DE10121582A1 - Luftversorgungs-Aggregat für Fahrzeuge mit einem Kompressor und einem Schalldämpfer - Google Patents
Luftversorgungs-Aggregat für Fahrzeuge mit einem Kompressor und einem SchalldämpferInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Luftversorgungs-Aggregat für ein Fahrzeug mit pneumatischen Einrichtungen, insbesondere mit Luftfedern, mit einem Kompressor und einem Schalldämpfer zur Geräuschdämpfung beim Luftaustausch zwischen der Luftversorgungsanlage und der Umgebung, wobei der Schalldämpfer über eine ersten Anschluss mit pneumatischen Funktionselementen am Fahrzeug und über einen zweiten Anschluss mit der Umgebungsluft verbunden ist, wobei der Schalldämpfer 3 mehrere in Reihe angeordnete Kammern 18 aufweist, wobei jede der Kammern 18 über Kanäle 19 mit den angrenzenden Kammern 18 verbunden ist und wobei sich der Querschnitt der Kanäle 19 jeweils in Richtung vom ersten Anschluss 16 zum zweiten Anschluss 17...
Description
Die Erfindung betrifft ein Luftversorgungs-Aggregat für ein
Fahrzeug mit pneumatischen Einrichtungen, insb. mit Luftfedern,
mit einem Kompressor und einem Schalldämpfer zur Geräuschdämpfung
beim Luftaustausch zwischen der Luftversorgungsanlage und der
Umgebung, wobei der Schalldämpfer über einen ersten Anschluss mit
pneumatischen Funktionselementen am Fahrzeug und über einen
zweiten Anschluss mit der Umgebungsluft verbunden ist.
Ein Beispiel für eine Druckluftanlage für ein Fahrzeug mit
Luftfedern ist aus der DE 198 35 491 A1 bekannt. Bei derartigen
Druckluftanlagen muss z. B. zur Niveauregelung des Fahrzeuges Luft
aus den Luftfedern abgelassen oder mittels des Kompressors
aufgefüllt werden, wobei die Luft üblicherweise über einen
Lufttrockner geführt wird. Vor allem das Ablassen der Luft ist
mit lauter, unangenehmer Geräuschentwicklung verbunden.
Es ist bekannt, die Luft in Druckluftsystemen von Fahrzeugen beim
Ablassen über einen Schalldämpfer zu führen. So ist aus der
DE 33 11 682 A1 ein Schalldämpfer für eine Druckluftbremsanlage
zum Dämpfen des Auslaßgeräusches bekannt, der im Gehäuse eines
Lufttrockners untergebracht ist.
Schalldämpfer für Fahrzeuge sind vor allem in Verbindung mit
Brennkraftmaschinen bekannt, wobei die Abgase diese Schalldämpfer
im wesentlichen kontinuierlich durchströmen und der Schall bei
bestimmten, diskreten Frequenzen dominiert. Demgegenüber erfolgt
bei den erwähnten Druckluftanlagen das Entweichen der Luft
diskontinuierlich und schlagartig, oft mit einem explosions
artigen Knall, wobei der Schall ein breites, nahezu lückenloses
Frequenzspektrum aufweist. Das Ansauggeräusch beim Auffüllen der
Druckluftanlage durch den Kompressor hat dagegen einen geringeren
Pegel, ein ausgeprägtes Linienspektrum und ist von längerer
Dauer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs
genannten Druckluftanlagen im Hinblick auf die Schalldämpfung
weiter zu verbessern, wobei eine sehr gute Dämpfung des
Ablassgeräusches, aber auch eine Dämpfung des Ansauggeräusches
möglich ist, und wobei das Ablassgeräusch stärker gedämpft werden
soll als das Ansauggeräusch.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schalldämpfer mit
mehreren in Reihe angeordnete Kammern gelöst, wobei jede der
Kammern über Kanäle mit den angrenzenden Kammern verbunden ist,
und wobei sich der Querschnitt der Kanäle jeweils in Richtung vom
ersten Anschluss zum zweiten Anschluss hin erweitert. Es können 3
-7, vorzugsweise 4-5 Kammern vorgesehen sein. Dabei sind die
Kammern vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet, und ihre
Mittelachsen fallen mit der Längsachse des Schalldämpfers
zusammen. Eine derartige Ausbildung der Kammern ist vorteilhaft
für eine serienmäßige, industrielle Produktion der Schalldämpfer.
Über einen derartigen Schalldämpfer kann die Luft nicht nur zum
Ablassen aus der Druckluftanlage, sondern auch in umgekehrter
Richtung zum Ansaugen in die Druckluftanlage geführt werden. Im
ersten Falle bewirkt die Vorrichtung bei einer sehr kurzzeitigen,
aber dafür sehr intensiven Luftdurchströmung eine Ausbildung von
Wirbeln, durch die die Schallenergie zum großen Teil in Wärme
umgewandelt wird, ohne dass jedoch der Strömungswiderstand zu
hoch wird. Ein zu hoher Strömungswiderstand ist nicht nur aus
energietechnischen Gründen zu vermeiden. Er würde auch die
Funktionsfähigkeit von Komponenten der Druckluftanlage, z. B. des
Lufttrockners, beeinträchtigen. Beim Ablassen von Luft aus der
Druckluftanlage wirken die Kanäle zwischen den Kammern wie
Diffusoren.
Beim umgekehrten Vorgang, dem Ansaugen, wird der Schalldämpfer in
entgegengesetzter Richtung von Luft durchströmt, während das
Geräusch des eine Zeitlang arbeitenden Kompressors (Geräusche von
Motor, Kolben, Ventilen usw.) gegen die Luftströmung nach außen
dringt. In diesem Falle funktioniert der Schalldämpfer wie ein
Hohlraumresonator. Ein Hohraumresonator wirkt besonders stark bei
bestimmten, diskreten Frequenzen. Er ist daher für die Dämpfung
des Ansauggeräusches, das, wie oben erwähnt, ein Linienspektrum
aufweist, besonders geeignet.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die
Kanäle glockenförmig ausgebildet mit gekrümmten Wandungen, wobei
die Krümmung der Wand im Bereich des größeren Durchmessers eines
Kanals jeweils konvex zur Mittelachse des Kanals hin gewölbt und
im Bereich des kleineren Durchmessers konkav ausgebildet ist. Die
Kanäle können ferner ineinander verschachtelt angeordnet sein,
wobei das schmale Ende eines Kanals in die große Öffnung des
nächsten Kanals hineinragt. Dadurch wird die hindurchströmende,
abgelassene Luft bei jedem Durchtritt in die nächste Kammer gut
verwirbelt. Mit einem derartig ausgebildeten Schalldämpfer konnte
eine besonders hohe Dämpfung erzielt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung haben die Kanäle
gerade Wände, und es wird auf die ineinander verschachtelte
Anordnung verzichtet. Bei dieser Ausführungsform ist zwar die
Dämpfung im Vergleich zu der vorgehend beschriebenen
Ausführungsform etwas geringer, es ist jedoch eine sehr einfache
Herstellung des Schalldämpfers möglich durch Hintereinandersetzen
von einfachen, gleichartigen Teilen sowie durch einfache
Herstellbarkeit dieser Teile.
Eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Schallabstrahlung kann
durch Kombination der Diffusorschalldämpfer mit auf einem
weiteren Prinzip, vorzugsweise auf dem Prinzip der Absorption,
beruhenden schalldämpfenden Komponenten erreicht werden.
Vorzugsweise sind diese zusätzlichen schalldämpfenden Komponenten
poröse Körper, durch die die Luft hindurchströmen kann, wobei
eine zusätzliche Dämpfung bewirkt wird. Der oder die porösen
Körper können z. B. aus einem Sinterwerkstoff und/oder Schaumstoff
bestehen. Sie sollten hinter dem in Strömungsrichtung der aus dem
System abgelassenen Luft letzten Diffusor angeordnet sein. Durch
diesen porösen Körper wird das Absorptionsspektrum des Hohlraum
resonators breitbandiger gestaltet.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung
erläutert, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt
sind. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Druckluftanlage in schematischer
Darstellung
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Schalldämpfer für die
Druckluftanlage nach Fig. 1 und
Fig. 3 Detail einer gegenüber Fig. 1 abgewandelten Ausführungs
form eines Schalldämpfers für die Druckluftanlage nach
Fig. 1 im Längsschnitt
Fig. 1 zeigt eine einfach aufgebaute Druckluftanlage. Zu der
Druckluftanlage gehören ein Kompressor 1 mit einem Elektromotor 2
als Antrieb, sowie ein Schalldämpfer 3 und ein Lufttrockener 4.
Die pneumatischen Funktionselemente am Fahrzeug, die durch die
Anlage gesteuert werden sollen, sind Luftfedern 5, wobei am
Fahrzeug mehrere Luftfedern 5 vorgesehen sein können; in der
Zeichnung der Einfachheit halber jedoch nur durch eine Luftfeder
5 dargestellt. Den Luftfedern 5 ist jeweils ein Ventil 6
vorgeschaltet, über das die einzelnen Luftfedern 5 individuell
angesteuert werden können. In der Anlage sind weitere Ventile 7
und 8 sowie ein Rückschlagventil 9 vorgesehen. Die Ventile 6, 7
und 8 werden elektromagnetisch betätigt. Sie können durch eine
elektronische Steuereinheit 10 betätigt werden.
Das Ablassen oder Ansaugen von Luft kann z. B. zur Niveauregelung
eines Fahrzeuges mit Luftfederung dienen. Um die Druckluftanlage
mit Luft aufzufüllen, saugt der Kompressor 1 Luft aus der
Umgebung über den Schalldämpfer 3 an und fördert sie über den
Lufttrockner 4 und das Rückschlagventil 9 über die in Durchgangs
stellung befindlichen Ventile 6 zu den Luftfedern 5. Das
Rückschlagventil 9 sorgt dafür, dass die Luft ungehindert in die
Anlage aufgenommen, jedoch nur gesteuert über das Ventil 8 wieder
abgelassen werden kann. Dem Schalldämpfer 3 kann noch ein Luft
filter, Sieb oder dgl. vorgeschaltet sein, das Verunreinigungen
von der Anlage fern hält (nicht dargestellt). Zum Ablassen von
Luft werden die Ventile 6, 7 und 8 geöffnet. Durch das Ventil 7
wird beim Ablassen der Verdichter 1 umgangen. Die Luft
durchströmt dann den Lufttrockner 4 und den Schalldämpfer 3 in
umgekehrter Richtung und gelangt ins Freie.
Im folgenden wird der Aufbau des Schalldämpfers 3 näher
erläutert. Das Äußere des Schalldämpfers 3 wird durch ein
teilbares Gehäuse gebildet, dessen jeweils röhrenförmige Hälften
11 und 12 durch einen Ring 13, z. B. durch Verschrauben, Verkleben
oder Verschweißen, miteinander verbunden sind. Die geteilte
Ausführung des Gehäuses 11, 12 ermöglicht einen einfachen Einbau
von Einsätzen 14 und 15, durch die die Schalldämpfung bewirkt
wird. Der Schalldämpfer 3 ist über einen Rohrstutzen 16 mit dem
Kompressor 1 und über den Rohrstutzen 17 mit der Umgebung
verbunden.
In dem Schalldämpfer 3 sind fünf Einsätze 14 angeordnet, durch
die fünf Kammern 18 gebildet werden. Jeder dieser Einsätze 14 hat
einen Kanal 19 mit einem engen Querschnitt 20, der dem zum
Kompressor 1 und zu den Luftfedern 5 führenden Anschluss 16
zugewandt ist, und mit einem weiten Querschnitt 21, der dem in
die Umgebung führenden Anschluss 17 zugewandt ist. Zwischen den
Querschnitten 20 und 21 verläuft die Innenwand 22 des Kanals 19
gerade, d. h. entlang der Außenfläche eines Kegelstumpfes. Die
Einsätze 14 sind rotationssymmetrisch ausgebildet und
hintereinander fluchtend angeordnet, so dass ihre Mittelachsen
mit der Längsachse des Schalldämpfers 3 zusammenfallen.
Das den Kanal 19 ausbildende Teil 25 eines jeden Einsatzes 14 ist
über eine Zwischenwand 23 mit einer zylindrischen Halterung 24
verbunden, durch die der Einsatz 14 im Gehäuse 11, 12 gehalten
ist. Die Zwischenwand 23 verläuft senkrecht zur Längsachse des
Schalldämpfers 3 in der Nähe des engen Kanalquerschnittes 20. An
der Zwischenwand 23 wird durch einen Vorsprung 26 am Teil 25 und
der Halterung 24 eine flache Ausbuchtung 27 gebildet. Auf der
gegenüberliegenden Seite der Zwischenwand 23 ist zwischen dem
Teil 25 und Halterung 24 eine tiefe Ausbuchtug 28 ausgebildet.
Die Ausbuchtungen 27 und 28 bestimmen die Form der Kammern 15,
die durch die Kanäle 19 miteinander verbunden sind.
Die Einsätze 14 sind alle gleichartig ausgebildet. Sie können
z. B. durch Spritzguss aus Kunststoff hergestellt werden, wobei
die in Fig. 1 dargestellten Einsätze 14 besonders einfach
herstellbar sind. Die Einsätze 14 sind auf der einen Seite mit
umlaufenden Stegen 29 und auf der anderen Seite zu dieser. Stegen
29 passenden Absätzen 30 versehen. Durch die Stege 29 und Absätze
30 soll erreicht werden, dass die Einsätze 14 stets in der
richtigen Richtung eingebaut werden.
Zusätzlich zu den Einsätzen 14 ist der Schalldämpfer 3 mit einem
weiteren schalldämpfenden Einsatz 15 versehen, der sich von den
Einsätzen 14 unterscheidet. Der Einsatz 15 besteht aus zwei
Sinterplatten 31, zwischen denen eine Schaumstoffplatte 32
angeordnet ist. Alle Platten 31 und 32 sind porös, d. h. sie
bilden eine Vielzahl von feinen Öffnungen und Kanälen aus, durch
die die Luft hindurchtreten kann. Auf der den Einsätzen 14
abgewandten Seite des Einsatzes 15 befindet sich ein erweiterter
Raum 33, der einen guten Zutritt der Luft zum Einsatz 15
ermöglicht und mit dem Anschlussstutzen 17 verbunden ist.
Wenn aus dem Druckluftsystem Luft abgelassen wird, strömt diese
in Richtung des Pfeils 34 über den Anschlussstutzen 16 durch die
Kanäle 19, die als Diffusoren wirken, wobei sich an den Kanten 26
der Kanäle 19 Wirbel bilden, die sich in die Ausbuchtungen 27, 28
hinein erstrecken. Durch die Verwirbelung wird der Luftströmung
Energie entzogen, die bei einem unmittelbaren Austreten ins Freie
eine starke Schallentwicklung verursachen würde. Bevor die Luft
ins Freie gelangen kann, muss sie sich noch durch die vielen
feinen Kanäle des porösen Körpers 15 zwängen, wodurch eine
zusätzliche Dämpfung erfolgt.
Das Ansaugen von Luft in die Druckluftanlage durch einen
Kompressor kann über den selben Schalldämpfer erfolgen. Die Luft
strömt dann im Sinne des Pfeils 35 in umgekehrter Richtung durch
den Schalldämpfer 3. Vom Anschlussstutzen 17 aus gelangt die Luft
dann über den Raum 33 und den porösen Körper 15 zu den von den
Einsätzen 14 gebildeten Kammern 18, die in ihrer Gesamtheit wie
ein Hohlraumresonanzabsorber wirken. Der poröse Körper 15 wirkt
als Dämpfer, der das Absorptionsspektrum des Hohraumresonators
breitbandiger gestaltet.
In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung
dargestellt. Es werden im folgenden nur die von Fig. 2
abweichenden Merkmale erläutert. Für prinzipiell gleiche Bauteile
werden, soweit sie für die Erläuterungen von Bedeutung sind,
dieselben Ziffern verwendet wie in Fig. 2.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel kommen
Diffusoren 36 mit gekrümmten Innenwänden 37 zum Einsatz. Die
Innenwand 37 eines Kanals 36 ist im Bereich des größeren
Diffusorquerschnittes 21' konvex zur Mittelachse des Diffusors 36
hin gewölbt. Zum kleineren Kanalquerschnitt 20' hin ist sie
konkav ausgebildet. Der Kanal 36 erhält dadurch eine
glockenartige Form, die die Aufweitung und die Einschnürung der
diffusorartigen Gestalt noch stärker betont als bei der
kegelförmigen Ausbildung gemäß Fig. 2. Zudem sind die Kanäle 36
ineinander verschachtelt angeordnet, indem das schlanke Ende
eines den Kanal 36 bildenden Teils 38 (Querschnitt 20') in die
weite Öffnung (Querschnitt 21') des benachbarten Kanals 36
hinetnreicht und die Kanäle 36 sich somit, im Längsschnitt
gesehen, überschneiden.
Mit einer derartigen Ausführungsform der Erfindung kann eine noch
bessere Schalldämpfung erreicht werden als mit der in
Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Vorrichtung, jedoch um den
Preis, dass die Herstellung des Schalldämpfers aufwendiger ist.
Claims (15)
1. Luftversorgungs-Aggregat für ein Fahrzeug mit pneumatischen
Einrichtungen, insb. mit Luftfedern, mit einem Kompressor und
einem Schalldämpfer zur Geräuschdämpfung beim Luftaustausch
zwischen der Luftversorgungsanlage und der Umgebung, wobei der
Schalldämpfer über einen ersten Anschluss mit pneumatischen
Funktionselementen am Fahrzeug und über einen zweiten
Anschluss mit der Umgebungsluft verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schalldämpfer (3) mehrere in Reihe
angeordnete Kammern (18) aufweist, wobei jede der Kammern (18)
über Kanäle (19) mit den angrenzenden Kammern (18) verbunden
ist, und wobei sich der Querschnitt der Kanäle (19) jeweils in
Richtung vom ersten Anschluss (16) zum zweiten Anschluss (17)
hin erweitert.
2. Luftversorgungs-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, dass die Kammern (18) rotationssymmetrisch ausgebildet
und ihre Achsen zueinander fluchtend angeordnet sind.
3. Luftversorgungs-Aggregat nach einem der Ansprüche 1-2,
gekennzeichnet durch Kanäle (19) mit geraden Wänden (22) in
der Form von Kegelstümpfen.
4. Luftversorgungs-Aggregat nach einem der Ansprüche 1-2,
gekennzeichnet durch rotationssymmetrische Kanäle (36) mit
gekrümmten Wänden (37), wobei jeweils zum engen Querschnitt
(20') eines Kanals (36) hin eine, bezogen auf die Mittelachse,
konkave Form und zum weiteren Querschnitt (21') eines Kanals
(36) hin eine konvexe Form ausgebildet ist.
5. Luftversorgungs-Aggregat nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (36) im Längsschnitt
gesehen ineinander greifend angeordnet sind in der Weise, dass
das schmale Ende eines Kanals (36) innerhalb der großen
Öffnung des benachbarten Kanals (36) angeordnet ist.
6. Luftversorgungs-Aggregat nach einem der Ansprüche 1-5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (18) des
Schalldämpfers (3) durch gleichartige Teile gebildet sind.
7. Luftversorgungs-Aggregat nach einem der Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfer (3) ein
röhrenförmiges Gehäuse (11, 12) aufweist, und dass die Kammern
(18) durch Einsätze (14) gebildet sind, die zylindrische
Halterungen (24) aufweisen, wobei die Außendurchmesser der
Halterungen (24) dem Innendurchmesser des Gehäuses (11, 12)
entspricht.
8. Luftversorgungs-Aggregat nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11, 12) des Schalldämpfers
(3) in einer Querschnittsebene teilbar ist.
9. Luftversorgungs-Aggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, dass die Einsätze (14) auf einer Stirnseite mit einem
oder mehreren Vorsprüngen (29) und auf der anderen Stirnseite
mit zu den Vorsprüngen passenden Ausnehmungen oder Absätzen
(30) versehen sind.
10. Luftversorgungs-Aggregat nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen
Schalldämpfer (3) mit 3-7, vorzugsweise 4-5 Kammern (18).
11. Luftversorgungs-Aggregat nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine
zusätzliche, nach einem anderen Prinzip als die Kammern (18)
wirkende Einrichtung (15) zur Schalldämpfung.
12. Luftversorgungs-Aggregat nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, dass die zusätzliche Einrichtung (15) ein
poröser Körper ist.
13. Luftversorgungs-Aggregat nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, dass der poröse Körper aus einer oder mehreren
Platten aus Sinterwerkstoff (31) und/oder Schaumstoff (32)
besteht.
14. Luftversorgungs-Aggregat nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, dass der poröse Körper aus zwei Platten aus
Sinterwerkstoff (31) besteht, zwischen denen eine Platte aus
Schaumstoff (32) angeordnet ist.
15. Luftversorgungs-Aggregat nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, dass die zusätzliche Einrichtung (15) zwischen
dem mit der Umgebung verbundenen Anschlussstutzen (17) und den
Kammern (18) angeordnet ist.
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Cited By (9)
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