SE528857C2 - Anordning för dämpning av ljud i en ledning - Google Patents

Description

528 857 SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en anordning som ger en enkel men effektiv dämpning av ljud i en ledning som genomströmmas av ett gasformigt medium utan att strömningen av det gasformiga mediet väsentligen påverkas.

Detta syfte uppnås med anordningen av det inledningsvis nämnda slaget, vilket känne- tecknas av de särdrag som anges i patentkravets l kännetecknande del. Det ljud som uppkommer i ledningen kan definieras som trycksvängningar hos det gasformiga me- diet inuti ledningen. Ljudet sprids väsentligen likformigt i alla riktningar inuti ledning- en. Det ljud som träffar ledskenans yta kommer därvid delvis att reflekteras och erfara en viss absorption. En del av ljudet kommer emellertid tillsammans med det gasformi- ga mediet att pressas genom ledskenans hål. Då hålen är relativt trånga reduceras lju- dets energi på ett effektivt under passage av hålen så att en dämpning av ljudet tillhan- dahålls.

Enligt en fóredragen utföringsfonn av uppfinningen är ledskenan anordnad i ett krökt ledningsparti. Att indela ett krökt ledningsparti i strömningskanaler försvårar avsevärt för ljudet att fortplantas genom det krökta ledningspartiet. Ljudet kommer här att re- flekteras mot ledskenan och det krökta ledningspartiets väggyta. Därmed tillhandahålls absorption av ljudet och en relativt god dämpning erhålls. Med fördel har ledskenan och det krökta ledningspartiet en krökning av en storlek så att ljud inte kan passera genom nämnda strömningskanaler utan att träffa åtminstone en väggyta hos ledskenan eller det krökta ledningspartiet. Allt ljud kommer därvid att reflekteras mot minst en yta och/eller pressas genom något av nämnda hål i ledskenan. Därmed kan ingen del av ljudet passera helt odämpat igenom det krökta ledningspartiet. Företrädesvis har led- skenan en krökt fonn med ett väsentligen motsvarande krökningscentrum som det krökta ledningspartiet. Därmed kan ledskenan indela det krökta ledningspartiet i strömningskanaler av väsentligen samma storlek och med en väsentligen konstant tvär- snittsarea längs hela sin sträckning. I och med detta tillhandahålls ett mer homogent flöde genom det krökta ledningspartiet.

Enligt en annan foredragen utföringsforrn av uppfinningen har ledskenan en tjocklek som är inom området 0,5 mm - 5 mm. En ledskena som tillverkas av, exempelvis, en plåt kan göras så pass tunn att den väsentligen inte reducerar tvärsnittsarean för det 528 857 gasformiga mediet då det passerar nämnda ledningsparti. Ledskenan kan i detta fall ha en tjocklek i en nedre del av det ovan angivna området, dvs. runt 1 mm. Ledskenan bör dock ha en tjocklek så att den kan monteras inuti det krökta ledningspartiet utan att den riskerar att deformeras av det strömmande mediet. Med fördel är ledskenan tillverkat av ett metallmaterial. Ledskena kan tillverkas av en metallplåt som försetts med genomgående hål. En sådan plåt kan vara av aluminium. Om ledskenan i stället, exem- pelvis, ges en vingprofrl blir den tjockare och den kan då ha en tjocklek upp till 5 mm.

Enligt en annan föredragen utföringsforrn av uppfinningen innefattar anordningen åt- rninstone en strömningskanal som definieras av en yta hos ledskenan och en motlig- gande yta hos det krökta ledningspartiet, varvid nämnda ytor år belägna på ett förbes- tämt avstånd från varandra, vilket avstånd motsvarar en fjärdedel av våglängden hos det ljud som i första hand avses att dämpas i ledningen. I många fall är frekvensen och våglängden hos det ljud som uppkommer i en ledning med ett strömmande gasformigt medium känt. Genom att dimensionera åtminstone en av strömningskanalema på ovan nämnda sätt kan en mycket effektiv dämpning av ljud med denna våglängd erhållas.

Med fördel innefattar anordningen åtminstone två ledskenor, varvid nämnda ledskenor innefattar motliggande ytor som definierar en mellanliggande strömningskanal, och varvid nämnda motliggande ytor är belägna på ett förbestämt avstånd från varandra, vilket motsvarar halva våglängden hos det ljud som i första hand avses att dämpas i ledningen. En strömningskanal med en sådan dimensionering tillhandahåller en ytterli- gare dämpning av ljud med denna våglängd.

Enligt en annan föredragen utfóringsforrn av föreliggande uppfinning har nämnda hål en storlek så att åtminstone två väsentligen motliggande sidokanter hos hålen är beläg- na på ett avstånd från varandra som är högst 5 mm. Strömningsmotståndet för luften och ljudet genom ett hål är starkt relaterat till hur smalt hålet Ju smalare hålet är desto större blir motståndet för luften och ljudet att passera igenom hålet. Med fördel görs ett sådant hål relativt långsträckt. Därmed tillhandahåller hålet en jämförelsevis stor tvärsnittsarea så att en riklig mängd luft kan passera genom hålet trots att det är relativt smalt.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är ledskenan anordnad i ett ledningsparti som är beläget väsentligen omedelbart uppströms en kompressor i det gasformiga mediets strömningsriktning. Då ett gasformigt medium sugs in i en kom- pressor uppkommer i regel ett störande ljud. En kompressor har i regel en konstruktion 528 857 som är optimerad för att uppfylla bestämda krav på kapacitet. Därför är det många gånger inte lämpligt att göra invändiga förändringar av en kompressor för att reducera uppkomsten av sådana störande ljud. Uppkomsten av det störande ljudet påverkas även av det gasformiga mediets strömningsförhållanden innan mediet når kompressom. Mot den bakgrunden framstår det som mest fördelaktigt att arrangera ledskenan i ett krökt ledningsparti väsentligen omedelbart uppströms kompressorn. Kompressor kan inne- fattas i ett turboaggregat för en förbränningsmotor. Hos turboaggregat uppkommer många gånger ett starkt högfrekvent visslande ljud som kan upplevas som störande.

Med fördel kan här ett lämpligt antal ledskenor monteras i ett krökt ledningsparti upp- ströms kompressorn för att dämpa detta ljud.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs, såsom exempel, föredragna utföringsfonner av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 visar ett arrangemang med en ljuddämpande anordning och ett turboaggregat för att tillföra komprimerad luft till en överladdad dieselmotor, F ig. 2 visar den ljuddämpande anordningen i Fig. l mer i detalj, F ig. 3 visar ett ämne för tillverkning av en ledskena hos den ljuddämpande anordning- en och Fig. 4 visar ett alternativt ämne för tillverkning av en ledskena hos den ljuddämpande anordningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN F ig. 1 visar ett arrangemang med ett turboaggregat för att tillföra komprimerad luft till en överladdad förbränningsmotor. Förbrärmingsmotorn är här exemplifierad såsom en dieselmotor l. Dieselmotom 1 kan vara avsedd som drivmotor för ett tyngre fordon.

Avgasema från dieselmotorns 1 cylindrar leds, via en avgassamlare 2, till åtminstone en avgasledning 3. Avgasema i avgasledningen 3, som har ett övertryck, leds till en turbin 4 hos ett turboaggregat. Turbinen 4 tillhandahåller därvid en drivkraft, som överförs, via en förbindning, till en kompressor 5 hos turboaggregatet. Kompressom 5 komprimerar därvid den luft som, via ett lufifilter 6, leds in i en inloppsledning 7 till dieselmotorn 1. En laddluftkylare 8 är anordnad i inloppsledningen 7 för att kyla den 528 857 komprimerade luften innan den leds till dieselmotorns 1 respektive cylindrar via en förgrening 9. Under drift av turboaggregatet uppkommer ett högfrekvent visslande ljud som vanligen benämns turbotjut. Ljudet kan ha en frekvens av cirka 10 kHz. För att reducera detta ljud till en acceptabel nivå har en schematiskt visad ljuddämpande an- ordning 10 monterats i ett krökt parti 7' av inloppsledningen. Det krökta ledningspartiet 7' är beläget väsentligen omedelbart uppströms kompressom 5 med avseende på luftens strörnningsriktning i inloppsledningen 7.

F ig. 2 visar den ljuddämpande anordningen 10 mer i detalj. Det krökta ledningspartiet 7' har här en krökning av cirka 90 grader. Tre ledskenor lla, b, c är monterade i steg perifert utvändigt om varandrai det krökta ledningspartiet 7'. Ledskenoma 11a-c har var och en även en krökning av cirka 90 grader mellan en uppströms ände och en ned- ströms ände. Det krökta ledningspartiet 7' kan med fördel ha en väsentligen rektangulär tvärsnittsarea för att underlätta utformningen och rnonteringen av ledskenoma 1 la-c.

Det krökta ledningspartiet 7' kan dock ha en väsentligen godtyckligt formad tvärsnitts- area. Ledskenoma lla-c är tillverkade av en relativt tunn metallplåt som kan vara en aluminiumplåt. Ledskenoma lla-c har en tjocklek inom området 0,5 mm - 1,5 mm.

Ledskenoma lla-c är därmed så tunna att de endast försumbart reducerar tvärsnittsare- an för den strömmande luften i det krökta ledningspartiet 7'. Ledskenoma lla-c är dock tillräckligt styva för att leda den strömmande luften i ledningen 7 utan att defor- meras. Ledskenoma 1 la-c indelar här det inre utrymmet av det krökta ledningspartiet 7' i fyra strömningskanaler 12a-d som successivt är belägna radiellt utvändigt om varand- ra. Indelningen av det krökta ledningspartiet 7' i sådana strömningskanaler 12a-d mins- kar hastighetsvariationen av den strömmande luften mellan olika områden i det krökta ledningspartiet 7'. Förekomsten av ledskenoma lla-c resulterar i att en mer homogen strömning av luft leds till kompressom 5. De respektive ledskenoma 1 la-c och det krökta ledningspartiet 7' har en krökt form som uppvisar ett väsentligen gemensamt krökningscentrum 13. Därmed kan angränsande ledskenor 1 la-c arrangeras på ett vä- sentligen konstant avståndet dg, d; från varandra längs hela sin sträckning. De innerst och ytterst monterade ledskenorna lla, c är belägna på väsentligen samma avståndet dl, d 4 från den angränsande ytan hos det krökta ledningspartiet 7' längs hela sina re- spektive sträckningar. De ytterst belägna strömningskanalerna dj, d 4 uppvisar här vä- sentligen halva bredden av de inre strömningskanalema d2, d 3 i en radiell riktning i hela det krökta ledningspartiet 7'. 528 857 Ledskenoma lla-c är försedda med ett stort antal genomgående hål 11'. Det är därvid möjligt för luften som strömmar genom strömningskanalema l2a-d att ledas genom hålen ll' och in i angränsande strömningskanaler l2a-d. Luften leds genom hålen ll' då tryckskillnader föreligger på motsatta sidor om hålen 11'. Då ljud utgörs av tryck- svängningar som utbreder sig som vågor inuti ledningen 7 tillhandahåller luften på motsatta sidor om hålen ll' varierande tryck så att en tryckskillnad mellan nämnda sidor tämligen kontinuerligt förekommer. Det resulterar i att luft leds genom hålen l 1' i riktning mot den sida som för stunden har det lägre trycket. Hålen l l' är dock så pass trånga att luften erfar ett icke försumbart motstånd då den leds genom hålen 11'. Där- med erfar även det ljud som fortplantas genom hålen 1 1' ett icke forsumbart motstånd vilket resulterar i en dämpning av ljudets energi.

Fig. 3 visar en frontvy av en väsentligen rektangulär metallplåt 14 innan den har for- mats till en krökt ledskena lla-c. Metallplåten 14 är mikroslitsad så att den innefattar ett stort antal genomgående hål 11'. De genomgående hålen ll' har en långsträckt form som här är väsentligen rektangulär. Ju kortare kortsidorna är hos de rektangulära hålen ll' desto trängre blir hålen l 1' och desto större blir det motstånd som luften måste övervinna för att strömma genom hålen 11'. Kortsidorna kan vara av storleksordningen 0,1 mm. Hålens l 1' långsträckta form resulterar emellertid i att hålen l l' tillhandahåller en tillräcklig tvärsnittarea för passage av luft mellan angränsande strömningskanaler l2a-d i det krökta ledningspartiet 7'. Fig. 4 visar en frontvy av ett rektangulärt metall- nät 15 innan det har formats till en krökt ledskena ll. Metallnätet 15 innefattar ett stort antal genomgående hål ll' som här har en väsentligen kvadratisk form. Hålen ll' kan ha en storlek av cirka 1 mm x l mm. Hålen ll' är därmed så trånga att luften tillhanda- håller ett icke törsumbart motstånd då den som leds genom hålen 11'.

Under drift av turboaggregatet sugs luft in i ledningspartiet 7 via luftfiltret 6 till kom- pressom 5. Då luften når det krökta ledningspartiet 7' fördelas luftströmmen väsentli- gen likformigt på de krökta strömningskanalema l2a-d. Då ledskenorna lla-c är så pass tunna reducerar de väsentligen inte flödesarean för luften då den strömmar genom det krökta ledningspartiet 7'. Strömningen av luften i anslutning till turbokompressorn ger emellertid normalt upphov till ett relativt starkt visslande ljud som på en stor lastbilsdiesel har en frekvens runt 10 kHz. Uppdelningen av luftströmmen i de krökta strömningskanalernas l2a-d leder till att ett mer homogent flöde av luft strömmar in i kompressorn 5. Det resulterar i att det visslande ljudet styrka reduceras. Var och en av strömningskanalerna l2a-d har en geometri så att ljudet från kompressorn 5 inte kan 528 857 fortplanta sig genom det krökta ledningspartiet 7' utan att träffa ledskenoma lla-c eller det krökta ledningspartiet 7' invändiga ytor. En del av ljudet reflekteras mot nämnda ytor vilket resulterar i en successiv dämpning av ljudet. En del av ljudet som träffar ledskenorna 1 la-c fortplantas igenom hålen 11' med ett visst motstånd. Detta ljud till- handahåller en energifórlust och dämpas därmed.

Då det är känt inom vilket frekvensområde som det störande ljudet uppkommer är det även möjligt att anpassa strömningskanalernas l2a-d radiella bredd dl- d 4 så att en vä- sentligen optimal dämpning av ett specifikt ljud erhålls. En effektiv dämpning av ett specifikt ljud erhålls då de ytterst belägna strömningskanalema l2a, d uppvisar en ut- bredning dl, d4 i en radiell riktning i det krökta ledningspartiet 7' av ett värde motsvarar en fjärdedel av våglängden hos det ljud som i första hand avses att dämpas i ledningen 7. Då ljudets frekvens och hastighet är kända kan strömningskanalernas 12 radiella utbredning dl, d4 bestämmas. Då ljudet har en frekvens av 10 KHz blir strömningska- nalemas 12a, d radiella utbredning dl, d4 lika med 7-8 mm för att maximalt dämpa ljud av denna frekvens. Därmed tillhandahålls en mycket effektiv dämpning av ljudet med denna frekvens. För att ytterligare effektivisera dämpningen av detta specifika ljud kan de invändiga strömningskanalema l2b, c som är belägna mellan angränsande ledske- nor lla-c, ges en radiell utbredning dg, d; som motsvarar halva våglängden hos nämn- da specifika ljud. Då ljudet har en frekvens av 10 KHz blir strömningskanalemas l2b, c radiella utbredning dl, d; runt 15 mm för att maximalt dämpa ljud av denna frekvens.

Med föreliggande anordning tillhandahålls således en mycket effektiv dämpning av ljudet från ett turboaggregat på ett relativt enkel sätt och väsentligen utan störning av luftens strömningsförlopp och utan hjälpmedel som kräver ett extra utrymme.

Uppfmningen är på intet sätt begränsad till de på ritningen beskrivna utfóringsformerna utan kan varieras fritt inom patentkravens rarnar. Anordningen är inte begränsad till att användas i en inloppsledning for luft till en fórbränningsmotor utan den kan användas i en väsentligen godtycklig ledning som leder ett strömmande gasforrnigt medium. Det gasformiga mediet behöver inte vara luft. Ledskenorna kan ha en väsentligen godtyck- lig men funktionell form och de kan monteras i ett väsentligen godtyckligt antal inuti ledningen och bilda strömningskanaler av en godtycklig bredd.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 528 857 Patentkrav

1. Anordning for att dämpa ljud i en ledning (7) som är inrättad att genomströmmas av ett gasforrnigt medium, varvid anordningen (10) innefattar åtminstone en ledskena (11a-c) som är anordnad inuti ledningen (7) så att den avdelar ett invändigt utrymme i ett parti (7') av ledningen i åtminstone två strömningskanaler (l2a-d) för det gasformi- ga mediet, kånnetecknad av att ledskenan (1 la-c) innefattar ett flertal genomgående hål (1 l') vilka är så pass trånga att ljud medges passera genom nämnda hål (l l') mellan angränsande strörnningskanaler (12a-d) men endast med ett visst motstånd.

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att ledskenan (1 la-c) är anordnad i ett krökt ledningsparti (7 ').

3. Anordning enligt krav 2, kännetecknad av att ledskenan (1 la-c) och det krökta led- ningspartiet (7') har en krökning av en storlek så att ljud inte kan passera genom nämn- da strömningskanaler (I 2a-d) utan att träffa åtminstone en väggyta hos ledskenan (1la- c) eller en invändig väggyta hos det krökta ledningspartiet (7').

4. Anordning enligt krav 3, kännetecknad av att ledskenan(1la-c) har en krökt form med ett väsentligen motsvarande krökningscentrurn som det krökta ledningspartiet (7').

5. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att ledskenan (1 la-c) har en tjocklek som är inom området 0,5 mm - 5 mm.

6. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att anordningen inne- fattar åtminstone en strömningskanal (l2a, d) som definieras av en yta hos en ledskena (1 la, c) och en motliggande yta hos det krökta ledningspartiet (7'), varvid nämnda ytor är belägna på ett förbestämt avstånd (dl, dit) från varandra, vilket avstånd (dl, d4) mot- svarar en fjärdedel av våglängden hos det ljud som i första hand avses att dämpas i ledningen (7).

7. Anordning enligt något av föregående krav, kärmetecknad av att anordningen inne- fattar åtminstone två ledskenor (1 la-c), varvid nämnda ledskenor(11a-c) innefattar motliggande ytor vilka definierar en mellanliggande strömningskanal (12b, c), och var- vid nämnda motliggande ytor är belägna på ett förbestämt avstånd (dz, d3) från varand- 10 15 528 857 ra, vilket avstånd (dl, d3) motsvarar halva våglängden hos det ljud som i första hand avses att dämpas i ledningen (7).

8. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nämnda hål (1 1') har en storlek så att åtminstone två väsentligen motliggande sidokanter hos de respek~ tive hålen (11') är belägna på ett avstånd från varandra som är högst 5 mm.

9. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att ledskenan (11) är anordnad i ett ledningsparti (7') som är beläget väsentligen omedelbart uppströms en kompressor (5) med avseende på det gasformiga mediets strömningsriktning.

10. Anordning enligt krav 9, kännetecknad av att nämnda kompressor (5) innefattas i ett turboaggregat (4, 5) for en fiñrbränningsmotor (1).