DE10034243B4 - Silencer for inlet and / or outlet in compressed air systems - Google Patents

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Abstract

Schalldämpfer (1) zur Dämpfung der Ansauggeräusche in ein Druckluftsystem und/oder zur Dämpfung der Ablassgeräusche aus dem Druckluftsystem, bestehend aus einem Dämpfergehäuse (2), welches an einander gegenüberliegenden Bereichen mit einem Außenanschluss (5) und einem Anschluss (4) zum Druckluftsystem versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Anschlüssen (4, 3) eine Vielzahl von zu den Durchströmrichtungen übereinstimmend schräg angeordneten Prallwänden (6) einen mäanderförmigen Strömungsweg für die durchströmende Luft bildet, wobei in unmittelbarer Nähe des Außenanschlusses (5) ein schallabsorbierendes und luftdurchlässiges Material (3) eingebracht ist.Silencers (1) for damping the intake noise in a compressed air system and / or for damping the Ablassgeräusche the compressed air system, consisting of a damper housing (2), which on each other opposite Areas with an outside connection (5) and a port (4) is provided to the compressed air system, characterized characterized in that between the two terminals (4, 3) a plurality of coinciding with the flow directions aslant arranged baffles (6) a meandering flow path for the flowing through Air forms, wherein in the immediate vicinity of the outer terminal (5) a sound-absorbing and breathable Material (3) is introduced.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer zur Dämpfung der Ansauggeräusche in ein Druckluftsystem und/oder zur Dämpfung der Ablassgeräusche aus dem Druckluftsystem. Der Schalldämpfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 soll sich insbesondere für Kraftfahrzeuge eignen.The The invention relates to a silencer for damping the intake noise in a compressed air system and / or for damping the Ablassgeräusche the compressed air system. The silencer according to the generic term of claim 1 should be particularly suitable for motor vehicles.

Die während des Ansaugens von Luft durch Kompressoren entstehenden andauernden Geräusche werden als lästig empfunden. Noch unangenehmer sind die bisweilen explosionsartigen oder zischenden Geräusche, die beim Ablassen von Luft aus einem Druckluftsystem entstehen, sei es beim Lösen einer luftdruckbetätigten Bremse, wie dies bei schweren Lkw üblich ist, sei es beim Absenken der Bodenfreiheit eines luftgefederten Fahrzeuges durch teilweisen Ablass von Luft aus einer oder mehreren der Luftfedern.The while the suction of air generated by compressors ongoing Sounds be annoying felt. Even more unpleasant are the sometimes explosive ones or hissing noises, that arise when deflating air from a compressed air system, be it in solving an air pressure operated Brake, as is usual with heavy trucks, be it when lowering the ground clearance of an air-suspended vehicle by partial Discharge of air from one or more of the air springs.

Dieser Konflikt besteht besonders heftig bei Luftfederungen von Fahrzeugen der obersten Komfortklasse, weil hier Nick- und Wankausgleiche über eine Ansteuerung der Luftfedern gewünscht werden, was öfters das Erfordernis eines Luftablasses nach sich zieht. Gerade in diesem Marktsegment aber sind die Anforderungen an die Laufruhe besonders hoch und es steht wegen der in der Regel großvolumigen Motoren nur wenig Bauraum zur Verfügung.This Conflict is particularly severe in air suspension of vehicles the top comfort class, because here pitch and roll compensation over a Control of the air springs desired be, often the requirement of air release entails. Especially in this Market segment, however, are the requirements for smoothness especially high and it is due to the usually large-volume engines little Space available.

Es wurde verschiedentlich versucht, durch Schalldämpfer den Geräuschpegel beim Ansaugen und/oder Ablassen zu reduzieren. So schlägt die GB-A-20 43 787 vor, bei einem Kompressor mit getrennten Ansaug- und Ablassöffnungen beide mit je einem Schalldämpfer, der eine Expansionskammer bildet und somit bei einem bestimmten Kammervolumen Schall einer bestimmten Frequenz absorbieren kann, auszustatten. Aus der US-PS 4,264,282 sind Luftkompressoren mit besonders schallgedämmten Gehäusen bekannt.Various attempts have been made to reduce the noise level during intake and / or release by means of mufflers. Thus, GB-A-20 43 787 proposes, in a compressor with separate intake and exhaust ports, both with a respective muffler, which forms an expansion chamber and thus can absorb sound at a certain chamber volume of a certain frequency to equip. From the U.S. Patent 4,264,282 are known air compressors with particularly sound-insulated housings.

Die EP 0 729 762 A1 offenbart ein Inhalationsgerät mit einem in den Kompressor integrierten Schalldämpfer, der das Ansauggeräusch dämpfen soll und der Rippen als Strömungshindernisse enthalten kann, die senkrecht zur Verbindungslinie zwischen dem Luftein- und dem Luftauslass verlaufen.The EP 0 729 762 A1 discloses an inhalation device having a muffler integrated in the compressor to dampen the intake noise and which may include fins as flow obstacles perpendicular to the line connecting the air inlet and outlet.

Aus der DE- C2- 34 29 633 ist ein Luftansaugfilter für eine Brennkraftmaschine mit Schalldämpfung vor und hinter dem Filter bekannt. Vor dem Filter wird durch eine Wand ein Schalldämpfer mit sich stetig verengenden Räumen gebildet, hinter dem Filter werden durch zwei Wände sich stetig erweiternde Räume für die durchströmende angesaugte Luft geschaffen. Die Wirkung dieser schalldämpfenden Einrichtung beschränkt sich auf angesaugte Luft.Out DE-C2- 34 29 633 is an air intake filter for an internal combustion engine with soundproofing in front of and behind the filter. In front of the filter is by a Wall a muffler with constantly narrowing rooms formed behind the filter are constantly widening through two walls Rooms for the sucked through Created air. The effect of this sound-absorbing device is limited on sucked air.

Die DE- A1-195 37 660 offenbart einen pneumatischen Bremskraftverstärker, bei dem im Ansaugkanal der Weg der angesaugten Luft über Umlenkeinrichtungen verlängert wird, um die Schallabgabe über den Ansaugstutzen zu verringern. Dabei sind diese Umlenkeinrichtungen entweder ringförmige und sich radial erstreckende Vorsprünge oder im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufende Vorsprünge. Diese Einrichtung wirkt ebenfalls nur auf angesaugte Luft.The DE-A1-195 37 660 discloses a pneumatic brake booster, at is extended in the intake passage of the path of the intake air via deflecting devices, about the sound output over to reduce the intake manifold. These are deflecting devices either annular and radially extending projections or protrusions extending substantially in the axial direction. These Device also works only on sucked air.

Aus der DD- A1- 247 488 ist ein Breitbanddämpfer für pulsierende Strömungen bekannt, der eine einzige schräg gestellte und perforierte Reflexionswand aufweist, an deren Rückseite ein poröser, durchlässiger Körper, beispielsweise ein Sinterteil, angeordnet ist.Out the DD-A1- 247 488 is a broadband damper for pulsating flows known the one single oblique Asked and perforated reflection wall, at the rear a porous, permeable body, for example a sintered part, is arranged.

Die mit bekannten Schalldämpfern bislang erreichten Pegelsenkungen reichen zumindest für die Käufer von luftgefederten Luxus-PKW nicht aus. Schalldämpfer mit ausreichender Pegelsenkung sind bislang jedoch zu groß und zu schwer. Aufgabe der Erfindung ist es, einen leichten und kompakten Schalldämpfer zu schaffen mit stark schallpegelsenkender Wirkung.The with known silencers so far achieved level reductions are sufficient at least for the buyers of air-sprung luxury car is not enough. Silencer with sufficient level reduction are so far too big and too heavy. The object of the invention is to provide a lightweight and compact silencer create with a strong sound-reducing effect.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass zwischen den beiden Anschlüssen eine Vielzahl von zu den Durchströmrichtungen übereinstimmend schräg angeordneten Prallwänden einen mäanderförmigen Strömungsweg für die durchströmende Luft bildet, wobei in unmittelbarer Nähe des Außenanschlusses ein schallabsorbierendes luftdurchlässiges Material eingebracht ist. Dabei sind mit „Durchströmrichtungen" diejenigen entgegengesetzten Richtungen gemeint, an die sich das Fortkommen eines Gasteilchens asymptotisch annähert bei einer gegen Unendlich gehenden Anzahl von sich gleichartig wiederholenden Mäandern. Analog übertragen auf den Fluss Mosel wäre also die grundsätzliche Durchströmrichtung nach Nordosten gerichtet, auch wenn die Fließrichtung in einzelnen Schleifen entgegengesetzt ist.The Invention solves the task in that between the two terminals a Variety of coincident to the flow directions arranged obliquely baffles a meandering flow path for the flowing through Air forms, wherein in the immediate vicinity of the outer terminal a sound-absorbing breathable material is introduced. In this case, "flow directions" are those opposite directions meant to which the progress of a gas particle asymptotically approaching in a number of equals repeating against infinity Meander. Analog transmitted on the river Moselle would be So the fundamental flow direction directed to the northeast, even if the flow direction in individual loops is opposite.

Beim Luftablassen aus einem Druckluftsystem, worum es hier insbesondere geht, treten kurze aber sehr kräftige Luftdruckstöße bis zu 20 bar auf. Solche Luftdruckstöße bewirken – anders als beim Ansauggeräusch – ein breitbandiges, lückenloses Spektrum von Erregerfrequenzen. Gegen diese Geräuschart wirken insbesondere die schräg stehenden Prallwände. Dabei spielen mehrere Effekte gleichzeitig eine Rolle:

  • 1. Durch das Aufprallen der auszulassenden Druckluft auf die schrägen Prallwände, insbesondere auf jene im Bereich der Eintrittsöffnung des Schalldämpfers, erfolgt eine den Druckabfall beschleunigende Verwirbelung.
  • 2. Die Schrägstellung der Trennwände erhöht die Anzahl der mit einem breitbandigen Schall-Energie-Verlust verbundenen Reflektionen.
  • 3. Die scharfen Strömungsumlenkungen am freien Ende einer jeden Prallwand erhöhen den Strömungswiderstand und verlangsamen so den Luftstrom.
  • 4. Die große Länge des Strömungsweges innerhalb des Schalldämpfers glättet die Gasaustrittsgeschwindigkeit am Ausgang und dämpft damit insbesondere die sonst schwer zu dämmenden niedrigen Frequenzen.
When air is released from a compressed air system, which is the subject of particular concern, short but very powerful air pressure surges up to 20 bar occur. Such air pressure surges cause - unlike the intake noise - a broadband, gapless spectrum of exciter frequencies. Against this type of noise act in particular the inclined baffles. Several effects play a role at the same time:
  • 1. Due to the bouncing of the omitted Compressed air on the oblique baffles, in particular those in the region of the inlet opening of the muffler, there is a swirling accelerating the pressure drop.
  • 2. The inclination of the partitions increases the number of reflections associated with a broadband sound energy loss.
  • 3. The sharp flow deflections at the free end of each baffle increase the flow resistance and thus slow the flow of air.
  • 4. The large length of the flow path within the muffler smooths the gas outlet velocity at the output and thus attenuates in particular the otherwise difficult to be insulated low frequencies.

Diese vier Effekte zusammen bewirken selbst in dem besonders schwierigen Fall des Druckluftablasses eine beachtliche Absenkung des Schallpegels.These Four effects work together, even in the most difficult one Case of compressed air exhaust a considerable reduction in the sound level.

Wo ein Absaugen und Ablassen nur in einem zeitlichen Nacheinander (und nicht gleichzeitig) erforderlich ist – und das ist im Falle der Luftfederansteuerung der Fall – können erfindungsgemäß ausgeführte Schalldämpfer sowohl zur Reduktion der Ansauggeräusche des Kompressors als auch der Ablassgeräusche des Druckluftsystemes eingesetzt werden, sodass nur ein einziger Schalldämpfer erforderlich ist.Where a suction and deflation only in a temporal succession (and not at the same time) is necessary - and that is in the case of Air spring control of the case - according to the invention executed muffler both to reduce the intake noise of the compressor as well as the exhaust noise of the compressed air system be used so that only a single silencer is required.

Bei Verwendung als Ansaugdämpfer wirkt der Schalldämpfer mit seinem gesamten Innenraumvolumen und mit den Luftvolmina in den Anschlüssen als schwingendes System aus Masse und Faser, wobei eine zusätzliche Dämpfung durch das schallabsorbierende Material erfolgt.at Use as suction damper the silencer works with its entire interior volume and with the air volmina in the connections as oscillating system of mass and fiber, with an additional damping takes place through the sound-absorbing material.

Die schräge Stellung der Prallwände ist wichtig, weil sie die Anzahl der mit einem breitbandigen Schallenergie-Verlust verbundenen Reflektionen im Vergleich zu einer Stellung senkrecht zur grundsätzlichen Durchströmrichtung erhöht.The slope Position of the baffles is important because it reduces the number of broadband sound energy loss associated reflections compared to a position perpendicular to the fundamental flow direction elevated.

Wie erwähnt kann ein erfindungsgemäß ausgeführter Schalldämpfer als Hohlraum-Absorber wirken. Als solcher absorbiert er diskrete Frequenzen, wie sie insbesondere beim Ansaugen in Abhängigkeit von der Kompressordrehzahl und der Kolbenanzahl des Kompressors auftreten. Die Resonanzfrequenz des Hohlraum-Absorbers ist auf die vorherrschenden Erregungsfrequenzen des Kompressors in der dem Fachmann bekannten Art abzustimmen, wobei es insbesondere um eine Bemessung des Luftvolumens, der Länge und des Querschnittes entsprechender Zuleitungen ankommt.As mentioned can a silencer according to the invention designed as Cavity absorber act. As such, it absorbs discrete frequencies, such as in particular when sucking in dependence on the compressor speed and the number of pistons of the compressor occur. The resonance frequency The cavity absorber is at the predominant excitation frequencies of the compressor in the manner known to those skilled to tune, wherein in particular, the design of air volume, length and the cross section of corresponding leads arrives.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das in der Nähe seiner Niederdrucköffnung – also der zur Atmosphäre hin offenen Ansaug- oder Ablassöffnung beim Ansaugen bzw. Ablassen – eingebrachte schallabsorbierende Material ein luftdurchlässiger, also offenporiger Schaumstoff.According to one preferred embodiment of Invention is near its low pressure opening - so the to the atmosphere open intake or drain hole when sucking or discharging - introduced sound-absorbing material an air-permeable, so open-cell foam.

Die Mikrokavernen und Mikromäander und hysteresereichen Wandungen des besagten Schaumstoffes ergänzen ideal die schalldämpfende Wirkung der Makromäander, die im Schalldämpfer durch die schrägen Prallwände erzeugt sind. Sie schlucken insbesondere hohe Frequenzen. Ein solcher offenporiger Schaumstoff, der sich bis zur nächstliegenden Prallwand erstrecken kann, bewirkt überdies einen zusätzlichen Strömungswiderstand, was noch ein wenig die Dämpfung niederfrequenter Geräuschanteile verbessert.The Microcaverns and microstranders and hysteresis-rich walls of said foam complement ideally the sound-absorbing effect the Macromander, through in the muffler the oblique baffles are generated. In particular, they swallow high frequencies. Such a open-pore foam, which extend to the nearest baffle can, moreover, causes An additional Flow resistance, what a little bit more damping Low-frequency noise components improved.

Die Prallwände stehen im Schalldämpfer vorzugsweise unter einem Winkel in der Größenordnung von 45° bis 70° zur grundsätzlichen Durchströmrichtung.The baffles are preferably in the muffler at an angle of the order of magnitude from 45 ° to 70 ° to the basic Flow direction.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Figur, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, näher beschrieben.Further Features, advantages and details of the invention will now be apparent the figure, the one embodiment of the invention, described in more detail.

Diese Figur zeigt maßstabsgerecht einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgeführten Schalldämpfer 1. Dieser weist ein Dämpfergehäuse 2 in der Gestalt eines lang gestreckten Quaders auf. An seinen beiden Endbereichen ist das Dämpfergehäuse 2 mit je einem Anschluss 4, 5 für die den Schalldämpfer 1 durchströmende, vom (nicht dargestellten) Kompressor angesaugte oder aus dem Drucksystem abgelassene Luft versehen.This figure shows to scale a longitudinal section through an inventively designed silencer 1 , This has a damper housing 2 in the shape of an elongated cuboid. At its two end regions is the damper housing 2 with one connection each 4 . 5 for the silencer 1 through-flowing, sucked by the (not shown) compressor or discharged from the pressure system air provided.

Die Anschlüsse 4, 5 sind rohrförmige Ansatzteile, wobei bei der dargestellten Ausführung der für die Verbindung des Schalldämpfers 1 zum Druckluftsystem oder zum Kompressor vorgesehene Anschluss 4 mittig an einer der Stirnflächen des Dämpfergehäuses 2 vorgesehen ist. Der zweite Anschluss 5, der Außenanschluss, ist seitlich am Ende des Dämpfergehäuses 2 angeordnet. Alternativ dazu kann der Anschluss 4 gemäß der gestrichelt eingezeichneten Ausführung auch an der zweiten Stirnfläche des Dämpfergehäuses 2 angeordnet sein. Die Prallwände 6, die im Inneren des Dämpfergehäuses 2 schräg und parallel zueinander angeordnet sind, ragen abwechselnd von den beiden gegenüberliegenden Wänden weit in das Innere des Dämpfergehäuses 2.The connections 4 . 5 are tubular attachment parts, wherein in the illustrated embodiment for the connection of the muffler 1 connection to the compressed air system or to the compressor 4 centrally on one of the end faces of the damper housing 2 is provided. The second connection 5 , the external connection, is laterally at the end of the damper housing 2 arranged. Alternatively, the connection 4 according to the dashed line design also on the second end face of the damper housing 2 be arranged. The baffles 6 inside the damper housing 2 are arranged obliquely and parallel to each other, protrude alternately from the two opposite walls far into the interior of the damper housing 2 ,

Der zwischen den Prallwänden 6 und der Längsachse des Dämpfergehäuses 2 gewählte Winkel α beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 65°.The between the baffles 6 and the longitudinal axis of the damper housing 2 Selected angle α is 65 ° in this embodiment.

Der im Bereich des Atmosphärenanschlusses 5 zwischen der von der Hochdruckseite aus gesehen letzten Prallwand 6 und den sonstigen Wandteilen des Dämpfergehäuses 2 gebildete Raum ist bei diesem Ausführungsbeispiel – wie bevorzugt – mit offenporigem Schaumstoff ausgefüllt.The in the area of the atmosphere connection 5 between the last seen from the high pressure side baffle 6 and the other wall parts of the damper housing 2 formed space is filled in this embodiment - as preferred - filled with open-cell foam.

Erfindungsgemäß ausgeführte Schalldämpfer 1 können, wie bereits erwähnt, sowohl das Ansaug- als auch das Ablassgeräusch erheblich reduzieren, sodass für beide Zwecke nur ein Schalldämpfer 1 erforderlich ist. Bei Verwendung als Ansaugdämpfer wirkt der Schalldämpfer 1 mit seinem gesamten Innenraumvolumen und mit den Luftvolumina in den Anschlüssen 4 und 5 als schwingendes System aus Masse und Feder, wobei eine zusätzliche Dämpfung durch das schallabsorbierende Material 3 erfolgt. Der Schalldämpfer 1 trägt daher als stark dämpfender Hohlraumabsorber zur Reduzierung des Ansaug-Geräusches bei.According executed according silencer 1 can, as already mentioned, reduce both the intake and the exhaust noise considerably, so that for both purposes only a silencer 1 is required. When used as a suction damper, the silencer works 1 with its entire interior volume and with the air volumes in the connections 4 and 5 as a vibrating system of mass and spring, with additional damping by the sound-absorbing material 3 he follows. The silencer 1 therefore contributes as a strong damping cavity absorber to reduce the intake noise.

Vor dem Austritt aus dem Schalldämpfer 1 wirkt zusätzlich das schallabsorbierende Material 3, sodass die nach außen gelangende Schallenergie schlussendlich beachtlich verringert ist.Before exiting the muffler 1 In addition, the sound-absorbing material acts 3 so that the outgoing sound energy is finally considerably reduced.

Erfindungsgemäß ausgeführte Schalldämpfer 1 können sehr kompakt und leichtgewichtig sein und sind somit für den Einbau in Kraftfahrzeugen besonders geeignet. Der hier abgebildete Schalldämpfer 1, der für die Einlass- und Auslassgeräuschdämpfung eines luftgefederten Luxus-PKW gedacht ist, soll eine Länge zwischen 100 und 120 mm aufweisen.According executed according silencer 1 can be very compact and lightweight and are therefore particularly suitable for installation in motor vehicles. The silencer pictured here 1 , which is intended for the intake and exhaust noise attenuation of a luxury air-suspended passenger car, should have a length between 100 and 120 mm.

Claims (3)

Schalldämpfer (1) zur Dämpfung der Ansauggeräusche in ein Druckluftsystem und/oder zur Dämpfung der Ablassgeräusche aus dem Druckluftsystem, bestehend aus einem Dämpfergehäuse (2), welches an einander gegenüberliegenden Bereichen mit einem Außenanschluss (5) und einem Anschluss (4) zum Druckluftsystem versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Anschlüssen (4, 3) eine Vielzahl von zu den Durchströmrichtungen übereinstimmend schräg angeordneten Prallwänden (6) einen mäanderförmigen Strömungsweg für die durchströmende Luft bildet, wobei in unmittelbarer Nähe des Außenanschlusses (5) ein schallabsorbierendes und luftdurchlässiges Material (3) eingebracht ist.Silencer ( 1 ) for damping the intake noise in a compressed air system and / or for damping the Ablassgeräusche from the compressed air system, consisting of a damper housing ( 2 ), which at opposite areas with an external connection ( 5 ) and a connection ( 4 ) is provided to the compressed air system, characterized in that between the two terminals ( 4 . 3 ) a plurality of matching to the flow directions obliquely arranged baffles ( 6 ) forms a meandering flow path for the air flowing through, wherein in the immediate vicinity of the outer terminal ( 5 ) a sound-absorbing and air-permeable material ( 3 ) is introduced. Schalldämpfer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das schallabsorbierende Material offenporiger Schaumstoff (3) ist.Silencer ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the sound-absorbing material open-cell foam ( 3 ). Schalldämpfer nach Anspruch 1, 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Prallwände (6) in einem Winkel (α) in der Größenordnung zwischen 45° und 70° zur grundsätzlichen Durchströmrichtung stehen.Silencer according to claim 1, 2, characterized in that the baffles ( 6 ) at an angle (α) in the order between 45 ° and 70 ° to the basic flow direction.
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