Vorrichtung zur Schalldämpfung und Vorrichtung zur Leitung eines FluidsAcoustic damping device and device for conducting a fluid
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schalldämpfung des von einem Fluid in einem Leitungskanal erzeugten Schalls, insbesondere des in einer Ansaugleitung eines Verbrennungsmotors erzeugten Schalls. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Leitung eines Fluids, insbesondere zur Zuführung von Luft zu einem Verbrennungsmotor, umfassend einen Leitungskanal.The invention relates to a device for sound attenuation of the sound generated by a fluid in a duct, in particular of the sound generated in an intake pipe of an internal combustion engine. Furthermore, the invention relates to a device for conducting a fluid, in particular for supplying air to an internal combustion engine, comprising a duct.
[0002] Zur Dämpfung bzw. Dämmung unerwünschter Geräusche, die durch den Durchfluss von Fluiden, insbesondere Luft oder Abgase, durch Rohrleitungen entstehen, sind unterschiedliche Konzepte bekannt. Zum einen ist es möglich, Löcher an den Stellen in Rohrleitungen auszubilden, an denen die sich im Rohr bildenden stehenden Wellen Amplitudenmaxima aufweisen, so dass eine Ableitung der Schwingungsenergie nach außen möglich ist, um die gewünschte Dämpfung zu erreichen. Dabei wird ausgenützt, dass der Motorraum in der Regel akustisch gut abgeschirmt ist, so dass die abgeleiteten Schwingungen im Motorraum weiter gedämpft werden und nicht nach außen dringen können.For damping or insulation unwanted noise caused by the flow of fluids, especially air or exhaust gases through pipes, different concepts are known. On the one hand, it is possible to form holes at the points in pipelines at which the standing waves forming in the tube have amplitude maxima, so that a derivation of the vibration energy to the outside is possible in order to achieve the desired damping. It is exploited that the engine compartment is usually well shielded acoustically, so that the derived vibrations in the engine compartment are further attenuated and can not escape to the outside.
[0003] Alternativ dazu ist es denkbar, den Schall wenigstens teilweise direkt im Rohr zu absorbieren.Alternatively, it is conceivable to absorb the sound at least partially directly in the tube.
[0004] Dafür sind verschiedene Akustikbauteile für den Motorraum entwickelt worden, die den thermischen, mechanischen und akustischen Eigenschaften gerecht werden sollen. Bei den bekannten Lösungen hat sich jedoch gezeigt, dass bei der Bereitstellung und beim Einbau der Bauteile hoher Fertigungsaufwand, hohe Materialkosten und ein beträchtlicher Aufwand beim Ein- bzw. Umbau, insbesondere beim Nachrüsten schon bestehender Systeme, entsteht.For this purpose, various acoustic components have been developed for the engine compartment, which should meet the thermal, mechanical and acoustic properties. In the known solutions, however, it has been found that in the provision and installation of the components high production costs, high material costs and a considerable effort during installation or conversion, especially when retrofitting already existing systems arises.
[0005] Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Schalldämpfer bereit zu stellen, der eine optimierte Geräuschdämpfung erlaubt sowie einfach zu fertigen ist. Zudem ist insbesondere die Möglichkeit einer Integration in bereits bestehende Systeme wünschenswert.
[0006] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Schalldämpfung gem. Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Leitung eines Fluids gemäß Anspruch 20.It is the object of the invention to provide a silencer that allows optimized noise damping and is easy to manufacture. In addition, the possibility of integration into existing systems is particularly desirable. This object is achieved by a device for sound damping gem. Claim 1 and a device for conducting a fluid according to claim 20.
[0007] Die Vorrichtung zur Schalldämpfung des von einem Fluid in einemThe device for sound damping of a fluid in a
Leitungskanal erzeugten Schalls, insbesondere des in einer Ansaugleitung eines Verbrennungsmotors erzeugten Schalls, umfasst eine Wand, deren Innenseite einen Durchflussbereich für das Fluid abgrenzt. Insbesondere weist die Vorrichtung zur Schalldämpfung an einer Außenseite der Wand eine Vielzahl von Kammern auf, die mit dem Durchflussbereich in Verbindung stehen.Conduit generated sound, in particular of the sound generated in an intake manifold of an internal combustion engine, comprises a wall, the inside of which delimits a flow area for the fluid. In particular, the sound attenuation device on an outside of the wall has a plurality of chambers communicating with the flow area.
[0008] Die genannte Vorrichtung wird insbesondere in einem Leitungskanal angeordnet. Die Vorrichtung kann auch dazu geeignet sein, einen bereits vorhandenen Leitungskanal mit einem Schallschutz nachzurüsten. Als Leitungskanal kommt beispielsweise ein Ladeluftrohr eines Turboladers, z.B. das Ansaugrohr zwischen dem Luftfilter und einem Turbolader, das Ansaugrohr eines Verbrennungsmotors, eine Abgasleitung oder ähnliches in Betracht.The said device is arranged in particular in a duct. The device may also be suitable for retrofitting an already existing duct with sound insulation. As a duct, for example, a charge air tube of a turbocharger, e.g. the intake pipe between the air filter and a turbocharger, the intake pipe of an internal combustion engine, an exhaust pipe or the like into consideration.
[0009] Es können jedoch auch alle möglichen anderen Leitungen, beispielsweise eine Abgasleitung bei Verwendung eines Abgasturboladers, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nachgerüstet werden. Der Schalldämpfer kann an beliebiger Stelle in einem Luftleitungssystem zur Lärmminderung eingesetzt werden. Damit kann eine optimale Nutzung des knappen Bauraums im Motorbereich sowie eine bestmögliche Geräuschdämpfung bei kompakter Bauweise der Vorrichtung erreicht werden.However, it can also be retrofitted with the device according to the invention all possible other lines, such as an exhaust pipe when using an exhaust gas turbocharger. The silencer can be used anywhere in an air duct system to reduce noise. Thus, an optimal use of the scarce space in the engine area and the best possible noise attenuation in a compact design of the device can be achieved.
[0010] Vorzugsweise steht jede der Kammern mit dem Durchflussbereich über wenigstens eine Öffnung in Verbindung. In der Regel ist jeweils eine Öffnung zwischen jeder Kammer und dem Durchflussbereich vorgesehen.Preferably, each of the chambers communicates with the flow area via at least one opening. As a rule, an opening is provided between each chamber and the flow area.
[0011] Die Dimensionierung der Kammern ist so ausgelegt, dass dieThe dimensioning of the chambers is designed so that the
Abmessungen gegenüber der zu dämmenden oder dämpfenden stehenden Welle gering sind.Dimensions compared to the insulating or damping standing wave are low.
[0012] Der Querschnitt der Öffnungen ist in der Regel ebenfalls klein gegenüber der Wellenlänge der zu dämpfenden Schallwelle.
13] Die Kammern werden bevorzugt von der Außenseite der Wand sowie von an der Außenseite der Wand ausgebildeten Stegen begrenzt.The cross section of the openings is usually also small compared to the wavelength of the sound wave to be damped. 13] The chambers are preferably bounded by the outside of the wall and by webs formed on the outside of the wall.
[0014] Die Stege sind insbesondere im wesentlichen senkrecht oder parallel zur Hauptdurchflussrichtung des Fluids ausgerichtet. An den Randbereichen der Vorrichtung können auch Stege vorgesehen sein, die einen Teii von Begrenzungsflanschen und Randwulsten bilden, wobei diese Art von Stegen in beliebiger Richtung verlaufen können.The webs are in particular aligned substantially perpendicular or parallel to the main flow direction of the fluid. At the edge regions of the device and webs may be provided which form a Teii of Begrenzungsflanschen and Randwulsten, these types of webs can extend in any direction.
[0015] Die Kammern sind vorgesehen, um als Helmholtz-Resonatoren zu wirken. In der Regel ist ein Helmholtz-Resonator eine Lochplatte, die im Abstand von einer Wand, in diesem Fall von der Begrenzungswand des Leitungskanals, entfernt ist. Dieser Abstand der Lochplatte von der Wand entspricht in der vorliegenden Konstruktion dem Abstand zwischen der Begrenzungswand des Leitungskanals und der den Durchflussbereich begrenzenden Wand (der Schalldämpfungsvorrichtung), welche im wesentlichen die Funktion der Lochplatte übernimmt. Dieser Abstand entspricht wiederum im wesentlichen der Höhe der Stege. Der Helmholtz- Resonator wirkt wie ein selektives Feder-Masse-System, das durch die auftreffenden Schallwellen zur Schwingung angeregt wird. Abhängig vom Volumen, also insbesondere von Länge, Breite und Höhe der Kammern, sowie von der Dimensionierung der Öffnungen, tritt eine schmalbandige Dämpfung der Schallwellen auf, da durch die Anregung von Schwingungen der Helmholtz-Resonatoren innere Verluste auftreten. Im Resonanzfall ist die Wirkung des Helmholtz-Resonators am größten.The chambers are provided to act as Helmholtz resonators. As a rule, a Helmholtz resonator is a perforated plate which is at a distance from a wall, in this case from the boundary wall of the duct. This distance of the perforated plate from the wall in the present construction corresponds to the distance between the boundary wall of the duct and the flow-restricting wall (the sound attenuator), which essentially takes over the function of the perforated plate. This distance in turn corresponds substantially to the height of the webs. The Helmholtz resonator acts like a selective spring-mass system, which is excited to vibrate by the impinging sound waves. Depending on the volume, ie in particular the length, width and height of the chambers, as well as on the dimensioning of the openings, a narrow-band attenuation of the sound waves occurs because internal losses occur due to the excitation of oscillations of the Helmholtz resonators. At resonance, the effect of the Helmholtz resonator is greatest.
[0016] In einer besonderen Ausführungsform sind Kammern mit unterschiedlichen Volumina und/oder Öffnungen mit unterschiedlichen Öffnungsquerschnitten vorgesehen. Dadurch kann auch breitbandig über ein weites Spektrum hin gedämpft werden. Es ist also eine Einstellung möglich, in welchem Frequenzband oder in welchem Frequenzbereich gedämpft werden soll, insbesondere, ob in einem oder mehreren schmalen Spektren, in mehreren Frequenzbändern oder über einen großen zusammenhängenden Frequenzbereich gedämpft werden soll. Diese Auswahl kann durch die Bestimmung der Dimensionierung(en) der Kammern getroffen werden.
[0017] Insbesondere können die Kammern und/oder die Öffnungen so dimensioniert sein, dass selektiv bestimmte Frequenzbereiche des Schalls abgedämpft werden. Durch Bereitstellung unterschiedlich großer Kammern und/oder Öffnungen werden gezielt schmalbandige Frequenzbereiche gedämpft. Dadurch kann eine gewünschte Geräuschcharakteristik erzeugt werden. Zudem können verstärkt auftretende Resonanzschwingungen herausgefiltert werden, d.h. die Dämpfungscharakteristik kann auf das Anregungsspektrum des Motors abgestimmt werden.In a particular embodiment, chambers with different volumes and / or openings with different opening cross-sections are provided. As a result, broadband can be attenuated over a wide spectrum. Thus, it is possible to adjust in which frequency band or in which frequency range it should be attenuated, in particular whether it should be attenuated in one or more narrow spectra, in several frequency bands or over a large coherent frequency range. This selection can be made by determining the sizing (s) of the chambers. In particular, the chambers and / or the openings may be dimensioned so that selectively certain frequency ranges of the sound are damped. By providing chambers of different sizes and / or openings narrowband frequency ranges are deliberately damped. As a result, a desired noise characteristic can be generated. In addition, increasingly occurring resonant vibrations can be filtered out, ie the damping characteristic can be tuned to the excitation spectrum of the engine.
[0018] Die Vorrichtung ist bevorzugt einstückig ausgebildet. Dadurch sind die Herstellung und der Einbau relativ einfach und kostengünstig.The device is preferably formed in one piece. As a result, the production and installation are relatively easy and inexpensive.
[0019] Insbesondere besteht die Vorrichtung aus thermoplastischem Kunststoff. Dabei können beispielhaft Polyphenylen-Sulfid (PPS), Polyamid- Verbundwerkstoff, Polypropylen-Verbundwerkstoff, Polyurethan und ähnliche Materialien verwendet werden. Die Werkstoffe können einen Glasfaseranteil umfassen, um die Temperaturbeständigkeit und die Haltbarkeit gegenüber Langzeit-Temperatureinwirkung zu erhöhen. Alternativ kann die Vorrichtung auch aus einem Elastomer, insbesondere einem thermoplastischen Elastomer, Gummi oder Kautschuk bestehen. Als ein einfaches Herstellungsverfahren käme z.B. ein Spritzgussverfahren in Frage.In particular, the device consists of thermoplastic material. Polyphenylene sulfide (PPS), polyamide composite, polypropylene composite, polyurethane and similar materials may be used by way of example. The materials may include a proportion of glass fiber to increase the temperature resistance and durability against long term temperature exposure. Alternatively, the device may also consist of an elastomer, in particular a thermoplastic elastomer, rubber or rubber. As a simple manufacturing process, e.g. an injection molding in question.
[0020] Die Wand der Vorrichtung zur Schalldämpfung weist bevorzugt im wesentlichen einen rohrförmigen Querschnitt auf. So ist die Vorrichtung zum Einführen oder Einschieben in eine Leitung, beispielsweise in die Luftzufuhrleitung, angepasst. Sie bildet damit eine Art Auskleidung in einem bestimmten Abschnitt der Leitung.The wall of the device for sound damping preferably has a substantially tubular cross-section. Thus, the device for insertion or insertion in a conduit, for example in the air supply line, adapted. It thus forms a kind of lining in a certain section of the pipe.
[0021] Die Kammern können nach außen hin jedoch auch geschlossen sein. Dies bedeutet, dass die Kammern nicht erst beim Einsetzen in die Leitung verschlossen werden, sondern bereits ein Einsatzstück mit zur Außenseite hin abgeschlossenen Kammern bereit gestellt wird.However, the chambers may be closed to the outside, however. This means that the chambers are not only closed when inserted into the line, but already an insert is provided with closed to the outside chambers.
[0022] Alternativ dazu weist wenigstens ein Teil der Kammern eine nach außen hin offene Seite auf. Erst beim Einsetzen in eine Leitung werden dieAlternatively, at least a part of the chambers has an outwardly open side. Only when inserting into a line are the
Kammern durch die Leitungswand nach außen hin abgeschlossen. Die
äußeren Ränder der Stege werden dazu an die Wand der Leitung gepresst und schließen somit die Kammern mehr oder weniger ab. Die Kammern stehen dann mit der Umgebung nur noch über die Öffnung zum Durchflussbereich in Verbindung.Chambers closed by the conduit wall to the outside. The outer edges of the webs are pressed against the wall of the pipe and thus close the chambers more or less. The chambers are then in communication with the environment only via the opening to the flow area.
[0023] Die Vorrichtung zur Schalldämpfung ist insbesondere angepasst, so in einen Leitungskanal eingesetzt zu werden, dass ein Bereich der Innenseite der Begrenzungswand des Leitungskanals die offenen Seiten der Kammern abdeckt. Die Kammern bilden also im Einbauzustand abgeschlossene Hohlräume, die als Helmholtz-Resonatoren wirken. Wie bereits dargelegt, werden die äußeren Ränder der Stege gegen die Begrenzungswand des Leitungskanals gedrückt. Ein perfekter Kontakt zwischen allen Stegen und der Innenseite der Begrenzungswand des Leitungskanals ist für den Erfolg der Erfindung nicht zwingend notwendig.The device for soundproofing is particularly adapted to be used in a duct so that a portion of the inside of the boundary wall of the duct covers the open sides of the chambers. The chambers thus form in the installed state completed cavities, which act as Helmholtz resonators. As already stated, the outer edges of the webs are pressed against the boundary wall of the duct. A perfect contact between all the webs and the inside of the boundary wall of the duct is not essential for the success of the invention.
[0024] Die Vorrichtung ist in einer bevorzugten Ausführungsform flach ausgebildet und die Wand ist bei nicht eingebautem Bauteil im wesentlichen in einer Ebene angeordnet. Auf diese Weise kann die Herstellung noch weiter vereinfacht werden. Außerdem kann ein derartiges Bauteil Platz sparend gelagert werden.The device is formed flat in a preferred embodiment and the wall is arranged in a non-installed component substantially in a plane. In this way, the production can be further simplified. In addition, such a component can be stored to save space.
[0025] Die eben beschriebene Vorrichtung kann wenigstens einenThe device just described may be at least one
Verbindungsabschnitt aufweisen, der so ausgebildet ist, dass wenigstens zwei benachbarte Bereiche der Vorrichtung in einem Winkel zueinander verstellt werden können. Beim Einbau muss die flache Vorrichtung an die Innenseite des Leitungskanals angelegt werden können. Dies kann speziell durch Biegestellen oder Scharniere bewerkstelligt werden. Es müssen so viele Verbindungsabschnitte vorgesehen sein, dass eine zufrieden stellende Anpassung der Vorrichtung an die Form der Innenwand des Leitungskanals möglich ist. Es ist sowohl eine plastische als auch eine elastische Verformung der Verbindungsabschnitte möglich. Das Einsetzen erfolgt im Fall eines als flaches Teil gefertigten Einsatzteils durch Verbiegen der Verbindungsabschnitte unter Ausformung eines Mantelabschnitts, der in etwa der Innenseite des Leitungsabschnitts, in
den das Teil eingeführt werden soll, entspricht. Danach wird das Einsatzteil in die Leitung geschoben.Have connecting portion which is formed so that at least two adjacent areas of the device can be adjusted at an angle to each other. When installing the flat device must be able to be applied to the inside of the duct. This can be done especially by bending points or hinges. It must be provided so many connecting portions that a satisfactory adaptation of the device to the shape of the inner wall of the duct is possible. It is both a plastic and elastic deformation of the connecting portions possible. The insertion takes place in the case of a manufactured as a flat part insert by bending the connecting portions to form a jacket portion, which is approximately the inside of the line section, in which the part is to be imported corresponds to. Thereafter, the insert is pushed into the line.
[0026] Alternativ kann die Vorrichtung als ein im wesentlichen flexibles Bauteil, wie eine Matte, ausgebildet sein. Besteht beispielsweise die Vorrichtung aus einem Elastomer, so kann das flach ausgebildete Bauteil ohne weiteres in verschieden ausgebildete Leitungskanäle eingesetzt werden. Ist es flexibel genug, so verhindern auch gebogene Leitungsabschnitte das Einführen des Einsatzteils, das wie im letzten Abschnitt beschrieben erfolgt, nicht. Der Anwendungsbereich der Vorrichtung als Einsatzteil wird somit erhöht. Insbesondere kann das Bauteil wie eine mit einem Absorber ausgestattete Auskleidung eines Abschnitts des Leitungskanals verwendet werden.Alternatively, the device may be formed as a substantially flexible component, such as a mat. For example, if the device consists of an elastomer, then the flat-shaped component can be readily used in differently formed ducts. If it is flexible enough, so bent line sections prevent the insertion of the insert, which takes place as described in the last section, not. The scope of the device as an insert is thus increased. In particular, the component may be used as a liner equipped with an absorber of a portion of the duct.
[0027] Die Vorrichtung soll also insbesondere zum Einführen in ein Rohr, insbesondere auch in ein gekrümmtes Rohr, von außen her geeignet sein, wobei wenigstens ein Teil der Außenseite der in das Rohr eingeführten Vorrichtung unter Ausübung eines bestimmten Drucks an der Innenwand des Rohrs anliegt. Dieser Druck kann relativ gering sein. Er muss lediglich einen relativ sicheren Halt der Vorrichtung in einer Leitung gewährleisten, d.h. die äußere Form der Vorrichtung und das Innere des Leitungsabschnitts, der für das Einsetzen der Vorrichtung bestimmt ist, müssen aufeinander abgestimmt sein.The device should therefore be suitable in particular for insertion into a pipe, in particular in a curved tube, from the outside, wherein at least a part of the outside of the introduced into the tube device rests by exerting a certain pressure on the inner wall of the tube , This pressure can be relatively low. It only has to ensure a relatively secure hold of the device in a line, i. the outer shape of the device and the interior of the conduit section intended for insertion of the device must be coordinated.
[0028] Die Vorrichtung kann ferner ein Anschlussteil zum Anschluss derThe device may further include a connector for connecting the
Vorrichtung an eine entsprechende Anschlussstelle im Motorbereich umfassen. Beispielsweise kann sich einstückig an den zur Schalldämpfung bestimmten Abschnitt der Vorrichtung das Anschlussteil erstrecken. Die Vorrichtung wird dann beim Einsetzen so weit in eine Leitung gebracht, dass das Anschlussteil aus der Öffnung der Leitung herausragt und so den Anschluss an eine weitere Anschlussstelle, beispielsweise an den Ausgang eines Luftfilters, den Eingang zum Turbolader oder ein Anschlussrohr, ermöglicht. Das Anschlussteil kann auf diese Weise eine Gummitülle ersetzen, die sonst zusätzlich an den Öffnungsabschnitt der Leitung angeschlossen werden müsste. Zudem kann sie Dichtungsfunktionen an Verbindungsabschnitten erfüllen oder der
Entkopplung zwischen zwei Bauteilen dienen, die sonst ebenfalls den Einsatz separater Teile erfordern würden. Diese Lösung unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Monobauteils ist kostengünstig und der Zusammenbau einzelner Komponenten ist einfach durchzuführen.Include device to a corresponding connection point in the engine area. For example, the connection part can extend integrally on the section of the device intended for soundproofing. The device is then brought so far into a line during insertion that the connecting part protrudes from the opening of the line and thus allows connection to another connection point, for example to the outlet of an air filter, the input to the turbocharger or a connecting pipe. The connection part can replace in this way a rubber grommet, which would otherwise have to be additionally connected to the opening portion of the line. In addition, it can fulfill sealing functions on connecting sections or the Decoupling serve between two components, which would otherwise also require the use of separate parts. This solution using a Monobauteils invention is inexpensive and the assembly of individual components is easy to perform.
[0029] Die gestellte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zur Leitung eines Fluids, insbesondere zur Zuführung von Luft zu einem Verbrennungsmotor, die einen Leitungskanal und eine Vorrichtung zur Schalldämpfung, wie oben beschrieben, umfasst. Die oben beschriebenen Vorrichtung zur Schalldämpfung dient dabei insbesondere als Einsatzteil für den Leitungskanal. Die Vorrichtung zur Leitung des Fluids kann insbesondere durch Nachrüsten eines bereits vorhandenen Leitungskanals mit der Vorrichtung zur Schalldämpfung erhalten werden.The stated object is also achieved by a device for conducting a fluid, in particular for supplying air to an internal combustion engine, comprising a duct and a device for sound damping, as described above. The above-described device for soundproofing serves in particular as an insert for the duct. The device for conducting the fluid can be obtained in particular by retrofitting an already existing duct with the device for sound damping.
[0030] Insbesondere kann der Leitungskanal angepasst sein, die Vorrichtung zur Schalldämpfung in einem Abschnitt des Leitungskanals aufzunehmen.In particular, the duct may be adapted to receive the device for sound attenuation in a portion of the duct.
[0031] Die Innenseite des Leitungskanals im Bereich des Abschnitts weist bevorzugt eine Auswölbung zur Aufnahme der Vorrichtung zur Schalldämpfung auf. Dazu kann im Leitungskanal beispielsweise eine Nische ausgebildet sein, in die die Vorrichtung zur Schalldämpfung eingesetzt werden kann. Die Nische und die Gestaltung der äußeren Form der Vorrichtung zur Schalldämpfung können aneinander speziell angepasst sein.The inside of the duct in the region of the section preferably has a bulge for receiving the device for sound attenuation. For this purpose, for example, a niche can be formed in the duct, in which the device can be used for soundproofing. The niche and the design of the external shape of the sound attenuation device may be specially adapted to each other.
[0032] Insbesondere ändert sich der Durchflussquerschnitt für das Fluid im Übergangsbereich vom Leitungskanal zu dem von der Wand abgegrenzten Durchflussbereich der Vorrichtung zur Schalldämpfung nicht oder nicht wesentlich, jedenfalls kontinuierlich und nicht sprunghaft. Eine sprunghafte Änderung des Durchflussquerschnittes hätte den Nachteil, dass der Strömungswiderstand für das Fluid erhöht und somit unerwünschte Energieverluste sowie Verwirbelungen auftreten würden. Durch eine gegenseitige Anpassung des Leitungskanals und der Vorrichtung zur Schalldämpfung kann trotz der Ausrüstung oder Nachrüstung mit einem Schalldämpfer ein strömungsgünstiger, der optimalen Kontur folgender Durchflussquerschnitt über die gesamte Durchflussstrecke erreicht werden.
[0033] Weitere Merkmale und Vorteile des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung speziellerAusführungsbeispiele. Es zeigen:In particular, the flow cross-section for the fluid in the transition region from the duct to the demarcated from the wall flow range of the device for sound damping does not change or not essential, at least continuously and not leaps and bounds. A sudden change in the flow cross-section would have the disadvantage that the flow resistance for the fluid increased and thus unwanted energy losses and turbulence would occur. By mutual adaptation of the duct and the device for soundproofing, despite the equipment or retrofitting with a silencer a streamlined, the optimal contour following flow cross section over the entire flow distance can be achieved. Further features and advantages of the subject of the invention will become apparent from the following description of specific embodiments. Show it:
[0034] Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßenFig. 1 is a perspective view of an inventive
Vorrichtung zur Schaiidämpfung;Shock damping device;
[0035] Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts derFig. 2 is an enlarged view of a detail of
Vorrichtung zur Schalldämpfung;Sound attenuation device;
[0036] Fig. 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung aus Fig. 1 in einer anderenFig. 3 shows the device according to the invention from Fig. 1 in another
Perspektive;Perspective;
[0037] Fig. 4 ein Ansaugrohr mit integriertem Schalldämpfer, zum Teil aufgeschnitten; undFIG. 4 shows an intake pipe with integrated silencer, partly cut away; FIG. and
[0038] Fig. 5 den Öffnungsbereich des Ansaugrohrs mit integriertemFig. 5 shows the opening area of the intake pipe with integrated
Schalldämpfer.Silencer.
[0039] In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schalldämpfung, im folgenden als Schalldämpfer 1 bezeichnet, dargestellt. Der Schalldämpfer 1 ist in dem Ausführungsbeispiel ein separat von einem Ansaugrohr ausgebildetes einstückiges Einsatzteil. Dies hat den Vorteil, dass der Schalldämpfer 1 und die Ansaugleitung eines Verbrennungsmotors bzw. eines Turboladers, in die das Einsatzteil eingesetzt werden soll, unabhängig voneinander gefertigt werden können. Insbesondere kann man einen bereits vorhandenen Luftkanal mit einem entsprechend angepassten Schalldämpfer 1 in einfacher Weise nachzurüsten. Zudem ist eine einfache Handhabung des Bauteils beim Einbau sowie eine günstige Herstellung möglich.In Fig. 1, the inventive device for sound damping, hereinafter referred to as silencer 1, shown. The muffler 1 in the embodiment is a one-piece insert formed separately from an intake pipe. This has the advantage that the muffler 1 and the intake pipe of an internal combustion engine or a turbocharger, in which the insert part is to be used, can be manufactured independently of each other. In particular, it is possible to retrofit an existing air duct with a correspondingly adapted silencer 1 in a simple manner. In addition, easy handling of the component during installation and a cheap production is possible.
[0040] Der Schalldämpfer 1 ist bevorzugt aus Kunststoff hergestellt. Es hat sich gezeigt, dass Kunststoffteile nicht nur einfach und kostengünstiger herstellbar sind, sondern mittlerweile auch Materialien zur Verfügung stehen, die den geforderten mechanischen, thermischen und akustischen Anforderungen ausgezeichnet gerecht werden. Beispielsweise kann das Bauteil aus Thermoplasten mit geeigneten Charakteristiken hinsichtlich Verschleiß, Hitzebeständigkeit und Verarbeitbarkeit bestehen. Als geeignete Werkstoffe können beispielsweise Polyphenylen-Sulfid- (PPS), Polyamid- oder Polypropylenverbundstoffe, denen im Bedarfsfall ein
Glasfaseranteil zugesetzt werden kann, verwendet werden. Ein Alternativmaterial bei der Herstellung des Monobauteils kann ein Elastomer sein.The muffler 1 is preferably made of plastic. It has been shown that plastic parts are not only simple and inexpensive to produce, but now also materials are available that meet the required mechanical, thermal and acoustic requirements perfectly. For example, the component may be made of thermoplastics having suitable characteristics of wear, heat resistance and processability. As suitable materials, for example, polyphenylene sulfide (PPS), polyamide or polypropylene composites, which, if necessary Fiberglass content can be added. An alternative material in the manufacture of the monobody may be an elastomer.
[0041] Die äußere Form des Schalldämpfers 1 wird im wesentlichen durch die Ausbildung des Abschnitts einer Leitung bestimmt, in den der Schalldämpfer 1 eingesetzt werden soll. Insbesondere kann die äußere Form des Schalldämpfers 1 an bereits vorhandene Leitungen angepasst werden, so dass die Leitungen mit dem Schalldämpfer 1 nachgerüstet werden können.The outer shape of the muffler 1 is determined essentially by the formation of the portion of a pipe into which the muffler 1 is to be used. In particular, the outer shape of the muffler 1 can be adapted to existing lines, so that the lines can be retrofitted with the muffler 1.
[0042] Die vordere Seite des Schalldämpfers 1 weist im vorliegendenThe front side of the muffler 1 has in the present
Ausführungsbeispiel eine im wesentlichen kreisförmige Öffnung 2 mit einem Durchmesser d auf, die durch den Flansch 8 begrenzt wird. Der Durchmesser d kann dabei dem Durchmesser einer Austrittsöffnung eines Luftfilters bzw. dem Durchmesser eines vorgelagerten oder sich anschließenden Kanalabschnitts entsprechen, um Verluste durch Strömungswiderstände möglichst zu vermeiden. Insgesamt sollen der Einfluss des Schalldämpfers 1 auf die Strömung und damit der Druckverlust längs des Strömungsweges minimiert werden.Embodiment, a substantially circular opening 2 with a diameter d, which is bounded by the flange 8. The diameter d may correspond to the diameter of an outlet opening of an air filter or the diameter of an upstream or adjoining channel section in order to avoid losses due to flow resistance as far as possible. Overall, the influence of the muffler 1 on the flow and thus the pressure loss along the flow path should be minimized.
[0043] Der sich an die Öffnung 2 anschließende Durchflussbereich für die Luft oder die Abgase wird durch eine Wand 3 begrenzt. Beim Durchströmen eines Fluids, beispielsweise Luft oder Abgas, durch den Schalldämpfer 1 kann die Innenseite der Wand 3 des Schalldämpfers 1 als Resonator wirken, wobei es zur Ausbildung stehender Schallwellen kommen kann. Um eine Schalldämmung und/oder Schalldämpfung zu erreichen, weist der Schalldämpfer 1 eine Vielzahl von Kammern 4 auf, die von der Außenseite der Wand 3 sowie von radial verlaufenden Stegen 5 und von senkrecht dazu in Längsrichtung verlaufenden Stegen 6 begrenzt werden. Wie aus der Figur 1 deutlich wird, bilden die Stege 5, 6 eine Art Gitterstruktur auf der äußeren Oberfläche der Wand 3 aus. Die Kammern 4 sind im Einsatzteil 1 nach außen hin offen, werden jedoch beim Einsatz in das Ansaugrohr durch dessen Begrenzungswand von außen her verschlossen, so dass definierte Hohlräume entstehen. Die Kammern 4 können dann als Helmholtz-Resonatoren zur Geräusch-
minderung wirken. Alternativ könnten jedoch bereits nach außen verschlossene Kammern 4 im Schalldämpfer 1 ausgebildet sein.The adjoining the opening 2 flow range for the air or the exhaust gases is limited by a wall 3. When flowing through a fluid, such as air or exhaust gas through the muffler 1, the inside of the wall 3 of the muffler 1 act as a resonator, which can come to the formation of standing sound waves. In order to achieve soundproofing and / or soundproofing, the silencer 1 has a multiplicity of chambers 4, which are delimited by the outside of the wall 3 and by radially extending webs 5 and webs 6 extending perpendicularly thereto in the longitudinal direction. As is clear from FIG. 1, the webs 5, 6 form a kind of lattice structure on the outer surface of the wall 3. The chambers 4 are open in the insert part 1 to the outside, however, are closed when used in the intake pipe through the boundary wall from the outside, so that defined cavities arise. The chambers 4 can then be used as Helmholtz resonators for noise mitigating effect. Alternatively, however, chambers 4 which have already been closed to the outside could be formed in the muffler 1.
[0044] Jede der Kammern 4 steht mit dem Innenraum des Schalldämpfers über eine Öffnung 7 in Verbindung. Dies wird deutlich aus Fig. 2 ersichtlich.Each of the chambers 4 communicates with the interior of the muffler via an opening 7 in connection. This is clear from Fig. 2 can be seen.
[0045] Anhand von Fig. 2, die einen vergrößerten Ausschnitt des Schalldämpfers 1 zeigt, soll die Wirkungsweise des Schalldämpfers erklärt werden.Based on Fig. 2, which shows an enlarged section of the muffler 1, the operation of the muffler will be explained.
[0046] Jede der Kammern 4 bildet einen Hohlraum, der durch die äußereEach of the chambers 4 forms a cavity through the outer
Oberfläche der Wand 3 als Grundfläche und durch die Stege 5, 6 begrenzt wird. Das Volumen der Hohlräume wird durch die Abstände der Stege 5, 6 sowie deren Höhe bestimmt. Die Hohlräume stehen mit der Öffnung 7 mit dem Innenraum, d.h. mit dem Durchflussbereich, des Schalldämpfers 1 in Verbindung. Die Hohlräume wirken bei eingebautem Schalldämpfer dann als Helmholtz-Resonatoren. Die Kammern 4 selbst werden in der Regel nicht von der Luft durchströmt. Die Kammern 4 können alternativ auch bereits bei der Herstellung als nach außen geschlossene Hohlräume des Schalldämpfers 1 gefertigt werden.Surface of the wall 3 as a base and by the webs 5, 6 is limited. The volume of the cavities is determined by the distances between the webs 5, 6 and their height. The cavities communicate with the opening 7 with the interior, i. with the flow range, the muffler 1 in conjunction. The cavities then act as Helmholtz resonators with built-silencer. The chambers 4 themselves are usually not flowed through by the air. As an alternative, the chambers 4 can already be manufactured as cavities of the muffler 1 which are closed on the outside during production.
[0047] Die Absorptionsfrequenz eines Helmholtz-Resonators hängt im wesentlichen von der Größe der Kammern 4 sowie von der Dimensionierung der Öffnungen 7 ab. Auf diese Weise können selektiv bestimmte Frequenzbänder gedämpft werden. Dies bietet die Möglichkeit, die Geräuschcharakteristik des vom Schalldämpfer nicht absorbierten Frequenzspektrums gezielt auszuwählen und einzustellen. Andererseits kann durch die Ausgestaltung unterschiedlicher Öffnungsquerschnitte der Öffnungen 7 und/oder durch den Einsatz unterschiedlicher Größen der Kammern 4 auch breitbandig gedämpft werden, um eine möglichst vollständige Schalldämpfung zu erreichen. Die Wand 3 des Schalldämpfers 1 mit den Öffnungen 7 bildet im wesentlichen eine kreisförmig gekrümmte Lochplatte, die in einem bestimmten Abstand von der Innenwand des Kanals, in dem Schalldämpfer 1 angeordnet werden soll, angeordnet ist. Der Abstand wird dabei wesentlich durch die Höhe der Stege 5, 6 bestimmt. Im Betriebszustand wirkt jeder der Helmholtz- Resonatoren schmalbandig durch die Anregung von Schwingungen, die innere Verluste erzeugen. Am größten ist die Dämpfungswirkung des
Heimholt∑-Resonators im Resonan∑fall. Die das Resonanzvolumen bestimmenden Größen, nämlich Höhe, Breite und Tiefe der Resonanzkammern 4 sind dabei kleiner als die Wellenlängen der zu dämpfenden Schallwellen.The absorption frequency of a Helmholtz resonator depends essentially on the size of the chambers 4 and on the dimensioning of the openings 7. In this way, selectively selected frequency bands can be attenuated. This offers the possibility to specifically select and adjust the noise characteristics of the frequency spectrum not absorbed by the muffler. On the other hand, can be attenuated by the design of different opening cross-sections of the openings 7 and / or by the use of different sizes of the chambers 4 broadband to achieve the fullest possible sound attenuation. The wall 3 of the muffler 1 with the openings 7 substantially forms a circularly curved perforated plate, which is arranged at a certain distance from the inner wall of the channel in which the muffler 1 is to be arranged. The distance is essentially determined by the height of the webs 5, 6. In operation, each of the Helmholtz resonators acts narrowband by exciting vibrations that produce internal losses. The greatest effect is the damping effect of the HeimholtΣ resonator in ResonanΣfall. The resonance volume determining quantities, namely height, width and depth of the resonance chambers 4 are smaller than the wavelengths of the sound waves to be damped.
[0048] Fig. 3 zeigt den erfindungsgemäßen Schalldämpfer 1 aus einer anderen Perspektive. Die zweite Öffnung 12 des Durchflussbereichs des Schalldämpfers 1 , die in der Darstellung gemäß Fig. 1 in die Blattebene hineinweist, wird von einem zweiten Flansch 11 begrenzt.Fig. 3 shows the muffler 1 according to the invention from a different perspective. The second opening 12 of the flow area of the muffler 1, which points in the illustration of FIG. 1 in the sheet plane, is bounded by a second flange 11.
[0049] Im vorliegenden Fall ist der Schalldämpfer so ausgebildet bzw. sind seine Öffnungen so angeordnet, dass der Schalldämpfer im Bereich einer Leitungskrümmung eingesetzt werden kann. Die durch die erste Öffnung 2 eintretenden Gase strömen durch den von der Wand 3 begrenzten Durchflussbereich und treten in einer oder mehreren anderen Richtungen R2 als der Einströmrichtung R1 durch die zweite Öffnung 12 wieder aus dem Schalldämpfer 1 aus. Die Erfindung soll jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt sein, sondern durchaus beispielsweise auch Schalldämpfer mit gleich bleibender Durchflussrichtung des Fluids umfassen.In the present case, the muffler is formed or its openings are arranged so that the muffler can be used in the region of a line curvature. The gases entering through the first opening 2 flow through the flow area defined by the wall 3 and exit the silencer 1 in one or more other directions R2 as the inflow direction R1 through the second opening 12. However, the invention should not be limited to this embodiment, but also include, for example, muffler with a constant flow direction of the fluid.
[0050] Die Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt eines Ansaugrohrs 9, das einen Abschnitt 10 aufweist, in dem ein wie in Fig. 1 gezeigter Schalldämpfer 1 angeordnet ist. Die Auswölbung im Abschnitt 10 entsteht durch Bereitstellung eines zusätzlichen, über den durchschnittlichen Durchflussquerschnitt des Ansaugrohrs 9 hinausgehenden Hohlraums, in den der Schalldämpfer 1 eingesetzt ist. Der Abschnitt 10 des Ansaugrohrs 9 und der Schalldämpfer 1 sind von ihrer Form her aufeinander so abgestimmt, dass der Schalldämpfer 1 genau in den zusätzlich zum Durchflussvolumen bereitgestellten Hohlraum eingesetzt werden kann. Der Durchmesser d (vgl. Fig. 1) des Durchflussbereichs des Schalldämpfers 1 ist dabei genauso groß wie der Innendurchmesser des sich an den Abschnitt 10 im Bereich 10* anschließenden Rohrabschnitts. Gleiches gilt für die andere Öffnung des Schalldämpfers im Bereich 10". Dadurch wird eine Erhöhung des Strömungswiderstands gegenüber einem nicht mit einemFig. 4 shows a section of an intake pipe 9, which has a portion 10 in which a silencer 1 as shown in Fig. 1 is arranged. The bulge in section 10 is created by providing an additional, beyond the average flow cross-section of the intake manifold 9 extending cavity into which the muffler 1 is inserted. The portion 10 of the intake manifold 9 and the muffler 1 are matched in shape to each other so that the muffler 1 can be used exactly in the cavity provided in addition to the flow volume. The diameter d (see Fig. 1) of the flow area of the muffler 1 is the same size as the inner diameter of the adjoining the section 10 in the region 10 * pipe section. The same applies to the other opening of the muffler in the range of 10 ", thereby increasing the flow resistance with respect to one not with a
Schalldämpfer ausgestatteten Ansaugrohr verhindert. Der
Durchflussbereich des Schalldämpfers 1 kann also strömungsgünstig den Konturen des Durchflussquerschnittes des Ansaugrohrs in den Übergangsbereichen 10', 10" folgen, wodurch auch beim Nachrüsten eine strömungsgünstige, Platz sparende sowie einfache und kostengünstig hersteiibare Lösung zur Verfügung gesteiit wird.Silencer equipped intake manifold prevents. Of the Flow range of the muffler 1 can therefore aerodynamically follow the contours of the flow cross-section of the intake pipe in the transitional areas 10 ', 10 ", which is a flow-friendly, space-saving and simple and inexpensive hersteiibare solution available at retrofitting even when retrofitting.
[0051] Der Schalldämpfer 1 wird durch einen Kontakt des Flansches 8 an einem Anschlag des Ansaugrohrs 9 sowie durch Anlage an einem zweiten Anschlag im Bereich der hinteren Öffnung sicher in seiner Einsatzposition gehalten.The muffler 1 is held securely by a contact of the flange 8 at a stop of the intake pipe 9 and by abutment against a second stop in the region of the rear opening in its use position.
[0052] Insbesondere ist das Ansaugrohr 9 ein zwischen Luftfilter und Turbolader angeordnetes Luftansaugrohr. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt. Vielmehr kann der erfindungsgemäße Schalldämpfer in allen möglichen Leitungen, die von einem Fluid, beispielsweise von Luft oder Abgas, durchflössen werden, eingesetzt werden. Beispielsweise kann auch die Abgasleitung eines Verbrennungsmotors mit dem erfindungsgemäßen Schalldämpfer 1 ausgestattet werden.In particular, the intake pipe 9 is an air intake pipe arranged between the air filter and the turbocharger. However, the invention is not limited to this application. Rather, the silencer according to the invention in all possible lines, which are traversed by a fluid, such as air or exhaust gas, are used. For example, the exhaust pipe of an internal combustion engine can be equipped with the silencer 1 according to the invention.
[0053] Das Ansaugrohr 9 kann aus einem geeigneten Kunststoff gefertigt sein. Prinzipiell ist auch eine einteilige Ausführung des Schalldämpfers 1 mit dem Ansaugrohr 9 denkbar.The intake pipe 9 may be made of a suitable plastic. In principle, a one-piece design of the muffler 1 with the intake pipe 9 is conceivable.
[0054] Die Fig. 5 zeigt den Öffnungsbereich des Ansaugrohrs 9 mit eingesetztem Schalldämpfer. Die Öffnungen 7 des Schalldämpfers 1 verbinden den Durchflussbereich des Schalldämpfers 1 mit den dahinter liegenden Kammern 4, die als Helmholtz-Resonatoren wirken. Im vorliegenden Beispiel ist der Schalldämpfer 1 im Bereich einer Krümmung des Rohres angeordnet. Der Schalldämpfer 1 kann sich jedoch im Rahmen der Erfindung in einen beliebigen Bereich des Ansaugrohrs 9 und über einen beliebigen Abschnitt 10 hinweg erstrecken.
5 shows the opening region of the intake pipe 9 with inserted silencer. The openings 7 of the muffler 1 connect the flow area of the muffler 1 with the underlying chambers 4, which act as Helmholtz resonators. In the present example, the muffler 1 is arranged in the region of a curvature of the tube. However, in the context of the invention, the muffler 1 can extend into any region of the intake pipe 9 and over any section 10.