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Die
Erfindung geht von einem Schalldämpfer für Gebläse aus,
gemäß den Merkmalen
des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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Stand der Technik
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Bei
Gebläsen
entsteht insbesondere eine starke Geräuschentwicklung, wenn hohe
Strömungsgeschwindigkeiten
und eine große
Druckerhöhung mit
hohen Drehzahlen erzeugt werden. Diese kann durch Schalldämpfer reduziert
werden, die im Ansaugbereich angebracht sind.
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Bei
Hubkolbenbrennkraftmaschinen entstehen beim Kaltstart aufgrund der
aus der Gemischaufbereitung resultierenden unvollkommenen Verbrennung
u.a. Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffverbindungen im Abgas. Wird
Frischluft in ein Abgassystem einer Hubkolbenbrennkraftmaschine
eingeblasen, so wird eine exotherme Nachoxidation der Kohlenstoffverbindungen
in Gang gesetzt. Der Gehalt an Kohlenmonoxid und an Kohlenwasserstoffverbindungen
wird somit direkt reduziert. Dem Katalysator wird durch den Verbrennungsvorgang
zudem zusätzlich Wärme zugeführt, was
für den
Kaltstart von Vorteil ist. Der Katalysator kommt schnell auf eine
günstige Betriebstemperatur.
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Für das Einblasen
von Frischluft in das Abgassystem werden Sekundärluftgebläse verwendet. Die Frischluft
kann über
einen Luftfilter der Hubkolbenbrennkraftmaschine angesaugt werden.
Hierzu sind jedoch zusätzliche
Leitungen erforderlich, was einen großen Aufwand bedeutet. Wird
die Frischluft aus dem Freien angesaugt, d. h. durch eine unverschlossene Öffnung nach
außen,
so muss die Geräuschentwicklung
vom Gebläse,
die aus den oben genannten Gründen
entsteht, gedämpft
bzw. gedämmt werden.
Hierzu werden separate Schalldämpfer
für das
Gebläse
verwendet. Auch ein derartiges Gebläse ist aus der
DE 42 05 489 A1 bekannt
und ist in der Schrift in
5 und
6 dargestellt. Der Schalldämpfer hat
einen Gehäusetopf
mit einem ebenen Topfboden, einer Topfwand und einem die Topföffnung abschließenden Gehäusedeckel.
Eine Lufteintrittsöffnung wird
durch eine Bohrung in der Topfwand und ein Luftaustrittskanal wird
durch eine mittige Bohrung im Gehäusedeckel gebildet. Die Lufteintrittsöffnung und der
Luftaustrittskanal werden durch einen spiralförmigen Kanal verbunden. Der
Kanal wird von einem Dämmeinsatz
aus offenporigem, schalldämmendem Material
gebildet. In Achsrichtung des Gebläses reicht der Kanal vom Topfboden
bis zum Gehäusedeckel.
Der Kanal wird vom Topfboden und vom Gehäusedeckel axial begrenzt.
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Die
Geräuschentwicklung,
speziell ein sich bildendes Ansauggeräusch im Bereich einer Ansaugöffnung des
Gebläses und
damit am Luftaustrittskanal des Schalldämpfers, wird nicht ausreichend
gedämmt.
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Vorteile der Erfindung
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Der
erfindungsgemäße Schalldämpfer mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß der Reflektor – der an
dem Luftaustrittskanal des Schalldämpfers angebracht ist, sich
in axialer Richtung des Schalldämpfers
erstreckt und nur zu der Richtung offen ist, in der der Kanal in
den Luftaustrittskanal mündet – den Bereich
der Lufteintrittsöffnung
des Schalldämpfers
abschirmt, so daß Schallwellen
aus dem Bereich der Ansaugöffnung
des Schalldämpfers
reflektiert und durch das Schallabsorptionsmaterial gedämpft werden.
Es wird eine Schallwellenausbreitung nach außen, insbesondere durch die
Lufteintrittsöffnung
vermindert. Dies führt zu
einer besonderen Wirkungssteigerung des Schalldämpfers, da ohne Reflektor der
Widerstand in Richtung Lufteintrittsöffnung klein ist und damit
die Schallwellen in diesem Bereich leicht nach außen dringen können.
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Die
Schalldämmung
wird vorteilhaft unterstützt,
indem der Reflektor der Kontur des Luftaustrittskanals und der des
Kanals folgt, so daß eine Schallwellenausbreitung
in einem möglichst
großen Bereich
durch den Reflektor verhindert bzw. reduziert wird. Indem der Reflektor
möglichst
weit geschlossen ist, treten innerhalb des Reflektors zahlreiche
Mehrfachreflexionen der Schallwellen auf, wodurch diese nicht oder
nur sehr geschwächt
nach außen
dringen können.
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Der
Schallwiderstand in Richtung Lufteintrittsöffnung und damit die Wirkung
des Schalldämpfers wird
gesteigert, indem Schallabsorptionsmaterial in Richtung Lufteintrittsöffnung angehäuft ist.
Ferner wird der Schallwiderstand ausgehend von dem Luftaustrittskanal
in Richtung der offenen Seite des Reflektors durch angehäuftes Schallabsorptionsmaterial
erhöht.
Vorteilhaft kann auch der Reflektor spiralförmig dem Kanal folgen.
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Die
Dämmwirkung
des Reflektors wird zudem verbessert, indem dieser komplett von
Schallabsorptionsmaterial umgeben wird. Werden Schallwellen in Richtung
des Reflektors ausgestrahlt, so müssen diese das Schallabsorptionsmaterial
vor dem Reflektor mindestens zweimal durchlaufen, einmal vor der
Reflexion und einmal nach der Reflexion, bevor diese durch die äußere Schicht
von Absorptionsmaterial nach außen
dringen können.
Dies dämpft die
Schallwellen stark ab.
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Ist
das Gehäuse
des Schalldämpfers
und der Reflektor einstückig,
so wird kein zusätzliches
Einzelteil benötigt,
wodurch eine einfache Montage, eine leichte und kostengünstige Konstruktion
erreicht wird. Indem der Reflektor das Gebläse nicht berührt, kann
vom Gebläse
kein Körperschall
auf diesen übertragen
werden und damit auch nicht über
den Reflektor und das Gehäuse
des Schalldämpfers
an die Umgebung.
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Ist
der Reflektor als getrenntes Bauteil in dem Gehäuse des Schalldämpfers eingebracht
und steht dieser mit keinem anderen Bauteil außer mit dem Absorptionsmaterial
in Kontakt, wird die Montage leicht aufwendiger, jedoch wird der
Reflektor nicht direkt durch Körperschallübertragung
zum Schwingen angeregt und regt auch selbst kein anderes Bauteil
an. Die Schalldämmung
wird verbessert. Zudem kann das Gehäuse des Schalldämpfers kostengünstiger
hergestellt werden, indem das Anformen des Reflektors entfällt.
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Durch
Umlenkungen im annähernd
spiralförmigen
Kanal, wird der Schallwiderstand durch den Kanal erhöht, indem
dieser sich dadurch verlängert und
die Schallwellen an jeder Umlenkung teilweise absorbiert werden.
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Besitzen
Schalldämpfer
und Gebläse
eine gemeinsame Trennwand, beispielsweise indem der Schalldämpfer in
Richtung des Gebläses
offen ist, liegt das Schallabsorptionsmaterial direkt auf dem Gebläse und verringert
damit die Schallabstrahlung des Gebläses selbst. Ferner wird eine
Zwischenwand eingespart. Der Schalldämpfer baut axial kürzer und
die Konstruktion wird insgesamt leichter und kostengünstiger.
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Indem
das Gehäuse
des Schalldämpfers eine
Seite des Gebläses
vollständig
abdeckt, d. h. der Umfang des Gehäuses mindestens so groß ist wie
der des Gebläses,
wird ein direktes Abstahlen der Schallwellen vom Gebläse unterbunden.
Zudem wird durch den großen
Umfang des Schalldämpfers ein
langer Kanal ermöglicht,
was sich positiv auf die Schalldämmung
auswirkt, da die Schallwellen, bevor sie durch den Kanal nach außen dringen
können
einen langen Weg zurücklegen
müssen.
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Besitzt
das Gehäuse
des Schalldämpfers
am Umfang eine zylindrische Paßfläche und
das Gebläse
eine entsprechende Gegenfläche,
durch die die beiden Teile miteinander verbunden sind, werden Relativbewegungen
zwischen den Teilen und damit eine zusätzliche Geräuschentwicklung vermieden. Zudem
werden offene Stellen, durch die der Schall leicht nach außen dringen
kann reduziert.
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Eine
Schallausbreitung vom Kanal über
das Gehäuse
des Schalldämpfers
und die Schallausbreitung entlang es Kanals werden verringert, indem
das Schallabsorptionsmaterial mindestens aus zwei Schichten besteht,
wobei eine Schicht den Kanal enthält und die andere Schicht den
Kanal vom Gehäuse des
Schalldämpfers
trennt.
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Mit
drei Schichten wird erreicht, daß der Kanal zusätzlich von
einem weiteren Bauteil, beispielsweise dem Gebläse selbst, getrennt wird. Die Schallausbreitung
entlang des Kanals wird durch diese Maßnahme zusätzlich verringert. Die Schallabstrahlung
weiterer Bauteile, beispielsweise dem Gebläse selbst, wird verringert.
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Sind
im Gehäuse
des Schalldämpfer
drei Schichten Schallabsorptionsmaterial vorhanden und ist der Reflektor
als separates Bauteil in dem Gehäuse
eingesetzt, so ist dieser vorzugsweise in der mittleren Schicht
angeordnet und wird durch die beiden äußeren Schichten vom Gehäuse des
Schalldämpfers
und vom Gebläse
getrennt.
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Zeichnung
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In
der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt. In der Beschreibung und in den Ansprüchen sind
zahlreiche Merkmale im Zusammenhang dargestellt und beschrieben.
Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten
und zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen.
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Es
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Schalldämpfers
ohne Trennwand,
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2 eine
Frontansicht des Schalldämpfers ohne
Trennwand,
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3 ein
Längsschnitt
entlang der Linie III in 2
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist
ein Schalldämpfer
von der Seite dargestellt. Der Schalldämpfer besteht aus einem Gehäuse 1,
das eine Lufteintrittsöffnung 3 und
einen Luftaustrittskanal 4 hat. Der Luftaustrittskanal 4 ist mittig
oder außermittig
axial angeordnet und ist mit einer Ansaugöffnung des Gebläses verbunden.
Die Lufteintrittsöffnung 3,
vor der sich beispielsweise ein Gitter zur Luftfilterung befindet,
ist grundsätzlich
radial angeordnet, kann jedoch auch axial angeordnet sein, wenn
dies aus Platzgründen
erforderlich ist. Die Lufteintrittsöffnung 3 besitzt einen
großen
Querschnitt, wodurch in diesem Bereich die Strömungsgeschwindigkeit gering
ist und damit keine tonale Anregung durch das Umströmen des
Gitters entsteht. Die Geräuschbildung
wird in diesem Bereich erst gar nicht zugelassen. Ferner setzt sich
die größere Lufteintrittsöffnung 3 nicht
so leicht mit Schmutz zu wie eine kleinere Lufteintrittsöffnung 3.
Dies ist von Bedeutung, wenn die Lufteintrittsöffnung 3 unter dem Fahrzeug
positioniert wird.
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Das
Gehäuse 1 und
das Gebläse
besitzen eine gemeinsame Trennwand 2, beispielsweise indem
das Gehäuse 1 in
Richtung 10 des Gebläses keine
Gehäusewand
hat. Vorzugsweise deckt das Gehäuse 1 des
Schalldämpfers
eine Seite des Gebläses
vollständig
ab und ist entweder durch Befestigungen am Gehäuse des Gebläses fest
angeordnet oder ist im Gehäuse
des Gebläses
integriert.
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Die
Lufteintrittsöffnung 3 und
der Luftaustrittskanal 4 sind durch einen annähernd spiralförmigen Kanal 6 miteinander
verbunden. Durch den Kanal 6 und durch das Schallabsorptionsmaterial
selbst wird die Frischluft angesaugt. Die Wandungen des Kanals 6 werden
durch Schallabsorptionsmaterial 5 gebildet. Das Schallabsorptionsmaterial 5 besitzt
vorzugsweise eine offenporige Oberfläche, die einen geringen Strömungswiderstand
hat. Das Schallabsorptionsmaterial 5 ist in 2, 3 oder mehreren
Schichten 18, 19, 20 im Gehäuse 1 eingebracht.
Der Kanal 6 wird bei mehr wie zwei Schichten 19, 20 stets
durch die Schichten 18, 19 nach außen abgeschirmt,
d. h. er befindet sich dann immer in einer der mittleren Schichten 20.
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Das
Gehäuse 1 ist
in Richtung 10 des Gebläses
offen, so das eine Schicht 18 direkt auf dem Gebläse aufliegt
und die Schallabstrahlung des Gebläses verringert.
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Der
Kanal 6 besitzt mehrere Umlenkungen 15, 16, 17,
die einen erhöhten
Schallwiderstand durch den Kanal 6 bilden, indem der Kanal 6 verlängert wird
und die Schallwellen an den Umlenkungen 15, 16, 17 absorbiert
werden.
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Um
den Luftaustrittskanal 4 ist ein Reflektor 7 angeordnet.
Dieser folgt der Kontur des Luftaustrittskanals 4, die
vorzugsweise rund ist, und der des Kanals 6, so daß der Öffnungswinkel 12,
gemessen vom Mittelpunkt 11 des Luftaustrittskanals 4,
kleiner wie 180° ist.
Die offene Seite 8 des Reflektors 7 zeigt damit
nicht in Richtung der Lufteintrittsöffnung 3.
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Der
Reflektor 7 kann als getrenntes Bauteil eingebracht werden,
oder ist an die Gehäusewand 9 des
Schalldämpfers angeformt.
Der Reflektor 7 ist vollständig mit Schallabsorptionsmaterial 5 umgeben.
Ist der Reflektor 7 an das Gehäuse 1 angeformt, so
hat dieser nur direkten Kontakt mit dem Schallabsorptionsmaterial 5 und
dem Gehäuse 1,
nicht mit dem Gebläse.
Von diesem wird er entweder durch einen Luftspalt oder durch eine
Schicht Schallabsorptionsmaterial 5 abgeschirmt. Ist der
Reflektor 7 als separates Bauteil in dem Gehäuse 1 eingebracht,
so wird dieser vorzugsweise durch zwei Schichten Schallabsorptionsmaterial 5 vom
Gehäuse 1 und vom
Gebläse
vollständig
abgeschirmt.
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Das
Schallabsorptionsmaterial 5 ist in Richtung 14 der
Lufteintrittsöffnung 3 und
in Richtung 13, wegweisend von der offenen Seite 8 des
Reflektors 7, angehäuft.
Damit wird in diese Richtungen 13, 14 eine erhöhte Schallabsorption
erreicht.