DE19514990A1

DE19514990A1 - Filterschalldämpfer

Info

Publication number: DE19514990A1
Application number: DE19514990A
Authority: DE
Inventors: Josef Baettig; Reto Meier
Original assignee: ABB Management AG
Current assignee: Accelleron Industries AG
Priority date: 1995-04-24
Filing date: 1995-04-24
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2015-04-25
Also published as: EP0740080A3; CZ286433B6; US5756944A; EP0740080B1; NO961620D0; ATE224011T1; EP0740080A2; JP2781168B2; DE19514990B4; JPH08296597A; DE59609637D1; CZ117196A3; NO961620L; KR960038143A; CN1084850C; CN1136143A; KR100364891B1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Filterschalldämpfer, wie er im Oberbegriff des ersten Anspruchs beschrieben ist.

Ein derartiger Filterschalldämpfer ist beispielsweise bekannt aus der EP 0574605 A1.

Stand der Technik

Filterschalldämpfer dieser Art werden beispielsweise eingesetzt auf der Ansaugseite eines Verdichters, der Verbrennungsluft komprimiert und einem Verbrennungsmotor zuführt. Angetrieben wird ein derartiger Verdichter von der Abgasturbine eines Abgasturboladers.

Vorwiegend im Verdichterrad entstehen dabei Schallwellen un erwünscht hoher Amplitude, die durch den Luftansaugkanal an die Umgebung freigesetzt werden. Diese Schallwellen werden daher üblicherweise mittels eines Schalldämpfers gedämpft. Hierfür strömt Umgebungsluft durch ein am Umfang eines Schalldämpfers angeordnetes Filter in den mit Dämpfungselementen ausgestatteten Innenraum des Schalldämpfers, strömt anschließend an den Dämpfungselementen vorbei, und wird zum Verdichterrad, von dem entgegen der Luftströmung Schallwellen ausgehen, durch Leitelemente umgelenkt. Die Schalldämpfung erfolgt an den Dämpfungselementen dissipativ, indem die Schallenergie unmittelbar durch poröse oder faserige Absorptionsmaterialien, aus denen die Dämpfungselemente im wesentlichen aufgebaut sind, in Wärme umgesetzt wird. Die oben erwähnte EP 0574605 A1 beschreibt einen Filter schalldämpfer, der aus einem gegossenen Monoblock besteht, und in dessen strahlenförmigen Rippen mit Nuten die Dämpfungselemente angeordnet sind. Ein Filterrahmen, be stehend aus einem abnehmbaren Lochblechteil, umgibt den Schalldämpfer in der Art, daß die Dämpfungselemente gegen radiales Herausfallen gesichert werden. Das Lochblechteil ist mittels Verbindungselementen ringförmig um den Schalldämpfer angeordnet.

Ein scheibenförmiges Dämpfungselement besteht aus vier Dämpfungssegmenten, die zusammengesetzt eine Ringfläche dar stellen. Ein Absorptionselement wird von zwei gestanzten Lochblechen gehalten, und bildet so ein Dämpfungssegment, das in die Nuten der oben erwähnten Rippen des gegossenen Mono blocks radial eingeführt wird.

Nachteilig an dem Aufbau dieses Filterschalldämpfers wirken sich die Ränder der aus Lochblech gestanzten Dämpfungsseg mente aus. Diese Ränder der Dämpfungssegmente mit der Form von Ringsegmenten werden nach dem Ausstanzen nicht weiterbe handelt, und weisen somit aufgrund der Blechlochung freiste hende Blechstege auf. Diese Blechstege können durch mecha nische Schwingungen, denen der gesamte Filterschalldämpfer ausgesetzt ist, abbrechen und anschließend können die abge brochenen Stücke mit angesaugter Luft in den Verdichter und in den Brennraum einer Verbrennungsmaschine gelangen und diese beschädigt. An den Stellen, wo Blechstege ausgebrochen sind, quellt dann das Dämpfungsmaterial auf und be einträchtigt damit die Lufteinlaßkanäle hinsichtlich der Strömungseigenschaften.

Weiterhin ungünstig für die Strömungseigenschaften der Luft wirkt sich die Umlenkung durch Leitelemente an den Dämpfungselemente aus, da durch sie Kompressionsverluste unerwünschter Höhe auftreten.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filterschall dämpfer der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuent wickeln, daß die oben erwähnten Nachteile verringert oder vermieden werden. Dabei sollen gleichzeitig die Dämpfungs eigenschaften des Schalldämpfers verbessert werden, und der Herstellungs- und Montageaufwand reduziert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst.

Die Vorteile der Erfindung sind unter anderem darin zu sehen, daß nur noch Dämpfungselemente eingesetzt werden, die gleichen Typs sind, und dabei nur noch aus zwei Teilen bestehen, nämlich einem Dämpfungsblech und einem Ab sorptionselement.

Das Herabsetzen der Anzahl unterschiedlicher Bauteile ist be sonders hinsichtlich des logistischen Aufwandes von Vorteil.

Ebenfalls vorteilhaft sind die geschlossenen Kanten der Dämpfungsbleche, die entlang der Lochblechstege verlaufen, und somit keine freistehenden Blechstege aufweisen.

Das Grobfilter, das den Fiterschalldämpfer umgibt, ist seg mentweise geteilt, und die Segmente sind an den Dämpfungsble chen angeordnet, so daß das Grobfilter als Einzelbauteil ent fällt.

Vorteilhaft ist weiterhin die Anordnung eines eingegossenen Rohres als Waschvorrichtung für das Verdichterrad in der Gehäusewand der Anschlußseite des Filterschalldämpfers.

Dieses Rohr ist mit einer Zuleitung verbunden, die nicht, wie bei herkömmlichen Schalldämpfern, um diesen herumgeführt werden muß, weil deren Anschluß zur Waschvorrichtung auf der Abschlußseite des Filterschalldämpfers angeordnet ist.

Weiterhin ist es von Vorteil, daß die Luft zwischen benach barten Dämpfungsblechen in Schalldämpferkanälen mit konstan tem Querschnitt geführt wird, und somit die Luft beim Ansau gen einer konstanten Geschwindigkeit unterliegt, wodurch nur geringe Kompressionsverluste auftreten.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn wegen der guten Dämpfungs eigenschaften als Absorptionsmaterial in den Dämpfungs elementen ein offenzelliger Schaumstoff mit hoher Elastizität verwendet wird. Im Vergleich zu Wollfilz als Absorptions material wird mit dieser Art Schaumstoff gleichzeitig eine beachtliche Gewichtsreduktion des gesamten Filterschall dämpfers erzielt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Dar stellungen eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläu tert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilsegmentschnitt eines Filterschall dämpfers;

Fig. 2 eine Ansicht des Filterschalldämpfergehäuses von der Anschlußseite;

Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch den Filterschall dämpfer;

Fig. 4 eine Ansicht eines Dämpfungsblechs;

Fig. 5 eine Ansicht einer Anordnung von Absorptions elementen;

Fig. 6 einen Teilquerschnitt des Filterschalldämpfers nach der Linie VI-VI gemäß Fig. 3.

Es sind nur die für das Verständnis der-Erfindung wesentli chen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt ist z. B. die Anord nung des Filterschalldämpfers an der Verdichterseite eines Turboladers und der Anschluß einer Waschvorrichtung für ein Verdichterrad.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt einen kreiszylindrischen Filterschalldämpfer, der im wesentlichen aus einem Gehäuse 2, einer Anzahl, hier dreiunddreißig, Dämpfungselementen 3 und einem Filter 4 auf gebaut ist.

Fig. 2 zeigt das als Monoblock aus Aluminium gegossene Ge häuse 2, dessen Gehäusewand 5 auf der Anschlußseite 20 des Filterschalldämpfers mittels Verbindungsstege 7 mit der Ge häusewand 6 auf der Abschlußseite 21 verbunden ist. Auf den Innenseiten der Gehäusewände 5, 6 sind kreisbogenförmige Nuten 8 eingegossen, die rum Innenradius des Filterschall dämpfers hin schmaler verlaufen. Die Querschnittsfläche eines Verbindungsstegs 7 ist in Form und Krümmung einer Nut 8 gleich, und die Verteilung der dreiunddreißig Nuten 8 und der drei Verbindungsstege 7 ist gleichmäßig über den Umfang des Gehäuses in einer 10°-Teilung erfolgt.

Zwischen benachbarten Nuten 8 und zwischen Nuten 8 und einem benachbarten Verbindungssteg 7 sind Stege 14 angeordnet, die eine konstante Breite vom Außenumfang des Gehäuses 2 zum Innenradius in aufweisen.

Auf der Anschlußseite 20 ist ein Anschlußflansch 22 ange ordnet, mit dem der Filterschalldämpfer an der Verdichter seite eines hier nicht dargestellten Abgasturboladers montiert wird.

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist in die Gehäusewand 5 auf der Anschlußseite 20 in radialer Richtung ein Rohr 18 mit einem Gewinde 19 eingegossen, daß an dem zur Zentralachse 13 des Gehäuses 2 zeigenden Ende zur Anschlußseite 20 abgewinkelt ist. Dieses Rohr dient als Waschvorrichtung für das hier nicht dargestellte Verdichterrad, und wird direkt am Gewinde 19 mit einer ebenfalls nicht dargestellte Leitung auf der Anschlußseite 20 des Filterschalldämpfers verbunden. Die Dämpfungselemente 3 werden mit Spannbändern 16, die am Umfang des Gehäuses 2 mittels Schnellverschlüssen 17 ver schlossen sind, gegen Herausfallen gesichert. Umgeben ist der Filterschalldämpfer an seinem Umfang von einem ringförmigen Filter 4 aus Polyurethanschaum (PU-Schaum), das Partikel in angesaugter Umgebungsluft herausfiltert. Der Kreisumfang des ringförmigen Filters 4 ist im unmontierten Zustand kleiner als der Außenumfang des Filterschalldämpfers, so daß das Filter 4, welches aus PU-Schaum gummielastisch gefertigt ist, durch Federkraft am Umfang des Schalldämpfers fixiert wird.

Fig. 4 und 5 zeigen die beiden Bauteile eines Dämpfungs elements 3, nämlich ein Dämpfungsblech 9 und ein Absorptions element 10.

Das Dämpfungsblech 9 wird während der Fertigung in Form eines Rechtecks aus Lochblech mit quadratischen Löchern entlang der Lochstege gestanzt, und weist somit keine freistehenden Stege auf. Anschließend wird das rechteckförmige Lochblech in der Art gebogen, daß sich eine konkave Fläche 12 ausbildet, an die eine konvexe Fläche 11 anschließt. An die konvexe Fläche 11 schließt eine ebene Fläche 15 an, die als Grobfilter segment 15 abgebogen ist. Die konkave Fläche 12 und die konvexe Fläche 11 verlaufen annähernd parallel, und bilden einen Zwischenraum 23 aus, in den das Absorptionselement 10, Fig. 5, eingesetzt wird. Ein Absorptionselement 10 ist dicker, als der Zwischenraum 23, so daß beim Einsetzen eines Absorptionselementes 10 in den Zwischenraum 23 die Flächen 11, 12 elastisch auseinanderzubiegen sind. Nach dem Einsetzten der Absorptionselemente 10 in den Zwischenraum 23, werden diese aufgrund ihrer Dicke zwischen den Flächen 11, 12 eingeklemmt.

Bei dem verwendeten Material für ein Absorptionselement 10 handelt es sich um einen offenzelligen Schaumstoff, der bei gleichen Dämpfungseigenschaften nur etwa 6% des spezifischen Gewichts herkömmlicher Absorptionsmaterialien wie Wollfilz aufweist. Die in Fig. 5 dargestellten Absorptionselemente 10 werden rechteckförmig aus Schaumstoffplatten ausgeschnitten und sind hier lediglich, wie in ihrem eingebauten Zustand, gebogen gezeigt.

Fig. 6 zeigt anhand eines Querschnittsegments eines Filter schalldämpfers die Anordnung der Dämpfungselemente 3, beste hend aus dem Dämpfungsblech 9 und dem Absorptionselement 10, in dem kreiszylindrischen Gehäuse 2 mit der Zentralachse 13. Die Dämpfungselemente 3 werden in die Nuten 8 radial einge schoben und sind in der Art angeordnet, daß ihre Dämpfungs flächen 11, 12 parallel zu der Zentralachse 13 des Gehäuses 2 verlaufen.

Die Breite der Stege 14, und damit auch die Querschnittsfläche der Lufteinlaßkanäle 24 zwischen benachbarten Dämpfungselementen 3, ist vom Außenumfang des Filterschalldämpfers zur Zentralachse 13 hin konstant, wodurch eine konstante Geschwindigkeit angesaugter Umgebungsluft gewährleistet ist. Durch diese Anordnung werden Kompressionsverluste, wie sie bei herkömmlichen Schall dämpfersystemen auftreten, reduziert.

Am Außenumfang des Gehäuses 2 fügen sich die Grobfilter segmente 15 der eingebauten Dämpfungsbleche 9 zu einem Grob filterring zusammen, so daß ein Grobfilter als Einzelbauteil entfällt.

Eine kreisbogenförmige Anordnung der Dämpfungselemente 3 im Gehäuse 2 verlängert die Lufteinlaßkanäle 24, und damit den Weg der Schallwellen, im Vergleich zu rein radial verlaufen den Lufteinlaßkanälen, wie sie in herkömmlichen Filter schalldämpfern mit gleichem Außenumfang auftreten. Allein diese Verlängerung des Dämpfungsweges, bei gleichen Abmassen wie herkömmliche Filterschalldämpfer, verbessert die Schalldämpfung.

Insgesamt wird durch die Bauteilreduktion und durch die Ver wendung des Melaminschaumes als Absorptionsmaterial nicht nur eine Verringerung des Gesamtgewichtes des Filterschall dämpfers um etwa 20% erreicht, sondern gleichzeitig der logistische Aufwand reduziert.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

So ist beispielsweise die Verwendung anderer Dämpfungs- und Filtermaterialien, wie sie oben beschrieben sind, ebenfalls denkbar im Sinn der Erfindung.

Bezugszeichenliste

2 Gehäuse
3 Dämpfungselement
4 Filter
5 Gehäusewand auf der Anschlußseite
6 Gehäusewand auf der Abschlußseite
7 Verbindungsstege für 5, 6
8 Nuten für 3
9 Dämpfungsblech
10 Absorptionselement
11 konvexe Dämpfungsfläche
12 konkave Dämpfungsfläche
13 Zentralachse
14 Steg zwischen zwei Nuten
15 Grobfiltersegment
16 Spannband
17 Schnellverschluß
18 Rohr
19 Innengewinde in 18
20 Anschlußseite
21 Abschlußseite
22 Anschlußflansch
23 Zwischenraum
24 Lufteinlaßkanal

Claims

1. Filterschalldämpfer mit einem als Monoblock ausgebildeten Gehäuse (2), in dem mehrere, aus Dämpfungsblechen (9) und Absorptionselementen (10) bestehende Dämpfungselemente (3) angeordnet sind, wobei die Gehäuseform des Filterschall dämpfers eine Zentralachse (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Dämpfungselement (3) aus nur einem Dämpfungsblech (9) besteht, welches nur ein Absorptionselement (10) um schließt, und
daß die Dämpfungselemente (3) in radialen Nuten (8) der Gehäusewände (5, 6) eines Filterschalldämpfergehäuses (2) angeordnet sind, und dabei die Dämpfungsflächen (11, 12) der Dämpfungselemente (3) parallel zur Zentralachse (13) des Gehäuses orientiert sind.

2. Filterschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (3) und die Nuten (8) im Ge häuse (2) kreisbogenförmig sind.

3. Filterschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Dämpfungselementen (3) Luftein laßkanäle (24) ausgebildet sind, die einen konstanten Querschnitt aufweisen.

4. Filterschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorptionselement (10) aus einem Schaumstoff be steht.

5. Filterschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Dämpfungsblechen (9) Grobfiltersegmente (15) angeordnet sind, die im eingebauten Zustand der Dämpfungselemente (3) in den Nuten (8) ein ringförmiges Grobfilter darstellen.

6. Filterschalldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Spannbänder (16) mit Schnellverschlüssen (17) um das ringförmige Grobfilter aus Grobfiltersegmenten (15) an geordnet sind.

7. Filterschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiges Filter (4), bestehend aus PU-Schaum, am Umfang des Filterschalldämpfers angeordnet ist.

8. Filterschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) eine kreiszylindrische Form aufweist.

9. Filterschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr (18) mit Innengewinde (19) auf der An schlußseite (20) in der Gehäusewand (5) radial angeordnet ist.