DE102005004674A1 - Sound proofing device for pulsating gas streams, has gas inflow tube along with perforated tubular section projecting into housing whereby valve body is designed as tubular body which forms narrow passage with tubular section - Google Patents
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Abstract
Description
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schalldämpfung von pulsierenden Gasströmen, insbesondere
in Ansaug- oder Abgasanlagen von Brennkraftmaschinen bei Kraftfahrzeugen
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 – bekannt durch die
Für die Schalldämpfung von
pulsierenden Gasströmen,
wie sie insbesondere in Ansaug- und Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren
auftreten, sind folgende einzeln oder in Kombination angewandte
Maßnahmen
bekannt: Reflektionsschalldämpfer,
Längs-
und Nebenschlussresonatoren (Helmholtz-Resonatoren), Bypass- oder Interferenzrohre
sowie Absorptionsschalldämpfer.
Da der insbesondere von Verbrennungsmotoren ausgehende Störschall
nicht konstant, sondern von der Drehzahl des Motors abhängig ist,
sind Schalldämpfer
mit fester Geometrie unzureichend, da sie vorwiegend nur bestimmte
Frequenzbereiche abdecken. Man hat daher bereits Schalldämpfer mit
variabler Geometrie vorgeschlagen, bei welchen einzelne Parameter
den unterschiedlichen Frequenzen und Amplituden des Störschalles
anpassbar sind, so dass diese Schalldämpfer ein größeres Spektrum
des Störschalles
abdecken. Durch die
Auch
bei Interferenz- oder Bypassrohren ist eine Anpassung an unterschiedliche
Schallanteile bekannt. Bei der
Durch
die
Durch
die eingangs genannte
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Schalldämpfung der eingangs genannten Art hinsichtlich ihres Aufbaus zu vereinfachen und in ihrer Funktion zu verbessern, insbesondere eine frequenzabhängige Schalldämpfung zu erreichen.It Object of the present invention, a device for soundproofing of to simplify the aforementioned type with regard to their structure and to improve their function, in particular a frequency-dependent sound attenuation to reach.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass innerhalb eines gehäusefesten, gaseintrittsseitigen, perforierten Rohrabschnittes ein Rohrkörper unter Bildung eines Durchtrittsspaltes verschiebbar angeordnet ist. Der Rohrkörper wird vom Strömungsdruck im Rohrabschnitt gegen die Kraft einer Rückstellfeder verschoben und gibt mit wachsender Verschiebung einen zunehmenden Durchtrittsquerschnitt für den einströmenden Gasstrom frei. Bei nachlassendem Gasstrom wird der Rohrkörper durch die Rückstellfeder in eine Anfangsposition zurückgestellt, in welcher der Durchtrittsquerschnitt durch den Spalt zwischen verschiebbaren Rohrkörper und gehäusefesten Rohrabschnitt bestimmt wird. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ventilanordnung liegt in einer hohen Schalldämpfung bei geringen Durchflüssen, also bei Leerlauf des Verbrennungsmotors, bei Teillast und niedrigen Drehzahlen. Darüber hinaus ergibt sich als Vorteil ein geringer Gegendruck bei Volllast, d. h. der erfindungsgemäße Schalldämpfer zeigt ein dem Bedarf an Gegendruck und Schalldämpfung angepasstes, variables Verhalten. Vorteilhaft ist ferner, dass keine externen Stellelemente erforderlich sind, da die Steuerung des Rohrkörpers durch die Gasströmung induziert ist. Vorteilhaft ist ferner, dass keine Dichtigkeitsprobleme auftreten, weil sich die erfindungsgemäße Ventilanordnung innerhalb des Gehäuses befindet. Die Fertigung ist einfach und daher kostengünstig, weil vergleichsweise große Toleranzen möglich sind. Der erfindungsgemäße Schalldämpfer ist sowohl für Ansaug- und Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren als auch für Kanäle von Lüftungsanlagen sowie Zu- und Ableitungen von Kompressoren verwendbar.This object is solved by the features of claim 1. According to the invention it is provided that within a housing-fixed, gas inlet side, perforated pipe section a tubular body is slidably disposed to form a passage gap. The tubular body is displaced by the flow pressure in the pipe section against the force of a return spring and releases with increasing displacement an increasing passage cross-section for the inflowing gas flow. With decreasing gas flow of the tubular body is returned by the return spring in an initial position in which the passage cross section through the gap between the displaceable tubular body and housing-fixed pipe section is determined. The advantage of the valve arrangement according to the invention is a high sound attenuation at low flow rates, ie at idling of the internal combustion engine, at part load and low speeds. In addition, there is the advantage of a low back pressure at full load, ie the silencer according to the invention shows a need for backpressure and noise damping adapted, variable behavior. A further advantage is that no external control elements are required because the control of the tubular body is induced by the gas flow. A further advantage is that no leakage problems occur because the valve assembly according to the invention is located within the housing. The production is simple and therefore inexpensive because comparatively large tolerances are possible. The silencer according to the invention can be used both for intake and exhaust systems of internal combustion engines and for ducts of ventilation systems as well as supply and discharge lines of compressors.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dem verschiebbaren Rohrkörper eine Führungseinrichtung zugeordnet, die am Gehäuse befestigt und innerhalb oder außerhalb des Gehäuses angeordnet sein kann. Vorteilhafterweise besteht die Führungseinrichtung aus einem gehäusefesten Rohrstück, auf welchem der verschiebbare Rohrkörper gleitend angeordnet ist. Rohrkörper und Rohrstück sind somit teleskopartig ineinander gesetzt. Vorteilhafterweise ist innerhalb des verschiebbaren Rohrkörpers und des gehäusefesten Rohrstückes eine Rückstellfeder angeordnet, welche als Druckfeder ausgebildet ist. Die Toleranzen zwischen dem verschiebbaren Rohrkörper und dem gehäusefesten Rohrstück können so abgestimmt werden, dass sich infolge eines eingeschlossenen Gasvolumens und viskoser Wandreibung ein Bedämpfungseffekt ergibt, was den Vorteil zur Folge hat, dass kein Verkanten und auch kein Klappern auftritt.To An advantageous embodiment of the invention is the displaceable pipe body a leadership facility assigned to the housing attached and inside or outside of the housing can be arranged. Advantageously, the guide means from a pipe section fixed to the housing which the displaceable tubular body is slidably disposed. pipe body and pipe section are thus telescoped into each other. advantageously, is inside the sliding tube body and the housing fixed Pipe piece one Return spring arranged, which is designed as a compression spring. The tolerances between the slidable tubular body and the housing-fixed pipe section can so be tuned that due to an enclosed gas volume and viscous wall friction a damping effect results, which has the advantage that no tilting and also no rattling occurs.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse durch eine Trennwand in zwei Kammern unterteilt, und der eintrittsseitige Rohrabschnitt ist durch die Trennwand hindurch bis in die austrittsseitige Kammer geführt. Durch eine beiderseits der Trennwand im Rohrabschnitt angeordnet Perforation und eine Perforation im verschiebbaren Rohrkörper ergibt sich bei hohen Durchflüssen, d. h. hohem Strömungsdruck eine Kurzschluss- bzw. Bypassströmung direkt von der eintrittsseitigen zu austrittsseitigen Kammer. Vorteilhafterweise ist in der Trennwand zusätzlich ein Bypassrohr mit relativ hohem Durchflusswiderstand angeordnet. Vorteilhaft bei dieser Lösung sind ebenfalls ein relativ hoher Gegendruck bei niedrigen Durchflüssen und eine gute Schalldämpfung sowie bei höheren Durchflüssen ein geringer Gegendruck infolge der Öffnung des Bypasses. Die Kurzschlussströmung kann auch durch äquivalente Mittel, z. B. eine örtliche Querschnittsverringerung des verschiebbaren Rohrkörpers erreicht werden.To a further advantageous embodiment of the invention is casing divided by a partition into two chambers, and the entrance side Pipe section is through the partition through to the outlet side Chamber led. By one on either side of the partition in the pipe section arranged perforation and a perforation in the displaceable tubular body results at high flow rates, i. H. high flow pressure a short circuit or bypass flow directly from the inlet side to exit side chamber. advantageously, is additional in the partition arranged a bypass pipe with a relatively high flow resistance. Advantageous in this solution are also a relatively high back pressure at low flow rates and a good soundproofing as well as higher by rivers a low back pressure due to the opening of the bypass. The short circuit flow can also by equivalent Means, e.g. B. a local Cross-section reduction of the displaceable tubular body achieved become.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann durch eine Kombination der vorgenannten erfindungsgemäßen Maßnahmen eine Feinanpassung an die Drehzahl bzw. Strömungsverhältnisse, insbesondere in drei Stufen erreicht werden. In einer ersten Stufe, bei geringer Strömung gibt der verschiebbare Rohrkörper nur einen minimalen Durchtrittsquerschnitt frei, wobei eine maximale Dämpfung erzielt wird. In einer zweiten Stufe bei einem mittleren Strömungsdurchsatz wird ein größerer Durchtrittsquerschnitt infolge weiterer Verschiebung des Rohrkörpers freigegeben, wobei eine mittlere Dämpfung erzielt wird. In einer dritten Stufe bei einer maximalen Strömung werden der erste und ein weiterer Durchtrittsquerschnitt infolge Öffnung eines Bypassweges freigegeben; damit wird ein verminderter Gegendruck bei einer vergleichsweise geringen Dämpfung erzielt. Vorteilhafterweise ist dabei die Führungseinrichtung, die auch die Rückstellfeder aufnimmt, außerhalb des Gehäuses angeordnet und über ein Gestänge mit dem verschiebbaren Rohrkörper verbunden. Dies hat den Vorteil, dass die Führungseinrichtung einschließlich Feder weniger temperaturbelastet ist.In Another advantageous embodiment of the invention can be achieved by a Combination of the aforementioned inventive measures a fine adjustment to the speed or flow conditions, especially in three stages. In a first stage, at low flow gives the sliding tube body only a minimal passage cross-section free, with a maximum attenuation achieved becomes. In a second stage at a medium flow rate becomes a larger passage area released as a result of further displacement of the tubular body, wherein a mean damping is achieved. In a third stage at a maximum flow the first and another passage cross section due to opening of a Bypass path released; thus, a reduced back pressure achieved at a relatively low attenuation. advantageously, is the lead institution, which also receives the return spring, outside of the housing arranged and over a linkage with the sliding tube body connected. This has the advantage that the guide means including spring less temperature is charged.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die oben erwähnte selbsttätige, strömungsinduzierte Verstellung des Rohrkörpers durch eine Zwangsverstellung mittels eines externen Stellgliedes ersetzt oder unterstützt werden. Damit ist eine noch genauere Anpassung möglich.To a further advantageous embodiment of the invention, the mentioned above automatic, flow-induced Adjustment of the tubular body by a forced adjustment by means of an external actuator replaced or supported become. This allows an even more accurate adaptation.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Querschnitte des verschiebbaren Rohrkörpers und des gehäusefesten Rohrabschnittes nicht auf kreisförmige Querschnitte beschränkt, vielmehr sind auch nicht kreisförmige Querschnitte, z. B. Polygone möglich.In Another advantageous embodiment of the invention are the cross sections of the displaceable tubular body and of the housing Pipe section not on circular Cross sections limited, rather are not circular either Cross sections, z. As polygons possible.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigenembodiments The invention are illustrated in the drawing and are explained in more detail below. It demonstrate
Die
dargestellte Position des Rohrkörpers
Die
in
Gleichzeitig
besteht eine Strömungsverbindung
für das
eintretende Abgas vom Ringspalt
Die
in
Das
Ausführungsbeispiel
gemäß den
- 11
- Schalldämpfersilencer
- 22
- Gehäusecasing
- 2a2a
- Kammerchamber
- 33
- GaseintrittsrohrGas inlet tube
- 44
- GasaustrittsrohrGas outlet pipe
- 55
- perforierter Rohrabschnittperforated pipe section
- 66
- Rohrkörperpipe body
- 77
- Führungseinrichtungguide means
- 88th
- Druckfedercompression spring
- 99
- Ringspaltannular gap
- 1010
- Kappecap
- 1111
- Schalldämpfersilencer
- 1212
- Gehäusecasing
- 13 13
- Trennwandpartition wall
- 1414
- Eintrittskammerinlet chamber
- 1515
- Austrittskammerexit chamber
- 1616
- AbgaseintrittsrohrExhaust gas inlet pipe
- 1717
- Rohrabschnittpipe section
- 1818
- Austrittsrohroutlet pipe
- 1919
- Bypassbypass
- 2020
- perforierter Wandbereichperforated wall area
- 2121
- perforierter Wandbereichperforated wall area
- 2222
- Rohrkörperpipe body
- 2323
- Ringspaltannular gap
- 2424
- Druckfedercompression spring
- 2525
- Führungseinrichtungguide means
- 2626
- RohrwandabschnittThe tube wall section
- 3030
- Schalldämpfersilencer
- 3131
- Gehäusecasing
- 3232
- Trennwandpartition wall
- 3333
- Kammerchamber
- 3434
- Kammerchamber
- 3535
- GaseintrittsrohrGas inlet tube
- 3636
- GasaustrittsrohrGas outlet pipe
- 3737
- Rohrabschnittpipe section
- 3838
- perforierter Wandbereichperforated wall area
- 3939
- perforierter Wandbereichperforated wall area
- 4040
- perforierter Abschnittperforated section
- 4141
- Öffnungopening
- 4242
- TeillastrohrPartial load tube
- 4343
- Rohrkörperpipe body
- 4444
- perforierter Wandabschnittperforated wall section
- 4545
- Gestängelinkage
- 4646
- Führungseinrichtungguide means
- 4747
- RückstellfederReturn spring
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