is also greatly reduced.
  • the pump 1 shown here is therefore characterized by a particularly low-noise run.
  • a relief opening 14, 14 / is additionally provided, which is covered here by a flow damper.
  • the flow damper assigned to the relief opening 14, 14 ' is also formed from a plurality of gas-permeable discs 15 with high pneumatic resistance, in particular from a plurality of fleece or felt discs.
  • the relief opening 14, 14 ' is dimensioned such that the resistance in the region of the Bearing openings of the bearings 8, 9 is larger than that in the area of the relief opening 14, 14 '.
  • the disks 15 can also be selected so that their pneumatic resistance is less than the resistance in the area of the bearings 8, 9. In this way, it is avoided that the pressure equalization between the crankcase 4 and the atmosphere is only partially via the bearings 8, 9 takes place; At the same time, it is ensured that the grease required for bearing lubrication cannot flow outside.
  • the pump shown here is characterized by a particularly low-noise mode of operation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpe (1) mit einem oszillierenden Pumpteil, wobei die Pumpe ein Pumpengehäuse (2) mit einem Arbeitsraum (3) und einem von diesen durch das Pumpteil abgegrenzten Kurbelgehäuse (4) aufweist, in dem sich ein Pumpenantrieb (6) mit einer Antriebswelle (7) befindet, die in den Kurbelgehäuse-Wandungen angeordneten Lagern (8, 9) gelagert ist, von denen zumindest eines in eine Durchgangsöffnung (11) in einer Kurbelgehäuse-Wandung eingesetzt ist, und wobei die Pumpe eine vom Kurbelgehäuse getrennte Ansaugführung hat. Für die erfindungsgemässe Pumpe (1) ist kennzeichnend, dass in den Kurbelgehäusewandungen zumindest ein Strömungskanal zum Druckausgleich des Kurbelgehäuses während der Oszillationsbewegungen des Pumpteils vorgesehen ist und dass in dem zumindest einen Strömungskanal ein Strömungsdämpfer angeordnet ist, wobei eine Ausführungsform bevorzugt wird, bei der zumindest eine, wenigstens ein Lager aufweisende Durchgangsöffnung als Strömungskanal ausgestaltet ist.

Description

Pumpe
Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einem oszillierenden Pumpteil, wobei die Pumpe ein Pumpengehäuse mit einem Arbeitsraum und einem von diesem durch das Pumpteil abgegrenzten Kurbelgehäuse aufweist, in dem sich ein Pumpenantrieb mit einer Antriebswelle befindet, die in den Kubelgehäuse-Wandungen angeordneten Lagern gelagert ist, von denen zumindest eines in eine Durchgangsöffnung in einer Kurbelgehäuse-Wandung eingesetzt ist, und wobei die Pumpe eine vom Kurbelgehäuse getrennte Ansaugführung hat.
Es sind bereits verschiedene Pumpen der eingangs erwähnten Art bekannt, die als Verdichter- oder Vakuumpumpen dienen. Diese vorbekannten Pumpen, die als Kolben- oder Membranpumpen ausgestaltet sind, weisen einen Hubkolben oder eine Membrane als os- zillierendes Pumpteil auf. Die vorbekannten Pumpen haben ein Pumpengehäuse, in welchem das oszillierende Pumpteil einen Arbeitsraum von einem Kurbelgehäuse abgrenzt. Im Kurbelgehäuse ist ein Pumpenantrieb mit einer Antriebswelle vorgesehen, die in den Kurbelgehäuse-Wandungen angeordneten Lagern gelagert ist. Um ein aus dem Kurbelgehäuse vorstehendes Wellenende mit einem Antriebsmotor zu verbinden, ist zumindest eines dieser Lager in eine in der Kurbelgehäuse-Wandung befindliche und aus dem Kurbelgehäuse führende Durchgangsöffnung eingesetzt.
Es ist bereits bekannt, die Lager solcher Pumpen als fettge- schmierte Lager auszuführen. Damit auch bei heißer Pumpe kein Fett aus den Lagern austritt und somit die Schmierung reduziert, sind die Lager dieser vorbekannten Pumpen seitlich mit Deckscheiben überdeckt. Diese Deckscheiben dichten berührungs- P T/EP03/02524
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los gegenüber dem Kugellager-Innenring ab.
Durch die Oszillationsbewegung des Pumpteils wird jedoch auch der Druck im Kurbelgehäuse zwangsläufig entsprechend den Pumpzyklen erhöht oder entlastet. Die dabei ein- und ausströmende Luft kann über einen von den Deckscheiben freigehaltenen Spalt durch die in die Durchgangsöffnungen eingesetzten Lager entweichen. Da der Querschnitt dieses Spalts wegen der gewünschten Dichtwirkung sehr klein ist, erhält die Luft dort eine hohe Luftgeschwindigkeit, die sich als unangenehmes Geräusch bemerkbar macht. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass das Lagerfett langsam aus dem Kugellager herausbefördert wird.
Solche Pumpen werden jedoch häufig in Labors oder auch in Operationssälen verwendet, wo derart störende Geräusche die Konzentration der Anwesenden erheblich beeinträchtigen können.
Es besteht daher die Aufgabe, eine Pumpe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die sich durch eine besonders geräuscharme Betriebsweise auszeichnet.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht insbesondere darin, dass in den Kurbelgehäusewandungen zumindest ein Strömungskanal zum Druckausgleich des Kurbelgehäuses während der Oszillationsbewegungen des Pumpteils vorgesehen ist und dass in dem zumindest einen Strδmungskanal ein Strömungsdämpfer angeordnet ist .
Die erfindungsgemäße Pumpe weist in den Kurbelgehäusewandungen zumindest einen Strömungskanal auf, der einen Druckausgleich des Kurbelgehäuses während der Oszillationsbewegungen des Pumpteils bewirk . In diesem zumindest einen Strömungskanal ist ein Strömungsdämpfer angeordnet, der die durchströmende Luftmenge in Grenzen hält . Durch den Strömungsdämpfer wird die Strömungsgeschwindigkeit im Strömungskanal so stark reduziert, dass auch das durch einen Luftstrom entstehende Geräusch stark vermindert wird. Die erfindungsgemäße Pumpe zeichnet sich daher durch einen besonders geräuscharmen Lauf aus .
Aus der DE 201 19 407 U1 ist ein ölloser Luftkompressor bekannt, der ein Kompressorgehäuse hat, das durch einen oszillierenden Kolben in ein Kurbelwellengehäuse und einen Arbeitszylinder unterteilt ist. Am Kolben ist ein Rückschlagventil vorgesehen, wodurch die Luft von dem Kurbelwellengehäuse durch das Rückschlagventil in den Zylinder strömen kann. Um die Ansaugführung allein durch das Kurbelwellengehäuse zu bewirken, ist der Arbeitszylinder nur mit einer Luftaustrittsöffnung und einem Rückschlagventil versehen. Das Kurbelwellengehäuse ist an einer Seite mit einer Lufteintrittsöffnung versehen, die ein Luftfilter abdeckt. Eine vom Kurbelwellengehäuse unabhängige Ansaugführung weist der vorbekannte Luftkompressor nicht auf.
In Niemann, G, Maschinenelemente, Bd.1, Konstruktion und Berechnung von Verbindungen, Lagern, Wellen, Verlag Springer, Berlin, 2. Auflage 1975, S. 342, sind verschiedene gebräuchliche berührende Dichtungen dargestellt. U.a. sind dort auch Filzringdichtungen beschrieben, die den zwischen einer, eine Durchgangsöffnung durchsetzenden Welle einerseits und der die Durchgangsöffnung begrenzenden Gehäusewandung andererseits verbleibenden Spalt abdichten. Um die allein abdichtende Funktion der Filzringdichtungen ermöglichen zu können, wird dieser Spalt von vorneherein möglichst derart klein bemessen, dass Undichtigkeiten und entsprechende Strömungen weitestgehend vermieden werden. Eine vergleichbare Filzringdichtung ist in der DE 692 03 605 T2 beschrieben.
Aus der DE-PS 975 981 kennt man bereits eine Wellenabdichtung, die beidseits von einem, in einer Durchgangsöffnung befindlichen Wellenlager jeweils eine Labyrinthdichtung hat. Die Gänge der Labyrinthdichtung sind so eng bemessen, dass ohnehin nahezu kein Strömungsdurchlaß möglich ist. Zusätzlich werden die Gänge der Labyrinthdichtungen zumindest bereichsweise unter einem Druck gehalten, der höher ist, als der außerhalb des Lagers herrschende Druck. Auf diese Weise können die Labyrinthdichtungen der vorbekannten Wellenabdichtung jeden Strömungsdurchlaß im Bereich der Durchgangsöffnung wirkungsvoll unterbinden.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung gemäß der Erfindung von eigener schutzwürdiger Bedeutung sieht vor, dass zumindest eine, wenigstens ein Lager aufweisende Durchgangsöffnung als Strömungskanal ausgebildet ist, und dass im Bereich des zumindest einen, in die als Strömungskanal ausgestaltete Durchgangsöffnung eingesetzten Lagers ein den lichten Kanalquerschnitt abdeckender Strömungsdämpfer angeordnet ist. Bei dieser mit besonders geringem Herstellungsaufwand verbundenen Weiterbildung gemäß der Erfindung ist zumindest eine, wenigstens ein Lager aufweisende Durchgangsöffnung als Strömungskanal ausgebildet . Da auch in der den Strömungskanal bildenden Durchgangsöffnung ein Strömungsdämpfer angeordnet ist, wird die durch das Lager durchströmende Luftmenge stark verringert. Dadurch sinkt die Strömungsgeschwindigkeit in dem im Lager verbleibenden Spalt so stark, dass auch das durch den Luftstrom entstehende Geräusch stark reduziert wird. Eine besonders einfache und vorteilhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass der Strömungsdämpfer durch eine oder mehrere Scheiben aus offenporigem oder dergleichen gasdurchlässigem Material mit hohem pneumatischen Widerstand gebildet ist . Dabei kann der Strömungsdämpfer beispielsweise aus einer oder mehreren Scheiben aus offenporigem Schaumstoffmaterial bestehen.
Bevorzugt wird jedoch, wenn der Strömungsdämpfer durch eine oder mehrere Filz- oder Vliesscheiben gebildet ist.
Um die durch den hohen pneumatischen Widerstand im Pumpengehäuse und das aus oszillierende Pumpteil entstehende pulsierende Druckerhöhung abzubauen, kann es vorteilhaft sein, wenn wenigstens eine Entlastungsöffnung in der Kurbelgehäuse-Wandung vorgesehen ist, die vorzugsweise mit einem Strömungsdämpfer abgedeckt ist. Durch diese Entlastungsöffnung in der Kurbelgehäuse-Wandung kann ein Luftaustausch derart erfolgen, dass der Luftstrom sich kaum noch durch die in den Durchgangsöffnungen befindlichen Lager zwängen muß.
Dies wird noch begünstigt, wenn der pneumatische Widerstand im Bereich der Lageröffnung (en) größer ist als der im Bereich der Entlastungsöffnung (en) .
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Strömungsdämpfer beidseits des in eine Durchgangsöffnung eingesetzten Lagers vorgesehen ist .
Die vorstehend beschriebene Erfindung kann beispielsweise bei Hubkolbenpumpen mit einem als Pumpteil dienenden Hubkolben eingesetzt werden. Eine bevorzugte Weiterbildung gemäß der Erfindung sieht jedoch vor, dass die Pumpe als Membranpumpe und deren oszillierendes Pumpteil als Membrane ausgestaltet ist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen sowie der Zeichnung. Die einzelnen Merkmale können je für sich oder zu mehreren bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung verwirklicht sein.
In der einzigen Figur ist eine Membranpumpe 1 dargestellt, die als Verdichter oder als Vakuumpumpe dient . Die Membranpumpe 1 hat ein Pumpengehäuse 2, in welchem ein Arbeitsraum 3 durch ein oszillierendes Pumpteil von einem Kurbelgehäuse 4 abgegrenzt ist. Als Pumpteil dient eine Membrane 5 aus elastischem Material, die an ihrem Membranumfang im Pumpengehäuse 2 eingespannt wird und die mittels eines als Pumpantrieb 6 dienenden Exzenterantriebs in Oszillationsbewegungen versetzt werden kann.
Die Membrane 5 ist hier in einem oberen Totpunkt dargestellt, in welchem sie den Arbeitsraum 3 nahezu formschlüssig ausfüllt.
Der Pumpenantrieb 6 ist mit seiner Antriebswelle 7 im Kurbelgehäuse 4 vorgesehen. Die Antriebswelle 7 ist beidseits des Exzenterantriebs 6 in Wälzlagern 8, 9 gelagert, die in den Kurbelgehäuse-Wandungen angeordnet und hier als Kugellager ausgebildet sind. Um das aus dem Kurbelgehäuse 4 vorstehende Wellenende 10 mit einem Antriebsmotor zu verbinden, ist zumindest das Lager 8 in eine in der Kurbelgehäuse-Wandung befindliche und aus dem Kurbelgehäuse 4 führende Durchgangsöffnung 11 eingesetzt.
Bei der hier dargestellten Pumpe 1 ist auch das Lager 9 auf der gegenüberliegenden Kurbelgehäuse-Wandung in eine aus dem Kurbelgehäuse 4 führende Durchgangsöffnung 11 eingesetzt. Damit auch bei heißer Pumpe 1 kein Fett aus den fettgeschmier- ten Lagern 8, 9 austritt und somit die Schmierung reduziert wird, sind die Lager 8, 9 beidseits durch Deckscheiben 12 überdeckt . Diese Deckscheiben dichten berührungslos gegenüber dem Kugellager-Innenring ab.
Wie aus der Zeichnung deutlich wird, ist im Bereich der in die Durchgangsöffnungen 11 der Kurbelgehäuse-Wandungen eingesetzten Lager 8, 9 ein die Lageröffnung abdeckender Strömungsdämpfer angeordnet . Dieser Strömungsdämpfer wird hier durch Scheiben 13 aus Vlies, Filz oder dergleichen gasdurchlässigem Material mit hohem pneumatischem Widerstand gebildet, die beidseits der Lager vorgesehen sind.
Durch diesen Strömungsdämpfer wird die durch die Lager und insbesondere die durch den zwischen Innen- und Außenring der Lager verbleibenden Spalt durchströmende Luftmenge stark verringert. Dadurch sinkt die Strömungsgeschwindigkeit im Lagerspalt so stark, dass auch das durch den Luftström entstehende Geräusch stark reduziert wird. Die hier dargestellte Pumpe 1 zeichnet sich daher durch einen besonders geräuscharmen Lauf aus .
Um die durch den hohen pneumatischen Widerstand im Pumpengehäuse und das oszillierende Pumpteil 5 entstehende pulsierende Druckerhöhung abzubauen, ist zusätzlich eine Entlastungsöffnung 14, 14/ vorgesehen, die hier durch einen Strömungsdämpfer abgedeckt ist. Auch der der Entlastungsöffnung 14, 14' zugeordnete Strömungsdämpfer ist aus mehreren gasdurchlässigen Scheiben 15 mit hohem pneumatischem Widerstand, insbesondere aus mehreren Vlies- oder Filzscheiben, gebildet. Die Entlastungsöffnung 14, 14' ist so dimensioniert, dass der Widerstand im Bereich der Lageröffnungen der Lager 8, 9 größer ist als der im Bereich der Entlastungsöffnung 14, 14'. Zusätzlich oder stattdessen können auch die Scheiben 15 so gewählt werden, daß deren pneumatischer Widerstand kleiner ist als der Widerstand im Bereich der Lager 8, 9. Auf diese Weise wird vermieden, dass der Druckausgleich zwischen Kurbelgehäuse 4 und Atmosphäre auch nur zum Teil über die Lager 8, 9 erfolgt; gleichzeitig wird sichergestellt, dass das zur Lagerschmierung benötigte Fett nicht nach außen fließen kann.
Die hier dargestellte Pumpe zeichnet sich durch eine besonders geräuscharme Betriebsweise aus.
- Ansprüche -

Claims

Ansprüche
Pumpe (1) mit einem oszillierenden Pumpteil, wobei die Pumpe ein Pumpengehäuse (2) mit einem Arbeitsraum (3) und einem von diesem durch das Pumpteil abgegrenzten Kurbelgehäuse (4) aufweist, in dem sich ein Pumpenantrieb (6) mit einer Antriebswelle (7) befindet, die in den Kurbelgehäuse-Wandungen angeordneten Lagern (8, 9) gelagert ist, von denen zumindest eines in eine Durchgangsöffnung (11) in einer Kurbelgehäuse-Wandung eingesetzt ist, und wobei die Pumpe eine vom Kurbelgehäuse getrennte Ansaugführung hat, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kurbelgehäusewandungen zumindest ein Strömungskanal zum Druckausgleich des Kurbelgehäuses während der Oszillationsbewegungen des Pumpteils vorgesehen ist und dass in dem zumindest einen Strömungskanal ein Strömungsdämpfer angeordnet ist .
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine, wenigstens ein Lager aufweisende Durchgangsöffnung (11) als Strömungskanal ausgebildet ist und dass im Bereich des zumindest einen, in die als Strömungskanal ausgestaltete Durchgangsöffnung (11) eingesetzten Lagers (8, 9) ein den lichten Kanalquerschnitt abdeckender Strömungsdämpfer angeordnet ist.
Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsdämpfer durch eine oder mehrere Scheiben (13) aus offenporigem oder dergleichen gasdurchlässigem Material mit hohem pneumatischen Widerstand gebildet ist. 2524
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Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass der Strδmungsdämpfer durch eine oder mehrere Filz- und/oder Vliesscheiben (13) gebildet ist.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Entlastungsöffnung (14, 14') in der Kurbelgehäuse-Wandung vorgesehen ist die vorzugsweise mit einem Strömungsdämpfer abgedeckt ist.
Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Widerstand im Bereich der Lageröffnung (en) größer ist als der im Bereich der Entlastungsöffnung (en) (14, 14').
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsdämpfer beidseits des in eine Durchgangsöffnung (11) eingesetzten Lagers vorgesehen ist .
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) als Membranpumpe und deren oszillierendes Pumpteil als Membrane (5) ausgestaltet ist.
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