EP1352172B1 - Silencer with a plurality of resonance chambers - Google Patents
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- EP1352172B1 EP1352172B1 EP02701191A EP02701191A EP1352172B1 EP 1352172 B1 EP1352172 B1 EP 1352172B1 EP 02701191 A EP02701191 A EP 02701191A EP 02701191 A EP02701191 A EP 02701191A EP 1352172 B1 EP1352172 B1 EP 1352172B1
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Definitions
- the invention relates to a silencer on or in a Component in which there is a sound to be damped, in particular Airborne sound, spreads.
- Silencers are used, for example, in internal combustion engines used to reduce noise emissions to the environment.
- silencers are in an exhaust tract an internal combustion engine arranged around the engine generated and propagated sound to dampen.
- Silencers also come in motor vehicles in a fresh air tract of the internal combustion engine for use, to e.g. one charged with an exhaust gas turbocharger Internal combustion engine generated by the turbocharger and dampen sound propagating in the fresh air tract.
- Helmholtz resonators To attenuate sound that propagates in a line, are so-called “shunt resonators” or “Helmholtz resonators” known.
- a Helmholtz resonator consists essentially of a cavity that has a Connection opening communicates with the inside of the line, in which the sound to be damped spreads, whereby the The cavity is otherwise closed. The one enclosed in the cavity The gas volume acts as a "spring” and the gas volume in the connection opening acts as a “mass”, causing an oscillatory system is formed.
- This vibration system can be excited to vibrate by sound waves, whereby energy is extracted from the sound waves, i.e. the Sound is dampened.
- the damping effect of such Helmholtz resonator is on a certain frequency or limited to a specific frequency band.
- the frequency or the frequency band in which the Helmholtz resonator is Damping effect depends, e.g. from the geometry, the cross section, the length and thus the volume of the cavity and the connection opening of the Helmholtz resonator from.
- a Helmholtz resonator can have its damping effect on best unfold when it is positioned on the line is that its connection opening is right there with the Inside the line communicates where in the line one Antinode of a standing sound wave from that Has formed frequency that attenuated by the Helmholtz resonator shall be.
- a silencer of the type mentioned is disclosed DE-A-1 981 8873.
- the present invention addresses the problem an embodiment for such a silencer specify which is relatively easy to assemble and / or can be integrated and has a high damping effect guaranteed.
- a silencer is said be specified, the improved damping effect and in particular has an increased broadband effect.
- the muffler should be particularly inexpensive to manufacture his.
- this problem is solved by a silencer solved with the characterizing features of claim 1.
- the invention is based on the general idea of a Silencer with several, especially with a multitude, To equip Helmholtz resonators arranged together are and parallel to each other their sound absorbing effect unfold.
- a compact design results when neighboring Adjacent Helmholtz resonators. It is advantageous an embodiment in which the adjacent Helmholtz resonators common walls or common Own wall sections. This will manufacture the Helmholtz resonators simplified.
- the damping effect, especially the broadband effect, of the silencer according to the invention can improve at least some of the Helmholtz resonators differ from each other distinguish that their cavities and / or their Connection openings of different lengths and / or cross sections and / or have geometries and / or orientations.
- silencer can e.g. at Exhaust fans, cooling fans, air extraction systems, air conditioning systems, Computers are used to target specific ones Dampen frequencies.
- the silencer 1 can be a silencer according to the invention 1 in an internal combustion engine 2 to be used there Attenuate sound that is essentially from an exhaust gas turbocharger 3 of the internal combustion engine 2 is generated.
- the silencer For this purpose, 1 is in a fresh air tract 4 downstream of an air filter 5 and upstream of a compressor 6 of the exhaust gas turbocharger 3 arranged.
- the silencer 1 in a component, namely in a line 7 of the fresh air tract 4 installed is thus the one in the fresh air tract 4 air flows through and forms a component of the line 7.
- the turbocharger 3 generated sound propagates through line 7, counter the direction of flow and would - in the absence of a silencer 1 - reach the air filter 5 relatively undamped and finally exit into the environment.
- the silencer 1 is preferably as close as possible positioned at the sound source whose sound is damped should, so here, close to the exhaust gas turbocharger 3.
- the arrangement shown in FIG. 1 is preferably found in a motor vehicle again that the internal combustion engine 2 contains as a drive motor.
- the invention is also applicable to stationary internal combustion engines 2. With this one
- the embodiment shown is essentially that of the exhaust gas turbocharger 3 generated higher frequency sound at least in certain frequencies are damped. It is also e.g. possible for an internal combustion engine without an exhaust gas turbocharger, that of the internal combustion engine or components thereof, e.g. generated by the valves of the internal combustion engine 2 Dampen sound.
- the silencer according to the invention 1 a tubular hollow body 8, which is a component the line 7 forms in which the silencer 1 is installed or is involved.
- the hollow body 8 can how here, be cylindrical. Other embodiments e.g. with a conical hollow body are also possible.
- Axial section 9 of the hollow body 8 which extends along here of the entire hollow body 8 extends are on an outside of the hollow body 8 a variety of Helmholtz resonators 10 one behind the other in the axial direction and in the circumferential direction arranged side by side.
- Each of these Helmholtz resonators 10 has a cavity 11, and each of these cavities 11 communicates with via a single connection opening 12 an interior 13 of the hollow body 8 Cavities 11 of the Helmholtz resonators 10 are closed.
- the inventive Silencer 1 especially at higher frequencies, e.g. from 900 Hz, develop a relatively strong damping effect, which is due to the large number of individual, effective in parallel Helmholtz resonators 10 is returned.
- zones 14 can be formed, in each case side by side and Helmholtz resonators arranged one behind the other 10 are formed. These zones extend 14 only partially along the circumference of the hollow body 8 and 3 are opposite one another on the hollow body 8 arranged.
- a single zone 14 may be formed, which extend along the entire circumference of the hollow body 8 and thus extends in the circumferential direction completely encloses. Accordingly, they are Helmholtz resonators 10 along the entire circumference side by side arranged on the hollow body 8.
- Other embodiments can also have more than two such zones 14.
- FIG. 3 shows an embodiment in which the Helmholtz resonators 10 or their cavities 11 and their connecting openings 12 radially to a longitudinal axis 15 of the hollow body 8 are aligned.
- adjacent borders Helmholtz resonators 10 against each other.
- adjacent Helmholtz resonators 10 common Walls or wall sections 16, whereby their Manufacturing simplified.
- the cavities 11 can Helmholtz resonators 10 basically any cross sections exhibit. However, circular, rectangular ones are preferred or hexagonal cross sections.
- At least some of the Helmholtz resonators 10 can differ from each other by their cavities 11 and / or their connecting openings 12 different lengths and / or cross sections and / or geometries and / or orientations have. As a result, the damping behavior, in particular affects the broadband effect of the silencer 1 become.
- the hollow body 8 has a circular Cross-section. It is clear that the hollow body 8 at least basically in the area of its axial section 9 can have any cross section, in particular a rectangular or polygonal cross section.
- an embodiment is preferred for a distance at least in the axial direction of the hollow body 8 17 between the connection openings 12 of two adjacent ones Helmholtz resonators 10 is smaller than a whole or one half the wavelength of a frequency to be attenuated or less is as a whole or half a medium wavelength of a frequency band to be attenuated. Because of this design is achieved that it is in the assembly of the invention Muffler 1 is not on an exact positioning of the Muffler 1 arrives at or in line 7. Because like that long the one equipped with the Helmholtz resonators 10 Axial section 9 positioned in the region of an antinode there is at least one of the Helmholtz resonators 10 relatively close or exactly at the maximum of the antinode. In this way, an optimal damping effect can always be achieved be guaranteed for the silencer 1.
- the invention Silencer 1 should be constructed so that the cavities 11 of at least some of the Helmholtz resonators 10 in one common block are formed, for example has a honeycomb structure or "honeycomb structure".
- This block then forms a separately producible component, which are attached to a wall section of the hollow body 8 can.
- This wall section is with the connection openings 12 equipped.
- Cavity 11 is assigned a separate connection opening 12.
- the wall section thus delimits the block radially on the inside. Radial the block is outside, for example, by a common one Cover bounded by the cavities 11 radially outside closes.
- the embodiment 3 provided two zones 14 each be trained this way.
- the hollow body 8 Be designed as a housing in which the separately manufactured block containing the cavities 11 can be used is. By closing this housing with a suitable one At the same time, the cavities 11 become radially outer lids locked.
- the block can be connected to the wall section of the Hollow body 8 and / or with the lid in a suitable manner connected, in particular welded.
- the component in which the sound to be damped spreads is in the described embodiment through the line 7 formed.
- the component in which the damping is located Sound propagates through another component of the Fresh air track is formed, for example by the Air filter 5 or by a fresh air collector 18, of which the fresh air supplied to the individual cylinders the internal combustion engine 2 distributed (see. Fig. 1).
- the silencer Housing or a component, e.g. a housing wall, the Component the silencer according to the invention formed on or in the lid of the air filter 5 his.
- the silencer can be used as an attachment or be designed as a built-in part on or in the respective Component is assembled.
- Silencer as an integral part of the respective component embody.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer an oder in einem Bauteil, in dem sich ein zu bedämpfender Schall, insbesondere Luftschall, ausbreitet.The invention relates to a silencer on or in a Component in which there is a sound to be damped, in particular Airborne sound, spreads.
Schalldämpfer werden beispielsweise bei Brennkraftmaschinen zur Reduzierung von Schallemissionen in die Umgebung benutzt. Zum Beispiel werden Schalldämpfer in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordnet, um den von der Brennkraftmaschine erzeugten und sich darin ausbreitenden Schall zu dämpfen. Ebenso kommen bei Kraftfahrzeugen Schalldämpfer in einem Frischlufttrakt der Brennkraftmaschine zur Anwendung, um z.B. bei einer mit einem Abgasturbulader aufgeladenen Brennkraftmaschine den vom Abgasturbolader erzeugten und sich im Frischlufttrakt ausbreitenden Schall zu dämpfen.Silencers are used, for example, in internal combustion engines used to reduce noise emissions to the environment. For example, silencers are in an exhaust tract an internal combustion engine arranged around the engine generated and propagated sound to dampen. Silencers also come in motor vehicles in a fresh air tract of the internal combustion engine for use, to e.g. one charged with an exhaust gas turbocharger Internal combustion engine generated by the turbocharger and dampen sound propagating in the fresh air tract.
Zur Dämpfung von Schall, der sich in einer Leitung ausbreitet, sind sogenannte "Nebenschlußresonatoren" oder "Helmholtzresonatoren" bekannt. Ein solcher Helmholtzresonator besteht im wesentlichen aus einem Hohlraum, der über eine Verbindungsöffnung mit dem Inneren der Leitung kommuniziert, in der sich der zu bedämpfende Schall ausbreitet, wobei der Hohlraum im übrigen geschlossen ist. Das im Hohlraum eingeschlossene Gasvolumen wirkt dabei als "Feder" und das Gasvolumen in der Verbindungsöffnung wirkt als "Masse", wodurch ein schwingungsfähiges Systems gebildet wird. Dieses Schwingungssystem ist durch Schallwellen zu Schwingungen anregbar, wobei den Schallwellen Energie entzogen wird, das heißt der Schall wird bedämpft. Die Dämpfungswirkung eines solchen Helmholtzresonators ist jedoch auf eine bestimmte Frequenz bzw. auf ein bestimmtes Frequenzband begrenzt. Die Frequenz bzw. das Frequenzband, bei dem der Helmholtzresonator seine Dämpfungswirkung entfaltet, hängt z.B. von der Geometrie, dem Querschnitt, der Länge und somit vom Volumen des Hohlraums sowie der Verbindungsöffnung des Helmholtzresonators ab. Ein Helmholtzresonator kann seine Dämpfungswirkung am besten dann entfalten, wenn er so an der Leitung positioniert wird, daß seine Verbindungsöffnung genau dort mit dem Inneren der Leitung kommuniziert, wo sich in der Leitung ein Schwingungsbauch einer stehenden Schallwelle von derjenigen Frequenz ausgebildet hat, die vom Helmholtzresonator bedämpft werden soll. Durch die Geometrie der Leitung, in der sich der Schall ausbreitet, sind diejenigen Positionen vorgegeben, in denen sich eine stehende Schallwelle ausbilden kann. Die genaue Position eines Schwingungsbauchs kann bei vorgegebener Frequenz berechnet werden. Um eine optimale Bedämpfung einer bestimmten Frequenz zu erzielen, muß dann der Helmholtzresonator möglichst genau an der berechneten Stelle an die Leitung angeschlossen werden. Im Rahmen einer Großserienfertigung, wie sie beispielsweise bei der Produktion von Kraftfahrzeugen bzw. von Fahrzeugkomponenten die Regel' ist, kann die genaue Einhaltung einer gewünschten Montageposition nur mit einem relativ hohen Aufwand sichergestellt werden. Darüber hinaus ist die Bandbreite der mit einem herkömmlichen, mit einem Helmholtzresonator ausgestatteten Schalldämpfer, bedämpfbaren Frequenzen sehr eng, so daß regelmäßig nur Pegelspitzen bestimmter Frequenzen bedämpfbar sind.To attenuate sound that propagates in a line, are so-called "shunt resonators" or "Helmholtz resonators" known. Such a Helmholtz resonator consists essentially of a cavity that has a Connection opening communicates with the inside of the line, in which the sound to be damped spreads, whereby the The cavity is otherwise closed. The one enclosed in the cavity The gas volume acts as a "spring" and the gas volume in the connection opening acts as a "mass", causing an oscillatory system is formed. This vibration system can be excited to vibrate by sound waves, whereby energy is extracted from the sound waves, i.e. the Sound is dampened. The damping effect of such Helmholtz resonator, however, is on a certain frequency or limited to a specific frequency band. The frequency or the frequency band in which the Helmholtz resonator is Damping effect depends, e.g. from the geometry, the cross section, the length and thus the volume of the cavity and the connection opening of the Helmholtz resonator from. A Helmholtz resonator can have its damping effect on best unfold when it is positioned on the line is that its connection opening is right there with the Inside the line communicates where in the line one Antinode of a standing sound wave from that Has formed frequency that attenuated by the Helmholtz resonator shall be. Due to the geometry of the line in which the sound propagates, those positions are given in which a standing sound wave is formed can. The exact position of an antinode can be at predetermined frequency can be calculated. For optimal damping to achieve a certain frequency, the Helmholtz resonator as precisely as possible at the calculated point be connected to the line. As part of a large series production, such as in the production of Motor vehicles or vehicle components is the rule, can strictly adhere to a desired mounting position can only be ensured with a relatively high effort. In addition, the bandwidth of a conventional, silencers equipped with a Helmholtz resonator, dampable frequencies very closely, so regularly only level peaks of certain frequencies can be damped.
Einen Schalldämpfer der eingangs genannten Art offenbart die DE-A-1 981 8873.A silencer of the type mentioned is disclosed DE-A-1 981 8873.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen solchen Schalldämpfer eine Ausführungsform anzugeben, die relativ einfach montierbar und/oder integrierbar ist und dabei eine hohe Dämpfungswirkung gewährleistet. Darüber hinaus soll ein Schalldämpfer angegeben werden, der eine verbesserte Dämpfungswirkung und insbesondere eine vergrößerte Breitbandwirkung aufweist. Außerdem soll der Schalldämpfer besonders preiswert herstellbar sein.The present invention addresses the problem an embodiment for such a silencer specify which is relatively easy to assemble and / or can be integrated and has a high damping effect guaranteed. In addition, a silencer is said be specified, the improved damping effect and in particular has an increased broadband effect. Moreover the muffler should be particularly inexpensive to manufacture his.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch einen Schalldämpfer
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this problem is solved by a silencer
solved with the characterizing features of
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Schalldämpfer mit mehreren, insbesondere mit einer Vielzahl, Helmholtzresonatoren auszustatten, die beieinander angeordnet sind und parallel zueinander ihre schalldämpfende Wirkung entfalten. Durch die Anordnung der Helmholtzresonatoren in Schallausbreitungsrichtung hintereinander kommt es auf die genaue Positionierung des Schalldämpfers am oder im Bauteil, z.B. einer Leitung, in der sich der zu bedämpfende Schall ausbreitet, nicht an, da von den mehreren Helmholtzresonatoren wenigstens einer zwangsläufig nahe oder direkt an einem Schwingungsbauch positioniert ist. Da somit keine besonders genaue Montagetoleranzen eingehalten werden müssen, erleichtert sich die Serienherstellung bzw. die serienmäßige Ausstattung eines Bauteils mit dem erfindungsgemäßen Schalldämpfer.The invention is based on the general idea of a Silencer with several, especially with a multitude, To equip Helmholtz resonators arranged together are and parallel to each other their sound absorbing effect unfold. The arrangement of the Helmholtz resonators in the direction of sound propagation one after the other the exact positioning of the silencer on or in the component, e.g. a line in which the person to be dampened Sound propagates, not because of the several Helmholtz resonators at least one inevitably close or direct is positioned on an antinode. So there is none particularly precise assembly tolerances must be observed, Series production or serial production is easier Equipment of a component with the invention Silencer.
Desweiteren hat sich gezeigt, daß der mit mehreren, parallel wirkender Helmholtzresonatoren ausgestattete Schalldämpfer eine relativ breitbandige Dämpfungswirkung entfaltet, so daß der erfindungsgemäße Schalldämpfer insgesamt über eine verbesserte Dämpfungswirkung verfügt. Diese Breitbandwirkung ergibt sich insbesondere aus einer gewollten oder tolerierten Ungleichförmigkeit der einzelnen Helmholtzresonatoren, die sich bei deren Herstellung ergibt.Furthermore, it has been shown that the one with several, parallel Acting silencers equipped with Helmholtz resonators develops a relatively broadband damping effect, so that the muffler according to the invention improved overall Damping effect. This broadband effect results in particular from a wanted or tolerated Non-uniformity of the individual Helmholtz resonators, that results from their manufacture.
Von besonderem Vorteil ist die erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der in einem Axialabschnitt eines Hohlkörpers des Schalldämpfers in einer, sich in Achsrichtung und in Umfangsrichtung des Hohlkörpers erstreckenden Zone mehrere, parallel wirkende Helmholtzresonatoren in Achsrichtung hintereinander und in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich eine flächige Anordnung einer Vielzahl von Helmholtzresonatoren am Hohlkörper, wodurch die Dämpfungswirkung bzw. die Breitbandigkeit zusätzlich erhöht ist.The embodiment according to the invention, in which in an axial section of a hollow body of the muffler in one, in the axial direction and in the circumferential direction of the hollow body extending zone several, parallel acting Helmholtz resonators in the axial direction one behind the other and in the circumferential direction are arranged side by side. This gives a flat arrangement of a large number of Helmholtz resonators on the hollow body, which reduces the damping effect or broadband is additionally increased.
Eine kompakte Bauform ergibt sich dann, wenn benachbarte Helmholtzresonatoren aneinander angrenzen. Vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei der die aneinander angrenzenden Helmholtzresonatoren gemeinsame Wände bzw. gemeinsamen Wandabschnitte besitzen. Hierdurch wird die Herstellung der Helmholtzresonatoren vereinfacht.A compact design results when neighboring Adjacent Helmholtz resonators. It is advantageous an embodiment in which the adjacent Helmholtz resonators common walls or common Own wall sections. This will manufacture the Helmholtz resonators simplified.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die Querschnitte der Helmholtzresonatoren klein sind im Vergleich zum Querschnitt des Hohlkörpers. Hierdurch wird eine Ausführungsform gebildet, die sich durch ihre Kompaktheit auszeichnet und somit auch bei einem relativ geringen Einbauraum verwendbar ist. Dabei hat sich gezeigt, daß die Helmholtzresonatoren aufgrund ihrer großen Anzahl trotz ihrer geringen Abmessungen eine relativ große Dämpfungswirkung entfalten, so daß der erfindungsgemäße Schalldämpfer im Vergleich zu einem herkömmlichen Schalldämpfer kleiner baut, dabei eine ausreichende Dämpfungswirkung bei größerer Bandbreite entfaltet. Insbesondere für hohe oder höhere Frequenzen, z.B. ab etwa 900 Hz können mit einem klein bauenden Schalldämpfer große Dämpfungswerte erzielt werden.An embodiment in which the Cross sections of the Helmholtz resonators are small in comparison to the cross section of the hollow body. This will create a Embodiment formed by their compactness distinguished and thus also with a relatively small installation space is usable. It has been shown that the Helmholtz resonators due to their large number despite their small dimensions a relatively large damping effect unfold so that the silencer according to the invention in comparison builds smaller to a conventional silencer, a sufficient damping effect with a wider bandwidth unfolded. Especially for high or higher frequencies, e.g. from around 900 Hz can be built with a small Large damping values can be achieved.
Um die Dämpfungswirkung, insbesondere die Breitbandwirkung, des erfindungsgemäßen Schalldämpfers zu verbessern, können sich zumindest einige der Helmholtzresonatoren dadurch voneinander unterscheiden, daß ihre Hohlräume und/oder ihre Verbindungsöffnungen unterschiedliche Längen und/oder Querschnitte und/oder Geometrien und/oder Orientierungen aufweisen.The damping effect, especially the broadband effect, of the silencer according to the invention can improve at least some of the Helmholtz resonators differ from each other distinguish that their cavities and / or their Connection openings of different lengths and / or cross sections and / or have geometries and / or orientations.
Besondere Anwendungen und Verwendungen des erfindungsgemäßen Schalldämpfers ergeben sich aus den Ansprüchen 19 bis 21. Special applications and uses of the invention Silencer result from claims 19 to 21.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further advantages of the invention result itself from the dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures using the drawings.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the above and those below Features to be explained not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used alone without the To leave the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Obwohl die nachfolgenden Ausführungsbeispiele eine besondere Verwendung des erfindungsgemäßen Schalldämpfer bei einer Brennkraftmaschine erläutern, ist klar, daß dies ohne Beschränkung der Allgemeinheit der vorliegenden Erfindung erfolgt. Insbesondere kann der erfindungsgemäße Schalldämpfer stets dann zur Anwendung kommen, wenn in einem Gerät Luftschall erzeugt oder übertragen wird. Dabei eignet sich der erfindungsgemäße Schalldämpfer aufgrund seines kompakten Aufbaus in besondere Weise für eine Verwendung in oder an kleineren Geräten zur Dämpfung hoher oder höherer Frequenzen, beispielsweise ab 900 Hz. Beispielsweise kann der erfindungsgemäße Schalldämpfer bei Haushaltsgeräten zur Anwendung kommen, z.B. Waschmaschine, Spülmaschine, Wäschetrockner, Haartrockner, Staubsauger, Dunstabzugshaube. Ebenso ist eine Anwendung bei elektromotorisch betriebenen oder druckluftbetriebenen Werkzeugen möglich, die insbesondere mit hohen Drehzahlen arbeiten. Desweiteren kann der Schalldämpfer nach der Erfindung z.B. bei Abluftgebläsen, Kühlgebläsen, Luftabsauganlagen, Klimaanlagen, Computern zum Einsatz kommen, um dort gezielt bestimmte Frequenzen zu bedämpfen.Preferred embodiments of the invention are in the Drawings are shown in the description below explained in more detail. Although the following embodiments a special use of the invention Explain silencers in an internal combustion engine, it is clear that this is without restricting the generality of the present invention. In particular, the invention Silencers are always used, when airborne sound is generated or transmitted in a device. The silencer according to the invention is suitable here its compact design in a special way for one Use in or on smaller devices for high damping or higher frequencies, for example from 900 Hz. For example can the silencer according to the invention Household appliances, e.g. Washing machine, Dishwasher, tumble dryer, hair dryer, vacuum cleaner, Hood. There is also an application for electric motors operated or compressed air operated tools possible, that work especially at high speeds. Furthermore the silencer according to the invention can e.g. at Exhaust fans, cooling fans, air extraction systems, air conditioning systems, Computers are used to target specific ones Dampen frequencies.
Es zeigen, jeweils schematisch,
- Fig. 1
- eine schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine, die mit einem erfindungsgemäßen Schalldämpfer ausgestattet ist,
- Fig. 2
- einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Schalldämpfer,
- Fig. 3
- einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Schalldämpfer und
- Fig. 4
- ein Querschnitt wie in Fig. 3, jedoch bei einer anderen Ausführungsform.
- Fig. 1
- 2 shows a schematic diagram of an internal combustion engine which is equipped with a silencer according to the invention,
- Fig. 2
- a longitudinal section through a silencer according to the invention,
- Fig. 3
- a cross section through a silencer according to the invention and
- Fig. 4
- a cross section as in Fig. 3, but in another embodiment.
Entsprechend Fig. 1 kann ein erfindungsgemäßer Schalldämpfer
1 bei einer Brennkraftmaschine 2 zum Einsatz kommen, um dort
Schall zu dämpfen, der im wesentlichen von einem Abgasturbolader
3 der Brennkraftmaschine 2 erzeugt wird. Der Schalldämpfer
1 ist zu diesem Zweck in einem Frischlufttrakt 4
stromab eines Luftfilters 5 und stromauf eines Verdichters 6
des Abgasturboladers 3 angeordnet. Dabei ist der Schalldämpfer
1 in ein Bauteil, nämlich in eine Leitung 7 des Frischlufttraktes
4 eingebaut, wird somit von der im Frischlufttrakt
4 transportierten Luft durchströmt und bildet insoweit
einen Bestandteil der Leitung 7. Der vom Abgasturbolader 3
erzeugte Schall breitet sich durch die Leitung 7, entgegen
der Strömungsrichtung aus und würde - bei fehlendem Schalldämpfer
1 - relativ unbedämpft bis zum Luftfilter 5 gelangen
und schließlich in die Umgebung austreten. Durch die Einbindung
des Schalldämpfers 1 in die Leitung 7 kann der sich in
der Leitung 7 ausbreitende Schall hinsichtlich bestimmter
Frequenzen bzw. Frequenzbändern bedämpft werden, wodurch
sich die Schallemission der gesamten Anordnung reduzieren
läßt. Vorzugsweise wird der Schalldämpfer 1 möglichst nahe
an der Schallquelle positioniert, deren Schall bedämpft werden
soll, also hier, nahe am Abgasturbolader 3. Im Ausführungsbeispiel
ist der Schalldämpfer 1 reinluftseitig, also
stromab des Luftfilters 5 angeordnet; ebenso ist eine
rohluftseitige Anordnung möglich.1 can be a silencer according to the
Vorzugsweise findet sich die in Fig. 1 dargestellte Anordnung
in einem Kraftfahrzeug wieder, das die Brennkraftmaschine
2 als Antriebsmotor enthält. Ebenso ist die Erfindung
auf stationäre Brennkraftmaschinen 2 anwendbar. Bei der hier
gezeigten Ausführungsform soll im wesentlich der vom Abgasturbolader
3 erzeugte höherfrequente Schall zumindest in
bestimmten Frequenzen bedämpft werden. Ebenso ist es z.B.
bei einer Brennkraftmaschine ohne Abgasturbolader möglich,
den von der Brennkraftmaschine oder Bestandteilen davon,
z.B. von den Ventilen der Brennkraftmaschine 2, erzeugten
Schall zu bedämpfen. The arrangement shown in FIG. 1 is preferably found
in a motor vehicle again that the
Entsprechend Fig. 2 weist der erfindungsgemäße Schalldämpfer
1 einen rohrförmigen Hohlkörper 8 auf, der einen Bestandteil
der Leitung 7 bildet, in welche der Schalldämpfer 1 eingebaut
bzw. eingebunden ist. Der Hohlkörper 8 kann dabei, wie
hier, zylindrisch ausgebildet sein. Andere Ausführungsformen,
z.B. mit kegelförmigem Hohlkörper, sind ebenfalls möglich.2, the silencer according to the invention
1 a tubular
In einem durch eine geschweifte Klammer gekennzeichneten
Axialabschnitt 9 des Hohlkörpers 8, der sich hier entlang
des gesamten Hohlkörpers 8 erstreckt, sind an einer Außenseite
des Hohlkörpers 8 eine Vielzahl von Helmholtzresonatoren
10 in Achsrichtung hintereinander und in Umfangsrichtung
nebeneinander angeordnet. Jeder dieser Helmholtzresonatoren
10 weist einen Hohlraum 11 auf, und jeder dieser Hohlräume
11 kommuniziert über eine einzige Verbindungsöffnung 12 mit
einem Inneren 13 des Hohlkörpers 8. Im übrigen sind die
Hohlräume 11 der Helmholtzresonatoren 10 verschlossen. Durch
die gewählte Anordnung der Helmholtzresonatoren 10 wirken
diese gleichzeitig und somit parallel mit dem Inneren 13 des
Hohlkörpers 8 bzw. der Leitung 7 zusammen. Bemerkenswert ist
dabei, daß die einzelnen Helmholtzresonatoren 10 im Vergleich
zur Leitung 7 relativ klein dimensioniert sind, da
die Querschnitte der Helmholtzresonatoren 10 bzw. der Hohlräume
11 klein sind im Vergleich zum Querschnitt der Leitung
7 bzw. des Hohlkörpers 8. Dennoch kann der erfindungsgemäße
Schalldämpfer 1, insbesondere bei höheren Frequenzen, z.B.
ab 900 Hz, eine relativ starke Dämpfungswirkung entfalten,
was auf die große Anzahl der einzelnen, parallel wirksamen
Helmholtzresonatoren 10 zurückgeführt wird.In one marked with a curly
Entsprechend Fig. 3 können im Axialabschnitt 9 des Hohlkörpers
8 zwei Zonen 14 ausgebildet sein, in denen jeweils nebeneinander
und hintereinander angeordnete Helmholtzresonatoren
10 ausgebildet sind. Dabei erstrecken sich diese Zonen
14 nur teilweise entlang des Umfangs des Hohlkörpers 8 und
sind gemäß Fig. 3 einander gegenüberliegend am Hohlkörper 8
angeordnet. Im Unterschied dazu kann entsprechend den Ausführungsformen
gemäß der Fig. 2 und 4 auch eine einzige Zone
14 ausgebildet sein, die sich entlang des gesamten Umfangs
des Hohlkörpers 8 erstreckt und diesen somit in Umfangsrichtung
vollständig umschließt. Dementsprechend sind auch die
Helmholtzresonatoren 10 entlang des gesamten Umfangs nebeneinander
am Hohlkörper 8 angeordnet. Andere Ausführungsformen
können auch mehr als zwei solcher Zonen 14 aufweisen.3 can in the
Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 die Helmholtzresonatoren
10 bzw. deren Hohlräume 11 und deren Verbindungsöffnungen
12 parallel zueinander ausgerichtet sind,
zeigt Fig. 4 eine Ausführungsform, bei der die Helmholtzresonatoren
10 bzw. deren Hohlräume 11 und deren Verbindungsöffnungen
12 radial zu einer Längsachse 15 des Hohlkörpers
8 ausgerichtet sind.While in the embodiment according to FIG. 3, the
Bei den gezeigten Ausführungsformen grenzen benachbarte
Helmholtzresonatoren 10 aneinander an. Darüber hinaus besitzen
die aneinander angrenzenden Helmholtzresonatoren 10 gemeinsame
Wände bzw. Wandabschnitte 16, wodurch sich deren
Herstellung vereinfacht. Dabei können die Hohlräume 11 der
Helmholtzresonatoren 10 grundsätzlich beliebige Querschnitte
aufweisen. Bevorzugt werden jedoch kreisförmige, rechteckige
oder sechseckige Querschnitte.In the embodiments shown, adjacent
Zumindest einige der Helmholtzresonatoren 10 können sich
voneinander unterscheiden, indem ihre Hohlräume 11 und/oder
ihre Verbindungsöffnungen 12 unterschiedliche Längen
und/oder Querschnitte und/oder Geometrien und/oder Orientierungen
besitzen. Hierdurch kann das Dämpfungsverhalten, insbesondere
die Breitbandwirkung, des Schalldämpfers 1 beeinflusst
werden.At least some of the
Gemäß den Fig. 3 und 4 besitzt der Hohlkörper 8 einen kreisförmigen
Querschnitt. Es ist klar, dass der Hohlkörper 8 zumindest
im Bereich seines Axialabschnitts 9 grundsätzlich
einen beliebigen Querschnitt aufweisen kann, insbesondere
einen rechteckigen oder polygonalen Querschnitt.3 and 4, the
Entsprechend Fig. 2 wird eine Ausführungsform bevorzugt, bei
der zumindest in Achsrichtung des Hohlkörpers 8 ein Abstand
17 zwischen den Verbindungsöffnungen 12 zweier benachbarter
Helmholtzresonatoren 10 kleiner ist als eine ganze oder eine
halbe Wellenlänge einer zu bedämpfenden Frequenz oder kleiner
ist als eine ganze oder eine halbe mittlere Wellenlänge
eines zu bedämpfenden Frequenzbandes. Durch diese Bauweise
wird erreicht, dass es bei der Montage des erfindungsgemäßen
Schalldämpfers 1 nicht auf eine genaue Positionierung des
Schalldämpfers 1 an bzw. in der Leitung 7 ankommt. Denn so
lange der mit den Helmholtzresonatoren 10 ausgestattete
Axialabschnitt 9 im Bereich eines Schwingungsbauches positioniert
ist, befindet sich zumindest einer der Helmholtzresonatoren
10 relativ dicht oder genau am Maximum des Schwingungsbauches.
Auf diese Weise kann stets eine optimale Dämpfungswirkung
für den Schalldämpfer 1 gewährleistet werden.According to FIG. 2, an embodiment is preferred for
a distance at least in the axial direction of the
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der erfindungsgemäße
Schalldämpfer 1 so aufgebaut sein, dass die Hohlräume
11 von zumindest einigen der Helmholtzresonatoren 10 in einem
gemeinsamen Block ausgebildet sind, der beispielsweise
eine Bienenwaben-Struktur oder "Honeycomb-Struktur" besitzt.
Dieser Block bildet dann ein separat herstellbares Bauteil,
das an einen Wandabschnitt des Hohlkörpers 8 angebaut werden
kann. Dieser Wandabschnitt ist mit den Verbindungsöffnungen
12 ausgestattet. Durch eine geeignete Plazierung des genannten
Blocks am dafür vorgesehenen Wandabschnitt wird jedem
Hohlraum 11 eine separate Verbindungsöffnung 12 zugeordnet.
Der Wandabschnitt begrenzt somit den Block radial innen. Radial
außen ist der Block beispielsweise durch einen gemeinsamen
Deckel begrenzt, der die Hohlräume 11 radial außen
verschließt. Beispielsweise können die bei der Ausführungsform
gemäß Fig. 3 vorgesehenen zwei Zonen 14 jeweils auf
diese Weise ausgebildet sein. Dabei kann am Hohlkörper 8 eine
Art Gehäuse ausgebildet sein, in welches der separat hergestellte,
die Hohlräume 11 enthaltende Block einsetzbar
ist. Durch das Verschließen dieses Gehäuses mit einem geeigneten
Deckel werden gleichzeitig die Hohlräume 11 radial außen
verschlossen. Der Block kann mit dem Wandabschnitt des
Hohlkörpers 8 und/oder mit dem Deckel auf geeignete Weise
verbunden, insbesondere verschweißt sein.In a preferred embodiment, the
Das Bauteil, in dem sich der zu bedämpfende Schall ausbreitet,
ist im beschriebenen Ausführungsbeispiel durch die Leitung
7 gebildet. Ebenso sind andere Ausführungsformen möglich,
bei denen das Bauteil, in dem sich der zu bedämpfende
Schall ausbreitet, durch einen anderen Bestandteil des
Frischlufttrackts gebildet ist, beispielsweise durch das
Luftfilter 5 oder durch einen Frischluftsammler 18, von dem
aus sich die zugeführte Frischluft auf die einzelnen Zylinder
der Brennkraftmaschine 2 verteilt (vgl. Fig. 1). Vorzugsweise
bildet dann der Hohlkörper des Schalldämpfers ein
Gehäuse oder einen Bestandteil, z.B. eine Gehäusewand, des
Bauteils. Beispielsweise kann der erfindungsgemäße Schalldämpfer
am oder im Deckel des Luftfilters 5 ausgebildet
sein. Grundsätzlich kann der Schalldämpfer als Anbauteil
oder als Einbauteil ausgebildet sein, das am oder im jeweiligen
Bauteil montiert wird. Ebenso ist es möglich, den
Schalldämpfer als integralen Bestandteil des jeweiligen Bauteils
auszugestalten. Beispielsweise ist der Schalldämpfer
in das Gehäuse des Luftfilters 5 oder Luftsammlers 8 integriert.The component in which the sound to be damped spreads
is in the described embodiment through the
Claims (21)
- A sound absorber on or.in a component (7), in which a sound to be absorbed is dispersed, with a hollow body (8), which communicates with the component (7) or forms an element of the component (7),whereby at least in one axial section (9) of the hollow body (8) in a zone extending in an axial direction and in a circumferential direction of the hollow body (8), multiple, parallel acting Helmholtz resonators (10) are arranged behind one another in the axial direction of the hollow body (8) and adjacent to one another in the circumferential direction of the hollow body (8),whereby each Helmholtz resonator (10) has a hollow chamber (11), which communicates with an interior (13) of the hollow body (8) via a separate connecting opening (12).
- The sound absorber according to claim 1,
characterized in that
the zone (14) encloses the hollow body (8) completely in the circumferential direction. - The sound absorber according to claim 1,
characterized in that
two or more zones (14) are distributed on the hollow body (8). - The sound absorber according to one of claims 1 through 3,
characterized in that
adjacent Helmholtz resonators (10) border one another. - The sound absorber according to claim 4,
characterized in that
Helmholtz resonators (10) bordering one another have common walls or wall sections (10). - The sound absorber according to one of claims 1 through 5,
characterized in that
the cross sections of the Helmholtz resonators (10) are smaller than the cross section of the hollow body (8). - The sound absorber according to one of claims 1 through 6,
characterized in that
a distance (17) between Helmholtz resonators (10) adjacent to the connection openings (12) is smaller than a wavelength or half a wavelength of a frequency to be damped or smaller than a middle wave length or half a middle wavelength of a frequency band to be damped. - The sound absorber according to one of claims 1 through 7,
characterized in that each Helmholtz resonator (10) has a hollow chamber (11), whereby the hollow chambers (11) of multiple Helmholtz resonators (10) are closed radially outward with a common cover. - The sound absorber accordion one of claims 1 through 8,
characterized in that
at least some of the Helmholtz resonators (10) differ from one another in by having different lengths and/or cross sections and/or geometries and/or orientations of their hollow chambers (11) and/or their connection openings. - The sound absorber according to one of claims 1 through 9,
characterized in that
at least some of the Helmholtz resonators (10) are arranged parallel to one another. - The sound absorber according to one of claims 1 through 10,
characterized in that
at least some of the Helmholtz resonators (10) are arranged radially to a longitudinal axis (15) of the hollow body (8). - The sound absorber according to one of claims 1 through 11,
characterized in that
at least some of the Helmholtz resonators are formed on the hollow body (8), such that a common block containing the hollow chambers (11) of these Helmholtz resonators (10) is bordered radially outward by a common cover and radially inward by a common wall section of the hollow body (8) containing the connection openings (12) of these Helmholtz resonators (10). - The sound absorber according to claim 12,
characterized in that
the block has a honeycomb structure. - The sound absorber according to one of claims 1 through 13,
characterized in that
the hollow body (8) forms a housing or a housing element of the component (7). - The sound absorber according to one of claims 1 through 14,
characterized in that
the sound absorber (1) is formed as an attaching part for attachment to the component (7) or as a mounting part for installation in the component (7) or as an integrated element of the component (7). - The sound absorber according to one of claims 1 through 15,
characterized in that
the component (7) forms an element of a fresh air tract (4) or an exhaust tract of an internal combustion engine (2). - The sound absorber according to claim 16,
characterized in that
the sound absorber (1) is arranged in the fresh air tract (4) downstream of an air filter (5) and upstream of an exhaust turbocharger (3) of the internal combustion engine. - The sound absorber according to claim 16 or 17,
characterized in that
the component is formed by a line (7) or an air filter or an air accumulator. - A use of a sound absorber (1) according to one of claims 1 through 18 on or in an apparatus, which is operated by a combustion engine or with an electric engine or with compressed air.
- The use according to claim 19,
characterized in that
the apparatus is formed as a motor vehicle or a washing machine or a dish washer or a clothes dryer or a hair dryer or a vacuum cleaner or an exhaust air blower or an air intake assembly or a compressed-air-or electrical motor-operated tool. - The use of a sound absorber (1) according to one of claims 1 through 18 for damping sound in the range of relatively high frequencies, for example, from approximately 900 Hz.
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