DE19606698A1 - Geräuschunterdrücker für Verdrängungskompressoren - Google Patents
Geräuschunterdrücker für VerdrängungskompressorenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Geräuschunterdrücker
für einen Kompressor vom Verdrängungs-Typ, umfassend eine
Düseneinrichtung mit einem Einlaß, der zur Verbindung mit dem
Auslaß des Kompressors vorgesehen ist.
Es ist eine bekannte Tatsache, daß Kompressoren vom
Verdrängungs-Typ, beispielsweise Schraubenkompressoren, ein
niederfrequentes Geräusch mit großen Amplituden erzeugt,
welches sich insbesondere in dem Auslaßkanal des Kompressors
ausbreitet. Aus der SE-A-463 223 ist bekannt, derartige
Geräusche von einem Schraubenkompressor beispielsweise in
einer Kühlanlage unter Verwendung einer Laval-Düse zu
unterdrücken, die mit dem Auslaß des Kompressors verbunden
ist.
Ausgehend von der oben erwähnten bekannten Technologie
besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung allgemein
darin, einen Geräuschunterdrücker bereitzustellen, der für
vorverdichtete Brennkraftmaschinen, aber nicht ausschließlich
dafür vorgesehen ist, die einen mechanisch angetriebenen
Kompressor vom Verdrängungs-Typ aufweisen, der mit einem
Turbolader in Reihe verbunden ist, und der effektiver das
Geräusch unterdrücken kann, welches sich von dem
Vorverdichter in derartigen Maschinen ergibt, insbesondere
wenn sich die Maschine in dem Überlauf befindet, d. h. mit
keiner Last oder geschlossener Drossel, wenn der maximale
Ladedruck den maximalen Ladedruck bei Vollast wesentlich
überschreiten kann.
Dies wird gemäß der Erfindung durch die Bereitstellung eines
Geräuschunterdrückers des oben erwähnten Typs gelöst, bei dem
die Düse an seinem Auslaß in eine konische Expansionskammer
übergeht, deren größter Durchmesser größer als der größte
Durchmesser der Düse an der Einlaßseite ist.
Experimente, die für Dieselmaschinen mit in Reihe
geschalteten Kompressoren des oben erwähnten Typs ausgeführt
wurden, haben gezeigt, daß im Vergleich mit einem Düsen-
Geräuschunterdrücker ohne einem Expansionsvolumen eine
beträchtliche Verbesserung der Geräuschunterdrückung erreicht
werden kann, indem bewirkt wird, daß sich die komprimierte
Luft nach der Düse in einer konischen Kammer ausdehnt.
Je größer das Expansionsverhältnis ist, desto besser wird
allgemein die Geräuschunterdrückung. Die Grenze ist jedoch
durch derartige Faktoren, wie beispielsweise den maximalen
zugelassenen Druckabfall, den verfügbaren Platz etc. gesetzt,
und in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, von
der gezeigt wurde, daß sie hinsichtlich der
Geräuschunterdrückung in bezug auf den Druckabfall optimal
ist, wiesen die Düse und die Kammer einen Konuswinkel von
10°-15° auf und der größte Durchmesser der Kammer ist
ungefähr 1,3-1,5 mal der größte Durchmesser der Düse an der
Einlaßseite. Ferner weist die Kammer einen Auslaß auf, der
durch eine dritte Düse gebildet ist, die den gleichen
Konuswinkel und den gleichen minimalen Durchmesser wie die
erste Düse aufweist, die den Einlaß in die Kammer bildet.
Nachstehend wird die Erfindung eingehender unter Bezugnahme
auf die in den beiliegenden Zeichnungen gezeigten
Ausführungsformen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer
Maschinenanordnung, bei der ein Geräuschunterdrücker eines
Kompressors gemäß der Erfindung vorgesehen ist; und
Fig. 2 einen Längsquerschnitt durch eine
Ausführungsform eines Kompressorgeräuschunterdrückers gemäß
der Erfindung.
In Fig. 1 bezeichnet eine Bezugszahl 1 eine
Brennkraftmaschine, beispielsweise eine Dieselmaschine mit
einem Abgasverteilerrohr 2 und einem Einlaßverteilerrohr 3.
Ein allgemein mit einer Bezugszahl 4 bezeichneter Turbolader
und ein mechanisch angetriebener Vorverdichter 5 des
Verdrängungstyps führen Luft durch einen Kanal 6 von der
Kompressorseite 7 des Turboladers 4 und über einen
Luftzwischenkühler 8 an das Einlaßverteilerrohr 3 des Motors.
Der Turbinenabschnitt 9 des Turboladers 4 ist auf der
Einlaßseite über einen Kanal 10 mit dem Abgasverteilerrohr 2
und auf der Auslaßseite über einen Kanal 11 mit einem
Abgassystem 12 verbunden. Der mechanische Vorverdichter 5
wird durch die Kurbelwelle 13 der Maschine über eine
Übertragungseinrichtung angetrieben, die in der dargestellten
Ausführungsform ein Riemenantrieb ist, umfassend eine Rolle
14, die zur gleichzeitige Drehung mit der Kurbelwelle 13
angeordnet ist, eine Rolle 16, die zur gleichzeitigen Drehung
mit einer Welle 15 angeordnet ist, einen Kupplungsmechanismus
18, der zwischen der Welle 15 und einer Eingangswelle 17 an
dem Vorverdichter 5 angeordnet ist, und einen Antriebsriemen
19, der zwischen den Rollen 14, 16 verläuft.
Der Kompressorabschnitt 7 des Turboladers 4 ist auf seiner
Ansaugseite mit einem Kanal 20 verbunden, der ein
Rückschlagventil 21 enthält, welches sich auf die Ansaugseite
hin öffnet. Der Kanal 20 erstreckt sich von einer
Expansionskammer 22, in die ein Ansaugkanal 23 von dem
Luftfilter 24 der Maschine führt. Ein weiterer Kanal 25 geht
von der Expansionskammer 22 aus und ist mit dem Einlaß des
mechanischen Vorverdichters 5 verbunden. Ein Kanal 26 von dem
Auslaß des Vorverdichters 5 führt zu einem Übergang 27 in dem
Kanal 20 stromabwärts von dem Rückschlagventil.
Der Kanal 25 auf der Einlaßseite des Vorverdichters 5 enthält
eine Düse 28, durch die Luft von der Expansionskammer 22 an
den Einlaß des Vorverdichters 5 fließt. Eine
Düseneinrichtung, die allgemein mit einer Bezugszahl 30
bezeichnet ist, ist in dem Kanal 25 auf der Auslaßseite des
Vorverdichters enthalten. Die Düseneinrichtung wird mit
näheren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die bevorzugte
Ausführungsform beschrieben, die in Fig. 2 gezeigt ist.
Das rechte Ende der Düseneinrichtung 30 in der Zeichnung ist
mit dem Kanal 26a von dem Auslaß des mechanischen
Vorverdichters verbunden, während das linke Ende mit dem
Kanal 26b verbunden ist, der zu dem Übergang 27 in dem Kanal
20 führt. Die Düseneinrichtung 30, die aus zwei Hälften 30a
und 30b besteht, die aus Metall oder Plastik gebildet sind
und durch eine Schweißnaht 30c zusammengeschweißt sind, kann
im Prinzip in drei unterschiedliche Abschnitte mit einem
kontinuierlichen Übergang ineinander unterteilt werden,
nämlich in eine erste Düse 31, die sich von dem rechten Ende
der Einrichtung in der Zeichnung und bis zu der Teilungslinie
"a" erstreckt, in eine konische Expansionskammer 32, die den
gleichen Konuswinkel α wie die Düse 31 aufweist und die sich
von der Teilungslinie "a" bis zu der Teilungslinie "b"
erstreckt, und in eine zweite Düse 33, die identisch zu der
ersten Düse 31 ist und an dem linken Ende der
Düseneinrichtung 30 endet. Allgemein sollte die
Luftgeschwindigkeit so groß wie möglich an dem minimalen
Querschnitt der Düsen 31, 33 sein, und gleichzeitig sollte
das Expansionsverhältnis so groß wie möglich in der
Expansionskammer sein. Grenzen werden jedoch durch den
maximal zugelassenen Druckabfall, den verfügbaren Platz, die
Kapazität des Riemenantriebs 14, 16, 19 etc. auferlegt.
Experimente, die mit den Düsen 31, 33 und einer Kammer 32 mit
einem Konuswinkel von ungefähr 12° ausgeführt wurden, und
wobei die Kammer ein Expansionsverhältnis von 1 : 2
bereitstellte, d. h. der größte Durchmesser "d" der Kammer war
ungefähr 1,4 mal der innere Durchmesser "e" des Kanals 26a
vor dem Einlaß, haben optimale Ergebnisse hinsichtlich einer
Geräuschunterdrückung und eines Leistungsvermögens für eine
betreffende Maschine bereitgestellt, welche in dem in Frage
stehenden Fall eine 6 Zylinder-Dieselmaschine mit einem
Hubraum von 6 Litern war. In Abhängigkeit von dem
Maschinentyp und dem Geräuschfrequenzbereich, der für die
Geräuschunterdrückung primär vorgesehen sind, werden sich die
obigen Werte verändern. Hinsichtlich des Konuswinkels α kann
dieser zwischen ungefähr 10° und 15° liegen, und hinsichtlich
des Expansionsverhältnisses 1: ungefähr 1,5-2,3, d. h. der
größte Durchmesser der Kammer kann 1,2-1,5 mal der
Durchmesser des Kanals 26a sein.
Die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Ausführungsform
mit einer Expansionskammer 22, einer Düse 28 auf der
Einlaßseite des mechanischen Vorverdichters und der
Einrichtung 30 mit einer doppelten Düse mit einer dazwischen
angeordneten Expansionskammer auf der Auslaßseite sieht eine
maximale Geräuschunterdrückung von Geräuschen von dem
mechanischen Vorverdichter 5 vor. In Abhängigkeit von den
Anforderungen einer Geräuschunterdrückung und dem verfügbaren
Platz in dem Maschinenraum, etc. kann die Düse 28 auf der
Einlaßseite und die Düse 33 nach der konischen
Expansionskammer 32 weggelassen werden, da gezeigt wurde, daß
die Expansionskammer 22 und die erste Düse 31 auf der
Auslaßseite zusammen mit der konischen Expansionskammer den
größten Beitrag zu der Geräuschunterdrückung liefern. Um eine
einfache Installation unter Verwendung eines Clips in dem
Maschinenraum zu ermöglichen, weist die externe Seite der
Kammer einen zylindrischen Bereich 35 auf.
Wenn die Ansauganforderungen des Turboladers 4 die maximale
Luftkapazität des mechanischen Vorverdichters übersteigt,
wird das Rückschlagventil 21 geöffnet, so daß der Turbolader
4 Luft direkt von der Expansionskammer ziehen kann. In dieser
Position kann der mechanische Vorverdichter 5 über die
Kupplung 18 getrennt werden.
Claims (7)
1. Geräuschunterdrücker für einen Kompressor (5) vom
Verdrängungs-Typ, umfassend eine Düseneinrichtung (30)
mit einem Einlaß (26a), der zur Verbindung mit dem
Auslaß (26) des Kompressors (5) vorgesehen ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Düse (31) auf ihrer Auslaßseite
(30a) in eine konische Expansionskammer (32) übergeht,
deren größter Durchmesser ("d") größer als der größte
Durchmesser ("e") der Düse (31) auf der Einlaßseite ist.
2. Geräuschunterdrücker nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Düse (31) und die Kammer (32)
einen Konuswinkel α von ungefähr 10°-15° aufweisen, und
daß der größte Durchmesser ("d") der Kammer (32)
ungefähr 1,3-1,5 mal der größte Durchmesser ("e") der
Düse (31) an der Einlaßseite (26a) ist.
3. Geräuschunterdrücker nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Düse (31) und die Kammer (32)
einen Konuswinkel α von ungefähr 12° aufweisen, und daß
der größte Durchmesser ("d") der Kammer (32) ungefähr
1,4 mal der größte Durchmesser ("e") der Düse (31) ist.
4. Geräuschunterdrücker nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (32) einen Auslaß
(30b, 33) aufweist, der durch eine dritte Düse (33)
gebildet ist, die den gleichen Konuswinkel α und den
gleichen minimalen Durchmesser ("e") wie die erste Düse
(31) aufweist, die den Einlaß (26a, 31) der Kammer (32)
bildet.
5. Geräuschunterdrücker nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß die konische Kammer (32) in
der Form eines Behälters (30a, 30b) ist, dessen
Außenseite einen Bereich (35) mit einem konstanten
Durchmesser aufweist.
6. Geräuschunterdrücker nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Behälter (30a, 30b) in zwei
Teilen (30a, 30b) hergestellt ist, die
zusammengeschweißt sind, und daß die Schweißnaht (30a)
in dem Bereich mit konstantem Durchmesser liegt.
7. Geräuschunterdrücker nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Behälter (30a, 30b) aus einem
Plastikmaterial hergestellt ist.
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US5905233A (en) | 1999-05-18 |
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