DE4205489A1

DE4205489A1 - Schalldaempfer fuer geblaese

Info

Publication number: DE4205489A1
Application number: DE4205489A
Authority: DE
Inventors: Claudius Dipl In Muschelknautz; Claude Bleger; Reuben Dr Agnon; Jochen Dipl Ing Goehre; Gerhard Zink
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-09-06
Filing date: 1992-02-22
Publication date: 1993-03-11
Anticipated expiration: 2012-02-23
Also published as: DE4205489B4

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Schalldämpfer für Gebläse, insbesondere für Sekundärluftgebläse für Brennkraftmaschinen mit geregeltem Dreiwegekatalysator, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Sekundärluftgebläse werden bei Brennkraftmaschinen mit geregeltem Dreiwegekatalysator eingesetzt, um Frischluft in das Abgassystem der Brennkraftmaschine einzublasen. Dadurch wird ein Nachbrennen der Abgase bei Temperaturen von über 600°C in Gang gesetzt, in dessen Verlauf der Gehalt an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffverbindungen im Abgas reduziert wird, bevor das Abgas den Katalysator durchströmt. Dem Katalysator wird durch den Verbrennungsvorgang zudem zusätzliche Wärme zugeführt, was insbesondere für den Kaltstart von Vorteil ist. An der Ansaugöffnung solcher Gebläse tritt eine erhebliche Geräuschentwicklung auf, die den Einsatz schalldämmender Systeme, sog. Schalldämpfer, erfordert.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Schalldämpfer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß dadurch, daß die Luftein- und -austrittsöffnung nicht auf einer Achse liegen, kein direkter Schalldurchgang zugelassen und damit eine Schalldämpfung erzielt wird. Bei gewendelter oder spiralförmiger Ausbildung des Strömungsweges im Dämmeinsatz wird ein langer Laufweg der Luftströmung erreicht, wodurch trotz kurzer Baulänge des Schalldämpfer eine gute Schalldämpfung erzielt wird. Das offenporige, schalldämmende Material des Dämmungseinsatzes verbessert die Dämpfungswirkung. Die bei Luftdurchströmung im Schalldämpfer auftretenden Druckverluste sind relativ gering.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Schalldämpfers möglich.

Eine einfache Realisierung der Wendelform des Strömungsweges im Dämmeinsatz wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung dadurch erzielt, daß der Dämmeinsatz aus einer Mehrzahl von aneinanderliegenden Scheiben zusammengesetzt ist, die alle mindestens eine außermittige Bohrung gleichen Durchmessers tragen, und daß die Scheiben um einen vorgegebenen Drehwinkel gegeneinander verdreht sind. Werden in jeder Scheibe zwei solche Bohrungen vorgesehen, die diametral zur Scheibenachse angeordnet sind, wird der Querschnitt des Strömungsweges verdoppelt und die Druckverluste in der Luftströmung weiter reduziert.

Die mit Bohrungen versehenen Scheiben werden gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung im Gehäusetopf eines aus Gehäusetopf und Gehäusedeckel bestehenden zweiteiligen Gehäuses aufgenommen. Der Gehäusetopf weist einen trichterförmigen Topfboden mit zentral angeordneter Luftein- oder -austrittsöffnung auf, wobei der im Topfboden verbleibende Freiraum zwischen Luftein- bzw. -austrittsöffnung und Dämmeinsatz zur Druckverlustminderung beiträgt. Die andere Öffnung für den Luftaus- bzw. -eintritt ist im Gehäusedeckel angeordnet, und zwar als ein Durchbruch bzw. zwei Durchbrüche, der mit der Bohrung bzw. die mit den Bohrungen in der an dem Gehäusedeckel anliegenden Scheibe des Dämmeinsatzes kongruent ist bzw. sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit spiralförmigem Luftströmungsweg im Dämmeinsatz zwischen radial bzw. tangential angeordneter Luftein- und -austrittsöffnung ist das Gehäuse zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem den zylindrischen Dämmeinsatz bündig aufnehmenden Gehäusetopf und einem die Topföffnung abschließenden Gehäusedeckel. Der koaxial zur Gehäuseachse verlaufende spiralförmige Strömungsweg reicht in Gehäuseachsrichtung von dem ebenen Topfboden bis zum ebenen Gehäusedeckel und wird von diesen begrenzt. Von der Luftein- und -austrittsöffnung ist die eine koaxial im Gehäusedeckel und die andere radial im Gehäusetopf angeordnet. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämpfers hat den Vorteil des einfacheren Aufbaus des Dämmeinsatzes und der damit verbundenen kostengünstigeren Fertigung.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Brennkraftmaschine mit geregeltem Dreiwegekatalysator, einem Sekundärluftgebläse und einem saugseitig an dem Sekundärluftgebläse angeschlossenen Schalldämpfer,

Fig. 2 einen Längsschnitt des Schalldämpfers in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht des Schalldämpfers in Fig. 2 bei abgenommenem Gehäusedeckel,

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung eines Dämmeinsatzes im Schalldämpfer gemäß Schnittlinie IV-IV in Fig. 3 zur Verdeutlichung der Herstellung von Wendelbohrungen im Dämmeinsatz,

Fig. 5 einen Schnitt eines Schalldämpfers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel entsprechend Schnittlinie V-V in Fig. 6,

Fig. 6 einen Schnitt des Schalldämpfers gemäß Linie VI-VI in Fig. 5.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Eine in Fig. 1 schematisch dargestellte und insgesamt mit 10 bezeichnete Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug weist einen Abgasstrang 11 auf, in dem ein geregelter Dreiwegekatalysator 12 liegt. Das Abgas strömt in Richtung des in Fig. 1 eingezeichneten Pfeils 13. In Strömungsrichtung des Abgases ist vor dem Katalysator 12 eine Lambdasonde 14 angeordnet. Ein Sekundärluftgebläse 15 ist über eine Saugleitung 16 am Ausgang des Luftfilters 17 der Brennkraftmaschine 10 angeschlossen. Von dem Gebläse 20 führt eine Druckleitung 18 zum Abgasstrang 12. Sie mündet in Strömungsrichtung (Pfeil 13) gesehen vor dem Katalysator 12. In der Druckleitung 18 ist ein Rückschlagventil 19 angeordnet, das bei stillgesetztem Gebläse 15 verhindert, daß Abgas über die Druckleitung 18, das Gebläse 15, die Saugleitung 16 in die Frischluftzuführung der Brennkraftmaschine 10 gelangt.

Da am Gebläse 15 saugseitig eine relativ große Geräuschentwicklung entsteht, ist in der Saugleitung 16 ein Schalldämpfer 20 angeordnet, der so ausgebildet ist, daß er bei guter Geräuschreduzierung einen nur geringen Druckverlust bei Luftdurchströmung mit sich bringt. Der Schalldämpfer 20 ist in Fig. 2 im Längsschnitt und in Fig. 3 in Draufsicht bei geöffnetem Gehäuse 21 dargestellt. Das aus Kunststoff gefertigte zweiteilige Gehäuse 21 besteht aus einem Gehäusetopf 22 mit trichterförmigem Topfboden 221 und einem planen Gehäusedeckel 23, der die Topföffnung abschließt. Im Topfboden 221 ist eine Lufteintrittsöffnung 24 zentral angeordnet, die vollständig die durchmesserkleinere Stirnseite des Topfbodens 221 einnimmt. Die Lufteintrittsöffnung 24 ist von einem Anschlußstutzen 25 umschlossen, der einstückig an dem Topfboden 221 ausgeformt ist. Eine Luftaustrittsöffnung 26, auf die später noch näher eingegangen wird, ist im Gehäusedeckel 23 angeordnet. Lufteintritt 24 und Luftaustritt 26 können auch gegeneinander vertauscht werden.

Im Gehäuse 21 ist ein Dämmeinsatz 27 aus offenporigem, schalldämpfenden Material eingesetzt. Er besteht aus insgesamt 11 Scheiben 28, die in Achsrichtung des Gehäuses 21 aneinanderliegend den gesamten zylindrischen Teil des Gehäusetopfes 22 ausfüllen. Jede Scheibe 28 weist zwei gleichgroße Bohrungen 29, 30 auf, die im gleichen Radialabstand von der Scheibenachse diametral angeordnet sind. Alle Scheiben 28 mit Bohrungen 29 und 30 sind identisch ausgebildet. Beim Einsetzen in den Gehäusetopf 22 wird jede Scheibe 28 gegenüber der angrenzenden Scheibe 28 um einen Winkel von 33° um die Gehäuseachse gedreht. Dadurch entstehen im Dämmeinsatz 27 zwei Wendelbohrungen 31, 32, deren Wendelachsen sich parallel zur Gehäuseachse erstrecken und die sich gleichsinnig umeinander drehen. Diese Wendelbohrungen 31, 32 sind in Fig. 4 schematisch dargestellt, wobei Fig. 4 einen Schnitt des Dämmeinsatzes 27 längs der Linie IV-IV in Fig. 3 darstellt. Zur zeichnerischen Verdeutlichung sind die Wendelbohrungen 31 und 32 mit unterschiedlicher Schraffur hervorgehoben. Der nicht schraffierte Teil der einzelnen Scheiben 28 stellt hingegen die Materialschnittflächen dar. Die Wendelbohrungen 31, 32 münden einerseits mit Abstand vor der Lufteintrittsöffnung 24 im trichterförmigen Topfboden 221 des Gehäusetopfes 22 und andererseits in der Luftaustrittsöffnung 26, die als zwei Durchbrüche 33, 34 im Gehäusedeckel 23 ausgeführt ist, die kongruent zu den Bohrungen 29, 30 in der unmittelbar an dem Gehäusedeckel 23 angrenzenden obersten Scheibe 28 des Dämmeinsatzes 27 ausgebildet sind. Zum Anschluß an die Saugleitung 16 ist entweder über den Gehäusedeckel 23 noch eine trichterförmige Anschlußkappe 35 (Fig. 1) mit zentralem Anschlußstutzen zum Anschließen des zwischen Schalldämpfer 20 und Gebläse 15 befindlichen Abschnitts der Saugleitung 16 gestülpt oder aber das schalldämpferseitige Ende dieses Saugleitungsabschnittes in zwei Zweigleitungen aufgeteilt, die jeweils zu einem der Durchbrüche 33, 34 geführt sind. Durch diese beiden Wendelbohrungen 31, 32 wird zwischen der Lufteintrittsöffnung 24 und der Luftaustrittsöffnung 26 des Gehäuses 21 unter Vermeidung einer direkten Geradverbindung zwischen diesen ein sehr langer Strömungsweg 45 für die Gebläseluft realisiert, der bei relativ kleiner axialer Baulänge des Schalldämpfers 20 eine gute Schalldämpfung mit sich bringt. Durch den im Topfboden 221 vorhandenen Freiraum zwischen der Lufteintrittsöffnung 24 und dem Dämmeinsatz 27 wird die Luftströmung verbessert und damit Druckverluste reduziert. Bei kleinerer Gebläseleistung kann anstelle von zwei Wendelbohrungen 31, 32 eine einzige Wendelbohrung genügen, so daß der Gehäusedurchmesser reduziert werden kann. Bei höheren Gebläseleistungen sind jedoch die beiden Wendelbohrungen 31, 32 von Vorteil, um die Druckverluste im Schalldämpfer 20 gering zu halten.

In Fig. 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schalldämpfers 20′ dargestellt, der anstelle des Schalldämpfers 20 in die Saugleitung 16 in Fig. 1 eingesetzt werden kann. Der Schalldämpfer 20′ weist ein zweiteiliges Gehäuse 36 aus Kunststoff auf, das aus einem Gehäusetopf 37 mit ebenem Topfboden und einem die Topföffnung abschließenden Gehäusedeckel 38 besteht. Die Lufteintrittsöffnung 26 ist durch eine Radialbohrung in der Gehäusetopfwand und die Luftaustrittsöffnung 24 durch eine Zentralbohrung im Gehäusedeckel 38 realisiert. Sowohl die Luftaustrittsöffnung 26 als auch die Lufteintrittsöffnung 24 ist von einem Anschlußstutzen 40 bzw. 39 umschlossen, der radial von der Gehäusetopfwand bzw. axial vom Gehäusedeckel 38 absteht. Auch hier können Lufteintrittsöffnung 24 und Luftaustrittsöffnung 26 in ihrer Anordnung gegeneinander vertauscht werden.

Im Gehäusetopf 37 ist wiederum der Dämmeinsatz 41 aus einem offenporigen, schalldämmenden Material bündig aufgenommen, in welchem ein die Lufteintrittsöffnung 24 mit der Luftaustrittsöffnung 26 verbindender Strömungsweg 42 koaxial zur Gehäuseachse spiralförmig ausgebildet ist. In Achsrichtung des Gehäuses 36 reicht der Strömungsweg 42 vom Topfboden bis zum Gehäusedeckel 38 und wird von beiden in Achsrichtung begrenzt. Der spiralförmige Dämmeinsatz 41 ist zwischen axial vorspringenden Stegen 43 bzw. 44, die einerseits am Topfboden und andererseits an der Innenwand des Gehäusedeckels 38 ausgebildet sind, im Innern des Gehäusetopfes 37 fixiert. Durch die Spiralform des Dämmeinsatzes 41 wird wiederum ein direkter Schalldurchgang durch den Schalldämpfer 20 verhindert und der Laufweg der Luftströmung groß gehalten, wodurch insgesamt eine sehr gute Schalldämpfung erreicht wird. Gegenüber dem zu Fig. 2 und 3 beschriebenen Schalldämpfer 20 zeichnet sich der Schalldämpfer 20′ durch einen einfacheren Aufbau des Dämmeinsatzes 41 aus, der als Materialstreifen lediglich zwischen die vorgefertigten Stege 43, 44 eingelegt wird.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Schalldämpfers ist nicht auf Sekundärluftgebläse für Brennkraftmaschinen beschränkt. Vielmehr kann er bei jeder Art von Gebläsen eingesetzt werden, insbesondere auch bei Gebläsen für Belüftungsanlagen von Kraftfahrzeugen.

Claims

1. Schalldämpfer für Gebläse, insbesondere für Sekundärluftgebläse für Brennkraftmaschinen mit geregeltem Dreiwegekatalysator, mit einem Gehäuse, das eine Lufteintrittsöffnung und eine an der Saugseite des Gebläses anzuschließende Luftaustrittsöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (21; 36) ein Dämmeinsatz (27; 41) mit mindestens einem darin ausgebildeten, eine Verbindung zwischen der Luftein- und -austrittsöffnung (24, 26) herstellenden Luftströmungsweg (45; 42) einliegt, der abweichend von einer direkten Geradverbindung zwischen Luftein- und -austrittsöffnung (24, 26), z. B. wendel- oder spiralförmig, verläuft.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämmeinsatz (27; 41) aus einem offenporigen, schalldämpfenden Material besteht.

3. Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (21; 36) aus Kunststoff besteht.

4. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsweg (45) als mindestens eine Wendelbohrung (31, 32) mit in Gehäuseachsrichtung sich erstreckender Wendelachse ausgebildet ist.

5. Schalldämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei im Abstand voneinander verlaufende Wendelbohrungen (31, 32) vorgesehen sind, die sich gleichsinnig umeinander drehen.

6. Schalldämpfer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämmeinsatz (27) aus einer Mehrzahl von aneinanderliegenden Scheiben (28) besteht, daß alle Scheiben mindestens eine, vorzugsweise zwei, im gleichen Radialabstand von der Scheibenachse angeordnete Bohrung (29, 30) gleichen Durchmessers tragen und daß die Scheiben (28) gegeneinander um einen vorgegebenen Drehwinkel um die Gehäuseachse verdreht sind.

7. Schalldämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt elf Scheiben (28) aneinanderliegen und jede Scheibe (28) gegenüber der vorhergehenden um einen Umfangswinkel von 33° gedreht ist.

8. Schalldämpfer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (21) zweiteilig ausgebildet ist und aus einem den Dämmeinsatz (27) aufnehmenden Gehäusetopf (22) mit trichterförmigem Topfboden (221), dessen im Durchmesser kleinere Stirnseite von der Luftein- oder der Luftaustrittsöffnung (24, 26) ausgefüllt ist, und einem die Topföffnung abschließenden planen Gehäusedeckel (23) besteht, der die Luftaus- oder -eintrittsöffnung (26, 24) in Form von mindestens einem, vorzugsweise zwei, mit der bzw. den Bohrungen (29, 30) in der an dem Gehäusedeckel (23) anliegenden Scheibe (28) des Dämmeinsatzes (27) kongruenten Durchbruch bzw. Durchbrüchen (33, 34) enthält.

9. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Luftein- und -austrittsöffnung (24, 26) eine im Gehäuse (36) radial und eine im Gehäuse (36) koaxial angeordnet ist und daß der Luftströmungsweg (42) im Dämmeinsatz (41) als zur Gehäuseachse koaxiale Spirale ausgebildet ist.

10. Schalldämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (36) zweiteilig ausgebildet ist und aus einem den Dämmeinsatz (41) bündig aufnehmenden Gehäusetopf (37) und einem die Topföffnung abschließenden planen Gehäusedeckel (38) besteht, daß von der Luftein- und -austrittsöffnung (24, 26) die eine koaxial im Gehäusedeckel (38) und die andere radial im Gehäusetopf (37) angeordnet ist und daß der spiralförmige Strömungsweg (42) in Gehäuseachsrichtung von dem Topfboden des Gehäusetopfes (37) bis zum Gehäusedeckel (38) reicht und von diesen begrenzt ist.

11. Schalldämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftein- und -austrittsöffnung (24, 26) jeweils von einem hohlzylindrischen Anschlußstutzen (39, 40) umschlossen ist, der vom Gehäusedeckel (38) bzw. Gehäusetopf (37) axial bzw. radial absteht.