DE102006020334B4

DE102006020334B4 - Filterschalldämpfer

Info

Publication number: DE102006020334B4
Application number: DE102006020334A
Authority: DE
Inventors: Jiri Klima; David Jerabek
Original assignee: MAN Diesel SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2026-04-29
Also published as: CN101063458A; DE102006020334A1; JP2007298027A; FI20070173A; FI20070173A0; CN101063458B; FI122619B; KR20070106388A; KR101178961B1

Abstract

Filterschalldämpfer (20) auf der Ansaugseite eines Verdichters eines Abgasturboladers, mit einem vorzugsweise zylindrischen Schalldämpfergehäuse aus einer Front- (1) und einer mit dem Verdichter verbindbaren Rückwand (2), die einen außen liegenden Zylindermantel (4) aus einem Lochblech abschließen und mit mehreren im Innenraum des Schalldämpfergehäuses angeordneten ringförmigen Dämpfungselementen; dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Dämpfungselemente in Form mindestens eines Außendämpfungselements (5) und mindestens eines Innendämpfungselementes (6), die koaxial zueinander und voneinander beabstandet angeordnet sind und einen im Wesentlichen zwischen ihnen koaxial und labyrinthartig verlaufenden Strömungskanal (21) unter Einbeziehung der Front- (1) und Rückwand (2) für in das Schalldämpfergehäuse einströmende Frischluft ausbilden, ausgeführt sind, so dass die Frischluft mindestens teilweise um das Außendämpfungselement (5) herum zum Verdichter geführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Filterschalldämpfer auf der Ansaugseite eines Verdichters eines Abgasturboladers gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein Bestandteil der zur Aufladung von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Großdieselmotoren genutzten Abgasturbolader, ist der Verdichter, der bei der Erfüllung seiner Funktion den wesentlichen Schallpegel des Abgasturboladers emittiert. Deshalb ist es notwendig, diesen Schallpegel des Verdichteransaugens mittels wirksamer Filterschalldämpfer zu reduzieren.
Filterschalldämpfer dieser Art werden beispielsweise auf der Ansaugseite eines Verdichters eingesetzt, der Verbrennungsluft komprimiert und einer Brennkraftmaschine zuführt. Angetrieben wird ein derartiger Verdichter von der Abgasturbine eines Abgasturboladers.
Davon abgesehen müssen aber auch die optimalen Parameter des Verdichters erreicht werden, wozu der Druckverlust der Verdichteransaugung minimiert und eine möglichst günstige Geschwindigkeitsverteilung der Ansaugluft im Leitradeintritt des Verdichters sichergestellt werden muss.
Diese Forderungen müssen auch bei der Schaffung eines wirksamen Schalldämpfers berücksichtigt werden, der bei Abgasturboladern üblicherweise mit einer Filtereinlage versehen ist und das Reinigen der Ansaugluft sicherstellt.
Aus der DE 195 14 990 B4 ist beispielsweise ein Filterschalldämpfer mit einem Gehäuse bekannt, in dem mehrere, aus Dämpfungsblechen und Absorptionselementen bestehende Dämpfungselemente angeordnet sind, bei dem die Dämpfungselemente jeweils ein Dämpfungsblech und ein Absorptionselement aufweisen und die Dämpfungselemente in radialen Nuten der Gehäusewand angeordnet sind und dabei Dämpfungsflächen der Dämpfungselemente parallel zur Zentralachse des Gehäuses orientiert sind.
Aus der EP 0 574 605 B1 ist ein weiterer Filterschalldämpfer mit mehreren ringförmigen Dämpfungselementen bekannt, welche einen konstanten Abstand voneinander aufweisen und aus mehreren, in Umfangsrichtung stehenden, aneinander gereihten Dämpfungssegmenten bestehen, dessen Gehäuse als gegossener Monoblock mit strahlenförmigen Rippen ausgebildet ist, wobei die Rippen Nuten aufweisen, in die die Dämpfungssegmente radial einschiebbar sind und dadurch in axialer Richtung des Verdichters fixiert sind.
Die Offenlegungsschrift DE 2 305 178 offenbart einen Luftfilter für eine Brennkraftmaschine. Der Luftfilter ist dadurch gekennzeichnet, dass der geräuschdämpfende Teil aus mehreren mit Abstand konzentrisch ineinander gesetzten zylinderförmigen Zwischenwänden besteht. In den einzelnen Zwischenwänden sind Luftdurchtrittsöffnungen vorgesehen, welche zu Luftdurchtrittsöffnungen benachbarter zylindrischer Zwischenwände versetzt angeordnet sind.
Bei diesen bekannten Filterschalldämpfern ist jedoch die Teileanzahl hoch und ein unerwünschter Druckverlust der Verdichteransaugung zu verzeichnen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, all diese Nachteile zu beseitigen. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Filterschalldämpfer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Teileanzahl vergleichsweise deutlich verringert ist, bei dem vergleichsweise sehr niedrige Druckverluste der Verdichteransaugluft erzielt werden, das Geschwindigkeitsfeld der Ansaugluft in der Austrittsöffnung des Filterschalldämpfers vergleichmäßigt ist und auch eine befriedigende Senkung des Schallpegels des Verdichters erzielt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Filterschalldämpfer gemäß Anspruch 1 gelöst.
Dadurch, dass bei einem Filterschalldämpfer die ringförmigen Dämpfungselemente in Form mind. eines Außendämpfungselementes und mind. eines Innendämpfungselementes, die koaxial zueinander und voneinander beabstandet angeordnet sind, und einen im Wesentlichen zwischen den Dämpfungselementen koaxial und labyrinthartig verlaufenden Strömungskanal unter Einbeziehung der Front- und Rückwand für die senkrecht zur Achse des Schalldämpfergehäuses durch den Zylindermantel des Gehäuses einströmende Frischluft ausbilden, ausgeführt sind, so dass die Frischluftmindestens um das Außendämpfungselement herum zum Verdichter geführt wird, kann eine Geometrie des Kanals, durch den die Ansaugluft in den Verdichter strömt, eingestellt werden, die einen sehr niedrigen. Druckverlust sicherstellt und vergleichsweise eine große Freiheit bei der Wahl der Materialstärke/-dicke von Front- und Rückwand, der äußeren lochblechförmigen Zylinderwand des Gehäuses, sowie der Lochbleche für das Außen- und Innendämpfungselement bietet, um eine ausreichende Steifheit des gesamten Gehäuses des Filterschalldämpfers zu erreichen.
Die abhängigen Ansprüche betreffen eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Darstellungen eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt S1 gem. der 2 eines erfindungsgemäßen Filterschalldämpfers mit einem Außen- und Innendämpfungselement innerhalb des Gehäuses und
2 einen Querschnitt S2 gemäß der 1 durch den erfindungsgemäßen Filterschalldämpfer in einer in Längsrichtung mittleren Ebene.
1 zeigt einen im Wesentlichen kreiszylindrischen Filterschalldämpfer 20, dessen Gehäuse im Wesentlichen aus einer Front- 1 und einer mit dem hier nicht gezeigten Verdichter verbindbaren Rückwand 2, die einen außen liegenden Zylindermantel 4 aus einem Lochblech abschließen, aufgebaut ist.
Um die Schallwellen aus dem Verdichter zu dämpfen, sind im Gehäuse mehrere, im vorliegenden Ausführungsbeispiel 2 ringförmige Dämpfungselemente vorgesehen. Die ringförmigen Dämpfungselemente sind in Form eines Außen- 5 und eines Innendämpfungselementes 6 ausgeführt, die koaxial zueinander und voneinander beabstandet angeordnet sind und einen im Wesentlichen zwischen ihnen koaxial und labyrinthartig verlaufenden Strömungskanal 21 unter Einbindung der Front- 1 und Rückwand 2 für die senkrecht zur Achse des Schalldämpferge häuses durch den Zylindermantel 4 des Gehäuses einströmende Frischluft ausbilden, so dass die Frischluft mind. um das Außendämpfungselement 5 herum zum Verdichter geführt wird.
Dazu ist das Innendämpfungselement 6 senkrecht auf der Frontwand 1 und das Außendämpfungselement senkrecht auf der Rückwand 2 fixiert.
Selbstverständlich ist auch denkbar, dass das Außendämpfungselement 5 senkrecht auf der Frontwand 1 und das Innendämpfungselement 6 senkrecht auf der Rückwand 2 fixiert ist.
Zur Erhöhung der Steifheit des erfindungsgemäßen Filterschalldämpfers 20 ist weiterhin vorgesehen, dass die Frontwand 1 und die benachbarte Stirnseite des Außendämpfungselementes 5 mittels des dazwischen liegenden Strömungskanals 21 überbrückender Schrauben 8 oder Rippen oder anderen steifigkeitssteigernden Verbindungselementen miteinander verbunden sind.
Die Dämpfungselemente bestehen in der Regel aus einem Tragteil in Form eines Lochblechs und einem Dämpfungsteil aus dämpfendem Material. Dazu ist das Außen- 5 und das Innendämpfungselement 6 jeweils aus einem Mantelteil in Form eines Lochblechs 22, 23, das jeweils ein kreisförmiges hohles Körperelement umhüllt, ausgeführt. Das hohle Körperelement wiederum ist mittels einer eingelegten Dämpfungsmasse 24, 25 ausgefüllt. Die Lochfläche der Lochbleche 22, 23 ist jeweils in einem gewünschten Verhältnis zur gesamten Fläche des jeweiligen Lochblechs 22, 23 eingestellt
Des Weiteren ist der Zylindermantel 4 des Schalldämpfergehäuses mit einer luftdurchlässigen, austauschbaren Filterauflage 3 belegt.
Die angesaugte Luft strömt somit entlang des Pfeils S (siehe 1), durch die auf den Umfang des Zylindermantels 4 gelegte Filterauflage 3 in den Innenraum des Filterschalldämpfers 20 und an den Dämpfungselementen 5, 6 vorbei durch das Austrittsloch 10 des Filterschalldämpfers 20 zum Verdichter.
D. h., die Ansaugluft strömt radial durch die Filterauflage 3 und durch den Außen umfang des Lochbleches des Zylindermantels 4 in den verbeugten Strömungskanal 21, der durch die koaxial im Abstand zueinander angeordneten Dämpfungselemente und der Front- 1 und Rückwand 2 des Gehäuses ausgebildet ist und von dort in das Austrittsloch 10, an das die Ansaugrohrleitung des Verdichters angelenkt ist.
Wobei auch eine Ausführungsvariante denkbar ist bei der die. Ansaugluft axial durch eine aus Lochblech bestehende Frontwand 1 angesaugt wird, oder die Ansaugung über beide Flächen – Frontwand 1 und Außenzylinder 4 – stattfindet.
Wegen des vergleichsweise langen, labyrinthartigen Strömungskanals 21 kann eine gute Schalldämpfung erreicht werden, da bekanntlich bei auftretenden Druckbergen der Schallwellen die vorbeiströmende Luft in die Dämpfungsmasse 24, 25 der Dämpfungselemente 5, 6 hineingedrückt und bei auftretenden Drucktälern wieder herausgesaugt wird, so dass auf diese Weise die Schallwellenamplituden stark reduziert werden. Bei der Auslegung des Strömungskanals ist auf die Abstimmung des Verhältnisses zwischen Kanallänge I und Kanalbreite b auf die zu dämpfende Schallfrequenz zu achten.
Aus den vorangeschilderten Gründen ergibt sich auch ein weiterer Vorteil dadurch, dass die Lochfläche jeweils in einem gewünschten Verhältnis zur gesamten Fläche des jeweiligen Lochbleches 22, 23 für die Dämpfungselemente eingestellt ist. Dabei ist auch eine Ausführung der Lochbleche 22 und 23 als Helmholzresonnator denkbar, so wie sie beispielsweise in der DE 198 18 873 A1 beschrieben ist.
Bei dem verwendeten Material für die Dämpfungsmasse 24, 25 kann es sich um einen offenzelligen Schaumstoff, wie in der DE 195 14 990 B4 erwähnt, Fasermatten oder andere schallabsorbierende Materialien handeln. Für die Filterauflage 3 des Zylindermantels 4 kann, wie in der EP 0 574 605 B1 erwähnt ist, ein Kunststoff, Metallgewebe, Filterpapier oder Verbundfilter aus unterschiedlichen Materialien verwendet werden.
Des Weiteren kann der Filterschalldämpfer 20 mit weiterem Zubehör ausgerüstet sein. So können beispielsweise an der Außenseite der Frontwand 1 Verschlüsse zum Anbringen von Sensoren 9 oder an der Außenseite der Rückwand 2 eine Zuführung 7 für ein Reinigungsmedium vorgesehen sein.
2 zeigt nochmals einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filterschalldämpfers 20 in der Ebene S2-S2 gemäß der 1. Abweichend von 2. ist auch ein nicht rotationssymmetrischer Aufbau des Schalldämpfers beispielsweise in rechteckiger oder ovaler Form denkbar.

Claims

Filterschalldämpfer (20) auf der Ansaugseite eines Verdichters eines Abgasturboladers, mit einem vorzugsweise zylindrischen Schalldämpfergehäuse aus einer Front- (1) und einer mit dem Verdichter verbindbaren Rückwand (2), die einen außen liegenden Zylindermantel (4) aus einem Lochblech abschließen und mit mehreren im Innenraum des Schalldämpfergehäuses angeordneten ringförmigen Dämpfungselementen; dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Dämpfungselemente in Form mindestens eines Außendämpfungselements (5) und mindestens eines Innendämpfungselementes (6), die koaxial zueinander und voneinander beabstandet angeordnet sind und einen im Wesentlichen zwischen ihnen koaxial und labyrinthartig verlaufenden Strömungskanal (21) unter Einbeziehung der Front- (1) und Rückwand (2) für in das Schalldämpfergehäuse einströmende Frischluft ausbilden, ausgeführt sind, so dass die Frischluft mindestens teilweise um das Außendämpfungselement (5) herum zum Verdichter geführt wird.
Filterschalldämpfer (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innendämpfungselement (6) senkrecht auf der Frontwand (1) und das Außendämpfungselement (5) senkrecht auf der Rückwand (2) fixiert ist.
Filterschalldämpfer (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontwand (1) und die benachbarte Stirnseite des Außendämpfungselementes (5) mittels den dazwischen liegenden Strömungskanal (21) überbrückender Verbindungselemente miteinander verbunden sind.
Filterschalldämpfer (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außendämpfungselement (5) senkrecht auf der Frontwand (1) und das Innendämpfungselement (6) senkrecht auf der Rückwand (2) fixiert ist.
Filterschalldämpfer (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylindermantel (4) des Schalldämpfergehäuses mit einer luftdurchlässigen, austauschbaren Filterauflage (3) belegt ist.
Filterschalldämpfer (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außendämpfungselement (5) und das Innendämpfungselement (6) jeweils ein Mantelteil in Form eines Lochbleches (22, 23), das ein kreisförmiges hohles Körperelement umhüllt, aufweist, das hohle Körperelement mittels einer eingelegten Dämpfungsmasse (24, 25) ausgefüllt ist und die Lochfläche jeweils in einem gewünschten Verhältnis zur gesamten Fläche des jeweiligen Lochbleches (22, 23) eingestellt ist.
Filterschalldämpfer (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochblech 22 und oder das Lochblech 23 als Helmholzresonnator ausgeführt ist.