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DE7522307U - Schalldaempfer fuer abgasturbolader

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Publication number: DE7522307U
Application number: DE7522307U
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1975-06-18
Filing date: 1975-07-12
Publication date: 1977-04-21
Also published as: CH586351A5; DE2531330C2; DK141259B; DK141259C; JPS523915A; JPS5938429B2; DK263476A; DE2531330A1; GB1539235A

Description

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BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz) Schalldämpfer für Abgasturbolader

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für Abgasturbolader, insbesondere zur Verwendung bei Verbrennungsmotoren, mit einem Gehäuse, welches einen Innenraum, einen Aussenraum, ein Trennrohr zwischen diesen beiden Räumen, und einen Schlxessmechanismus zur Herstellung bzw. Verschliessung der Kommunikation zwischen den beiden Räumen aufweist.

Es ist schon seit langem bekannt Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, mittels Abgasturboladern aufzuladen. Die zur Verbrennung des Treibstoffes nötige Luft wird dabei unter höherem,als atmosphärischem Druck den Zylindern des Motors zugeführt, so dass eine dem grösseren Luftgewicht entsprechende grossere Brennstoffmenge verbrannt

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werden kann und somit eine grössere Leistung erreicht wird als beim Motor ohne Aufladung, der seine Brennluft selber aus der umgebenden Atmosphäre ansaugen muss.

Ein Turbolader der genannten Art besteht aus einem von einer Abgasturbine angetriebenen Verdichter, der über einen Schalldämpfer Luft ansaugt und diese den Zylindern zuführt. Bei den heute üblichen Turboladern dieser Art wird meistens die gesamte Luft von der Umgebung über den Schalldämpfer angesaugt, ohne Rücksicht auf jegliche Variationen der Motorleistung. Manche Anlagen verwenden jedoch ein zusätzliches Hilfsgebläse, welches bei niederer. Motorleistung dem Verdichter die gesamte notwendige Luft liefert. Bei höherer Leistung hingegen wird zusätzliche Umgebungsluft über den Schalldämpfer angesaugt, so dass der zur Verbrennung des Treibstoffes notwendige, dem Verdichter zugeführte gesamte Luftstrom aus zwei voneinander unabhängigen Luftströmen gebildet wird, die vor ihrem Eintreten in den Verdichter miteinander vermischt werden.

Eine in der DT-AS 2 3 50 7 81 eingehend beschriebene Anordnung verwendet einen Schalldämpfer mit einem axial verschiebbaren Rohrschieber. Wenn dieser in seiner dem unteren Leistungsbereich des Motors entsprechenden vorgerückten Stellung verweilt, wird Luft vom Hilfsgebläse dem Verdichter zugeführt

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und dabei jegliche Umgebungsluft, ausgeschlossen. Im höneren Leistungsbereich des Motors nimmt der Rohrschieber eine zurückgezogene Stellung ein, in welcher der Zugang der Umgebungsluft zum Verdichter frei ist, so dass nun Luft sowohl vom Hilfsgebläse als auch von der Umgebung dem Verdichter zugeführt wird.

Diese Anordnung ist mit dem Kachteil behaltet, dass zum Ausgleich von Distanzunterschieden bei verschiedenen Stellungen des Rohrschiebers zwischen dem letzteren und de.ir fest verlegten Teil des den Schalldämpfer mit dem Hilfsgebläse verbindenden Rohrsystems ein Faltenbalg oder ein teleskopierendes Rohr vorhanden sein muss. Dies vergrössert die Baulänge des Turboladers unnötigerweise, was zu grösserem Raumbedarf und wesentlich höheren Kosten führen kann. Ferner ist die Führung des beweglichen Teiles des Rohrschiebers problematisch r>nd es kann eine relativ rasche Abnützung des Faltenbalges bzw. des teleskopierenden Rohres auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden, und einen Schalldämpfer der eingangs genanten Art zu schaffen, der keine axial verschiebbaren Teile aufweist, so dass eine kürzere Baulänge bei herabgesetzten Kosten möglich ist und die Probleme der Abnützung und Führung unwesentlich sind, während die Vorteile des bekannten Schalldämpfers beibehalten sind.

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Der zur Lösung der genannten Aufgabe erfindungsgemäss vorgeschlagene Schalldämpfer ist dadurch gekennzeichnet, dass a der Schliessmechanismus einen um die Achse des -irennrohres herum drehbar angeordneten Drehschieber aufweist, und dass der Drehschieber mindestens eine Oeffnung aufweist, die relativ zu mindestens einer Oeffnung des Trennrohres derart verdrehbar ist, dass sie die Kommunikation zwischen,den beiden Räumen herstellt oder verschliesst.

Der erfindungsgemässe Schalldämpfer erfüllt seine Funktion ausschliesslich durch Drehbewegung. Die dazu notwendigen Komponenten sind einfach und billig. Es braucht keine komplizierten Führungen und es sind keine Abnutzungserscheinungen zu befürchten. Die Hauptvorteile sind jedoch die bedeutendlkürzere Baulänge und die entsprechend herabgesetzten Kosten, die durch Eliminierung der axial verschiebbaren Teile erreicht werden.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Schalldämpfers weist das Trennrohr radiale Flansche mit axialen Oeffnungen auf. Die Kommunikation zwischen dem Innenraum und dem Aussenraum wird mit Hilfe des Drehschiebers hergestellt, dessen radiale Flansche Oeffnungen haben, die den Oeffnungen der Trennrohrflansche gegenübergestellt werden. Umgebungsluft strömt radial in den Aussenraum, dann axial durch die nun überlappen- ,

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den Oeffnungen, und dann wieder radial über Oeffnungen des Trennrohres in den Innenraura. Der Gewinn an Schalldämpfung überwiegt dabei die durch die Strömungsrichtungsänderungen bedingten höheren Verluste.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Drehschieber unmittelbar auf dem Trennrohr drehbar angeordnet und besitzt radiale Oeffnungen, die den radialen Oeffnungen des Trennrohres gegenübergestellt werden können. Die Strömungsrichtung dar Umgebungsluft bleibt also radial bis in den Innenraum. Die Verluste sind dabei kleiner als bei der erstbeschriebenen Ausführungsform, doch ist auch die Schalldämpfung geringer.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Abgasturbolader mit einem erfindungsgemässen Schalldämpfer;

Fig. 2 einen in grösserem Massstab dargestellten Schnitt durch den in der Fig. 1 in Kommunikationsstellung gezeigten Schalldämpfer;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine andere AusfUhrungsform des Schalldämpfers in Kommunikationsstellung.

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Ir« den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Abgasturbolader nach der Fig. 1 besteht aus der Abgasturbine 1, dem Verdichter 2 und dem Schalldämpfer 3. Die von den Zylindern des Motors (nicht gezeigt) herrührenden Abgase strömen über den Eintritt 4 des Gaseintrittsgehäuses 5 durch die axialen Turbinenschaufeln 6, treiben die Welle 7 an, die auch die radialen Schaufeln 8 des Verdichters 2. trägt, und strömen aus der Turbine 1 über den Austritt 9 des Gasaustrittsgehäuses 10 hinaus. Die Turbine 1 treibt also den Verdichter 2 an, welcher Luft von der Umgebung und/oder einem Hilfsgebläse (nicht gezeigt) über den Schalldämpfer 3 erhält und den Zylindern des Motors über die Austrittsöffnung 11 des Verdichtergehäuses 12 verdichtete Luft zuführt. >

Die Schalldämpfer 3 nach den Fig. 2 und 3 weisen das Gehäuse 13 auf, welches den Innenraum 16, den diesen umgebenden Aussenraum 17 und ein Trennrohr 22 zwischen dem Innenraum 16 und dem Aussenraum 17 aufweist. Ferner sind die der Schalldämpfung dienenden, z.B. mit Filz 19 bedeckten Wände 20, der das Gehäuse umgebende Filterzylinder 18 und der Schliessmechanismus 21 zur Herstellung bzw. Unterbrechung der Kommunikation zwischen dem Innenraum 16 und dem Aussenraum 17 vorgesehen.

Die beiden dargestellten Ausführungsformen des Schalldämpfers

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3 unterscheiden sich voneinander lediglich in der Konstruktion des Schliessmechanismus 21. Den beiden Schliessmechanismen 21 ist gemeinsam das schon erwähnte Trennrohr 22, das den Innenraum 16 vom Aussenraum 17 trennt' und an seinem Umfang Oeffnungen 2 3 aufweist, die die ^äume 16 und 17 miteinander strömungstechnisch verbinden, und der um die Achse 32 des Trennrohres 22 herum drehbar angeordnete Schieber 24, bei dessen Verdrehung die Kommunikation zwischen den beiden Räumen 16 und 17 hergestellt oder verschlossen wird.

Der Schalldämpfer nftch'Fig. 2 weist das Trennrohr 22 mit den Flanschen 25 auf, die sich im Abstand voneinander in radialer Richtung nach aussen erstrecken und mit den axialen Bohrungen 26 ausgestattet sind. Der Drehschieber 24 weist die sich zwischen den Flanschen 2 5 im Abstand voneinander radial nach innen erstreckenden, den Flanschen 2 5 gegenüberstehenden Flansche 27 auf, die mit den den Bohrungen 26 gegenüberstehenden Bohrungen 28 ausgestattet sind. Die Flansche 27 des Drehschiebers 24 befinden sich innerhalb der Flansche 25 des Trennrohres 22, jedoch könnten sie ebenso ausserhalb derselben angeordnet sein.

In der Fig. 3 ist der Drehschieber 24 unmittelbar am Trennrohr 22 drehbar angeordnet, und weist an seinem Uirfang die radialen Oeffnungen 29 auf. In Kommunikationsstellung des

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Drehschiebers 24 fluchten seine Oeffxiungen 29 mit den Oeffnungen 2 3 des Trennrohres 22. In Schliessstellung des Drehschiebers 24 hingegen überlappen keine der Oeffnungen 29 die Oeffnungen 2 3 des Trennrohres 22, so dass die strömungstechnische Verbindung zwischen dem Innenraum 16 und dem Aussenraum 17 unterbrochen ist.

Beide beschriebenen Schalldämpfer 3 sind in ihrer Funktionsweise ähnlich. In der dem unteren Leistungsbereich des Motors entsprechenden Schliessstellung des Drehschiebers 24 sind dessen Oeffnungen 2 8 bzw. 29 in bezug auf die Oeffnungen 26 bzw. 2 3 des Trennrohres 2? versetzt, die Verbindung zwischen dem Innenraum 16 und dem Aussenraum. 17 unterbrochen und der Zugang von Umgebungsluft zum Verdichter 2 geschlossen. Dementsprechend erhält der Verdichter 2 als einzigen Luftstrom den vom Hilfsgebläse über den Einströmkanal 14 und den Innenraum 16 zum Ausströmkanal 15 strömenden Luftstrom. Im höheren Leistungsbereich des Motors hingegen nimmt der Drehschieber seine Kommunikationsstellung ein, in welcher die Oeffnungen 28 bzw. 29 die Oeffnungen 26 bzw. 23 des Trennrohres 22 überlappen, so dass Kommunikation zwischen dem Innenraum 16'und dem Aussenraum 17 besteht. Der Verdichter 2 erhält nun einen ersten Luftstrom, der über den Einströmkanal 14 in den Innenraum 16 strömt, und einen zweiten Luftstrom, der über den. Filterzylinder 18, den Aussenraum 17, die Oeffnungen 26,28,23

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bzw. 29,2 3 Umgebungsluft in den Innenraum 16 bringt. Diese zwei Luftströme werden im Innenraum 16 miteinander vermischt und strömen nun zusammen über den Ausströmkanal 15 zum Verdichter 2.

Bei beiden AusfUhrungsformen des Schalldämpfers ist der Drehschieber 24 um einen vorbestimmten Winkel, relativ zum Trennrohr 22 von einer Kommunikationsstellung in eine Schliessstellung, und umgekehrt, verdrehbär. Diese Verdrehung kann in einem oder mehreren Schritten oder kontinuierlich erfolgen. Ferner kann sie nach Massgabe der Motorleistung gesteuert oder geregelt werden.

Zur Ausführung der Drehbewegung ist eine Antriebsvorrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen. Diese kann ein hydraulisch oder pneumatisch betätigbarer Zylinder sein, oder ein Zahnradgetriebe oder einen Gelenkmechanismus aufweisen, zu dessen Antrieb ein elektrischer, hydraulischer oder Luftmotor vorhanden sein kann. Im Einzelfall wird die Antriebsvorrichtung den jeweiligen Anforderungen entsprechend ausgebildet. Dasselbe trifft auch auf die zu verwendende Steuer- oder Regeleinrichtung zu.

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Claims

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1. Schalldämpfer für Abgasturbolader,' insbesondere zur Verwendung bei Verbrennungsmotoren, mit einem Gehäuse (13), das einen Innenraum (16), einen Aussenraum (17), ein Trenn-

rohr (22) zwischen diesen beiden Räumen (16 und 17) und
einen Schliessmechanismus (21) zur Herstellung bzw. Verschliessung der Kommunikation zwischen den beiden Räumen (l6 und 17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der
Schliessmechanismus (21) einen um die Achse (32) des
Trcnnrohres (22) herum drehbar angeordneten Drehschieber (2¹O aufweist, und dass der Drehschieber (24) mindestens eine Oeffnung (28; 29) aufweist, die relativ zu mindestens einer Oeffnung (26; 23) des Trennrohres (22) derart verdrehbar ist, dass sie die Kommunikation zwischen den beiden Räumen (16 und 17) herstellt oder verschliesst.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennrohr (22) an seinem Umfang mindestens eine Oeffnung (23) aufweist (Fig.2 und 3).

3· Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennrohr (22) mindestens einen sich nach aussen erstreckenden Flansch (25) mit mindestens einer Oeffnung (26)

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aufweist und der Drehschieber (24) mindestens einen dem Plansch (25) gegenüberstehenden, sich nach ihnen erstrekkenden Plansch (27) mit mindestens einer Oeffnung (28) aufweist, welche letztere mit einer Oeffnung (26) des Flansches (25) in Kommunikation bringbar ist (Fig.2).

4. Schalldämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber (24) unmittelbar auf dem Trennrohr (22) drehbar angeordnet ist, und mindestens eine Oeffnung (29) aufweist, die mit der Oeffnung (23) des Trennrohres (22) in Kommunikation bringbar ist (Fig.3).

5. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet_s dass der Drehschieber (24) um einen vorbestimmten Winkel relativ zum Trennrohr (22) verdrehbar ist, und dass eine Antriebsvorrichtung zur Durchführung der Verdrehung vorgesehen ist.

6. Schalldämpfer nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber (24) in Schritten oder kontinuierlich verdrehbar ist.

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7. Schalldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung einen hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Zylinder aufweist.

8. Schalldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung ein Zahnradgetriebe oder einen Gel-enkmechanismus aufweist.

9. Schalldämpfer, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung einen elektrischen, hydraulischen oder Luftmotor als Antriebsmotor aufweist.

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