DE102018101380B4

DE102018101380B4 - Resonator

Info

Publication number: DE102018101380B4
Application number: DE102018101380.9A
Authority: DE
Inventors: Ralf Buck; Viktor Hurlebaus
Original assignee: Umfotec Umformtechnik GmbH; Umfotec GmbH
Current assignee: Umfotec GmbH
Priority date: 2018-01-23
Filing date: 2018-01-23
Publication date: 2020-02-06
Anticipated expiration: 2038-01-24
Also published as: WO2019145259A1; DE102018101380A1

Abstract

Resonator (1, 1') zur Absenkung eines Schallpegels mit mindestens einer zwischen einem Einlassstück (5, 5') und einem Auslassstück (6, 6') angeordneten Ringkammer (2, 2') und einem zwischen Einlassstück (5, 5') und Auslassstück (6 ,6') angeordneten Innenrohr (4, 4'), mit Wanddurchbrüchen (13) als Verbindung zur benachbarten Ringkammer (2, 2', 3, 3'),dadurch gekennzeichnet,dass das Innenrohr (4, 4') in vertikaler Richtung nach unten exzentrisch zu der mindestens einen Ringkammer (2, 2', 3, 3') angeordnet ist unddass das Innenrohr (4, 4') in vertikaler Richtung unten eine radiale Absaugöffnung (15) zu der benachbarten Ringkammer (2, 2', 3, 3') hin aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Resonator zur Absenkung eines Schallpegels mit mindestens einer zwischen einem Einlassstück und einem Auslassstück angeordneten Ringkammer und einem zwischen Einlassstück und Auslassstück angeordneten Innenrohr, mit Wanddurchbrüchen als Verbindung zur benachbarten Ringkammer.
Stand der Technik
Beispielsweise aus der DE 10 2014 115 898 A1 ist ein Resonator zur Absenkung von Luftschall mit zwischen einem Einlassstück und einem Auslassstück angeordneten Ringkammern bekannt. Zwischen Einlassstück und Auslassstück ist ein Innenrohr als Leitung angeordnet. Das Innenrohr weist Wanddurchbrüche als Verbindung zu den benachbarten Ringkammern auf. Die benachbarten Ringkammern sind jeweils durch eine Zwischenwand, die beispielsweise als eine Trennrippe ausgebildet sein kann, voneinander getrennt.
Der bekannte Resonator hat sich zur Absenkung von Luftschall, insbesondere in Verbindung mit Turboladern, bewährt. Nachteilig bei dem bekannten Resonator, der nach dem dem Fachmann bekannten Helmholtz-Prinzip arbeitet, dass er bei Verwendung zur Absenkung des Schallpegels von Ölanteile enthaltenden Fluiden in Anlagenleitungen gewisse Nachteile aufweist. So weist eine Klimaanlage - bspw. eines Fahrzeuges - einen geschlossenen Kältemittelkreislauf auf. Die Zirkulation des Kältemittels erfolgt dabei durch einen Klimakompressor. Die Schmierung des Klimakompressors wird meist durch die Beimischung eines Kompressoröls in das Kältemittel realisiert. Bei einem Einsatz des bekannten Resonators im Kältemittelkreislauf wird sich das Kompressoröl mit der Zeit in der mindestens einen Ringkammer absetzen und einen Ölsumpf bilden, der die Funktion des Resonators beeinträchtigt.
Aufgabenstellung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannten Resonatoren so zu verbessern, dass sie insbesondere in Verbindung mit ölhaltigen Fluiden eingesetzt werden können, ohne dass sich die Dämpfungseigenschaften nachteilig verändern.
Darlegung der Erfindung
Die Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass das Innenrohr in vertikaler Richtung nach unten exzentrisch zu der mindestens einen Ringkammer angeordnet ist, und dass das Innenrohr in vertikaler Richtung unten eine radiale Absaugöffnung zu der benachbarten Ringkammer hin aufweist.
Durch die exzentrische Anordnung des Innenrohres durch seine oder seiner es umgebenden Ringkammern wird zum einen das Volumen eines möglichen Ölsumpfes erheblich verringert, wobei durch die Anordnung einer Absaugöffnung Öl aus der Ringkammer gesaugt werden kann, sodass die Bildung eines Ölsumpfes vermieden wird. Durch das reduzierte „Ölsumpfvolumen“ im in vertikaler Richtung unteren Bereich der Ringkammern kann ihre jeweils eine Absaugöffnung hinreichend klein in ihrem Querschnitt gehalten werden um die Dämpfungseigenschaften nicht unerwünscht zu beeinträchtigen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Einlassstück und dem Auslassstück die erste Ringkammer von einer zweiten Ringkammer durch eine Zwischenwand, die bspw. als eine Trennrippe ausgebildet sein kann, getrennt. Zu jeder Ringkammer hin ist dabei eine Absaugöffnung im Innenrohr angeordnet. Bevorzugt ist die Absaugöffnung in Strömungsrichtung eines vom Einlassstück zu Auslassstück strömenden Fluides jeweils der dem Auslassstück nächstliegenden Kammerwandung jeder Kammer benachbart angeordnet. Benachbart bedeutet dabei, dass die Abflussöffnung zu der das Auslassstück nächstliegenden Kammerwandung einen geringeren Abstand aufweist als zu der dem Einlassstück nächstliegenden Kammerwandung hin. Bevorzugt soll zwischen Absaugöffnung und nächstliegender Kammerwandung kein Wanddurchbruch angeordnet sein. Eine unmittelbar der nächstliegenden Kammerwandung benachbarte Absaugöffnung ist insbesondere bei einem Einbau des Resonators in einer Schräglage von Vorteil.
Insbesondere aus fertigungstechnischen Gründen ist die Absaugöffnung jeweils als ein Bohrloch ausgebildet. Grundsätzlich kann die Absaugöffnung in ihrem Querschnitt auch von der Kreisform abweichen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der in vertikaler Richtung tiefste Punkt des Innenrohres und der in vertikaler Richtung tiefste Punkt der jeweiligen Kammer einen Abstand zu einander auf, der mindestens dem halben Durchmesser oder weiter bevorzugt dem Durchmesser der Absaugöffnung entspricht. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen der in vertikaler Richtung tiefste Punkt des Innenrohres und der in vertikaler Richtung tiefste Punkt der jeweiligen Kammer einen Abstand zueinander auf, der größer ist als 2% des Außendurchmessers des Innenrohres. Es ist aber bspw. auch möglich, dass der Abstand größer ist als 3% des Außendurchmessers des Innenrohres.
Der in vertikaler Richtung tiefste Punkt des Innenrohres und der in vertikaler Richtung tiefste Punkt der Kammer können zueinander auch einen Abstand aufweisen, der kleiner ist als 20% des Außendurchmessers des Innenrohres.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der in vertikaler Richtung tiefste Punkt des Innenrohres und der in vertikaler Richtung tiefste Punkt der Kammer jeweils einen Abstand zueinander auf, der kleiner ist als 10% des Außendurchmessers des Innenrohres.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Resonator in einem Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage eines Fahrzeuges einbaubar. Dies ist insofern von besonderer Bedeutung, da die bisherigen Resonatoren nach dem Helmholtz-Prinzip durch das ölhaltige Fluid im Kältemittelkreislauf zu einer unerwünschten Ölsumpfbildung und damit zu einer entsprechenden Verschlechterung des Schallpegels geführt haben.
Dadurch, dass der erfindungsgemäße Resonator eine unerwünschte Ölsumpfbildung zuverlässig verhindert und zu gleichmäßigen Schalldämpfungswerten beiträgt, ist er auch geeignet für Resonatoren, die in einer Schräglage einbaubar sind, wobei die Längsachse des Innenrohres gegenüber einer horizontalen zum Auslassstück hin um einen spitzen Winkel geneigt sind.
Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Weitere Merkmale und Vorteil der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
Figurenliste
Es zeigen:

1: eine Seitenansicht im Schnitt eines Resonators mit zwei Ringkammern, ,
2: eine Vorderansicht des Resonators von 1 aus Richtung II,
3: eine räumliche Darstellung im Schnitt des Resonators von 1 im Schnitt,
4: eine Seitenansicht im Schnitt eines Resonators mit zwei Ringkammern und
5: die Einzelheit V von 4 in vergrößerter Darstellung.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Ein Resonator 1 zur Absenkung eines Schallpegels besteht beispielsweise aus einer ersten Ringkammer 2, einer zweiten Ringkammer 3, einem Innenrohr 4, einem Einlassstück 5 und einem Auslassstück 6.
Die Ringkammern 2,3 sind zwischen dem Einlassstück 5 und dem Auslassstück 6 angeordnet. Entsprechend den 1 bis 5 werden die Ringkammern 2, 3 nach innen zur Längsachse 7 des Innenrohres 4 hin durch das Innenrohr 4 begrenzt.
Entsprechend den 1 bis 3 geht das Innenrohr 4 außerhalb der Ringkammern 2, 3 in das der ersten Ringkammer 2 benachbarte Einlassstück 5 und in das der zweiten Ringkammer 3 benachbarte Auslassstück 6 über.
Die erste Ringkammer 2 wird in Richtung der Kammerlängsachse 8 zum Einlassstück 5 hin von einer ersten Kammerwandung 9 und zur zweiten Ringkammer 3 hin von einer Zwischenwand 10 begrenzt. Entsprechend wird die zweite Ringkammer 3 in Richtung der der Kammerlängsachse 8 zum Auslassstück 6 hin von einer zweiten Kammerwandung 11 und zur ersten Ringkammer 2 hin von der Zwischenwand 10 begrenzt. In radialer Richtung nach außen werden die Ringkammern 2, 3 von einer gemeinsamen Außenwandung 12 begrenzt. Das Innenrohr 4 weist in dem Fachmann bekannter Weise Durchbrüche 13 als Verbindung zu den jeweils benachbarten Ringkammern 2, 3 auf, die nach dem bekannten Helmholtz-Prinzip arbeiten. Dabei können die Durchbrüche 13 als Schlitze oder nicht dargestellte Bohrungen ausgebildet sein. Vorzugsweise sparen die Wanddurchbrüche einen in vertikaler Richtung unteren Bereich aus.
Erfindungsgemäß ist das Innenrohr 4 in vertikaler Richtung nach unten exzentrisch zu den Ringkammern 2, 3 angeordnet. Die Längsachse 7 des Innenrohres 4 ist somit gegenüber der parallelen Kammerlängsachse 8 in vertikaler Richtung nach unten um einen Abstand 14 zwischen Kammerlängsachse 8 und Längsachse 7 des Innenrohres 4 verschoben.
Das Innenrohr 4 weist quer zu seiner Längsachse 7 in vertikaler Richtung unten zu der jeweils benachbarten Ringkammer 2, 3 hin eine Absaugöffnung 15 auf, die beispielsweise als ein Bohrloch ausgebildet ist. Dabei ist die Absaugöffnung 15 in Strömungsrichtung 16 eines vom Einlassstück 5 zum Auslassstück 6 strömenden Fluides jeweils der dem Auslassstück 6 nächstliegenden Wandung (Kammerwandung) 9, (Zwischenwand) 10 jeder Kammer 2, 3 benachbart angeordnet.
Der in vertikaler Richtung tiefste Punkt 17 des Innenrohres 4 und der in vertikaler Richtung tiefste Punkt 18 der Kammer 2, 3 einen Abstand 19 zueinander aufweisen, der mindestens dem halben Durchmesser 20 der Absaugöffnung 15 entspricht.
Der in vertikaler Richtung tiefste Punkt17 des Innenrohres 4 und der in vertikaler Richtung tiefste Punkt 18 der Kammer 2, 3 können einen Abstand 19 zueinander aufweisen, der größer ist als 2 % des Außendurchmessers 21 des Innenrohres 4.
Der in vertikaler Richtung tiefste Punkt 17 des Innenrohres 4 und der in vertikaler Richtung tiefste Punkt 18 der Kammer 2, 3 weisen einen Abstand 19 zueinander auf, der kleiner ist als 20 % des Außendurchmessers 21 des Innenrohres 4.
Entsprechend 3 ist der Resonator in einer Schräglage einbaubar, wobei die Längsachse 7 des Innenrohres 4 gegenüber einer Horizontalen 22 zum Auslassstück 6 hin um einen spitzen Winkel 23 geneigt ist.
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 4 und 5 bilden das Einlassstück 5', die erste Kammerwandung 9' und die Außenwandung 12' der Ringkammern 2', 3' eine erste Baugruppe 24. Das Auslassstück 6', das Innenrohr 4', die zweite Kammerwandung 11' und die Zwischenwand 10' bilden eine zweite Baugruppe 25, die mit der ersten Baugruppe 24 zusammensteckbar und beispielsweise durch Schweißen miteinander verbindbar sind.
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Das Wirkprinzip kann neben der Anwendung auf zylindrische Querschnitte auch auf anderweitige Querschnittsformen angewendet werden. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum von Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.
Bezugszeichenliste

1, 1': Resonator
2, 2': erste Ringkammer
3, 3': zweite Ringkammer
4, 4': Innenrohr
5, 5': Einlassstück
6, 6': Auslassstück
7: Längsachse v. 4
8: Kammerlängsachse
9, 9': erste Kammerwandung
10, 10': Zwischenwand
11, 11': Zweite Kammerwandung
12, 12': Außenwandung von 2, 3
13: Wanddurchbrüche
14: Abstand zwischen 8 und 7
15: Absaugöffnung
16: Strömungsrichtung
17: tiefste Punkt von 4
18: tiefste Punkt von 2, 3
19: Abstand zwischen 17 und 18
20: Durchmesser von 15
21: Außendurchmesser von 4
22: Horizontalen
23: spitzer Winkel
24: erste Baugruppe
25: zweite Baugruppe

Claims

Resonator (1, 1') zur Absenkung eines Schallpegels mit mindestens einer zwischen einem Einlassstück (5, 5') und einem Auslassstück (6, 6') angeordneten Ringkammer (2, 2') und einem zwischen Einlassstück (5, 5') und Auslassstück (6 ,6') angeordneten Innenrohr (4, 4'), mit Wanddurchbrüchen (13) als Verbindung zur benachbarten Ringkammer (2, 2', 3, 3'), dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (4, 4') in vertikaler Richtung nach unten exzentrisch zu der mindestens einen Ringkammer (2, 2', 3, 3') angeordnet ist und dass das Innenrohr (4, 4') in vertikaler Richtung unten eine radiale Absaugöffnung (15) zu der benachbarten Ringkammer (2, 2', 3, 3') hin aufweist.
Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Einlassstück (5, 5') und Auslassstück (6, 6') die erste Ringkammer (2, 2') von einer zweiten Ringkammer (3, 3') durch eine Zwischenwand getrennt ist und dass zu jeder Ringkammer hin eine Absaugöffnung (15) im Innenrohr (4, 4') angeordnet ist.
Resonator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugöffnung (15) in Strömungsrichtung eines vom Einlassstück (5, 5') zum Auslassstück (6, 6') strömenden Fluides jeweils der dem Auslassstück (6, 6') nächstliegenden Kammerwandung (10, 10', 11, 11') jeder Kammer (2, 2', 3, 3') benachbart angeordnet ist.
Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugöffnung (15) jeweils als ein Bohrloch ausgebildet ist.
Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der in vertikaler Richtung tiefste Punkt (17) des Innenrohres (4, 4') und der in vertikaler Richtung tiefste Punkt (18) der Kammer (2, 2', 3, 3') einen Abstand (19) zueinander aufweisen, der mindestens dem halben Durchmesser (20) der Absaugöffnung (15) entspricht.
Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der in vertikaler Richtung tiefste Punkt (17) des Innenrohres (4, 4') und der in vertikaler Richtung tiefste Punkt (18) der Kammer (2, 2', 3, 3') einen Abstand (19) zueinander aufweisen, der mindestens dem Durchmesser (20) der Absaugöffnung (15) entspricht.
Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der in vertikaler Richtung tiefste Punkt (17) des Innenrohres (4, 4') und der in vertikaler Richtung tiefste Punkt (18) der Kammer (2, 2', 3, 3') einen Abstand (19) zueinander aufweisen, der größer ist als 2 % des Außendurchmessers (21) des Innenrohres (4, 4').
Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der in vertikaler Richtung tiefste Punkt (17) des Innenrohres (4, 4') und der in vertikaler Richtung tiefste Punkt (18) der Kammer (2, 2', 3, 3') einen Abstand (19) zueinander aufweisen, der größer ist als 3 % des Außendurchmessers (21) des Innenrohres (4, 4').
Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der in vertikaler Richtung tiefste Punkt (17) des Innenrohres (4 ,4') und der in vertikaler Richtung tiefste Punkt (18) der Kammer (2, 2', 3, 3') einen Abstand (19) zueinander aufweisen, der kleiner ist als 20 % des Außendurchmessers (21) des Innenrohres (4, 4').
Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der in vertikaler Richtung tiefste Punkt (17) des Innenrohres (4, 4') und der in vertikaler Richtung tiefste Punkt (18) der Kammer (2, 2', 3, 3') einen Abstand (19) zueinander aufweisen, der kleiner ist als 10 % des Außendurchmessers (21) des Innenrohres (4, 4').
Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator (1, 1') in einen Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage eines Fahrzeuges einbaubar ist.
Resonator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator (1, 1') in einer Schräglage einbaubar ist, wobei die Längsachse (7) des Innenrohres (4, 4') gegenüber einer Horizontalen (22) zum Auslassstück (6, 6') hin um einen spitzen Winkel (23) geneigt ist.