EP1697640B1

EP1697640B1 - Schalldä mpferbefestigung

Info

Publication number: EP1697640B1
Application number: EP04820571A
Authority: EP
Inventors: Josef Bättig; Alfons Tröndle; Peter Schellenberg
Original assignee: ABB Turbo Systems AG
Current assignee: Accelleron Industries AG
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2024-12-10
Also published as: EP1697640A1; CN1894509A; DE10360770A1; KR20060111595A; JP2007515592A; CN100564892C; WO2005061903A1; JP4616278B2

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Abgasturbolader.
Sie betrifft die Befestigung eines Schalldämpfers an einem Verdichtergehäuse, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Abgasturbolader zur Aufladung von Verbrennungsmotoren weisen in den meisten Fällen beim Verdichtereintritt einen Filterschalldämpfer auf. Diese Schalldämpfer mit aufgesetztem Filter werden vorzugsweise mittels einem Befestigungsflansch starr mit dem Verdichtergehäuse verbunden. Eine solche Verbindung ist beispielsweise aus der EP 1 186 781 A1 , Fig. 1 ersichtlich.
Der Abgasturbolader wird entweder direkt oder mittels einem speziellen Fuss auf der Motorkonsole befestigt. In den meisten Fällen ist die axiale Distanz zwischen Fuss und Schalldämpfer sehr gross. Durch Motorvibrationen kann der Schalldämpfer zu unzulässig grossen Schwingungen angeregt werden. Dies insbesondere dann, wenn die Eigenfrequenz des Schalldämpfers nur unwesentlich über jenen der Turboladerbefestigungen liegt. In diesem Fall treten beim Schalldämpfer unzulässige Schwingungsüberhöhungen auf.

Kurze Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, bei der Befestigung des Schalldämpfers am Verdichtergehäuse Massnahmen zu treffen, um unzulässige Schwingungsüberhöhungen des Schalldämpfers zu verhindern.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einer Befestigung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der Schalldämpfer ist in einem ersten Verbindungsbereich mittels einem Befestigungselement starr am Verdichtergehäuse befestigt. In einem zweiten Verbindungsbereich liegt der Schalldämpfer mit einer Auflagefläche auf einer Auflagefläche am Verdichtergehäuse auf, wobei der Schalldämpfer durch die Auflage im zweiten Verbindungsbereich gegenüber der starren Befestigung im ersten Verbindungsbereich mit einer Vorspannung beaufschlagt ist.
Durch die Vorspannung wird die Eigenfrequenz des Schalldämpfers massiv angehoben. Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden sind anhand der Figuren mehrere Ausführungsformen der erfindungsgemässen Befestigung schematisch dargestellt und näher erläutert. In allen Figuren sind gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:

Fig. 1: ein Schnitt durch den Schalldämpfer und das Verdichtergehäuse eines Abgasturboladers, welche erfindungsgemäss mittels Befestigungs- und Stützflansch miteinander verbundenen sind, und
Fig. 2 a) - k): vergrösserte Darstellungen des Stützflansches nach Fig. 1 in verschiedenen Ausführungsformen.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Lufteintrittseite eines Abgasturboladers mit dem Verdichtergehäuse 2 und dem am Lufteintritt des Verdichters angeordneten Schalldämpfer 1. Nicht dargestellt ist das um eine Achse drehbar gelagerte Verdichterrad sowie die gesamte Turbinenseite des Abgasturboladers.
Der Schalldämpfer umfasst einen Grundkörper, der mehrere radial angeordnete Schalldämmplatten 11 trägt. Die zu verdichtende Luft wird gemäss den Pfeilen in radialer Richtung über einen am Umfang des Schalldämpfers angeordneten Filter 15 und zwischen den Schalldämmplatten hindurch dem Lufteinlass des Verdichters zugeführt.
Der Schalldämpfer ist mittels mehrerer, entlang dem Umfang verteilten Schrauben 3 oder anderer geeigneter Befestigungsmittel am Verdichtergehäuse befestigt. Die Schrauben fixieren den Schalldämpfer sowohl in axialer als auch in radialer Richtung bezüglich dem Verdichtergehäuse.
Zur Befestigung mittels der Schrauben weist der Schalldämpfer im radial äusseren Bereich der dem Verdichtergehäuse zugewandten Gehäusewand 14 einen Befestigungsflansch 12 auf. Das Verdichtergehäuse weist ebenfalls im radial äusseren Bereich einen entsprechenden Befestigungsflansch 22 auf.
Im radial inneren Bereich der genannten Gehäusewand des Schalldämpfers ist ein Stützflansch 13 angeordnet. Über diesen Stützflansch wird der Schalldämpfer auf einem entsprechenden Stützflansch 23 am Verdichtergehäuse axial abgestützt.
Erfindungsgemäss ist der Stützflansch 13 des Schalldämpfers gegenüber dem Befestigungsflansch 12 axial vorgespannt. Beim Aufsetzen des Schalldämpfers auf das Verdichtergehäuse in axialer Richtung kommt es zuerst im Bereich der Stützflansche 13 und 23 zu einem Kontakt zwischen Schalldämpfer und Verdichtergehäuse. Im Kontaktbereich der Befestigungsflansche 12 und 22 besteht eine Lücke in axialer Richtung, welche erst durch das anschliessende Anziehen der Schrauben 3 geschlossen wird. Durch das Schliessen der Lücke wird das Gehäuse des Schalldämpfers zwischen Befestigungs- und Stützflansch erfindungsgemäss geringfügig verzogen und dadurch der Schalldämpfer mit der axialen Vorspannung beaufschlagt.
Die Abstützung unter Vorspannung hat einen Einfluss auf die Eigenfrequenz des Schalldämpfers. Entsprechend einem einseitig eingespannten Kragträger, dessen Eigenfrequenz sich erhöht, wenn er zusätzlich abgestützt wird, erhöht sich die Eigenfrequenz des erfindungsgemäss am Verdichtergehäuse befestigten Schalldämpfers. Die Eigenfrequenz des Schalldämpfers kann auf diese weise gegenüber herkömmlich befestigten Schalldämpfern um 30 bis 60% angehoben werden.
Ausserdem verhindert die axiale Vorspannung ein Scheuern des Schalldämpfers an dem Verdichtergehäuse.
Fig. 2 a) bis k) zeigt eine Auswahl möglicher Ausführungsformen des in Fig. 1 gestrichelt eingekreisten Kontaktbereichs zwischen dem Stützflansch am Schalldämpfer 13 und dem Stützflansch am Verdichtergehäuse 23.
Gegenüber den in einer Ebene senkrecht zur Achse angeordneten Auflageflächen gemäss a) weisen die in b) und c) dargestellten konisch geformten Auflageflächen den Vorteil auf, dass sie bei der Montage des Schalldämpfers die Zentrierung des Schalldämpfers bezüglich dem Verdichtergehäuse erleichtern. Alle der ersten drei Ausführungsformen zeichnen sich zudem durch eine sehr einfache Herstellbarkeit aus.
Die Ausführungsformen d) bis i) weisen eine gute Dichtwirkung sowie eine gute Fügestellendämpfung auf. Es sind alles verschiedene radial gestufte Ausführungsformen mit unterschiedlich aufwändig herzustellenden Auflageflächen.
Um noch weiter verbesserte Dicht- und Dämpfungseigenschaft zu erhalten kann anstelle einer Stufe oder Nut/Kammverbindung wie in k) dargestellt in entsprechenden Nuten oder Halbrundnuten ein O-Dämpfungsring aus Elastomer oder einem anderen geeigneten Material axial verpresst werden.
Bis auf die erste, einfachste Ausführungsform mit den senkrecht zur Achse angeordneten Auflageflächen weisen alle dargestellten Ausführungsformen einen Formschluss in radialer Richtung auf, was eine zusätzliche Stabilisierung von Schalldämpfer und Verdichtergehäuse zur Folge hat.

Bezugszeichenliste

1: Schalldämpfer
11: Schalldämmplatten
12: Befestigungsflansch
13: Stützflansch mit Auflagefläche
14: Schalldärnpfergehäusewand
15: Filter
2: Verdichtergehäuse
22: Befestigungsflansch
23: Stützflansch mit Auflagefläche
3: Befestigungselement, Schraube
4: Dämpfungsring

Claims

Befestigung eines Schalldämpfers (1) an dem Verdichtergehäuse (2) eines Abgasturboladers, wobei der Schalldämpfer in einem ersten Verbindungsbereich (12, 22) mittels einem Befestigungselement (3) starr am Verdichtergehäuse befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass
der Schalldämpfer in einem zweiten Verbindungsbereich (13, 23) mit einer Auflagefläche auf einer Auflagefläche am Verdichtergehäuse aufliegt, und dass der Schalldämpfer durch die Auflage im zweiten Verbindungsbereich gegenüber der starren Befestigung im ersten Verbindungsbereich mit einer Vorspannung beaufschlagt ist.
Befestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Schalldämpfer im ersten Verbindungsbereich einen Befestigungsflansch (12) aufweist, mit welchem der Schalldämpfer mittels dem Befestigungselement (3) am Verdichtergehäuse (2, 22) befestigt ist, und dass
der Schalldämpfer im zweiten Verbindungsbereich einen Stützflansch (13) aufweist, mit welchem der Schalldämpfer auf dem Verdichtergehäuse (2, 23) aufstützt, und dass der Stützflansch gegenüber dem Befestigungsflansch mit einer axialen Vorspannung beaufschlagt ist.
Befestigung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfer und das Verdichtergehäuse im zweiten Verbindungsbereich konische Auflageflächen aufweisen.
Befestigung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfer und das Verdichtergehäuse im zweiten Verbindungsbereich radial gestufte Auflageflächen aufweisen.
Befestigung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
der Schalldämpfer und das Verdichtergehäuse im zweiten Verbindungsbereich ineinandergreifende Nut-/Kammauflageflächen aufweisen.
Befestigung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
bei Schalldämpfer und Verdichtergehäuse im zweiten Verbindungsbereich Nuten in die Auflageflächen eingelassen sind, und dass ein Dämpfungsring (4) in den Nuten angeordnet ist.