SE421080B - Ljuddempare - Google Patents

Description

7800636-8 Expansionskammaren utgörs av en areaförstoring på en viss sträcka av strömningsröret där areaförhållandet kammare/rör bestämmer den maximala dämpningen och areaförstoringens längd bestämmer vilka frekvenser som kommer att dämpas.

Den enkla expansionskammarens grundutförande kan kompletteras så att stor bredd på dämpningen erhålles.

'Genom att leda de strömmande gaserna I ett konporforerat rör genom kam- maren,minskas strömningsmotståndet avsevärt. 'Do ut fran röret ríktudo knnnrna har primärt två syften. V 1) Strömningsmotständet minskas jämfört med konventionell hàlutform- ning genom att de strömmande gaserna till en störro del halls kvar i röret och inte strömmar via den omgivande kammaren- Ljudgenerering pga perforeringen elimineras. Vid konventionell hal- ~m \. utformning stabiliseras nämligen ofta en svängning av viss frekvens där parametrarna är pasströmníugshastigheten och det axiolln häl- avståndet. Detta fenomen har vid prov visat sig kunna ge åtmin- stone 5 - LO dB förhöjning av avgasljudet.

Absorbtíonsdämpare utförs vanligen i form av en expansionskammare med genomgående perforerat rör och där kammarvolymen helt fyllts med absorbent. För att få bättre_livslängd på absorbenten kan denna armeras med sträckmetall och/eller hållas tillbaka av ett nät på visst avstånd från det perforerade röret, Ytterligare bättre livs- längd erhålls om man dessutom använder ett konperforerat rör, vilket till stor del eliminerar gasströmningenspåverkan av absorbenten.

Det frekvensintervall (våglängdsintervall) som dämpas väl av en absorb- tionsdämpare av detta utförande, begränsas av absorbentskiktets tjock- lek (nedre gränsfrekvens) och rörets diameter (övre gränsfrekvens).

För en given frekvens är ljuddämpningen direkt proportionell mot dämpzonens axiella längd.

I många ljuddämpartyper genereras ljud vid gasflödets passage av fram- för allt lågfrekvenadelen. Detta ljud är-företrädesvis högfrekvent och uppstår t.ex. vid pnrfurorudu plåtar och röv som nämnts ovan eller vid strömming runt hörn och kanter. Genom att placera lågfrekvensdelen som genererar huvuddelen av detta ljud före högfrekvensdelen som dämpar ljud inom detta frekvensområde får man det minsta tillskottet till totalljudet. I 7800636-8 3 För placering avhögfïekvensdelen efter lägfrekvensdelen talar också att man på så sätt får mindre vibrationsförslitning av absorbenten på grund av lågfrekvent ljud.

Enligt föreliggande uppfinning föreslås nu en ljuddämpare omfattande ett första avsnitt inrättat för reaktiv dämpning av lågfrekventa svängningar och innehållande ett antal utrymmen utan dämpningsmate- rial, samt ett andra avsnitt för resistiv dämpning av högfrekventa svängningar innehållande minst en kammare med dämpningsmaterial.

Ljuddämparen utmärks av att det första avsnittet omfattar ett inre, perforerat rör och ett detta omslutande hölje, vilket i sin tur är omslutet av en mantel, som avgränsar åtminstone del av det andra avsnittet utåt, varvid inlopp och utlopp till ljuddämparen är an- ordnade vid mantelns ena axiella ände, och rörets från inloppet vända ände är anslutet till en vändkammare, vilken övergår i en med höljet koncentrisk återströmningspassage.

Högfrekvensdelen kan placeras på olika sätt utefter den koncent- riska återströmningspassagen. Tillgängliga inbyggnadsmâtt och läget av ljuddämparens anslutningspunkt längs avgassystemet avgör bl.a. vilken kombination som är bäst i ettgivet fall.

Högfrekvensdelen kan anordnas koncentriskt kring lågfrekvensdelen, men den kan även anordnas som en axiell förlängning av den senare. Övergången mellan lågfrekvensdolen ochhögfrekvensdelen utförs lämpligen som en radial-diffusor.

Strömningstvärsnittet efter vändkammare blir akustiskt fördelakt- igt för dämpning av höga frekvenser genom att det längsta avstån- det till absorbenten minskas avsevärt, typiskt till ca 1/3 av konventionellt utförande, vilket i motsvarande grad höjer ljud- dämparens övre gränsfrekvens, i detta fall med en faktor av unge- fär 3. li Dä avgasturbinöverladdning med åtföljande höga ljudnívàer i mycket höga frekvenser blir allt vanligare, är denna uppflyttning av gräns- frekvensen mycket värdefull.

För att få optimat fördelning av tryckfallet genom 1juddämparen,görs strömningsarean i högfrekvensdelen större än i lågfrekvensdelen.Or- saken är gränsskiktets större längd i högfrekvensdelen.

Ur inbyggnadssynpunkt representerar de olika kombinationerna av läg- och högfrekvensdelar olika alternativ från en kompakt uppbyggnad med jämförelsevis kort längd och stor diameter, till ett långsträckt ut- förande. Gemensamt för samtliga är att in- och utlopp finns i samma ände av ljuddämparen och utloppet kan arrangeras antingen på mantel- man eller i gaveln. Ljuddämparen kan således monteras som en "blind- tarm" ut från avgasröret och därigenom placeras på okonventionellt sätt t.ex. i fickor i underredot på Fordon, 1 sitt kompakta utförande (mod absorbont närmast innanför yttnrmuntuln) kan sådan plucvring ävvn vara.möjfig då temperaturrestriktioner skulle ha krävt extra isolering för andra typer av ljuddämparen.

Den radialdiffusor som förbinder låg- och högfrekvensdelen ger ett dämpningstillskott till låg- och infraljudfrekvensområdet (infra- ljud 2OHz). Eftersom de lägre frekvensernas miljöpåverkan får allt större uppmärksamhet och samtidigt är de mest svårdämpade är ra- dialdiffusorns dämpningstillskott värdefullt.

Uppfinningen kommer här nedan att beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar,på vilka: Fig. l visar den kompletta ljuddämparen med låg- och högfrekvensdel, Fig. 2 är en tvärsektíon genom densamma, Fig. 3 i större skala visar ett parti av det centrala genomströmnings- röret. I Fig. Ä schematiskt visar en utbredning av mantelplåtens närmast av- loppet belägna parti, Fig.5_8 visar olika inbördes placeringar av högfrekvensdel och låg- frekvensdel, 7800636-8 Fig. 9 visar ett ändparti av en ljuddämpare enligt ett.modifierat utförande, och Fig. 10 visar ett tvärsnitt enligt linje X-X i Fig. 9 Enligt uppfinningen anordnas högfrekvensdelen lämpligen så att den omsluter lågfrekvensdelen. Den i Fig. 1 och 2 visade ljud- dämparen omfattar såväl lågfrekvensdel som högfrekvensdel. Röret 10 är icke genomgående utan avslutas av en som radialdiffusor 20 utbildad vändkammare, som leder gaserna in i högfrekvensdelen.

Denna omfattar en yttre mantel 21, som delvis är fylld med dämp- ningsmaterial 22. Detta hålls på plats av ett nät 23.

En återströmningspassage 2% avgränsas runt lågfrekvensdelens höl- je 11 utåt av en perforerad plåt 25. Perforeringarna i denna är företrädesvis även utförda konande.

Det hela är så anordnat att återströmníngspassagens tvärsnittsarea är RO-till 50 % större än rörets 10 strömningsarea i ändamål att kompenserairiktionen utmed de större kontaktytorna. Nätet 23 är så infäst, att det bildas ett fritt utrymme utanför den perforerade plåten 25. Det radiella avståndet mellan nätet 23 och plåten 25 är en av högrekvensdämpningens parametrar och anpassas således till dämpningsbehovet.

Avloppet 26 från ljuddämparen är här radiellt riktat utåt från samma ände av ljuddämparen där röret 10 anslutits.

Radíaldiffusorn 20 begränsas inåt av en halv toroid 27 och utvändigt av en kvarts toroid 28 samt en central stötplatta 29.

Som antyds med streckade linjer vid 30 kan stötplattan helt eller del- vis ersättas av en konformad kropp,vars generatris är så krökt, att strömningsarean hålls väsentligen konstant under gasernas inledande 90° omlänkning och därefter får expandera.

I Ãterströmningspassagen 2ü är Empligen genom ledväggar Bl uppdelad i parallella strömningspassager. Eftersom avloppet 26 är radiellt riktat. och gaserna därför mäste omlänkas 900, kan det vara angeläget att genom krökning av ledväggarna Bl i närheten av avloppet styra gasströmmurna 7800636-8 ö' från återströmningspassagens från avloppet vända partier i riktning mot detta.

Pig.l4 visar en utbredning av den perforerade plåtens ll, närmast ut- loppet belägna parti. avloppet 26 har rektangulär tvärsektinn, och är genom en vägg delat i två passager. Den översta ledväggen ila löper rakt mot avloppet, och de två närmaste ledväggnrna 3lh, är liknlvdos raka samt slutar ett stycke från avloppet» De horisontellt orienterade ledväggarna ßlc är krökta i riktning mot väggen i avloppsledningon, och de undre, sidoriktade ledväggarna Bld är likaledes kröktn i vikt- ning mot avloppet 26, men slutar ett stycke från detta. Den undre ledväggen Sle löper rak under en väsentlig del av sin sträckning, men delar sig i området för avloppet i två ledplåtar Slf.

För att undvika tryckfallsförluster i anslutning till avloppet på grund av de genom ledväggarnas krökning minskade strömníngsnreornu, bör av- ståndet mellan den perforerade plåten 25 och höljet ll ökas så att strömningsarean blir väsentligen konstant.

I ett modifierat utförande kan ledväggarna krökas skruvformigt utmed en väsentlig del av âterströmningspassagen, från radial-diffusornfrmn mot avloppet.

Det ovan beskrivna arrangemanget möjliggör ett mycket kompakt utförande, då man har tillräckligt utrymme i radíell del och/eller vill begränsa utsträckningen i axiell led.

Fig. 5 och 6 visar alternativa arrangemang, där högfrekvensdelen är placerad mellan lâgfrekvensdelen och radialdiffusorn, reepektive mel- lan lågfrekvensdelen och avloppet.

Liksom i tidigarefigurer är det perforerade inloppsröret betvuknut med l0, rudiuldiffusorn med 20, återströmningspassngen med 2%, och nv- loppet med 26. Den purforerade plåt, som avgrünsar högfrokveusüulvn är hutucknud med 25 och utgör här nu nxlell Förlängning av Jufifrvk- weusdelena hölje ll. För uLt i dessa figurer enklare fiärnkilju dv Olika dämpningsdelarna, som var för sig kan ha vnrlernude uppbyggnad för lnöllzirlxle av Olika d-íílupnjJlgskruv, hur låffl'rekvxï-nsdvlvn bvlnvkuuls med HU, och högfrckvunsdelen med ål.

Beroende på fordran på dämpningsförmåga ocn på tillgängligt utrymme, kan ljuddämparen enligt Fig. 6 modifieras på något av de sätt som 7800636-8 antyds i Fig. 7 resp. Fig. 8. I Fig. 7 är högfrukvvnsdvlon üln ko- nískt avsmalnande i riktning mot avloppet Yo. Tilloppvt är uxiollt riktat, man kan även omböjas i vinkel vid anslutningen till ljud- dämparen, så att tillopp och avlopp blir riktade väsentligen ät rakt motsatt håll.

Enligt Fig. 8 har högfrekvensdelen Hlb samma diameter som den täta mantelplåt, som utvändigt avgränsar återströmningspassagen 24. Denna fortsätter, inom högfrekvensdelen av en passage Eüa, avgränsad av per - forerade, koniskt avsmalnande väggar, och är på båda sidor omgiven av dämpningsmaterial. Tilloppet 10 och avloppet 26 är koncentriska omedel- bart invid ljuddämpargaveln.

Som framgår av Fig. 9 och 10 är deticke nödvändigt, att lágfrekvens- delen Å0 utnyttjar hela tvärsnittet inom manteln ll, i hela den axiella utsträckníngen.

Inom något eller några fack kan manteln ll perforeras, varvid da innan- förliggande parti av röret 10 icke är perforerat. Det berörda facket hlc, resp. facken, fylls då delvis med dämpningsmaterial 22 på det säü som ovan beskrivits. Detta arrangemang kan exempelvis kombineras med en hägfrekvensdel-placering enligt Fig. 1 eller Fig. 5 resp. 6.

Ovan beskrivna utföringsformer är endast några exempel som unvänLs för att förklara en dämpningsfilosofi som befunnits framgångsrikt tillämpad, där ett antal parallella dämpningskammare, formade som hela sektorer ellersom axiella delar därav, tagna ur den omgivande cylind- riska volymen, kan avstämmas för dämrnngseffekter avseende olika frek- venser och till olika intensiteter, såatt den resulterande ljudnivån icke har några dominerande toppar. Tillämpningen av denna filosofi kan ske på andra sätt än vad som visats.

Genom detta utförande begränsas icke ljuddämparens dämpningsförmåga ned- at i frekvensområdet pa samma sätt som är fallet i ett utförande erem- olvis enligt US putentet 2 332 SÄS, där den cylíndrisku volymen vnburt .. .. .. ~ . U uppclelzxs fçenonx tvnrslzullcln vwiçypljnr onliattasltíe JUL) .

Claims (1)

1. 0 15 ï c 'V1 30 708006360-8 PATENTKRAV 1. Ljuddämpare omfattande ett första avsnitt (10, 11) inrättat för reaktiv dämpning av lågfrekventa svängning- ar och innehållande ett antal utrymmen (13-16) utan dämp- ningsmaterial, samt ett andra avsnitt (21) För resistiv dämpning av högfrekventa svängningar innehållande minst en kammare med dämpningsmaterial, k ä n n e t e c k - n a d därav, att det första avsnittet omfattar ett inre, perforerat rör (10) och ett detta omslutande hölje (11), vilket L sin turär omslutet av en mantel (21), som av- gränsar åtminstone del av det andra avsnittet utåt, var- vid inlopp (10) och utlopp (26) till ljuddämparen är an- ordnade vid mantelns ena axiella ände, och att rörets (10) från inloppet vändaändeär anslutet till en vänd- kammare (20), vilken övergår i en med höljet koncentrisk återströmníngspassaga (24). - 2. Ljuddämpare enligt patentkravet l, k ä n n e - t e c k n a d därav, att vändkammaren (20) är formad som radialdiffusor. 3. Ljuddämpare enligt något av patentkraven l eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att återströmnings- passagens (Bh) area är ca 50 % större än rörets (10) tvärsnittsarea. 'I ._ -zh därav, att det andra avsnittet Ä. Ljuddämpare enligt nägot av patentkraven k ä n n e t e c k n a d är anordnat kun-cc-vntriskí. kring det. Första avsnittet., varvid äterströmningspassagen (ZB) utåt avgränsas av en perforerad plåt (25), och utrymmet mellan denna och man- teln (21) åtminstone delvis är fyllt av dämpningsmate- rial. A 5. Ljuddämpare enligt patentkravet 4, k ä n n e - t e c k n a d därav, att dämpningsmateríalet (22) av ett nät (23) eller dylikt hålls på avstånd från den perforerade plåten (25) 10 20 25 30 7800636-8 6. Ljuddämpare enligt patentkravet 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att den perforerade plåten (25) har mot absorbenten konande perforering. 7. Ljuddämpare enligt något av patentkraven 4 - 6, k ä n n e t e c k n a d därav, att återströmningspas- sagen (24) genom radiella ledväggar (31) är delad i två eller flera kanaler. 8. Ljuddämpare enligt patentkravet 7, k ä n n e - t e c k n a d därav, att ledväggarna (31) är skruv- formlgt böjda runt nöljet (ll). 9. Ljuddämpare enligt patentkravet 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a d därav, att ledväggarna (31) i området närmast utloppet (26) är krökta i förhållande till höljets axel, så att kanalerna kommer att leda fram till utloppet, och samtidigt strömningsarean inom de oli- ka kanalerna hålls väsentligen konstant genom ökning av avståndet mellan höljet (ll) och den perforerude plåten (25)- l0. Ljuddämpare enligt patentkravet 2 k ä n n e - t e c k n a d därav, att radialdiffusorn (20) invän- digt begränsas av en halv toroid (27) och utvändigt av en kvarts toroid (28) kombinerad med en stötplatta (29). ll. Ljuddämpare enligt patentkravet lO, k ä n n e - t e t k n a d därav, att stötplattan (2,9) helt eller delvis ersatts av en konformad kropp (30), vars genera- tris är så krökt att strömningsarean hålls väsentligen konstant under 900 omlänkning och därefter får expandera. l2.Ljuddämpare enligt patentkravet 4, k ä n n e - t e c k n a d därav, att det inre röret (10) i det förs- ta avsnittet, inom åtminstone ett fack omedelbart vid avloppet är operforerat, och att utanförvarande del av höljet (ll) i ställetäx' försett med perforeringar, var- vid utrymmet inom det nämnda facket delvis är fyllt med dämpningsmaterial (22 10 15 7800636-8 10 13. Ljuddämpare enligt patentkravet 1, K ä n n e - t e c k n a d därav, att de båda avsnitten (40, 41) är anordnade i varandras axiella förlängning, och med vä- sentligen samma tvärsnittsarea vid övergången från det ena avsnittet till det andra. lä. Ljuddämpare enligt patentkravet 13, k ä n n e - t e c 1: n a a därav, att tillopp (10) nen avlopp (26) är anordnade koncentriskt vid ljuddämparens ena gavel, varvid en tilloppsledning till det första avsnittet passerar genom det andra avsnittet och en återström- níngspassage (24) inom detta (ülb) övergår i en mot av- loppet koniskt avsmalnande passage (âüa). 15. Ljuddämpare enligt patentkravet 13, k ä n n e - t e c k n a d därav, att tillopp (10) och avlopp (26) är anordnade koncentriskt vid ljuddämparens ena gavel, och att det andra avsnittet komiskt avsmalnar mot ut- loppet. ÅNFÖRDÅ PUBLIKATIONER: Sverige 394 311 (F01N 1/04) Tyskland 1 069 946 (F01N 1/02)