CH712767A2

CH712767A2 - Ansaugschalldämpfer.

Info

Publication number: CH712767A2
Application number: CH00758/17A
Authority: CH
Inventors: Spatz Urban; Schorer Paul; Hermann Ricardo
Original assignee: Man Diesel & Turbo Se
Priority date: 2016-07-19
Filing date: 2017-06-12
Publication date: 2018-01-31
Also published as: DE102016213182A1; CH712767B1; JP2018025191A; KR20180009696A; CN107630772A

Abstract

Ansaugschalldämpfer (10), mit einem zylinderförmigen Gehäuse (12), welches sich gegenüberliegende Stirnwände (13, 14) und eine sich zwischen den Stirnwänden (13, 14) erstreckende Mantelwand (15) aufweist, mit einem im Bereich der Mantelwand (15) ausgebildeten Hauptströmungseintritt (16) und mit einem im Bereich einer Stirnwand (14) ausgebildeten Hauptströmungsaustritt (17), wobei ein erstes Medium beim Durchströmen des Ansaugschalldämpfers zwischen dem Hauptströmungseintritt (16) und dem Hauptströmungsaustritt (17) von einer im Wesentlichen radialen Zuströmrichtung in eine im Wesentlichen axiale Abströmrichtung umlenkbar ist. Der Ansaugschalldämpfer(10) weist ein sich in Axialrichtung erstreckendes Zusatzströmungsführungselement (18) für ein zweites Medium auf, dessen Zusatzströmungsaustritt (19) im Gehäuse (12) stromabwärts der Strömungsumlenkung des ersten Mediums derart positioniert ist, dass das zweite Medium, welches das Zusatzströmungsführungselement (18) durchströmt, mit dem ersten Medium im Gehäuse (12) stromabwärts der Strömungsumlenkung des ersten Mediums mischbar ist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Ansaugschalldämpfer für einen Verdichter eines Abgasturboladers und einen Abgasturbolader.

[0002] Die EP 2 386 761 A2 offenbart unterschiedliche Ausführungsformen von Ansaugschalldämpfern für einen Verdichter eines Abgasturboladers. So ist dort ein Ansaugschalldämpfer mit einem zylinderförmigen Gehäuse offenbart, wobei das Gehäuse sich gegenüberliegende, kreisförmige Stirnwände und eine sich zwischen diesen Stirnwänden erstreckende, rohrartige Mantelwand aufweist. Im Bereich der Mantelwand ist ein Hauptströmungseintritt für eine Hauptströmung eines ersten Mediums ausgebildet, wobei im Bereich einer Stirnwand ein Hauptströmungsaustritt für die Hauptströmung dieses ersten Mediums ausgebildet ist. Dabei erfährt das erste Medium beim Durchströmen des Ansaugschalldämpfers zwischen dem Hauptströmungseintritt und dem Hauptströmungsaustritt eine Umlenkung von einer im Wesentlichen radialen Zuströmung in eine im Wesentlichen axiale Abströmung, um so in Axialrichtung den nachgeschalteten Verdichter anzuströmen. Das erste Medium ist zu verdichtende Ladeluft.

[0003] Aus der EP 2 386 761 A2 ist es weiterhin bekannt, im Bereich des Ansaugschalldämpfers das erste Medium der Hauptströmung mit einem zweiten Medium einer Zusatzströmung zu vermischen, wobei es sich beim zweiten Medium der Zusatzströmung zum Beispiel um Verdichter-Bypass-Luft oder um ein Luft-Brennstoff-Gemisch handeln kann. Nach der EP 2 386 761 A1 ist zur Führung der Zusatzströmung des zweiten Mediums ein Verdichterzusatzgehäuse erforderlich, welches zwischen dem Ansaugschalldämpfer und dem Verdichter eines Abgasturboladers positioniert ist. Dabei ist das zweite Medium der Zusatzströmung mit dem ersten Medium der Hauptströmung stromaufwärts der Umlenkung der Hauptströmung mischbar.

[0004] Aus dem Stand der Technik bekannte Ansaugschalldämpfer verfügen über eine Vielzahl von Nachteilen. So erfordert das nach dem Stand der Technik erforderliche Verdichterzusatzgehäuse einen erhöhten konstruktiven Aufwand, einen erhöhten Bauraumbedarf und erhöhte Kosten.

[0005] Bei einer weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Ausführung eines Ansaugschalldämpfers findet eine radiale Einleitung stromabwärts im Ansaugschalldämpfer statt, was eine «abgesetzte» Anordnung des Schalldämpfers zur Folge hat. Dies wirkt sich negativ auf den Bauraum aus und führt zu weiteren Nachteilen wie Kostenerhöhung, Schwingungsanregung durch gestörte Zuströmung etc. Die Art der Strömungsführung und Mischung des ersten Mediums mit dem zweiten Medium im Bereich des dem Ansaugschalldämpfers kann im nachgeschalteten Verdichter, insbesondere das Laufrad des nachgeschalteten Verdichters, zu Schwingungen anregen. Dies läuft einem gewünschten stabilen Verdichterbetrieb entgegen.

[0006] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Ansaugschalldämpfer und einen Abgasturbolader zu schaffen.

[0007] Diese Aufgabe wird durch einen Ansaugschalldämpfer nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäss weist der Ansaugschalldämpfer ein sich in Axialrichtung erstreckendes Zusatzströmungsführungselement für ein zweites Medium auf, dessen Zusatzströmungsaustritt im Gehäuse stromabwärts der Strömungsumlenkung des ersten Mediums derart positioniert ist, dass das zweite Medium, welches das Zusatzströmungsführungselement durchströmt, mit dem ersten Medium im Gehäuse stromabwärts der Strömungsumlenkung des ersten Mediums mischbar ist. Das Zusatzströmungsführungselement ist dabei im Bereich des Zusatzströmungsaustritts vom ersten Medium umströmbar.

[0008] Der erfindungsgemässe Ansaugschalldämpfer erfordert kein Verdichterzusatzgehäuse. Hierdurch reduzieren sich der konstruktive Aufwand, Kosten und Bauraum. Ausserdem wird das Schwingungsverhalten eines auf einem Motor montierten Turboladers nicht negativ durch die Verwendung eines Verdichterzusatzgehäuses bzw. eines zwischen Verdichtergehäuse und Schalldämpfer angeordneten Rohrsegments mit radialer Gaszuführung beeinflusst. Damit ist insgesamt ein optimierter Verdichterbetrieb am Motor möglich.

[0009] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich das Zusatzströmungsführungselement für das zweite Medium zentral in Richtung einer Längsmittelachse des zylinderförmigen Gehäuses, sodass eine Längsmittelachse des Zusatzströmungsführungselements und die Längsmittelachse des zylinderförmigen Gehäuses zusammenfallen. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauform des Ansaugschalldämpfers und damit eines den Ansaugschalldämpfer aufweisenden Abgasturboladers. Ferner ist eine winkelunabhängige Positionierung des Ansaugschalldämpfers bezogen auf den Verdichter des Abgasturboladers möglich.

[0010] Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Zusatzströmungsaustritt des Zusatzströmungsführungselements einen zweiten Strömungsquerschnittsfläche für zweite Medium auf, wobei der Ansaugschalldämpfer in der Ebene des Zusatzströmungsaustritts einen freien Strömungsquerschnitt für das erste Medium mit einer ersten Strömungsquerschnittsfläche aufweist, wobei das Verhältnis der zweiten Strömungsquerschnittsfläche zur ersten Strömungsquerschnittsfläche zwischen 0,02 und 0,09, bevorzugt zwischen 0,03 und 0,08, besonders bevorzugt zwischen 0,035 und 0,075, beträgt. Dieses Strömungsquerschnittverhältnis erlaubt eine besonders vorteilhafte Durchmischung von erstem Medium und zweitem Medium unter Vermeidung von Schwingungsanregungen des Verdichters, wodurch ein besonders vorteilhafter Verdichterbetrieb möglich ist.

[0011] Der erfindungsgemässe Abgasturbolader ist in Anspruch 8 definiert.

[0012] Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1: einen schematisierten Querschnitt durch einen erfindungsgemässen Ansaugschalldämpfer; und Fig. 2: einen perspektivischen Querschnitt durch einen erfindungsgemässen Ansaugschalldämpfer.

[0013] Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Ansaugschalldämpfer insbesondere für einen Verdichter eines Abgasturboladers und einen Abgasturbolader mit einem derartigen Ansaugschalldämpfer.

[0014] Fig. 1 zeigt stark schematisiert einen Querschnitt durch einen erfindungsgemässen Ansaugschalldämpfer 10 zusammen mit einem dem Ansaugschalldämpfer 10 nachgeordneten Verdichter 11 eines Abgasturboladers.

[0015] Der Verdichter 11 eines Abgasturboladers dient der Verdichtung von zu verdichtender Ladeluft, die einer Brennkraftmaschine zugeführt wird. In einer nicht gezeigten Turbine des Abgasturboladers wird Abgas, welches die Brennkraftmaschine verlässt, entspannt, wobei hierbei gewonnene Energie genutzt wird, um den Verdichter 11 anzutreiben. Vom Verdichter 11 ist ein Verdichterlaufrad 22 gezeigt.

[0016] Der Ansaugschalldämpfer 10, der dem Verdichter 11 vorgelagert ist, dient dem Ansaugen von zu verdichtender Ladeluft sowie der Führung der angesaugten, zu verdichtenden Ladeluft in Richtung auf den Verdichter 11.

[0017] Der Ansaugschalldämpfer lOverfügt über ein Gehäuse 12 mit sich gegenüberliegenden Stirnwänden 13,14sowie einer Mantelwand 15, wobei sich die Mantelwand 15 zwischen den beiden Stirnwänden 13, 14 erstreckt. Die beiden Stirnwände 13, 14 sind typischerweise kreisrund ausgeführt, wobei die sich zwischen den beiden Stirnwänden 13, 14 erstreckende Mantelwand 15 typischerweise rohrartig ausgeführt ist.

[0018] Im Bereich der Mantelwand 15 des Gehäuses 12 des Ansaugschalldämpfers 10 ist ein Hauptströmungseintritt 16 für die Hauptströmung eines ersten Mediums ausgebildet. Im Bereich einer der Stirnflächen 14 des Gehäuses 12 ist ein Hauptströmungsaustritt 17 für die Hauptströmung des ersten Mediums ausgebildet.

[0019] Fig. 1 verdeutlicht mit dem Pfeil 20 die Hauptströmung des ersten Mediums zwischen dem Hauptströmungseintritt 16 und dem Hauptströmungsaustritt 17 des Gehäuses 12 des Ansaugschalldämpfers 10, wobei das erste Medium 20 und damit die Hauptströmung beim Durchströmen des Gehäuses 12 des Ansaugschalldämpfers 10 bzw. beim Durchströmen des Ansaugschalldämpfers 10 eine Strömungsumlenkung von einer im Wesentlichen radialen Zuströmrichtung in eine im Wesentlichen axiale Abströmrichtung erfährt. Hierzu können im Gehäuse 12 des Ansaugschalldämpfers 10 entsprechende Strömungsumlenkelemente positioniert sein.

[0020] Beim ersten Medium handelt es sich um im Verdichter 11 zu verdichtende Ladeluft.

[0021] Der erfindungsgemässe Ansaugschalldämpfer 10 verfügt über ein sich in Axialrichtung desselben bzw. des Gehäuses 12 erstreckendes Zusatzströmungsführungselement 18 für ein zweites Medium. Das Zusatzströmungsführungselement 18 für das zweite Medium stellt einen Zusatzströmungsaustritt 19 bereit, der im Gehäuse 12 stromabwärts der Strömungsumlenkung des ersten Mediums 20 derart positioniert ist, dass das zweite Medium, welches das Zusatzströmungsführungselement 18 durchströmt und das Zusatzströmungsführungselement 18 im Bereich des Zusatzströmungsaustritts 19 verlässt, mit dem ersten Medium im Gehäuse 20 stromabwärts der Strömungsumlenkung des ersten Mediums der Hauptströmung mischbar ist.

[0022] Beim zweiten Medium handelt es sich vorzugsweise um Verdichter-Bypass-Luft oder ein Luft-Brennstoff-Gemisch.

[0023] Das Zusatzströmungsführungselement 18 erstreckt sich zentral im Gehäuse 12 durch dasselbe, und zwar ausgehend von der Stirnwand 13 in Richtung auf die Stirnwand 14, welche den Hauptströmungsaustritt 17 bereitstellt, wobei eine Längsmittelachse 24 des zylinderförmigen Gehäuses 12 und eine Längsmittelachse 25 des Zusatzströmungsführungselements 18 zusammenfallen.

[0024] Der Zusatzströmungsaustritt 19 des Zusatzströmungsführungselements 18 liegt parallel zum Hauptströmungsaustritt 17 stromaufwärts desselben im Gehäuse 12. Erstes Medium und zweites Medium werden demnach stromabwärts der Strömungsumlenkung des ersten Mediums der Hauptströmung und stromaufwärts des Hauptströmungsaustritts 17 gemischt, sodass die Mischung aus erstem Medium und zweiten Medium den Ansaugschalldämpfer 10 über den Hauptströmungsaustritt 17 verlässt.

[0025] Wie bereits ausgeführt, ist das Zusatzströmungsführungselement 18 vom zweiten Medium 21 der Zusatzströmung durchströmt, wobei das Zusatzströmungsführungselement 18 im Bereich des Zusatzströmungsaustritts 19 vom ersten Medium der Hauptströmung 20 umströmt ist.

[0026] Der Zusatzströmungsaustritt 19 des Zusatzströmungsführungselements 18 weist für das zweite Medium der Zusatzströmung 21 eine Strömungsquerschnittsfläche D2 auf. In der Ebene des Zusatzströmungsaustritts 18 weist der Ansaugschalldämpfer 10 für die Hauptströmung 20 des ersten Mediums einen freien Strömungsquerschnitt mit einer ersten Strömungsquerschnittsfläche D1 auf. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Verhältnis zwischen der zweiten

Claims

Strömungsquerschnittsfläche D2 und der ersten Strömungsquerschnittsfläche D1 zwischen 0,02 und 0,09, bevorzugt zwischen 0,03 und 0,08, besonders bevorzugt zwischen 0,035 und 0,075, beträgt. Hiermit kann eine besonders vorteilhafte Durchmischung der beiden Medien von Hauptströmung 20 und Zusatzströmung 21 innerhalb des Ansaugschalldämpfers 10 gewährleistet werden. [0027] Die erste Strömungsquerschnittsfläche D1 ist demnach deutlich grösser als die zweite Strömungsquerschnittsfläche D2. Die Strömungsquerschnittsfläche D2 des Zusatzströmungsführungselements 18 ist vorzugsweise entlang dessen Erstreckung im Gehäuse 12 konstant. [0028] Der erfindungsgemässe Ansaugschalldämpfer 10 macht ein Zusatzverdichtergehäuse überflüssig. Der Ansaugschalldämpfer 10 kann winkelunabhängig an einem Verdichter 11 eines Abgasturboladers positioniert werden. [0029] Hierdurch wird das Schwingungsverhalten eines auf einem Motor montierten Turboladers nicht negativ durch die Verwendung eines Verdichterzusatzgehäuses bzw. eines zwischen Verdichtergehäuse und Schalldämpfer angeordneten Rohrsegments mit radialer Gaszuführung beeinflusst. Hierdurch ist ein optimierter Verdichterbetrieb möglich. Durch den Entfall des Verdichterzusatzgehäuses können Kosten und Bauraumbedarf reduziert werden. Bezugszeichenliste [0030] 10 Ansaugschalldämpfer 11 Verdichter 12 Gehäuse 13 Stirnwand 14 Stirnwand 15 Mantelwand 16 Hauptströmungseintritt 17 Hauptströmungsaustritt 18 Zusatzströmungselement 19 Zusatzströmungsaustritt 20 Hauptströmung/erstes Medium 21 Zusatzströmung/zweites Medium 22 Verdichterlaufrad 24 Längsmittelachse 25 Längsmittelachse Patentansprüche

1. Ansaugschalldämpfer (10), mit einem zylinderförmigen Gehäuse (12), welches sich gegenüberliegende Stirnwände (13, 14) und eine sich zwischen den Stirnwänden (13, 14) erstreckende Mantelwand (15) aufweist, mit einem im Bereich der Mantelwand (15) ausgebildeten Hauptströmungseintritt (16) und mit einem im Bereich einer Stirnwand (14) ausgebildeten Hauptströmungsaustritt (17), wobei eines erstes Medium beim Durchströmen des Ansaugschalldämpfers zwischen dem Hauptströmungseintritt (16) und dem Hauptströmungsaustritt (17) von einer im wesentlichen radialen Zuströmrichtung in eine im wesentlichen axiale Abströmrichtung umlenkbar ist, gekennzeichnet durch ein Zusatzströmungsführungselement (18) für ein zweites Medium, dessen Zusatzströmungsaustritt (19) im Gehäuse (12) stromabwärts der Strömungsumlenkung des ersten Mediums derart positioniert ist, dass das zweite Medium, welches das Zusatzströmungsführungselement (18) durchströmt, mit dem ersten Medium im Gehäuse (12) stromabwärts der Strömungsumlenkung des ersten Mediums mischbar ist.
2. Ansaugschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Zusatzströmungsführungselement (18) für das zweite Medium im Gehäuse (12) zentral in Richtung einer Längsmittelachse des zylinderförmigen Gehäuses (12) erstreckt, sodass eine Längsmittelachse des Zusatzströmungsführungselements (18) und die Längsmittelachse des zylinderförmigen Gehäuses (12) zusammenfallen.
3. Ansaugschalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzströmungsführungselement (18) im Bereich des Zusatzströmungsaustritts (19) vom ersten Medium umströmbar ist.
4. Ansaugschalldämpfer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzströmungsaustritt (19) des Zusatzströmungsführungselements (18) eine zweite Strömungsquerschnittsfläche (D2) für zweite Medium aufweist, und dass der Ansaugschalldämpfer in der Ebene des Zusatzströmungsaustritts (18) einen freien Strömungsquerschnitt für das erste Medium mit einer ersten Strömungsquerschnittsfläche (D1) aufweist, wobei das Verhältnis der zweiten Strömungsquerschnittsfläche (D2) zur ersten Strömungsquerschnittsfläche (D1) zwischen 0,02 und 0,09 beträgt.
5. Ansaugschalldämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der zweiten Strömungsquerschnittsfläche (D2) zur ersten Strömungsquerschnittsfläche (D1) zwischen 0,03 und 0,08 beträgt.
6. Ansaugschalldämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der zweiten Strömungsquerschnittsfläche (D2) zur ersten Strömungsquerschnittsfläche (D1) zwischen 0,035 und 0,075 beträgt.
7. Ansaugschalldämpfer nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzströmungsaustritt (19) parallel zum Hauptströmungsaustritt (17) stromaufwärts desselben im Gehäuse (12) liegt.
8. Abgasturbolader, mit einem Verdichter zum Verdichten von Ladeluft und mit einer Turbine zum Entspannen von Abgas, wobei beim Entspannen des Abgases in der Turbine gewonnen Energie zum Verdichten der Ladeluft im Bereich des Verdichters nutzbar ist, und mit einem Ansaugschalldämpfer für die zu verdichtende Ladeluft, über welchen zu verdichtende Ladeluft stromaufwärts des Verdichters führbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
9. Abgasturbolader nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zwischen dem Hauptströmungseintritt (16) und dem Hauptströmungsaustritt (17) strömende erste Medium zu verdichtende Ladeluft ist.
10. Abgasturbolader nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das über das Zusatzströmungsführungselement (18) strömende zweite Medium Verdichter-Bypass-Luft oder ein Luft-Brennstoff-Gemisch ist.