DE10219964A1

DE10219964A1 - Hochfrequenzdämpfer

Info

Publication number: DE10219964A1
Application number: DE10219964A
Authority: DE
Inventors: Marcus Tuerk; Dietrich Denker
Original assignee: Umfotec Umformtechnik GmbH; Umfotec GmbH
Current assignee: DENKER, DIETRICH, PROF. DR.-ING., DE; Umfotec GmbH
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2002-05-03
Publication date: 2002-12-05
Anticipated expiration: 2022-05-04
Also published as: DE10219964B4

Abstract

Vorrichtung zur Absenkung hochfrequenter Strömungsgeräusche in Rohrleitungssystemen, insbesondere von Turboladern an Verbrennungsmotoren, bestehend aus einem Rohrstück mit Anschlüssen, wobei das Rohrstück eine geformte Rohrwandung mit einer Mehrzahl von in Längsrichtung aufeinander folgender Ringspalte aufweist, die von Außenkonturen gebildet werden, die über Innenkonturen miteinander verbunden sind, und dass die Ringspalte eine geringere Breite aufweisen als die benachbarten Innenkonturen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Absenkung hochfrequenter Strömungsgeräusche in Rohrleitungssystemen insbesondere von Turboladern an Verbrennungsmotoren bestehend aus einem Rohrstück mit Anschlüssen.

Derartige Geräusche kommen beispielsweise in einem Frequenz bereich von 10 bis 15 kHz bei Abgasturboladern vor, die in Folge hoher Drehzahlen hochfrequente Drehklanganteile durch fertigungsbedingte Verzüge (z. B. Schaufeln) aufweisen. Diese Klangkomponenten werden häufig überwiegend über den Druck stutzen der Turbolader abgestrahlt und können die sich an schließenden Baugruppen ihrerseits zu diversen Eigenformen anregen.

Aus der WO 97/09527 A1 ist ein Schalldämpfer zur Luft schallabsenkung der Geräuschkulisse eines Turboladers in Brennkraftmaschinen bekannt. Dabei handelt es sich um ein drehzahlabhängiges Geräusch, das laderindividuell hauptsäch lich im unteren kHz-Bereich störend ist. Das zwischen dem Turbolader und der Brennkraftmaschine liegende Lufteinlass rohr wird dabei im Inneren mit Blenden oder Kulissen be stückt, wobei die Blendenöffnungen mindestens die lichte Wei te des Einlasses und des Auslasses haben und mit diesen fluchten. Die zwischen den Blenden liegenden Zwischenräume bilden für die durchströmende Luft Resonanzkammern, die durch Wahl unterschiedlicher Öffnungsdurchmesser oder unterschied licher Blendenabstände vorzugsweise im Frequenzbereich von 2 bis 5 kHz liegen.

Nachteilig bei diesem bekannten Schaldämpfer ist, das er ins besondere für Strömungsgeräusche im Bereich zwischen 10 und 15 kHz nicht geeignet ist. Die einzelnen Kammern sind bei dem bekannten Schalldämpfer durch die Blenden bzw. Kulissen ge trennt. Eine Vergrößerung der Abstände zwischen zwei Kammern ist zum einen nicht vorgesehen und bedeutet zum anderen eine Verdickung der Blende bzw. Kulisse und damit eine Vergröße rung der Masse. Weiterhin ist die Fertigung eines derartigen Schalldämpfers relativ aufwendig und teuer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Dämp fer zu schaffen, der insbesondere in einem Bereich zwischen 10 und 15 kHz optimal zur Absenkung hochfrequenter Strömungs geräusche beiträgt und der relativ kostengünstig und einfach herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des An spruches 1 dadurch gelöst, dass das Rohrstück eine geformte Rohrwandung mit einer Mehrzahl von in Längsrichtung aufeinan derfolgender Ringspalte aufweist, die von Außenkonturen ge bildet werden, die über Innenkonturen miteinander verbunden sind, und dass die Ringspalte eine geringere Breite aufweisen als die benachbarten Innenkonturen.

Dadurch, dass Resonanzkammern in Form von aufeinanderfolgen den Ringspalten vorhanden sind, die von Außenkonturen gebil det werden und die über Innenkonturen miteinander verbunden sind, kann zur optimalen Frequenzabstimmung die Breite der Ringspalte und die Breite der die Ringspalte von einander trennenden Innenkonturen optimal aufeinander abgestimmt wer den, ohne dass sich hierfür die Masse wesentlich ändern muss. Insbesondere ist es so möglich, die Ringspalte mit einer ge ringeren Breite auszubilden als die Breite der benachbarten Innenkonturen. Zugleich ist es möglich, das Rohrstück einstü ckig auszubilden, so dass es einfach und kostengünstig gefer tigt werden kann. Die Ringspalte wirken dabei als radial aus gerichtete λ/4-Resonatoren. Dadurch, dass die Ringspalte eine geringere Breite aufweisen als die benachbarten Innenkontu ren, kann für den gewünschten Frequenzbereich eine verbesser te Dämpfung erzielt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Rohrstück zusätzlich zu den Ringspalten geringer Breite noch einzelne Ringspalte größerer Breite auf. Dadurch lässt sich die Dämpfungsbreite weiter verbessern. Auch lässt sich die Breite der Innenkonturen variieren.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Ringsspalttiefen der einzelnen Ringspalte unter schiedlich ausgebildet. Dadurch können besonders breitbandige Schallabsenkungen erzielt werden.

Gemäß einer weitern bevorzugen Ausführungsform der Erfindung ist das Rohrstück an seiner Außenkontur von einem Mantel um schlossen.

Die im Hochfrequenzbereich bei Rohren üblicher Abmessungen vorherrschenden Quermoden der eingeschlossenen Medien (z. B. Luft) können die Rohrwandung zu diversen Eigenformen anregen, die die Dämpfungswirkung stören könnten. Durch den Mantel, der beispielsweise als ein Rohr ausgebildet ist und bündig mit dem Rohrstück kombiniert wird, kann durch Reibungseffekte ein Energieverzehr gewährleistet werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Außenkonturen, die den Ringspalt bilden, konkav und die Innenkonturen konvex ausgebildet. Es ist aber auch mög lich, die Außen- und Innenkonturen mit einem eckigen Quer schnitt zu versehen. Grundsätzlich ist es auch möglich die Außen- und Innenkonturen mit unterschiedlichen Querschnitten zu versehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung ist der Mantel als ein Metallgestrick ausgebildet. Durch das Metallgestrick kann eine Körperschalldämmung erzielt wer den. Das Metallgestrick kann aber auch zusätzlich zu den rohrförmig ausgebildeten Mantel angeordnet werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können hochfrequente Strömungsgeräusche einer Frequenz von 5 bis 20 kHz abgesenkt werden. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Schallabsenkung für hochfrequente Strömungsgeräusche einer Frequenz von 10 bis 15 kHz optimiert.

Das Rohrstück und der Mantel sind nach einer Ausführungsform aus metallischen Werkstoffen, wie beispielsweise Stahl, aus gebildet. So lässt sich insbesondere das Rohrstück leicht durch Verformung einer Rohrwandung herstellen. Durch die Ver wendung von metallischen Werkstoffen ist die Vorrichtung da her besonders zur Verwendung von hohen Temperaturen und Drü cken sowie bei geringen Bauräumen geeignet.

Bei einer metallischen Ausführung kann eine kostengünstige Fertigung über geeignete Druckbeaufschlagung von Halbzeugroh ren realisiert werden. Bei Verwendung von Kunststoffen lassen sich alternativ Blasformtechniken anwenden. Grundsätzlich ist aber auch eine Kombination von metallischen Werkstoffen und Kunststoff oder Elastomeren möglich.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfin dung beispielsweise veranschaulicht sind.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine räumliche Darstellung einer Vorrichtung zur Absenkung hochfrequenter Strömungsgeräusche teil weise geschnitten mit einem Mantel,

Fig. 2 eine räumliche Darstellung einer Vorrichtung zur Absenkung hochfrequenter Strömungsgeräusche mit Ringspalte gleicher Höhe,

Fig. 3 eine räumliche Darstellung einer Vorrichtung zur Absenkung hochfrequenter Strömungsgeräusche mit Ringspalten unterschiedlicher Höhe,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Absen kung hochfrequenter Strömungsgeräusche,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Vorrichtung von Fig. 4 im Schnitt,

Fig. 6 eine räumliche Darstellung einer Vorrichtung zur Absenkung hochfrequenter Strömungsgeräusche teil weise im Schnitt mit eckigen Konturen und

Fig. 7 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Absen kung hochfrequenter Strömungsgeräusche im Schnitt mit einem zusätzlichen Ringspalt größerer Breite.

Eine Vorrichtung zur Absenkung hochfrequenter Strömungsgeräu sche 1 besteht im Wesentlichen aus einem ersten Anschluss 2, einem Rohrstück 10, einem zweiten Anschluss 3 und einem Man tel 7.

Das Rohrstück 10 weist an seinem ersten Ende den ersten An schluss 2, der beispielsweise als Einlass ausgebildet ist, und an seinem gegenüberliegenden Ende den zweiten Anschluss 3 auf, der beispielsweise als Auslass ausgebildet ist. Das Rohrstück 10 weist eine geformte Rohrwandung mit einer Mehr zahl von in Längsrichtung, d. h. in Richtung einer Längsachse 11, aufeinanderfolgender Ringspalte 6 auf. Die Ringspalte 6 sind konkav geformt und bilden Resonanzkammern. Benachbarte Ringspalte 6 sind jeweils über eine konvex geformte Innenkon tur 4 miteinander verbunden. Die Ringspalte 6 bzw. die Außen konturen 5 weisen eine Breite 8 auf, die geringer ist als die Breite 9 der Innenkonturen 4. Zusätzlich zu den Ringspalten 6 geringer Breite 8 können noch einzelne Ringspalte 6' größerer Breite 8' angeordnet sein (s. Fig. 7). Die zusätzlichen Ring spalte 6' können somit eine Breite 8' aufweisen, die kleiner, gleich oder größer ist als die Breite 9 der Innenkonturen 4 und die größer als die Breite 8 der Ringspalte 6 ist.

Das Rohrstück 10 wird an seiner Außenkontur 5 von dem Mantel 7, der als Rohrstück ausgebildet ist, umschlossen. Die Außen konturen 5 sind konkav und die Innenkonturen 4 sind konvex ausgebildet. Insbesondere können die Konturen 4, 5 halbkreis förmig oder auch bogenförmig ausgebildet sein. Entsprechend Fig. 6 können die Konturen 4, 5 aber auch einen eckigen Quer schnitt aufweisen.

Die Ringspalttiefen 12 der einzelnen Ringspalte 6 können ent sprechend Fig. 5 gleich ausgebildet sein. Die Ringspalttiefen 12 können aber auch entsprechend Fig. 3 unterschiedlich aus gebildet sein.

Claims

1. Vorrichtung zur Absenkung hochfrequenter Strömungsgeräu sche in Rohrleitungssystemen insbesondere von Turboladern an Verbrennungsmotoren bestehend aus einem Rohrstück mit An schlüssen, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (10) eine geformte Rohrwandung mit einer Mehrzahl von in Längs richtung (11) aufeinanderfolgender Ringspalte (6) aufweist, die von Außenkonturen (5) gebildet werden, die über Innenkon turen (4) miteinander verbunden sind, und dass die Ringspalte (6) eine geringere Breite (8) aufweisen als die benachbarten Innenkonturen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (10) zusätzlich zu den Ringspalten (6) geringer Breite (8) noch einzelne Ringspalte (6') größerer Breite (8') aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass die Ringspalttiefen (12) der einzelnen Ringspalte (6) gleich ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass die Ringspalttiefen (12) der einzelnen Ringspalte (6) unterschiedlich ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Außenkonturen (5) konkav und die In nenkonturen (4) konvex ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Außen- und Innenkonturen (5, 4) einen eckigen Querschnitt aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass das Rohrstück (10) an seiner Außenkontur (5) von einem Mantel (7) umschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (7) als ein Rohr ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (7) als ein Metallgestrick ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass hochfrequente Strömungsgeräusche einer Frequenz von 5 bis 20 kHz abgesenkt werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass hochfrequente Strömungsgeräusche einer Frequenz von 10 bis 15 kHz abgesenkt werden.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (10) und der Mantel (7) aus metallischen Werkstoffen ausgebildet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Stahl als metallischer Werkstoff verwendet wird.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (10) und der Mantel (7) aus einem Kunststoff ausgebildet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (10) und der Mantel (7) aus einem Elasto mer ausgebildet sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (10) und der Mantel (7) aus einer Kombination von metallischem Werkstoff und Kunst stoff ausgebildet ist.