DE102007042095A1 - Lader mit Gehäuseinterner Geräuschdämpfung - Google Patents
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Abstract
Ein Verdrängerlader umfasst ein Gehäuse, das einen Rotorhohlraum definiert, wobei ein Paar von Verdrängerrotoren in der Lage ist, Luft axial von einem Einlassende zu einem Auslass in der Hohlraumwand nahe einem Auslassende des Hohlraums zu befördern. Der Auslass steht mit einer teilweise durch die Hohlraumwand definierten Auslasssammelkammer in Verbindung. Die Hohlraumwand umfasst einen steifen Abschnitt, der mehrere Erleichterungsvertiefungen definiert, wie z.B. ein Waffelmuster, der eine Verformung der Wand durch Pulsationen in der Sammelkammer begrenzt. Die Vertiefungen können zeit- und kostensparend in Helmholtztuner umgewandelt werden, indem die Vertiefungen mit einer Abdeckplatte abgedeckt werden, die mit Perforationen versehen sein kann, um zumindest eine Abstimmöffnung (Perforation) in jede Abstimmkammer (Vertiefung) hinein zu umfassen und Abstimmvolumina aus den Abstimmkammern und ihren zugehörigen Abstimmöffnungen zu bilden, welche bewirken, dass ausgewählte Frequenzen von Pulsationen in der Sammelkammer gedämpft werden und dadurch unerwünschte Geräusche, die von dem Luftsystem des Laders ausgehen, verringert werden.
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Diese Erfindung betrifft Verdrängerkompressoren oder -lader, wie z.B. Roots- oder Schraubenkompressoren, die für Kraftfahrzeugmotorenlader und andere Zwecke verwendet werden.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Es ist in der Technik bekannt, Verdrängerkompressoren, die mit Flügeln versehene Rotoren aufweisen, zum Aufladen von Verbrennungsmotoren und zum Bereitstellen von komprimierter Luft für andere Zwecke zu verwenden. Ein derartiger Kompressor, der als ein Kraftfahrzeuglader verwendet wird, kann ein Gehäuse umfassen, das einen Rotorhohlraum aufweist, in dem ein Paar von parallelen Rotoren mit ineinander greifenden Flügeln rotiert, um eine Kompression von Luft zu bewirken, welche durch eine Öffnung in der Hohlraumwand nahe einem Auslassende des Gehäuses abgeführt wird. Die Rotoren können durch eine Riemenscheibe, die direkt oder über ein Zahnradpaar mit dem Rotorpaar verbunden ist, durch den Motor riemengetrieben sein. Ein Verschluss kann an dem Gehäuse angebracht sein, um die komprimierte Luft aufzunehmen, bevor die Luft durch das Gehäuse hindurch oder anderweitig an den Motorlufteinlass und zugehörige Zylinder abgeführt wird.
- Zwischen dem Gehäuse und dem Verschluss ist eine Auslasssammelkammer gebildet, welche die komprimierte Luft von den Rotoren durch einen Auslass nahe einem Auslassende des Hohlraums hindurch emp fängt. Die Sammelkammer ist anfällig für Pulsationen, welche durch die Pumptätigkeit der Rotoren erzeugt werden. Dementsprechend ist die Auslassseite der Gehäusewand wünschenswerterweise versteift, indem ein mit gekreuzten Rippen versehenes Muster oder Gitter, das ähnlich einer Waffel ist, vorgesehen ist. Die Rippen stellen einen versteiften Abschnitt bereit, um ein Biegen der Rotorwand zu verringern. Das Waffelmuster führt zu mehreren Erleichterungsvertiefungen in der Wand, um deren Masse und das Gewicht des Gehäuses zu verringern.
- Die in der Sammelkammer erzeugten Pulsationen reagieren mit dem Luftansaugsystem des Motors, insbesondere mit dem Rotorgehäuse und der Sammelkammer, um Vibrationen der Struktur zu verursachen, die zu unerwünschten Geräuschen verschiedener Frequenzen führen, welche zu minimieren gewünscht sind.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Eine Dämpfung von Geräuschen hoher Frequenz in Motoransaugsystemen, insbesondere mit Ladern, ist manchmal durch das Hinzufügen von Viertelwellenabstimmvorrichtungen oder Helmholtzabstimmvorrichtungen (Helmholtztunern) vorgesehen. Helmholtztuner von höherer Frequenz sind sehr klein und jede bedeutende Dämpfung erfordert eine Anzahl von kleinen Abstimmvolumina. Diese Abstimmvolumina erfordern Platz in dem Ansaugsystem ebenso wie hinzugefügte Materialien, um die Abstimmvolumina zu erzeugen und sie in das System einzufügen.
- Erfindungsgemäß sind mehrere interne Helmholtztuner nahe der Quelle der Pulsationen in der Auslasssammelkammer des Laders bereitgestellt. Eine mit Perforationen versehene Platte oder eine ähnliche Abdeckung ist über dem Waffelmuster von Vertiefungen angebracht, die in einer Außen fläche der Hohlraumwand gebildet sind. Die Platte bewirkt, dass der Zugang zu den Vertiefungen beschränkt wird und dass eine Anzahl von Helmholtztunern gebildet wird. Diese umfassen Abstimmkammern, welche durch die Vertiefungen gebildet sind und welche durch Durchgänge, welche durch die Perforationen in der Abdeckplatte gebildet sind, mit der Sammelkammer verbunden sind. Die Tuner stellen Feder-Masse-Systeme bereit, in welchen die Luftmasse in der Einlassöffnung jedes Tuners gegen das Luftvolumen in der zugehörigen Abstimmkammer vibriert, was als pneumatische Feder wirkt, um in Abhängigkeit der speziellen Abstimmfrequenzen der verschiedenen Tuner, die in dem Rotorgehäuse gebildet sind, eine Dämpfung einer oder mehrerer spezieller Frequenzen in der Auslasssammelkammer bereitzustellen.
- Die Erfindung stellt ein effizientes und kostengünstiges Mittel zum Dämpfen von geräuscherzeugenden Pulsationen unter Verwendung von zuvor existierenden oder modifizierten Waffelmustervertiefungen zur Verfügung, um durch die Hinzufügung einer geeigneten mit Perforationen versehenen Abdeckplatte Abstimmkammern zu bilden.
- Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bestimmter spezieller Ausführungsformen der Erfindung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden.
- BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine bildhafte Ansicht einer erfindungsgemäßen Motorladeranordnung; -
2 ist eine Teilquerschnittsansicht, die eine Anordnung aus Rotor und Antrieb zeigt, welche in dem Lader von1 angebracht ist; -
3 ist eine isometrische Ansicht des Gehäuses für den Lader von1 ; -
4 ist eine Explosionsansicht der Anordnung aus Gehäuse und Platte von3 ; und -
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines einzelnen Abstimmvolumens, das einen Helmholtzresonator in einer der Waffelmustervertiefungen des Gehäuses von4 bildet. - BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
- Nun im Detail auf die Zeichnungen Bezug nehmend gibt das Bezugszeichen
10 allgemein einen Verdrängerkompressor oder -lader zur Verwendung mit einem Verbrennungsmotor der V-Art an. Der Lader10 umfasst ein Rotorgehäuse12 , das eine Anordnung14 aus Antrieb und Rotor beinhaltet und einen oberen Gehäuseverschluss16 lagert. Die Rotoranordnung ist durch eine Riemenscheibe18 riemengetrieben, welche mit einer Rotorantriebswelle20 verbunden ist, die sich von einem Getriebegehäuse22 der Anordnung14 aus Antrieb und Rotor erstreckt. -
2 stellt die Anordnung14 aus Antrieb und Rotor dar, welche das Getriebegehäuse22 umfasst, das ein Zahnradpaar24 und Lager26 trägt, welche ein Paar von entgegengesetzt rotierenden Antriebs- und Abtriebsrotoren27 ,29 antreiben und stützen. Die Rotoren sind Rotoren der schrau benförmigen Roots-Art, welche jeweils ineinander greifende rechtsgängig schraubenförmige und linksgängig schraubenförmige Flügel28 ,30 aufweisen. Diese wirken zusammen, um Rotorkammern31 zu bilden, welche Ladeluft von einem Einlassende32 in Richtung eines Auslassendes34 des Gehäuses befördern. Alternativ könnten schraubenförmige Rotoren der Schraubenart in dem Lader verwendet werden. -
3 und4 stellen den Aufbau bzw. Explosionsansichten des Rotorge-Muses12 dar. Das Gehäuse12 umfasst ein Paar von äußeren Seitenwänden36 und eine Einlassendwand38 . Ein innerer Rotorhohlraum40 ist durch eine Hohlraumwand42 definiert. Eine Auslassöffnung44 erstreckt sich durch die Wand42 hindurch, welche den Rotorhohlraum40 mit einer Auslasssammelkammer46 verbindet, die sich entlang einer Außenseite48 der Hohlraumwand42 unter dem Verschluss16 erstreckt. - Wie in der Explosionsansicht von
4 gezeigt ist, ist ein zentraler Teil der Wandaußenseite48 als steifer Abschnitt50 gebildet, der durch ein Muster von gekreuzten Rippen52 definiert ist, die mehrere langgestreckte Vertiefungen54 bilden. Die Vertiefungen sind durch Beschränkungsmittel in Form einer Abdeckplatte56 geschlossen, welche mehrere Perforationen58 umfasst, wobei mit jeder Vertiefung zumindest eine verbunden ist. Die Vertiefungen bilden Abstimmkammern60 , welche sich mit den Perforationen58 , die als Abstimmöffnungen wirken, vereinigen, um Helmholtztuner62 zu bilden. - Ein beispielhafter Helmholtztuner ist durch
5 als die Abstimmvolumina, die in dem positiven Raum einer zugehörigen Abstimmkammer60 gezeigt sind, und als deren Abstimmöffnung58 , die als ein Vorsprung gezeigt ist, gezeigt. Der Vorsprung stellt durch die Masse von Luft, die in der Abstimmöffnung58 zu jeder Zeit vorhanden ist, das belegte Volumen dar. Das Vergleichsvolumen der Abstimmkammer ist durch die größere Masse60 gezeigt, welche als Feder wirkt, während die Luftmasse in der Abstimmöffnung58 als eine Masse in dem Masse/Feder-Tuner wirkt. - Die Helmholtztuner können durch Variieren der Volumina der Vertiefungen oder durch Variieren der Dicke der Abdeckplatte oder der Durchmesser der Löcher oder Perforationen
58 gestaltet oder angepasst sein, um die gleichen oder verschiedene Resonanzfrequenzen von Pulsationen zu dämpfen. Zusätzlich könnte mehr als eine Perforation mit einer einzelnen Kammer verbunden sein, um einen unterschiedlichen Frequenzbereich zu erhalten. Die Tuner62 könnten zum Dämpfen einer einzelnen Frequenz gestaltet sein oder sie könnten einzeln auf mehr als eine Frequenz abgestimmt sein, um ein gewünschtes Abstimmergebnis für das Innere der Sammelkammer und die resultierende Verringerung von Pulsationen darin zu erzielen. - Während des Betriebs können in der Auslasssammelkammer
46 erzeugte Luftpulsationen durch einen oder mehrere Helmholtztuner, welche durch das kombinierte Waffelmuster mit dessen zugehöriger Abdeckplatte56 gebildet sind, zumindest teilweise gedämpft werden. Die Tuner stellen entgegengesetzte Frequenzpulsationen bereit, welche die Pulsationen von Luft in der Sammelkammer nahe deren Quelle dämpfen und so die durch Pulsationen in der Sammelkammer verursachten Geräusche verringern. - Die Erfindung zieht einen Vorteil aus einem Versteifungsmuster, wie z.B. einem Waffelmuster, das bereits in der Außenseite der Rotorhohlraumwand gebildet sein kann, um sie gegen Reaktionen auf Pulsationen zu versteifen. Das Muster wird in Helmholtztuner umgewandelt, indem lediglich ein Beschränkungsmittel, wie z.B. eine Abdeckung oder eine Platte, über dem Waffelmuster platziert wird und die notwendige Größe und Anzahl von Abstimmöffnungen in Form von Perforationen durch die Abdeckung oder Platte hindurch bereitgestellt werden, um die gewünschte Frequenzdämpfung zu erhalten. Die Anordnung ist somit wirtschaftlich effizient, indem sie ein bereits existierendes Bauelement des Gehäuses verwendet, um die Abstimmkammern mit einem Minimum an erhöhtem Gewicht und erhöhten Kosten zu bilden.
- Falls gewünscht, kann das Waffelmuster modifiziert werden, um eine Dämpfung von zusätzlichen oder alternativen Frequenzen bereitzustellen, ohne die Kosten des verbesserten Laderrotorgehäuses
12 wesentlich zu erhöhen. Bei einer anderen Variation könnten die Abstimmöffnungen durch Röhren gebildet sein, die sich durch die Abdeckplatte hindurch erstrecken, um längere Abstimmvolumina bereitzustellen. Alternativ könnten sich, falls es das Muster gestattet, einige oder alle Abstimmöffnungen um die Abdeckplatte herum erstrecken, wie z.B. durch Kerben in der Hohlraumwand oder Durchgänge durch die Hohlraumwand. - Während die Erfindung durch Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte zu verstehen sein, dass zahlreiche Änderungen innerhalb des Geists und Umfangs der beschriebenen erfinderischen Konzepte gemacht werden könnten. Dementsprechend ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass sie den vollen Umfang aufweist, der durch den Wortlaut der folgenden Ansprüche zugelassen ist.
Claims (8)
- Verdrängerlader, der umfasst: ein Gehäuse, das einen Rotorhohlraum mit einer umgebenden Hohlraumwand aufweist; ein Paar von Verdrängerrotoren, die in dem Rotorhohlraum entgegengesetzt rotierbar sind und die ineinander greifende schraubenförmige Flügel aufweisen, welche Rotorkammern bilden, die in der Lage sind, Luft axial von einem Einlass an einem Einlassende des Hohlraums zu einem Auslass nahe einem Auslassende des Hohlraums zu befördern; wobei der Auslass durch eine Öffnung durch die Hohlraumwand hindurch definiert ist und die Rotorkammern mit einer Auslasssammelkammer verbindet, die teilweise durch eine Außenseite der Hohlraumwand definiert ist und die anfällig für Pulsationen in der an die Auslasssammelkammer abgeführten Luft ist; wobei die Hohlraumwand in der Sammelkammer durch einen steifen Abschnitt versteift ist, der mehrere Erleichterungsvertiefungen definiert, die sich in die Sammelkammer hinein öffnen, wobei der steife Abschnitt die Verformung der Wand durch Pulsationen in der Sammelkammer begrenzt; und ein Beschränkungsmittel, das teilweise die Öffnungen in die Sammelkammer zumindest einiger der Vertiefungen abdeckt und Abstimmkammern bildet, wobei das Beschränkungsmittel zumindest eine Abstimmöffnung zwischen jeder Abstimmkammer und der Sammelkammer aufweist und Abstimmvolumina bildet, die bewirken, dass ausgewählte Frequenzen von Pulsationen in der Sammel kammer gedämpft werden und dadurch unerwünschte Geräusche, die von der Abluft des Laders ausgehen, verringert werden.
- Lader nach Anspruch 1, wobei das Beschränkungsmittel eine Abdeckung über zumindest einen Teil des steifen Abschnitts umfasst, welche eine Luftströmung zu den Abstimmkammern unter der Abdeckung außer durch die Abstimmöffnungen hindurch blockiert.
- Lader nach Anspruch 2, wobei sich die Abstimmöffnungen durch die Abdeckung hindurch erstrecken.
- Lader nach Anspruch 3, wobei die Abdeckung eine Platte ist.
- Lader nach Anspruch 1, wobei der steife Abschnitt Rippen aufweist.
- Lader nach Anspruch 1, wobei der steife Abschnitt gekreuzte Rippen in einem Waffelmuster aufweist.
- Lader nach Anspruch 1, wobei die Abstimmvolumina Helmholtztuner definieren.
- Lader nach Anspruch 1, wobei das Ladergehäuse effizient hergestellt ist, indem: ein Rotorgehäuse für einen Verdrängerlader der Ausgestaltung bereitgestellt wird, welche einen steifen Wandabschnitt umfasst, der einen Teil einer Auslasssammelkammer bildet und der Versteifungselemente in Form gekreuzter Rippen aufweist, welche in einem Muster angeordnete Vertiefungen definieren; und Anbringen einer mit Perforationen versehenen Abdeckplatte, welche die Öffnungen der Vertiefungen in den Sammelkammerab schnitt schließt, wobei die Perforationen in der Platte zwischen den Vertiefungen und dem Sammelkammerabschnitt kommunizieren und proportioniert sind, um Volumina zu bilden, die bewirken, dass ausgewählte Frequenzen von Pulsationen in der Sammelkammer gedämpft werden und dadurch unerwünschte Geräusche, die von der Abluft eines zugehörigen Laders ausgehen, verringert werden.
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