EP0574605B1 - Filterschalldämpfer - Google Patents

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EP0574605B1
EP0574605B1 EP92110222A EP92110222A EP0574605B1 EP 0574605 B1 EP0574605 B1 EP 0574605B1 EP 92110222 A EP92110222 A EP 92110222A EP 92110222 A EP92110222 A EP 92110222A EP 0574605 B1 EP0574605 B1 EP 0574605B1
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EP
European Patent Office
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silencer
filter
elements
segments
damping
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EP92110222A
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Rudolf Ricanek
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/663—Sound attenuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/12—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
    • F02M35/1205—Flow throttling or guiding
    • F02M35/1211—Flow throttling or guiding by using inserts in the air intake flow path, e.g. baffles, throttles or orifices; Flow guides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/12—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
    • F02M35/1205—Flow throttling or guiding
    • F02M35/1227—Flow throttling or guiding by using multiple air intake flow paths, e.g. bypass, honeycomb or pipes opening into an expansion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/14—Combined air cleaners and silencers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/70—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning

Definitions

  • the invention relates to a filter silencer on the intake side of a compressor with a plurality of annular damping elements, each of which merges into a curved guide element on its inner circumference.
  • Such silencers are known. They are used to dampen the compression of e.g. Exhaust gas turbochargers or gas turbine systems occurring sound waves. For this purpose, they have a plurality of damping elements which are arranged in the interior of the muffler at certain distances from one another.
  • the damping elements usually consist of a supporting part and a damping part made of damping material.
  • the sucked-in air flows through a filter arranged on the circumference of the muffler into the interior of the muffler and past the damping parts to the compressor, from which sound waves emanate against the direction of flow and thus pressure peaks and depressions occur. Soundproofing is ensured by the fact that the air flowing past in the pressure peaks is pressed into the damping material and is sucked out of this material in the pressure valleys.
  • the damping part thus acts as a buffer, which to a certain extent compensates for the pressure difference between the pressure valleys and pressure peaks, thereby reducing the sound wave amplitudes.
  • a disk-ring-shaped damping element which consists of a supporting part, the damping parts arranged on both sides of the supporting part and the grid parts fastened with rivets.
  • the damping parts are clamped between the grid parts and the supporting part has a continuous middle part and recesses on both sides.
  • the disk-ring-shaped damping element as also shown in the patent specification CH 594 139, merges into a curved guide element on its inner circumference, so that the radially entering flow is deflected into the intended outflow direction and losses due to swirling are thereby avoided.
  • Damping elements (US Pat. No. 4,204,586; from which claim 1 is delimited) are known, which consist of a plurality of segments strung together in the circumferential direction.
  • the damping elements are tensioned by a tie rod, which fixes them to each other with the help of spacer sleeves and holds them in the silencer housing.
  • DE-A 2 729 513 describes a disk muffler whose annular disks are tapered in the radial direction from the outside inwards.
  • the disks are made up of segments that are held together by rails and support rods.
  • the invention tries to avoid all these disadvantages. It is therefore an object of the invention to provide a silencer of the type mentioned, which forms a stable system even with high vibrations and which is characterized by lower manufacturing costs with improved damping function compared to the known silencers. Furthermore, it is based on the additional task of designing the silencer in such a way that the filter can be easily cleaned without disassembling the filter frame.
  • a filter silencer according to the preamble of claim 1 in that the base body of the filter silencer is designed as a cast monoblock with radiating ribs, the ribs having grooves into which the damping segments can be inserted radially and are thereby fixed in the axial direction of the compressor and that a filter frame secures and braces the damping elements in the radial direction, the filter frame consisting of a removable perforated plate or a plurality of removable perforated plates connected to one another by connecting elements.
  • the perforated plate has round holes and segment clip screws or buckles are used as connecting elements.
  • each damping element on the housing wall has a smaller thickness than the other damping elements and each damping element consists of several, preferably four damping segments.
  • the damping segments are preferably disc-shaped, but can also be conical or curved. It is expedient if the inner damping elements merge into curved guide elements on their inner circumference.
  • plastic filter material is advantageously used.
  • the base body is designed as a cast monoblock. It was made by chill casting.
  • the silencer consists of a with the compressor z. B. an exhaust gas turbocharger firmly connected muffler housing 1, arranged in the interior of the housing 1; essentially disc-shaped damping elements 2 and 2a and the filter 5 arranged on the circumference of the housing 1.
  • the damping elements 2 are designed on their inner circumference as curved guide elements 4, so that eddy losses of the emerging partial flows are largely avoided.
  • the disk-shaped outer damping elements 2a located on the housing wall generally have only half the depth of the damping elements 2 in the axial direction and have no guide elements 4.
  • damping elements 2 and 2a each consist of four damping segments 3, as can be seen from FIG. 3.
  • a damping segment 3 is formed from two molded and punched perforated sheet metal halves which carry the damping material.
  • the assembly of the damping segments 3 is very simple and can be seen from FIG. 3.
  • the damping segments 3 are pushed radially into the base body and fixed by the radially arranged grooves 6.
  • a filter frame braces and secures the damping segments 3 in the radial direction. This results in less assembly effort compared to the prior art, since no riveting of the damping segments is necessary.
  • tension rods are no longer required for bracing the damper segments 3, since the base body consists of one part and the silencer as a whole is a very stable system, even with very high vibrations.
  • the necessary spacing between the damping elements 2 by spacer sleeves, which is necessary in accordance with the prior art, is also dispensed with, so that the assembly effort is reduced again.
  • Another advantage results from the design of the filter frame.
  • This is formed by a perforated plate 7 with round holes or, in another embodiment according to FIG. 4, by a plurality of perforated plate parts 7 with round holes, which are connected to one another by segment clamp screws 8.
  • the filter material can be removed by removing a grid 9 removed and easily cleaned without disassembling the filter frame.
  • the round holes in the perforated plate 7 guarantee, compared to the perforated plates with square holes previously used, an enlarged transverse passage area, which leads to a reduction in the pressure losses in the filter.
  • Plastic is used as the filter material, which is pressed against the filter frame from the outside by the grid 9.
  • the filter material often breaks apart under high vibrations. Larger parts of it can get to the compressor and damage it. This is avoided when using plastic.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft einen Filterschalldämpfer auf der Ansaugseite eines Verdichters mit mehreren ringförmigen Dämpfungselementen, welche an ihrem Innenumfang jeweils in ein gekrümmtes Leitelement übergehen.
    • Stand der Technik
  • Derartige Schalldämpfer sind bekannt. Sie dienen der Dämpfung der beim Betrieb des Verdichters von z.B. Abgasturboladern oder Gasturbinenanlagen auftretenden Schallwellen. Zu diesem Zweck weisen sie eine Mehrzahl von Dämpfungselementen auf, welche im Innenraum des Schalldämpfers in bestimmten Abständen voneinander angeordnet sind. Die Dämpfungselemente bestehen in der Regel aus einem Tragteil und einem Dämpfungsteil aus dämpfenden Material.
  • Die angesaugte Luft strömt über ein am Umfang des Schalldämpfers angeordnetes Filter in den Innenraum des Schalldämpfers und an den Dämpfungsteilen vorbei zum Verdichter, von dem entgegen der Strömungsrichtung Schallwellen ausgehen und somit Druckberge und Drucktäler auftreten. Die Schalldämpfung wird dadurch gewährleistet, dass bei den Druckbergen die vorbeiströmende Luft in das Dämpfungsmaterial hineingedrückt und bei den Drucktälern aus diesem Material wieder herausgesaugt wird. Somit wirkt das Dämpfungsteil als Puffer, der in einem bestimmten Umfang den Druckunterschied zwischen den Drucktälern und Druckbergen ausgleicht und dadurch die Schallwellenamplituden reduziert.
  • Aus DE-A 2 547 611 sind am Umfang des Gehäuses eines Schalldämpfers angeordnete Filtersegmente bekannt, deren Filterfüllung in einem Aufnahmeteil liegt und durch ein Abschlussgitter in ihrer Stellung gehalten wird. Das Abschlussgitter wird dabei von geraden Profilstücken des Profilrahmens abgestützt.
  • In der Patentschrift CH 593 426 wird ein scheibenringförmiges Dämpfungselement beschrieben, welches aus einem Tragteil, den auf beiden Seiten des Tragteils angeordneten Dämpfungsteilen und den mit Nieten befestigten Gitterteilen besteht. Die Dämpfungsteile sind zwischen den Gitterteilen eingeklemmt und der Tragteil weist einen durchgehenden Mittelteil und auf seinen beiden Seiten Ausnehmungen auf. Das scheibenringförmige Dämpfungselement geht, wie auch in der Patentschrift CH 594 139 dargestellt, an seinem Innenumfang in ein gekrümmtes Leitelement über, so dass die radial eintretende Strömung in die vorgesehene Abströmrichtung umgelenkt wird und dadurch Verluste durch Verwirbelung vermieden werden.
  • Bekannt sind Dämpfungselemente (US-A 4 204 586; gegenüber der Anspruch 1 abgegrenzt ist), welche aus mehreren in Umfangsrichtung aneinandergereihten Segmenten bestehen. Die Dämpfungselemente werden durch einen Zuganker verspannt, der sie mit Hilfe von Abstandshülsen zueinander fixiert und im Schalldämpfergehäuse festhält.
  • In DE-A 2 729 513 ist ein Scheibenschalldämpfer beschrieben, dessen ringförmige Scheiben in radialer Richtung von aussen nach innen hin verjüngend ausgebildet sind. Die Scheiben sind aus Segmenten aufgebaut, die von Schienen und Tragstäben zusammengehalten werden.
  • Diese Konstruktionen sind mit einigen Nachteilen behaftet. Bei sehr hohen Vibrationen erweisen sich die oben beschriebenen Schalldämpfer bei höherfrequenten Anregungen als ein labiles System und sind daher nicht unbeschränkt einsetzbar. Da die Schalldämpfer aus einer Vielzahl von Einzelteilen bestehen, ergibt sich ein hoher Montageaufwand. Ausserdem können sich Dämpfungsteile durch Druck und Wärmestösse lösen und auffasern.
    • Darstellung der Erfindung
  • Die Erfindung versucht all diese Nachteile zu vermeiden. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Schalldämpfer der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher auch bei hohen Schwingungen ein stabiles System bildet und welcher sich durch geringere Herstellungskosten bei verbesserter Dämpfungsfunktion gegenüber den bekannten Schalldämpfern auszeichnet. Desweiteren liegt ihr noch die zusätzliche Aufgabe zugrunde, den Schalldämpfer so zu gestalten, dass eine einfache Reinigung des Filters ohne Demontage des Filterrahmens möglich ist.
  • Erfindungsgemäss wird dies bei einem Filterschalldämpfer gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch erreicht, dass der Grundkörper des Filterschalldämpfers als ein gegossener Monoblock mit strahlenförmigen Rippen ausgebildet ist, wobei die Rippen Nuten aufweisen, in die die Dämpfungssegmente radial einschiebbar sind und dadurch in axialer Richtung des Verdichters fixiert sind, und dass ein Filterrahmen die Dämpfungselemente in radialer Richtung sichert und verspannt, wobei der Filterrahmen aus einem abnehmbaren Lochblech oder mehreren abnehmbaren, mittels Verbindungselementen miteinander verbundenen Lochblechen besteht.
  • Die Vorteile der Erfindung sind unter anderem in der Vereinfachung der Montage, der Reduktion der Bauteileanzahl und einer verbesserten Schalldämpfung auch bei hohen Verdichterdrehzahlen zu sehen.
  • Es ist besonders zweckmassig, wenn das Lochblech runde Löcher aufweist und als Verbindungselemente Segmentklammerschrauben oder Schnallen benutzt werden.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn die beiden äusseren Dämpfungselemente an der Gehäusewand eine geringere Dicke aufweisen als die anderen Dämpfungselemente und jedes Dämpfungselement aus mehreren, vorzugsweise vier Dämpfungssegmenten besteht. Die Dämpfungssegmente sind vorzugsweise scheibenförmig ausgebildet, können aber auch konisch oder gewölbt sein. Es ist zweckmässig, wenn die inneren Dämpfungselemente an ihrem Innenumfang in gekrümmte Leitelemente übergehen.
  • Schliesslich wird mit Vorteil Filtermaterial aus Kunststoff eingesetzt.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
    Es zeigen:
    • Fig.1
    einen Teillängsschnitt eines Filterschalldämpfers mit scheibenförmigen Dämpfungselementen
    Fig.2
    eine Teildraufsicht (ohne Filterrahmen)
    Fig.3
    einen Teilquerschnitt durch den Schalldämpfer in der Ebene unmittelbar vor dem Dämpfungselement
    Fig.4
    eine Teildraufsicht (mit Filterrahmen)
  • Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt.
    • Weg zur Ausführung der Erfindung
  • Bei dem in Fig. 1 gezeigten Filterschalldämpfer ist der Grundkörper als ein gegossener Monoblock ausgebildet. Er wurde mittels Kokillenguss hergestellt.
  • Der Schalldämpfer besteht aus einem mit dem Verdichter z. B. eines Abgasturboladers fest verbundenen Schalldämpfergehäuse 1, den im Innenraum des Gehäuses 1 angeordneten; im wesentlichen scheibenförmigen Dämpfungselementen 2 und 2a und dem am Umfang des Gehäuses 1 angeordneten Filter 5. Die Dämpfungselemente 2 sind an ihrem Innenumfang als gekrümmte Leitelemente 4 ausgebildet, so dass Wirbelverluste der austretenden Teilströme weitgehend vermieden werden. Die an der Gehäusewand befindlichen scheibenförmigen äusseren Dämpfungselemente 2a weisen in axialer Richtung in der Regel nur die Hälfte der Tiefe der Dämpfungselemente 2 auf und besitzen keine Leitelemente 4.
  • Die Dämpfungselemente 2 und 2a bestehen jeweils aus vier Dämpfungssegmenten 3, wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist. Ein Dämpfungssegment 3 wird dabei aus zwei geformten und gestanzten Lochblechhälften gebildet, welche das Dämpfungsmaterial tragen.
  • Die Montage der Dämpfungssegmente 3 ist sehr einfach und anhand von Fig. 3 zu erkennen. Die Dämpfungssegmente 3 werden radial in den Grundkörper eingeschoben und durch die strahlenförmig angeordneten Nuten 6 fixiert. Ein Filterrahmen verspannt und sichert die Dämpfungsegmente 3 in radialer Richtung. Dadurch ergibt sich im Vergleich zum Stand der Technik ein geringerer Montageaufwand, da keine Vernietungen der Dämpfungssegmente nötig sind.
  • Desweiteren werden zum Verspannen der Dämpfersegmente 3 keine Zuganker mehr benötigt, da der Grundkörper aus einem Teil besteht und der Schalldämpfer insgesamt ein sehr stabiles System, auch bei sehr hohen Schwingungen, darstellt. Die nach dem Stand der Technik notwendige Abstandshaltung zwischen den Dämpfungselementen 2 durch Abstandshülsen entfällt ebenfalls, so dass der Montageaufwand nochmals gesenkt wird.
  • Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Gestaltung des Filterrahmens. Dieser wird von einem Lochblech 7 mit runden Löchern oder in einer anderen Ausführungsform gemäss Fig. 4 von mehreren Lochblechteilen 7 mit runden Löchern gebildet, welche durch Segmentklammerschrauben 8 miteinander verbunden sind. Durch Entfernung eines Gitters 9 kann das Filtermaterial herausgenommen und problemlos ohne Demontage des Filterrahmens gereinigt werden. Die runden Löcher des Lochbleches 7 garantieren im Vergleich zu den bisher verwendeten Lochblechen mit eckigen Löchern eine vergrösserte Durchtrittsquerfläche, was zu einer Verringerung der Druckverluste im Filter führt.
  • Als Filtermaterial wird Kunststoff verwendet, das durch das Gitter 9 von aussen an den Filterrahmen angepresst wird. Beim sonst üblichen Einsatz von Kupfermaterial tritt bei hohen Vibrationen oftmals ein Auseinanderbrechen des Filtermaterials auf. Grössere Teile davon können zum Verdichter gelangen und ihn beschädigen. Das wird beim Einsatz von Kunststoff vermieden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schalldämpfergehäuse
    2
    Dämpfungselement
    3
    Dämpfungssegment
    4
    Leitelement
    5
    Filter
    6
    Nuten
    7
    Lochblech
    8
    Verbindungselemente
    9
    Gitter

Claims (9)

  1. Filterschalldämpfer auf der Ansaugseite eines Verdichters mit mehreren ringförmigen Dämpfungselementen (2, 2a), welche einen konstanten Abstand voneinander aufweisen und aus mehreren in Umfangsrichtung aneinandergereihten Dämpfungssegmenten (3) bestehen, und mit einem am Umfang des Schalldämpfers angeordneten Filter (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper als gegossener Monoblock mit strahlenförmigen Rippen ausgebildet ist, wobei die Rippen Nuten (6) aufweisen, in die die Dämpfungssegmente (3) radial einschiebbar sind und dadurch in axialer Richtung des Verdichters fixiert sind, und dass ein Filterrahmen die Dämpfungselemente (3) in radialer Richtung sichert und verspannt, wobei der Filterrahmen aus einem abnehmbaren Lochblech (7) oder mehreren abnehmbaren, mittels Verbindungselementen (8) miteinander verbundenen Lochblechen (7) besteht.
  2. Filterschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochblech (7) runde Löcher aufweist.
  3. Filterschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (8) Schnallen oder Verschraubungen oder Segmentklammerschrauben sind.
  4. Filterschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial aus Kunststoff besteht.
  5. Filterschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente (2) an ihrem Innenumfang in Leitelemente (4) übergehen und die beiden äusseren Dämpfungselemente (2a) an der Gehäusewand (1) eine geringere Tiefe in axialer Richtung als die übrigen Dämpfungselemente (2) aufweisen und an ihrem Innenumfang nicht in Leitelemente (4) übergehen.
  6. Filterschalldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Dämpfungselement (2, 2a) aus vier Dämpfungssegmenten (3) besteht.
  7. Filterschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (2) scheibenförmig ist.
  8. Filterschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (2) konisch ist.
  9. Filterschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (2) gewölbt ist.
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