CN100538028C - 消声器 - Google Patents

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Abstract

共振式消音器(3)包括完全或部分包围流动通道(6)的腔室(32)。通过一个盖板相对该流动通道地完全盖住所述腔室。盖板有许多个沿流动通道的外周布置的狭缝(33)。由于特殊的孔形，所以与具有多孔板组件的消声器相比，即便在高流速下，也能产生声音效果。

Description

消声器
技术领域
本发明涉及用于内燃机的废气涡轮增压器领域。本发明涉及共振式消声器。另外，本发明涉及具有这种共振式消声器的内燃机。
背景技术
压缩机是内燃机的废气涡轮增压器产生噪音的关键。尤其是，高的噪音级在压缩机输出侧被传入空气输送管路中并且迄今还没有令人满意地阻尼这样的噪音的解决办法。
布置在流动通道内的吸收器存在这样的问题，即压缩空气的高流速导致吸音材料经孔板盖被吹走。将材料安放在通常后置的冷却器内可能导致该冷却器被堵塞。同样，基于矿物而制成的纤维材料在内燃机的后置的发动机部件中是不受欢迎的。
基于亥姆霍兹共振器原理的消声器由一个或多个被一片板覆盖的腔室组成，板具有通入腔室的孔。腔室内的空气象弹簧那样在孔内用作振荡气团塞。然而，通过消声器的压缩空气的高流速导致很大一部分的振荡气团被切断。振荡气塞变小。这导致设计频率的失调和阻尼效果的减弱。因此，传统的共振式消声器在流体流速达到100米/秒时不够有效。
因此，例如如JP 10-318194所述的布置在流动通道内的传统的共振器由于高流速而不能产生预期作用。
发明内容
因此，本发明的目的是提供开头所述类型的消声器，即使在高流速下，它也显示出良好的阻尼作用。
根据本发明，共振式消声器有至少一个腔室，该腔室包围一个流动通道或外周的一部分。通过一个盖板相对流动通道地完全覆盖该腔室，盖板有一个或多个孔。根据本发明，盖板的孔呈基本沿流动方向取向的狭缝的形式。
由于狭缝的长度，流体不可能在整个长度上同时切断在孔中的振荡气团塞，或者不可能在整个长度上同步限制其运动可能性。因此，即便在高流速下，也基本保持了本发明消声器的阻尼作用。
为了获得最佳的阻尼作用，孔面积之和与一个腔室的指向流动通道的总面积之比被选为4％-25％，尤其是6％-14％。比例过低或过高都减轻了这种作用。
在流动方向上的狭缝长度有利地被选为比狭缝宽度大许多。通过在盖板里形成不同长度的狭缝，可以进一步改善共振器的效用。
如果沿流动通道布置多个彼此分开的腔室，则可以在较宽的频率范围内协调阻尼作用。为此，相应改变狭缝的孔的数量、长度和孔面积之和。
即便在高流速下，本发明的消声器也被有利地用于阻尼涡轮增压器的压缩机噪声。因此，尤其是在其中产生了相当大的噪声值和上述很高的流速的增压空气出口区内，可以明显有助于力求实现的减弱对后续的空气输送部件传输噪声。
构成压缩机出口螺旋与发动机部件之间连接的补偿器尤其适用于该消声器的安装。由于选择补偿器作为主要安装点，也就能改装已交付使用或已投入运行的内燃机。
消声器被直接安装在螺旋形压缩机外壳的出口里也是有利的。由于位置靠近噪声源并且由于流动通道有点窄，所以，可以进一步加强共振器的作用。
附图说明
下面，结合图来示意图解说明且详细说明根据本发明的安装范例和消声器构造的一个范例。相同作用的元件赋予相同的符号，图中：
图1示意表示涡轮增压器与带有补偿器部件的内燃机之间的增压空气侧的安装结构，该补偿器部件具有一个整体的共振式消声器，
图2表示在流动方向上的如图1所示补偿器部件和整体的共振式消声器的断面图，在图左侧示出了正常状态下的补偿器，在图右侧示出了略伸长状态下的补偿器，
图3以局剖图表示在螺旋出口内整合有共振式消声器的螺旋压缩机外壳。
具体实施方式
图1示意表示一个带有涡轮增压器的内燃机的一部分。例如，该内燃机是大型柴油机，如用于船上或固定的发电厂。涡轮增压机包括压缩机1，空气被吸入其中并被压缩，以便随后通过压缩机出口11和连接管路4被供应至内燃机的增压空气冷却器5。此时，压缩空气在箭头所示方向上流过一个流动通道6，根据涡轮增压器在内燃机上的布置情况，流动通道6或长或短并且可以包括一个或多个管状中间件。其中一个中间件就是示意所示的补偿器部件2。
在图2中放大表示的补偿器部件包括一个补偿元件21，该补偿元件由弹性片形成并且被布置在两个紧固凸缘22、23之间。该补偿器部件由于弹性补偿区而能够伸长，如图2的右半侧所示。因此，可以补偿在涡轮增压器与内燃机之间的距离波动。通过螺栓7或其它固定件，紧固凸缘22、23被连接在流出管接头11的凸缘和通向冷却器5的连接管路4的凸缘上。
根据本发明，消声器3被布置在该补偿器内。它是共振式消声器并在使共振器腔室32与流动通道6分隔开的盖板31内具有有狭缝形的孔33。在所示实施例中，消声器包括三个先后布置在流动方向上的共振器腔室，它们分别有不同数量的狭缝。这些腔室可以被单独的盖板或一个或多个共同的盖板盖住。例如，在所示实施例中，上面的腔室被一个特定的盖板盖上，而下面的两个室在一个共同的盖板下面。
也可以沿外周并列布置的单独的腔室被壁部35划分开。所述腔室的径向外侧通过后壁部34来限定。在布置在外周的腔室里，通过平行于轴线插入的相应壁部把这些腔室彼此分开。
狭缝基本定向于流动方向上并有至少比宽度b大三倍的长度1。因为流体在一个方向上不均匀地运动，所以，这些单独狭缝也能以小角度相对布置，以便更好地符合流线型形状。取决于流线型形状，狭缝也能弯曲地构成。例如，可以在盖板的厚度上实现狭缝的深度t。这三个参数(狭缝的长、宽和深)及每个腔室的狭缝数量和腔室尺寸一样都直接影响到消声器的阻尼性能。
消声器3被构造成悬臂支承单元的形式。在端侧的壁36中整合有一个用于插入在紧固凸缘22内的一个相应凹处中的阶梯面，以便将消声器紧固在补偿器部件上。因此，在安装期间内，首先装配消声器3和补偿器部件2。随后，补偿器部件与消声器一起被装在压缩机出口与发动机侧的空气管路之间并且在两侧被拧紧到预定的紧固凸缘上。同时，在压缩机出口侧，端壁部分36被夹紧在紧固凸缘22与压缩机出口11的凸缘之间。或者，该消声器也可以在通向冷却器的连接管路4那侧被相应地紧固住。
该消声器的长度在流动方向上和/或相反于流动方向的方向上超过无负载补偿器部件地突出到输入管路和排放管路内。
图3表示本发明的消声器能如何布置在压缩机出口区内的第二种可能性。该消声器作为螺旋压缩机外壳的主要部分来布置，确切地说外空出口被布置在所谓的出口管接头或流出管接头11中。通过将消声器3直接布置在螺旋出口区内，可以略微改善声音阻尼效果。在此区域内，大部分声音不是不受阻尼地继续传播向压缩机出口，而是经过消声器的阻尼。在出口管接头内的流动通道的略小直径也确保了略微高的阻尼效果。此外，在该消声器内，由于多个共振器腔室32与不同尺寸(狭缝的数量、长度、宽度、深度、形状和布置)相结合，所以基本在窄带区作用的共振器的有效带宽可以增大，因此，可以在两个或更多频率范围内产生效果。在出口管接头内的消声器也可以作为单独嵌件来制造，它在安装时被嵌入外壳的一个相应凹处内。
尽管具有基本上沿流动方向定向的狭缝的本发明消声器尤其适用于压缩机的流出区域，但它也可以被用于流动通道的其它区域，如压缩机的进气区域或用于涡轮机侧。
本发明的共振式消声器的功能原理如下所述。在具有圆孔的普通的亥姆霍兹共振器中，孔的量相当于一个质量-弹簧系统的质量，而在腔室内的空气量相当于该质量-弹簧系统的弹簧。腔室容积通过盖板与流体分隔开。当高速流体经过孔时，部分振荡气塞被流体切断，从而导致频移。另外，塞的径向移动性受到了擦过的空气的阻挡，结果，还出现了减弱的阻尼作用。
在根据本发明的消声器中，由于细长缝孔的使用而显著减轻了这种效果。由于狭缝的长度，流体不可能在整个长度上同时切断气团塞，或者不可能在整个长度上同步限制其可移动性。
附图标记一览表
1                      压缩机
11                     压缩机出口，流出管接头
2                      补偿器部件
21                     补偿元件
22，23                 紧固凸缘
3                      消声器
31                     盖板
32                     共振器腔室
33                     狭缝孔
34                     腔室后壁
35                     腔室分隔件
36                     消声器端壁
4                      至冷却器的连接管路
5                      冷却器
6                      流动通道，流体
7                      固定件，螺栓
1                      狭缝孔的长度
b                      狭缝孔的宽度
t                      狭缝孔的深度

Claims (11)

1、一种共振式消声器(3)，它有至少一个至少部分包围一个流动通道(6)的腔室(32)，所述至少一个腔室(32)通过一个盖板(31)相对该流动通道被完全盖住，该盖板有一个或多个沿该流动通道的外周布置的孔(33)，其特征在于，该盖板的这些孔成狭缝形式，所述狭缝沿流动方向定向，孔面积(33)之和同各腔室的指向该流动通道的总面积(31)之比为4％-25％。
2、如权利要求1所述的共振式消声器，其特征在于，孔面积(33)之和同各腔室的指向该流动通道的总面积(31)之比为6％-14％。
3、如权利要求1或2所述的共振式消声器，其特征在于，这些狭缝(33)的长度(1)与宽度(b)之比大于3。
4、如权利要求3所述的共振式消声器，其特征在于，这些狭缝(33)至少部分被设计不一样长。
5、如权利要求1所述的共振式消声器，其特征在于，该消声器包括多个先后布置在流动方向上或外周上的腔室(32)。
6、如权利要求5所述的共振式消声器，其特征在于，所述腔室分别被一个单独的盖板盖住。
7、如权利要求5所述的共振式消声器，其特征在于，这些腔室(32)的盖板分别具有不同的单位腔室的狭缝(33)数量。
8、一种内燃机，它有至少一个废气涡轮增压器，在该废气涡轮增压器区域内的至少一个流体输送件包括至少一个如以上权利要求之一所述的共振式消声器(3)。
9、如权利要求8所述的内燃机，其特征在于，在压缩机出口(11)区域内设有一个补偿器部件(2)，该消声器(3)大部分被计成该补偿器部件的整体部件并且能安装。
10、如权利要求8或9所述的内燃机，其特征在于，一个补偿器部件(2)被布置在该压缩机出口处的一个流出管接头(11)与一个通入增压空气冷却器(5)的连接管路(4)之间，该消声器(3)在流动方向和/或相反于流动方向的方向上至少在一侧如此突出超过该补偿器，即该消声器突入到该连接管路和/或流出管接头内。
11、如权利要求8所述的内燃机，其特征在于，该废气涡轮增压器包括一个用于压缩气体介质的压缩机(1)，该压缩机包括一个压缩机外壳，该压缩机外壳在进气侧有一个孔并且在排气侧有一个孔，排气侧的孔包括一个用于紧固一个流体输送件的流出管接头(11)，该共振式消声器(3)被布置在压缩机出口的流出管接头内。
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