EP0740080B1 - Filterschalldämpfer - Google Patents
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- F04D29/664—Sound attenuation by means of sound absorbing material
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- F02M35/12—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
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Definitions
- the invention relates to a filter silencer, as in The preamble of the first claim is described.
- Such a filter silencer is known, for example from EP 0574605 A1.
- Filter silencers of this type are used, for example, on the intake side of a compressor which compresses combustion air and supplies it to an internal combustion engine.
- a compressor is driven by the exhaust gas turbine of an exhaust gas turbocharger.
- Mainly in the compressor wheel there are sound waves of undesirable high amplitude, which are released to the environment through the air intake duct. These sound waves are therefore usually attenuated by means of a silencer.
- ambient air flows through a filter arranged on the circumference of a muffler into the interior of the muffler equipped with damping elements, then flows past the damping elements, and is deflected by guide elements to the compressor wheel, from which sound waves emanate against the air flow.
- the sound damping takes place dissipatively on the damping elements, in that the sound energy is converted into heat directly by porous or fibrous absorption materials, from which the damping elements are essentially constructed.
- the above-mentioned EP 0574605 A1 describes a filter silencer which consists of a cast monoblock and in whose radial ribs the grooves are arranged with grooves.
- a filter frame consisting of a removable perforated sheet metal part, surrounds the silencer in such a way that the damping elements are secured against radial falling out.
- the perforated sheet metal part is arranged in a ring around the silencer by means of connecting elements.
- a disc-shaped damping element consists of four damping segments, which together form an annular surface.
- An absorption element is held by two punched perforated sheets, and thus forms a damping segment which is radially inserted into the grooves of the above-mentioned ribs of the cast monoblock.
- edges of the damping segments punched out of perforated sheet have a disadvantage in the construction of this filter silencer.
- These edges of the damping segments in the form of ring segments are not treated further after punching out, and thus have free-standing sheet metal webs due to the sheet metal perforation.
- These sheet metal webs can break off due to mechanical vibrations to which the entire filter silencer is exposed, and then the broken off pieces with sucked-in air can get into the compressor and into the combustion chamber of an internal combustion engine and damage them.
- the damping material then swells and thus impairs the air inlet channels with regard to the flow properties.
- the deflection by guide elements on the damping elements also has an unfavorable effect on the flow properties of the air, since it causes compression losses of undesirable height.
- the invention has for its object a filter silencer to further develop the type mentioned at the beginning, that the disadvantages mentioned above are reduced or be avoided. At the same time, the damping properties the silencer can be improved, and the Manufacturing and assembly costs can be reduced.
- the closed edges of the are also advantageous Damping plates that run along the perforated plate webs, and therefore have no free-standing metal webs.
- the coarse filter that surrounds the sports silencer is segment by segment divided, and the segments are on the damping plates arranged so that the coarse filter is not required as a single component.
- the arrangement of a cast-in is also advantageous Rohres as a washing device for the compressor wheel in the Housing wall of the connection side of the filter silencer.
- This pipe is connected to a supply line that does not like with conventional silencers, guided around them must be because their connection to the washing device on the end of the filter silencer is arranged.
- Fig. 1 shows a cylindrical filter silencer, which is essentially composed of a housing 2, a number, here thirty-three, damping elements 3 and a filter 4.
- 2 shows the housing 2 cast as a monoblock made of aluminum, the housing wall 5 of which is connected on the connection side 20 of the filter muffler by means of connecting webs 7 to the housing wall 6 on the end side 21.
- Circular arc-shaped grooves 8 are cast in on the inner sides of the housing walls 5, 6 and run narrower towards the inner radius of the filter muffler.
- the cross-sectional area of a connecting web 7 is the same in shape and curvature of a groove 8, and the distribution of the thirty-three grooves 8 and the three connecting webs 7 has been made uniformly over the circumference of the housing in a 10 ° division.
- webs 14 are arranged which have a constant width from the outer circumference of the housing 2 to the inner radius in FIG.
- a connection flange 22 is arranged on the connection side 20, with which the filter silencer is mounted on the compressor side of an exhaust gas turbocharger, not shown here. As shown in FIG.
- a tube 18 with a thread 19 is cast into the housing wall 5 on the connection side 20 in the radial direction, which is angled toward the connection side 20 at the end pointing to the central axis 13 of the housing 2.
- This tube serves as a washing device for the compressor wheel, not shown here, and is connected directly to the thread 19 with a line, also not shown, on the connection side 20 of the filter silencer.
- the damping elements 3 are secured with straps 16, which are closed on the circumference of the housing 2 by means of quick-release fasteners 17, against falling out.
- the filter muffler is surrounded on its circumference by an annular filter 4 made of polyurethane foam (PU foam), which filters out particles in the ambient air drawn in.
- the circumference of the annular filter 4 is smaller than the outer circumference of the filter muffler in the unassembled state, so that the filter 4, which is made of PU-elastic rubber, is fixed to the circumference of the muffler by spring force.
- PU foam polyurethan
- damping plate 9 is punched during manufacture in the form of a rectangle from perforated plate with square holes along the perforated webs, and thus has no free-standing webs.
- the rectangular perforated plate is then bent in such a way that a concave surface 12 is formed, to which a convex surface 11 adjoins.
- a flat surface 15 adjoins the convex surface 11 and is bent as a coarse filter segment 15.
- the concave surface 12 and the convex surface 11 run approximately parallel and form an intermediate space 23 into which the absorption element 10, FIG. 5, is inserted.
- An absorption element 10 is thicker than the intermediate space 23, so that when an absorption element 10 is inserted into the intermediate space 23, the surfaces 11, 12 are to be elastically bent apart. After the absorption elements 10 have been inserted into the intermediate space 23, they are clamped between the surfaces 11, 12 on account of their thickness.
- the material used for an absorption element 10 is an open-cell foam which, with the same damping properties, has only about 6% of the specific weight of conventional absorption materials such as wool felt.
- the absorption elements 10 shown in FIG. 5 are cut out rectangularly from foam sheets and are shown here only as bent in their installed state.
- FIG. 6 shows the arrangement of the damping elements 3, consisting of the damping plate 9 and the absorption element 10, in the circular cylindrical housing 2 with the central axis 13 on the basis of a cross-sectional segment of a filter muffler.
- the damping elements 3 are radially inserted into the grooves 8 and are of the type arranged that their damping surfaces 11, 12 run parallel to the central axis 13 of the housing 2.
- the width of the webs 14, and thus also the cross-sectional area of the air inlet ducts 24 between adjacent damping elements 3, is constant from the outer circumference of the filter muffler to the central axis 13, which ensures a constant speed of the ambient air drawn in. This arrangement reduces compression losses that occur in conventional silencer systems.
- the coarse filter segments 15 of the built-in damping plates 9 are combined to form a coarse filter ring, so that a coarse filter as an individual component is not required.
- An arc-shaped arrangement of the damping elements 3 in the housing 2 extends the air inlet ducts 24, and thus the path of the sound waves, in comparison to purely radial air inlet ducts, as occur in conventional filter silencers with the same outer circumference. This extension of the damping path alone, with the same dimensions as conventional filter silencers, improves sound absorption.
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Description
Vorwiegend im Verdichterrad entstehen dabei Schallwellen unerwünscht hoher Amplitude, die durch den Luftansaugkanal an die Umgebung freigesetzt werden. Diese Schallwellen werden daher üblicherweise mittels eines Schalldämpfers gedämpft. Hierfür strömt Umgebungsluft durch ein am Umfang eines Schalldämpfers angeordnetes Filter in den mit Dämpfungselementen ausgestatteten Innenraum des Schalldämpfers, strömt anschliessend an den Dämpfungselementen vorbei, und wird zum Verdichterrad, von dem entgegen der Luftströmung Schallwellen ausgehen, durch Leitelemente umgelenkt. Die Schalldämpfung erfolgt an den Dämpfungselementen dissipativ, indem die Schallenergie unmittelbar durch poröse oder faserige Absorptionsmaterialien, aus denen die Dämpfungselemente im wesentlichen aufgebaut sind, in Wärme umgesetzt wird.
Die oben erwähnte EP 0574605 Al beschreibt einen Filterschalldämpfer, der aus einem gegossenen Monoblock besteht, und in dessen strahlenförmigen Rippen mit Nuten die Dämpfungselemente angeordnet sind. Ein Filterrahmen, bestehend aus einem abnehmbaren Lochblechteil, umgibt den Schalldämpfer in der Art, dass die Dämpfungselemente gegen radiales Herausfallen gesichert werden. Das Lochblechteil ist mittels Verbindungselementen ringförmig um den Schalldämpfer angeordnet.
Ein scheibenförmiges Dämpfungselement besteht aus vier Dämpfungssegmenten, die zusammengesetzt eine Ringfläche darstellen. Ein Absorptionselement wird von zwei gestanzten Lochblechen gehalten, und bildet so ein Dämpfungssegment, das in die Nuten der oben erwähnten Rippen des gegossenen Monoblocks radial eingeführt wird.
Weiterhin ungünstig für die Strömungseigenschaften der Luft wirkt sich die Umlenkung durch Leitelemente an den Dämpfungselemente aus, da durch sie Kompressionsverluste unerwünschter Höhe auftreten.
Das Herabsetzen der Anzahl unterschiedlicher Bauteile ist besonders hinsichtlich des logistischen Aufwandes von Vorteil.
Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Teilsegmentschnitt eines Filterschalldämpfers;
- Fig. 2
- eine Ansicht des Filterschalldämpfergehäuses von der Anschlussseite;
- Fig. 3
- einen Teillängsschnitt durch den Filterschalldämpfer;
- Fig. 4
- eine Ansicht eines Dämpfungsblechs;
- Fig. 5
- eine Ansicht einer Anordnung von Absorptionselementen;
- Fig. 6
- einen Teilquerschnitt des Filterschalldämpfers nach der Linie VI-VI gemäss Fig. 3;
Fig. 2 zeigt das als Monoblock aus Aluminium gegossene Gehäuse 2, dessen Gehäusewand 5 auf der Anschlussseite 20 des Filterschalldämpfers mittels Verbindungsstege 7 mit der Gehäusewand 6 auf der Abschlussseite 21 verbunden ist. Auf den Innenseiten der Gehäusewände 5, 6 sind kreisbogenförmige Nuten 8 eingegossen, die zum Innenradius des Filterschalldämpfers hin schmaler verlaufen. Die Querschnittsfläche eines Verbindungsstegs 7 ist in Form und Krümmung einer Nut 8 gleich, und die Verteilung der dreiunddreissig Nuten 8 und der drei Verbindungsstege 7 ist gleichmässig über den Umfang des Gehäuses in einer 10°-Teilung erfolgt.
Zwischen benachbarten Nuten 8 und zwischen Nuten 8 und einem benachbarten Verbindungssteg 7 sind Stege 14 angeordnet, die eine konstante Breite vom Aussenumfang des Gehäuses 2 zum Innenradius in aufweisen.
Auf der Anschlussseite 20 ist ein Anschlussflansch 22 angeordnet, mit dem der Filterschalldämpfer an der Verdichterseite eines hier nicht dargestellten Abgasturboladers montiert wird.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist in die Gehäusewand 5 auf der Anschlussseite 20 in radialer Richtung ein Rohr 18 mit einem Gewinde 19 eingegossen, dass an dem zur Zentralachse 13 des Gehäuses 2 zeigenden Ende zur Anschlussseite 20 abgewinkelt ist. Dieses Rohr dient als Waschvorrichtung für das hier nicht dargestellte Verdichterrad, und wird direkt am Gewinde 19 mit einer ebenfalls nicht dargestellte Leitung auf der Anschlussseite 20 des Filterschalldämpfers verbunden.
Die Dämpfungselemente 3 werden mit Spannbändern 16, die am Umfang des Gehäuses 2 mittels Schnellverschlüssen 17 verschlossen sind, gegen Herausfallen gesichert. Umgeben ist der Filterschalldämpfer an seinem Umfang von einem ringförmigen Filter 4 aus Polyurethanschaum (PU-Schaum), das Partikel in angesaugter Umgebungsluft herausfiltert. Der Kreisumfang des ringförmigen Filters 4 ist im unmontierten Zustand kleiner als der Aussenumfang des Filterschalldämpfers, sodass das Filter 4, welches aus PU-Schaum gummielastisch gefertigt ist, durch Federkraft am Umfang des Schalldämpfers fixiert wird.
Das Dämpfungsblech 9 wird während der Fertigung in Form eines Rechtecks aus Lochblech mit quadratischen Löchern entlang der Lochstege gestanzt, und weist somit keine freistehenden Stege auf. Anschliessend wird das rechteckförmige Lochblech in der Art gebogen, dass sich eine konkave Fläche 12 ausbildet, an die eine konvexe Fläche 11 anschliesst. An die konvexe Fläche 11 schliesst eine ebene Fläche 15 an, die als Grobfiltersegment 15 abgebogen ist. Die konkave Fläche 12 und die konvexe Fläche 11 verlaufen annähernd parallel, und bilden einen Zwischenraum 23 aus, in den das Absorptionselement 10, Fig. 5, eingesetzt wird. Ein Absorptionselement 10 ist dicker, als der Zwischenraum 23, sodass beim Einsetzen eines Absorptionselementes 10 in den Zwischenraum 23 die Flächen 11, 12 elastisch auseinanderzubiegen sind. Nach dem Einsetzten der Absorptionselemente 10 in den Zwischenraum 23, werden diese aufgrund ihrer Dicke zwischen den Flächen 11, 12 eingeklemmt.
Bei dem verwendeten Material für ein Absorptionselement 10 handelt es sich um einen offenzelligen Schaumstoff, der bei gleichen Dämpfungseigenschaften nur etwa 6 % des spezifischen Gewichts herkömmlicher Absorptionsmaterialien wie Wollfilz aufweist. Die in Fig. 5 dargestellten Absorptionselemente 10 werden rechteckförmig aus Schaumstoffplatten ausgeschnitten und sind hier lediglich, wie in ihrem eingebauten Zustand gebogen gezeigt.
Die Breite der Stege 14, und damit auch die Querschnittsfläche der Lufteinlasskanäle 24 zwischen benachbarten Dämpfungselementen 3, ist vom Aussenumfang des Filterschalldämpfers zur Zentralachse 13 hin konstant, wodurch eine konstante Geschwindigkeit angesaugter Umgebungsluft gewährleistet ist. Durch diese Anordnung werden Kompressionsverluste, wie sie bei herkömmlichen Schalldämpfersystemen auftreten, reduziert.
Am Aussenumfang des Gehäuses 2 fügen sich die Grobfiltersegmente 15 der eingebauten Dämpfungsbleche 9 zu einem Grobfilterring zusammen, sodass ein Grobfilter als Einzelbauteil entfällt.
Eine kreisbogenförmige Anordnung der Dämpfungselemente 3 im Gehäuse 2 verlängert die Lufteinlasskanäle 24, und damit den Weg der Schallwellen, im Vergleich zu rein radial verlaufenden Lufteinlasskanälen, wie sie in herkömmlichen Filterschalldämpfern mit gleichem Aussenumfang auftreten. Allein diese Verlängerung des Dämpfungsweges, bei gleichen Abmassen wie herkömmliche Filterschalldämpfer, verbessert die Schalldämpfung.
So ist beispielsweise die Verwendung anderer Dämpfungs- und Filtermaterialien, wie sie oben beschrieben sind, ebenfalls denkbar im Sinn der Erfindung.
- 2
- Gehäuse
- 3
- Dämpfungselement
- 4
- Filter
- 5
- Gehäusewand auf der Anschlussseite
- 6
- Gehäusewand auf der Abschlussseite
- 7
- Verbindungsstege für 5, 6
- 8
- Nuten für 3
- 9
- Dämpfungsblech
- 10
- Absorptionselement
- 11
- konvexe Dämpfungsfläche
- 12
- konkave Dämpfungsfläche
- 13
- Zentralachse
- 14
- Steg zwischen zwei Nuten
- 15
- Grobfiltersegment
- 16
- Spannband
- 17
- Schnellverschluss
- 18
- Rohr
- 19
- Innengewinde in 18
- 20
- Anschlussseite
- 21
- Abschlussseite
- 22
- Anschlussflansch
- 23
- Zwischenraum
- 24
- Lufteinlasskanal
Claims (9)
- Filterschalldämpfer mit einem als Monoblock ausgebildeten Gehäuse (2), in dem mehrere, aus Dämpfungsblechen (9) und Absorptionselementen (10) bestehende Dämpfungselemente (3) angeordnet sind, wobei die Gehäuseform des Filterschalldämpfers eine Zentralachse (13) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpfungselement (3) aus nur einem Dämpfungsblech (9) besteht, welches nur ein Absorptionselement (10) umschliesst, und
dass die Dämpfungselemente (3) in radialen Nuten (8) der Gehäusewände (5, 6) eines Filterschalldämpfergehäuses (2) angeordnet sind, und dabei die Dämpfungsflächen (11, 12) der Dämpfungselemente (3) parallel zur Zentralachse (13) des Gehäuses orientiert sind. - Filterschalldämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente (3) und die Nuten (8) im Gehäuse (2) kreisbogenförmig sind. - Filterschalldämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen benachbarten Dämpfungselementen (3) Lufteinlasskanäle (24) ausgebildet sind, die einen konstanten Querschnitt aufweisen. - Filterschalldämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionselement (10) aus einem Schaumstoff besteht. - Filterschalldämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass an den Dämpfungsblechen (9) Grobfiltersegmente (15) angeordnet sind, die im eingebauten Zustand der Dämpfungselemente (3) in den Nuten (8) ein ringförmiges Grobfilter darstellen. - Filterschalldämpfer nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass Spannbänder (16) mit Schnellverschlüssen (17) um das ringförmige Grobfilter aus Grobfiltersegmenten (15) angeordnet sind. - Filterschalldämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass ein ringförmiges Filter (4), bestehend aus PU-Schaum, am Umfang des Filterschalldämpfers angeordnet ist. - Filterschalldämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine kreiszylindrische Form aufweist. - Filterschalldämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohr (18) mit Innengewinde (19) auf der Anschlussseite (20) in der Gehäusewand (5) radial angeordnet ist.
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