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Die
Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für ein
Bauteil, in dem sich ein zu bedämpfender Schall ausbreitet,
insbesondere in einem Ansaugkanal und einem Auslasskanal eines Verbrennungsmotors.
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Schalldämpfer
werden bei Brennkraftmaschinen zur Reduzierung von Schallemissionen
in die Umgebung eingesetzt. Beispielsweise werden in einem Abgastrakt
oder Frischlufttrakt einer Brennkraftmaschine Schalldämpfer
angeordnet, um den von der Brennkraftmaschine erzeugten und sich
darin ausbreitenden Schall zu dämpfen. Ebenso werden in
Kraftfahrzeugen Schalldämpfer in einem Ansaugluftsystem
oder in einem Frischlufttrakt angeordnet, um beispielsweise bei
einer mit einem Abgasturbolader aufgeladenen Brennkraftmaschine
den vom Abgasturbolader erzeugten und sich im Frischlufttrakt ausbreitenden
Schall zu dämpfen.
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Aufgrund
der immer strenger werdenden Regelungen zur Schallemission steigen
die Anforderungen an solche Schalldämpfer. Darüber
hinaus ist es erforderlich, Schalldämpfer mit einer hohen
Dämpfungswirkung an unterschiedliche Einbausituationen in
einfacher Weise anzupassen.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfer
zu schaffen, der einen relativ einfachen Aufbau aufweist und somit
einfach integrierbar und/oder montierbar ist und eine hohe Dämpfungswirkung
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Durch
die Ausgestaltung eines Schalldämpfers mit einem Schalldämpferkörper,
der zumindest eine Kulisse umfasst, die sich zumindest teilweise
in Achslängsrichtung des Schalldämpfers erstreckt
und zumindest einen Hohlraum umfasst, der zumindest abschnittsweise
durch ein Absorberelement ausgebildet ist, welches aus zumindest
einer Schicht aus einem schallabsorbierenden Material aufgebaut
ist, wird eine hohe Dämpfungswirkung ermöglicht,
wobei gleichzeitig eine einfache Anpassung an unterschiedliche Einbausituationen
gegeben ist. Die Ausgestaltung einer solchen Kulisse mit zumindest
abschnittsweise einem Absorberelement ermöglicht darüber
hinaus eine Vielzahl von Einsatzfällen. Durch die Ausgestaltung
eines Hohlkörpers, der zumindest abschnittsweise durch
das Absorberelement umgeben ist, wird eine hohe Absorptionswirkung
erzielt. Gleichzeitig wird durch die Bildung des Hohlraumes ermöglicht,
dass auftretende Schwingungen zumindest durch das Absorberelement
absorbiert werden können. Durch den gebildeten Hohlraum
kann des Weiteren erzielt werden, dass die bei der Schallabsorption
erzeugte Wärme aufgenommen und abgebaut werden kann, wodurch
die Schallabsorption verbessert wird.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Absorberelement aus einem Metallgewebe ausgebildet ist.
Hierzu wird bevorzugt ein plattenförmig ausgebildetes Element
aus einem Metallgewebe eingesetzt, wobei dessen Gewebe bevorzugt
mechanisch gefügt, gesintert oder gewalzt und kalibriert
wurde. Alternativ kann anstelle eines Metallgewebes auch ein Kunststoffgewebe
oder ein mikroperforiertes Material aus Metall oder Kunststoff als
auch aus Metall, Kunststoff oder Papier eingesetzt werden.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Schalldämpferkörper zumindest ein Halteelement
zur Aufnahme und Positionierung der zumindest einen Kulisse aufweist.
Dieses Halteelement kann in seiner Ausgestaltung vielfältig
ausgebildet und an die jeweiligen Einsatzfälle angepasst
sein. In einem ersten Ausführungsbeispiel kann das Halteelement
Teil des Bauteils sein, welches zu bedämpfen ist. Beispielsweise
können Kulissen zur Bildung eines Schalldämpferkörpers
unmittelbar an einer Rohrwandung befestigt sein, so dass das Halteelement
die Rohrwandung darstellt. Alternativ kann eine zusätzliche Hülse
oder ein Gerippe als Halteelement ausgebildet sein, welches in das
Bauteil eingesetzt wird, um die Kulissen aufzunehmen. In einer weiteren
Ausführungsform kann das Halteelement als Adapterplatte ausgebildet
sein, um beispielsweise den Schalldämpferkörper
unmittelbar an einem Anschlussstutzen des zu bedämpfenden
Rohrquerschnitts zu befestigen. Insbesondere kann eine solche Adapterplatte
zur Anordnung an einem Ansaugflansch von beispielsweise einem Abgasturbolader
ausgebildet sein. Des Weiteren kann das Halteelement beispielsweise
als Halteplatte ausgebildet sein, um nach dem Einsetzen in einen
Luftfilter an dem Boden und/oder Deckel fixiert zu werden. Ebenso
kann der Schalldämpferkörper auf einen Luftfilter
oder ein Filterelement aufgesetzt werden, wobei das Halteelement wiederum
zur Fixierung am Boden oder Deckel eines solchen Filters vorgesehen
ist. Somit kann das Halteelement ein separates Bauteil zur Aufnahme
von einzelnen Kulissen zur Bildung eines Schallkörpers
darstellen oder ein Teil des Bauteils sein, welches den zu bedämpfenden
Schall führt.
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Durch
die Ausgestaltung eines Schalldämpfers mit einem Schalldämpferkörper,
der zumindest eine Kulisse aufweist, ist ein einfacher Aufbau für
einen Schalldämpfer oder Schalldämpfereinsatz
gegeben, der flexibel an verschiedene Anwendungs- und Einsatzfälle
anpassbar ist. Bevorzugt sind zumindest zwei Kulissen zur Bildung
des Schalldämpferkörpers vorgesehen und derart
zueinander angeordnet, so dass ein Spalt ausgebildet und eine hohe
Dämpfungswirkung erzielt wird. Der Spalt kann bevorzugt parallel
oder konisch durch zwei einander zugeordnete Absorberabschnitte
der Absorberelemente gebildet werden.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
die Kulisse ein band- oder streifenförmiges, vorzugsweise
vollflächiges, Trägerelement umfasst, an welchem
vorzugsweise über die gesamte Länge das Absorberelement
angeordnet ist. Die Kulissen sind als längsgestreckte Körper
ausgebildet, so dass ein Schall, der beispielsweise radial und axial
auf den Schalldämpferkörper zuläuft,
bedämpft wird, wobei ein Medium, wie beispielsweise Luft,
nach dem Zuführen in den Schalldämpferkörper
umgelenkt wird und abströmen kann. Durch die Längserstreckung
der Kulissen wird ein Schalldämpferkörper mit
mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Spalten
gebildet, deren Länge beispielsweise ein Vielfaches der
Spalttiefe entspricht, so dass ein großvolumiger und großflächiger Absorberkörper
mit einer hohen Dämpfungswirkung erzielt wird. Bevorzugt
sind die Absorberelemente beidseitig am Trägerelement vorgesehen,
so dass die Kulisse symmetrisch ausgebildet ist und für
den Einsatz und die Anordnung zu einem Schalldämpferkörper
vereinfacht ist. Das Trägermaterial kann beispielsweise
auch als schallharte Wand ausgebildet sein.
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Das
Trägerelement der Kulisse weist bevorzugt an jeder Seitenfläche
ein Absorberelement auf, wobei die jeweiligen Längskanten
des Absorberelements an dem Trägerelement angreifen und
ein dazwischen liegender Absorberabschnitt beabstandet zum Trägerelement
angeordnet ist. Dadurch wird zwischen dem Trägerelement
und dem Absorberabschnitt ein Hohlraum oder Zwischenraum ausgebildet.
Das Trägerelement ist bevorzugt aus einem vollflächigen
und ebenen Material ausgebildet, so dass die in das Absorberelement
eindringenden Schallwellen reflektieren und die Schallschnellen
ihr Maximum in der Wand des Absorberelementes erreichen, um eine
Dämpfungswirkung zu erhalten. Alternativ kann das Trägerelement
auch aus einem schallabsorbierenden Material, insbesondere demselben
Material wie das Absorbermaterial, hergestellt sein.
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Nach
einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Absorberelement parallel oder konisch zum Trägerelement beabstandet
angeordnet ist. In Abhängigkeit der grundsätzlichen
Anordnung und Ausrichtung der Kulisse mit weiteren Kulissen zur
Bildung eines Schalldämpferkörpers kann der Abstand
des Absorberabschnittes zum Trägerelement gewählt
werden. Gleichzeitig können dadurch auch die herrschenden Bedingungen
zur Schallreduzierung einfließen, um eine Abstand des Absorberelementes
zum Trägerelement derart zu wählen, dass die an
dem Trägerelement reflektierenden Schallschnellen im Absorberelement
ihr Maximum erreichen.
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Die
Kulissen, insbesondere die mit Abstand zum Trägerelement
angeordneten Absorberabschnitte der Absorberelemente, sind in einem
Winkel zueinander angeordnet, so dass die einander gegenüberliegenden
Absorberabschnitte von benachbarten Kulissen einen zur Längsmittelachse
des Schalldämpferkörpers sich erstreckenden Spalt
bilden, der parallel oder konisch ausgebildet ist. Durch die vorzugsweise
einseitige Aufnahme der Kulissen an einem vorzugsweise als Halteplatte
ausgebildeten Halteelement ist eine einfache Anordnung und Montage als
auch Ausrichtung der sich in Achslängsrichtung erstreckenden
Kulissen ermöglicht. Durch den sich verjüngenden
Spalt, vorzugsweise konisch zulaufenden Spalt, wird ermöglicht,
dass sowohl Schallwellen mit hohen Frequenzen als auch Schallwellen
mit kleinen Frequenzen absorbiert werden können. Dabei werden
durch den anfänglichen breiten Spalt niedrige Frequenzen
und durch den konisch sich verjüngenden Spalt hohe Frequenzen
gedämpft.
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Der
Schalldämpferkörper ist gemäß einer vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung durch eine Anordnung der Kulissen ausgebildet,
bei der die Kulissen radial nach außen weisend angeordnet
sind. Die Querachse der Kulissen ist somit zur Längsmittelachse
des Schalldämpferkörpers hin ausgerichtet, das
heißt, dass die Kulissen sternförmig zur Längsmittelachse
des Schalldämpferkörpers angeordnet sind. Durch
die Anzahl und/oder Breite der Kulissen eines Schalldämpferkörpers,
die zur Längsmittelachse sternförmig ausgerichtet
sind, kann die Spaltbreite als auch deren Verjüngung bestimmt
werden.
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Nach
einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Kulissen des Schalldämpferkörpers radial
nach außen weisend und in Umfangsrichtung geneigt ausgebildet sind.
Somit sind die Kulissen turbinenrad- oder schaufelradförmig
angeordnet. Dadurch kann eine asymmetrische Ausbildung des sich
zur Längsmittelachse des Schalldämpferkörpers
verjüngenden Spaltes erzielt werden.
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Die
Ausbildung der Spaltbreite und Spaltgeometrie zwischen den vorzugsweise
radial nach außen weisenden Kulissen oder alternativ turbinenradförmig
angeordneten Kulissen kann vorteilhafterweise durch die Geometrie
des Absorberabschnittes bestimmt werden. Beispielsweise kann der
Absorberabschnitt, der beabstandet zum Trägerelement vorgesehen
ist, eine rechteckförmige, keilförmige, kreisförmige,
würfelförmige, zylinderförmige, runde,
L-förmige oder tragflügelförmige Ausgestaltung
aufweisen. Dadurch lassen sich in Abhängigkeit der Anwendungsfälle
die Spaltbreiten als auch die Spaltformen variieren, um die Absorption
zu optimieren. Beispielsweise können auch stufenförmige
oder schrägverlaufende als auch spiralförmig ausgebildete
Spalten zwischen den Kulissen vorgesehen sein. Die Kulissen sind
dabei entsprechend in der Geometrie ausgebildet. Beispielsweise
bei einem stufenförmigen Spalt können auch mehrere
Kulissen in Längsrichtung des Schalldämpferkörpers
zueinander beispielsweise um deren Dicke versetzt angeordnet sein.
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Der
Schalldämpferkörper weist nach einer weiteren
alternativen Ausgestaltung einen Schalldämpferkörper
auf, der aus einem Grundkörper mit daran angeordneten Trägerelementen
besteht, die radial nach außen verlaufend ausgerichtet
sind und an deren radial äußeren Enden und radial
inneren Enden oder an äußeren Enden des Trägerelementes und
am Grundkörper Befestigungsabschnitte zur Anordnung und
Aufnahme eines Absorberelementes vorgesehen sind. Dadurch kann in
einfacher Weise ein Schalldämpferkörper ausgebildet
werden. Die Trägerelemente können bevorzugt an
dem Grundkörper einzeln einsetzbar sein. Nach einer alternativen
Ausgestaltung sind die Trägerelemente mit einem Grundkörper
einstückig verbunden.
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Nach
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
der Schalldämpferkörper einen Grundkörper
aufweist, der als Strangpressprofil ausgebildet ist. Dadurch können
selbst aufwändige Geometrien kostengünstig hergestellt werden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper einen
spiralförmigen oder stufenförmigen Aufbau aufweist.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung des Schalldämpferkörpers,
welche einen Grundkörper und daran angeordnete oder befestigte
Trägerelemente ausweist, ist vorgesehen, dass ein Absorberabschnitt
des Absorberelementes zum Trägerelement beabstandet angeordnet
ist und die jeweiligen Enden des Absorberelementes zwischen den
Befestigungsabschnitten am Trägerelement und/oder Grundkörper
aufgenommen sind. Dadurch bildet sich ein Spalt zwischen den beiden
einander gegenüberliegenden Absorberabschnitten der benachbarten Kulissen.
Bevorzugt sind die Absorberelemente derart positioniert, dass der
zwischen den Absorberabschnitten gebildete Spalt radial nach innen
verlaufend konisch oder parallel ausgebildet ist.
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Bei
dem Schalldämpferkörper, der einen Grundkörper
und wenigstens ein Trägerelement aufweist, sind die Befestigungsabschnitte
bevorzugt nutenförmig ausgebildet. Dies weist den Vorteil
auf, dass die streifenförmig ausgebildeten Absorberelemente
mit deren Längskanten in die Befestigungsabschnitte einsetzbar
sind und aufgrund der Biegesteifigkeit der Absorberelemente sich
selbsthaltend darin positionieren. Die Befestigungsabschnitte am äußeren
Ende der Trägerelemente sind bevorzugt in Umfangsrichtung
einer Mantelfläche des Schalldämpferkörpers
ausgerichtet. Die nahe an der Längsachse des Schalldämpferkörpers
angeordneten Befestigungsabschnitte sind radial nach außen
weisend offen ausgebildet und erstrecken sich in Analogie zu den
außen liegenden Befestigungsabschnitten entlang der Längsachse
des Schalldämpferkörpers.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
ein zwischen zwei zueinander benachbarten Kulissen ausgebildeter
Spalt eine Spaltbreite am Spalteintritt aufweist, die einem Abstand
zwischen dem Trägerelement und dem Absorberabschnitt des
Absorberele mentes entspricht, das an dem Trägerelement
angeordnet ist. Dadurch wird erzielt, dass eine Absorberbreite zwischen
dem Trägerelement und dem Absorberelement der Spaltbreite
entspricht und die den Spalt bildenden Absorberabschnitte denselben
Abstand aufweist wie das Trägerelement zum Absorberabschnitt.
Dadurch können optimale Dämpfungswirkungen erzielt
werden.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Absorberabschnitt einen L-förmigen Verlauf aufweist,
wobei der kurze Schenkel des Absorberelementes an einem radial außen
liegenden Befestigungsabschnitt des Trägerelementes angreift.
Diese Anordnung ermöglicht eine einfache Montage des Absorberelementes,
indem die zunächst innenliegende Längskante des
streifenförmigen Absorberelementes am Grundkörper
eingesetzt und anschließend das radial äußere
und freie Ende durch eine Biegung in dem Befestigungsabschnitt eingesetzt
wird. Die daraus resultierende Deformierung bewirkt eine Eigenspannung,
wodurch das Absorberelement bevorzugt ohne zusätzliche
Befestigungsmittel in dem Befestigungsabschnitt selbsthaltend, geklebt,
gefügt, geschweißt oder dergleichen angeordnet
ist.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der lange Schenkel
des L-förmigen Absorberabschnittes radial innenliegend
am Grundkörper oder Trägerelement vorgesehen und
bildet mit dem benachbarten Absorberabschnitt den sich konisch oder
parallelen verjüngenden Spalt. Gleichzeitig wird die Absorberbreite
zwischen Trägerelement und Absorberabschnitt verringert.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass die Kulissen des Schalldämpferkörpers
gleichmäßig zueinander, vorzugsweise in einer
Winkellage, beabstandet und in deren Längserstreckung parallel
zur Längsmittelachse des Schalldämpferkörpers
angeordnet sind. Dadurch kann eine gleiche Spaltgeometrie zwischen den
Kulissen ausgebildet werden. Des Weiteren kann der Schalldämpfer
ohne eine bevorzugte Ausrichtung in oder an dem Bauteil befestigt
werden. Dadurch wird die Montage vereinfacht.
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Nach
einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Schalldämpferkörper eine Anordnung der
Kulissen aufweist, bei der mehrere Kulissen mit einem rechteck- oder
quaderförmigen, dreieckigen, runden oder mehrförmigen
Querschnitt und unterschiedlichen Breiten parallel stufenförmig
zueinander ausgerichtet in einem ersten Quadranten innerhalb einer
Kreisfläche an dem als Halteplatte ausgebildeten Halteelement
vorgesehen sind und eine analoge Anordnung in dem zweiten Quadranten
um 90° gedreht angeordnet ist und analog zur Anordnung
der Kulissen im zweiten Quadranten eine Anordnung im dritten und vierten
Quadranten vorgesehen ist. Dadurch kann ebenfalls beim Einsatz der
Kulissen bestehend aus einem Trägerelement und bevorzugt
beidseitig angeordnetem Absorberelement bei paralleler Ausrichtung
ein Schalldämpferkörper ausgebildet sein. Diese
Kulissen sind ebenfalls einseitig an einer Halteplatte befestigt,
so dass diese Schalldämpferkörper in einen Kanal
oder ein Rohr zur Führung eines Mediums oder Fluids eingesetzt
werden können.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass ein zwischen dem Trägerelement und dem Absorberabschnittes des
Absorberelementes gebildeter Zwischenraum mit einem Schallabsorptionskörper
ausgebildet ist. Dadurch kann eine zusätzliche Dämpfungswirkung erzielt
werden. Bevorzugt kann dieser Zwischenraum durch einen schaumförmigen
Körper ausgefüllt sein.
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Nach
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
der Schalldämpferkörper patronenförmig
zum Einsatz in ein schallführendes und zu bedämpfendes
Bauteil oder hauben- oder hülsenförmig zum Aufsetzen
auf ein solches Bauteil ausgebildet ist. Somit können sowohl
Einsätze als auch Umhausungen ausgebildet werden, die zur
Schallemission dienen.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Hohlraum der Kulisse vollständig durch das Absorberelement
umgeben ist. Dadurch kann in einfacher Weise aus einem Material
eine Kulisse zur Bildung eines Schalldämpferkörpers
ausgebildet sein. Dies erleichtert die Herstellung solcher Kulissen.
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Des
Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Kulisse, die insbesondere
nur durch das Absorberelement gebildet ist, einen tropfenförmigen oder
ballonförmigen Querschnitt aufweist. Dieser wird insbesondere
dadurch erreicht, dass die beiden einander gegenüberliegenden
langen Seitenkanten eines streifenförmigen Absorberelementes
zusammengeführt oder zumindest benachbart zueinander angeordnet
werden.
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Bevorzugt
werden die beiden langen Seitenkanten eines streifenförmigen
Absorberelementes, die einander zugeordnet sind, zueinander fixiert
und bilden einen Befestigungsabschnitt für die Kulisse, um
diese an einem Halteelement zu fixieren. Durch die Fixierung der
beiden Seitenkanten beziehungsweise der daran angrenzenden Abschnitte
erfolgt eine Aussteifung des Absorptionsmaterials entlang des Bereiches
der Seitenkante, der wiederum die Befestigung der Kulisse im Halteelement
erleichtert.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung dieser alternativen Ausführungsform
der Kulisse ist vorgesehen, dass sich in dem Hohlraum, der durch
das Absorberelement umgeben ist, zumindest ein Stegabschnitt eines
Trägerelementes erstreckt. Dadurch kann der Hohlraum zweigeteilt
oder mehrgeteilt werden, so dass bei einer Reflektion der Schallwellen
die Schallschnellen ihr Maximum in der Wand des Absorberelementes
wiederum erreichen können.
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Bevorzugt
ist der Stegabschnitt des Trägerelementes ebenfalls aus
einem Material des Absorberelementes hergestellt. Alternativ kann
auch eine schallharte Wand vorgesehen sein, die beispielsweise durch
einen Blechstreifen oder ein sonstiges festes Material ausgebildet
sein kann.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der alternativen Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Befestigungsabschnitt der Kulisse in eine
Nut oder Vertiefung eines Grundkörpers einsteckbar oder
durch eine Klemmung, Fügung, Verschraubung oder dergleichen
fixierbar sein. Somit kann beispielsweise ein in der Geometrie einfacher rohrförmiger
Grundkörper mit Längsnuten ausgebildet sein, der
zur Aufnahme von mehreren sternförmig angeordneten Kulissen
vorgesehen ist. Solche Schalldämpferkörper können
als Patronen in Rohrleitungen oder dergleichen einsetzbar sein.
Alternativ weist diese Befestigung den Vorteil auf, dass diese flexibel
auch unmittelbar an dem Bauteil befestigbar ist, ohne dass ein Grundkörper
erforderlich ist.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der alternativen Ausführungsform
ist vorgesehen, dass an der Kulisse zumindest einseitig ein Reflektor
vorgesehen ist, der sich zumindest abschnittsweise entlang dem Hohlraum
der Kulisse erstreckt. Dadurch kann die gleiche Wirkung erzielt
werden wie durch den Stegabschnitt des Trägerelementes,
der sich in den Hohlraum der Kulisse erstreckt. Alternativ kann
auch beidseitig der Kulisse ein solcher Reflektor angeordnet werden.
Der Reflektor ist bevorzugt aus demselben Material hergestellt,
welches zur Herstellung des Absorberelementes verwendet wird.
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Der
vorbeschriebene Schalldämpfer wird bevorzugt in Luftfiltern
oder als Mantel von Brennkraftmaschinen eingesetzt. Ein solcher
Schalldämpfer kann sowohl im Frischlufttrakt beziehungsweise
im Luftansaugsystem vor und/oder nach einem Filter als auch im Abgastrakt
eingesetzt werden.
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Die
Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen
und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in
den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben
und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen
zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder
zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt
werden. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Schalldämpfers,
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2a eine
perspektivische Darstellung einer Kulisse eines Schalldämpferkörpers
des Schalldämpfers gemäß 1,
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2b eine
schematische Schnittdarstellung der Kulisse gemäß 2a entlang
der Linie II-II,
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3 eine
perspektivische Darstellung einer alternativen Ausführungsform
des Schalldämpfers zu 1,
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4 eine
schematische Ansicht auf eine Stirnseite einer weiteren alternativen
Ausführungsform des Schalldämpfers zu 1,
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5 eine
perspektivische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen
Ausführungsform eines Schalldämpfers,
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6 eine
schematische Seitenansicht des Schalldämpfers gemäß 5,
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7 eine
schematische Stirnansicht im Teilquerschnitt auf einen Schalldämpferkörper
des Schalldämpfers gemäß 5
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8 eine
perspektivische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen
Ausführungsform eines Schalldämpfers und
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9 eine
schematische Seitenansicht des Schalldämpfers gemäß 8.
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In 1 ist
perspektivisch ein erfindungsgemäßer Schalldämpfer 11 dargestellt,
der beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine zum Einsatz kommen
kann, um dort Schall zu dämpfen, der im Wesentlichen durch
den Antrieb eines Turboladers erzeugt wird. Der Schalldämpfer 11 ist
hierfür bevorzugt in einem Ansaugtrakt vorgesehen, wobei
im Ausführungsbeispiel der Schalldämpfer 11 stromauf des
Luftfilters 12, also rohluftseitig, eingesetzt und in einem
Ansaugkanal 14 mit einem Ende positioniert ist. Somit wird
Luft gemäß Pfeil I aus der Umgebung angesaugt und
gelangt durch den Luftfilter 12 über den Schalldämpfer 11 zum
Ansaugtrakt. Der vom Abgasturbolader erzeugte Schall ist gegenläufig
(Pfeil II) zur Ansaugung und erzeugt ein Pfeifen, beispielsweise
zwischen 8 und 16 kHz und würde ohne den Schalldämpfer 11 nahezu
ungehindert in die Umgebung austreten. Der Schalldämpfer 11 ist
bevorzugt möglichst nahe zur Schallquelle positioniert,
um deren Schall zu bedämpfen. Der Schalldämpfer 11 kann stromab
eines Luftfilters 12, also reinluftseitig, als auch ebenso
vor dem Filter oder dem Luftfilter 12 außen umgebend,
beispielsweise als Mantel oder Haube, angeordnet sein.
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Der
Schalldämpfer 11 umfasst gemäß einer ersten
Ausführungsform ein Halteelement 16 und eine Schalldämpferkörper 17,
der aus mehreren Kulissen 18 besteht. Das Halteelement 16 ist
bevorzugt als Halteplatte ausgebildet. Die Kulissen 18 erstrecken
sich entlang einer Längsmittelachse 20 des Schalldämpferkörpers 17 und
bilden einen zylindrischen Körper, der in ein Rohr oder
den Ausgangskanal 14 einsetzbar ist. Im Ausführungsbeispiel
wird die Halteplatte 16 an einem Luftfilter 12 befestigt
und liegt an der Stirnseite des Luftfilters 12 bündig
an. Alternativ können die Kulissen 18 gedrallt
oder spiralförmig ausgebildet sein. Die der Brennkraftmaschine zuzuführende
Luft wird über den Ansaugkanal 14 zugeführt
und tritt radial über den Luftfilter 12 in den
Ansaugkanal. Der absorbierende Schall vom Abgasturbolader verläuft
gegenläufig, das heißt, der Schall fließt
am Absorber vorbei und tritt über den Luftfilter radial
nach außen. Die Strömungsrichtung der Luft und
Schallrichtung ist entgegengesetzt.
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Der
Schalldämpferkörper 17 besteht aus einer
Vielzahl von Kulissen 18, die an einer Stirnseite an des
Halteelementes 16 fixiert sind. Alternativ können
die Kulissen 18 auch direkt über das Haltelement 16 an
dem Filterboden des Luftfilters 12 angeordnet sein. Der
Schalldämpferkörper 17 kann auch an den Deckel
des Luftfilters 12 ohne Halteelement 16 befestigt
werden, zum Beispiel durch Eingießen, Schrauben, Fügen,
Schweißen, Kleben oder dergleichen. Die gegenüberliegenden
Stirnseiten der Kulissen 18 können in dem Ansaugkanal 14 positioniert und
können beispielsweise durch ein Ringsegment zusätzlich
zum Ansaugkanal 14 und/oder zueinander fixiert werden.
Die Kulissen 18 sind band- oder streifenförmige
Körper, deren Längserstreckung ein Vielfaches
zur Breite und Dicke des Körpers bilden kann. Bevorzugt
sind die band- oder streifenförmig ausgebildeten Kulissen 18 sternförmig
an der Halteplatte 16 positioniert, wie in 1 dargestellt
ist, so dass sich über den Umfang verteilt gleichförmig
ausgebildete Spalte 22 zwischen zwei benachbarten Kulissen 18 ergeben.
Dieser Spalt 22 ist parallel oder kann sich konisch verjüngen
zur Längsmittelachse 20 des Schalldämpferkörpers 17.
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In 2a ist
perspektivisch und vergrößert eine Kulisse 18 dargestellt. 2b zeigt
einen schematischen Querschnitt der Kulisse 18 gemäß 2a.
Die Kulisse 18 besteht aus einem Trägerelement 24,
welches beispielsweise als vollflächiges streifenförmiges
Band aus Aluminium, Kunststoff, Metall oder dergleichen hergestellt
ist. Alternativ kann das Trägerelement 24 auch
aus einem absorbierenden Material hergestellt sein. Beidseitig des Trägerelementes 24 ist
ein Absorberelement 26 vorgesehen. Dieses Absorberelement 26 ist
mit dessen Längskanten 27 am Trägerelement 24 befestigt.
Zwischen den Längskanten 27 ist ein Absorberabschnitt 28 ausgebildet,
der beabstandet zur Seitenfläche 25 des Trägerelementes 24 positioniert
ist, wodurch ein Hohlraum 30 ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel gemäß 2a bildet
das Absorberelement 26 mit dem Trägerelement 24 eine
rechteckförmige Geometrie. Die Absorberelemente 26 sind
bevorzugt beidseitig gleich ausgebildet und umschließen
jeweils einen Hohlraum 30. Alternativ kann vorgesehen sein, dass
der Absorberabschnitt 28 auf einer Seitenfläche 25 des
Trägerelements 24 eine andere Geometrie als auf
der gegenüberliegenden Seite aufweist. Die Geometrien der
Absorberabschnitte 28 können weitere geometrische
Formen aufweisen, die in Kombination mit den weiteren benachbarten
Kulissen 18 zur Bildung eines Schalldämpferkörpers 17 konisch
sich verjüngende Spalte 22 oder auch parallele
Spalte, wie dies nachfolgend in 4 noch beschrieben wird,
sowie stufen- oder spiralförmige Spalte, aufweisen. Beispielsweise
können keilförmige, halbkreisförmige,
runde, elliptische, tragflügelförmige, quaderförmige
oder würfelförmige Geometrien der Absorberabschnitte 28 vorgesehen
sein.
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Das
Absorberelement
26 ist bevorzugt aus einem Metallgewebe
hergestellt. Dieses Metallgewebe kann durch Kett- und Schussfäden
ausgebil det werden und ist bevorzugt mechanisch gefügt,
insbesondere gewalzt. Aus einem plattenförmigen Element
des Metallgewebes werden die Absorberelemente
26 hergestellt.
In Abhängigkeit des Einsatzfalles des Schalldämpfers
11 kann
anstelle eines Metallgewebes ein analoges Kunststoffgewebe vorgesehen
sein. Diese Metall- oder Kunststoffgewebe können zusätzlich
galvanisch behandelt und/oder lackiert werden. Solche Metall- oder
Kunststoffgewebe sind aus der
DE 10 2004 039 709 B3 bekannt. Eine weitere
Ausführungsform der Metall- und Kunststoffgewebe ist aus
der
DE 103 45 575
B3 bekannt. Auf beide wird vollumfänglich Bezug
genommen. Weitere Arten von Metallgeweben können ebenso
eingesetzt werden. Des Weiteren können mikroperforierte
Materialien aus Metall oder Kunststoff als auch Vliese aus Metall
und/oder Kunststoff eingesetzt werden.
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Zur
Befestigung der Kulisse 18 an dem Halteelement 16,
wie beispielsweise der Halteplatte 16 am Filterboden oder
Filterdeckel, einem Ansaugstutzen oder dergleichen, sind bevorzugt
stirnseitig in dem Trägerelement 24 Befestigungsabschnitte,
insbesondere Bohrungen, vorgesehen, um die Kulissen 18 durch
eine Halterung, insbesondere über eine Schraubverbindung,
lösbar zu befestigen.
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In 3 ist
eine alternative Ausführungsform des Schalldämpfers 11 zu 1 dargestellt.
Der Aufbau des Schalldämpfers 11 entspricht prinzipiell
dem in 1. Abweichend hierzu sind die Kulissen 18 zur Bildung
eines Schalldämpferkörpers 17 in Umfangsrichtung
geneigt ausgerichtet, so dass eine schaufelradförmige Anordnung
der Kulissen 18 vorgesehen ist.
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In 4 ist
eine weitere alternative Ausführungsform eines Schalldämpferkörpers 17 des Schalldämpfers 11 zu 1 dargestellt.
Beispielsweise sind in jedem Quadranten beispielsweise vier Kulissen 18 einander
zugeordnet, wobei die Kulissen 18 eine unterschiedliche
Breite aufweisen. Dadurch kann die schmälste Kulisse 18 an
einem äußeren Umfangsrand einer Kreisfläche
des Halteelementes 16 angeordnet und die breiteste Kulisse 18 entlang einer
Koordinatenachse ausgerichtet sein. Die Kulissen 18 innerhalb
eines Quadranten sind bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet.
Beispielsweise ist eine solche Anordnung der Kulissen 18 in
jedem Quadranten wiederholt vorgesehen, wobei die Anordnung der
Kulissen 18 im zweiten Quadranten im Vergleich zum ersten
Quadranten um 90° gedreht ist. Dies wiederholt sich in
der Anordnung der Kulissen 18 im dritten und vierten Quadranten.
Es versteht sich, dass in jedem Quadranten auch nur eine Kulisse
oder teils auch keine Kulisse vorgesehen sein kann. Darüber
hinaus kann die Anzahl der Kulissen je Quadrant auch voneinander
abweichen.
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In
den 5 bis 7 ist eine weitere erfindungsgemäße
Ausführungsform des Schalldämpfers 11 dargestellt.
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Der
Schalldämpferkörper 17 umfasst einen Grundkörper 31,
der vorzugsweise eine zylinderförmige Gestalt aufweist
und sich entlang und um die Längsmittelachse 20 erstreckt.
An diesem Grundkörper 31 sind radial nach außen
weisend Trägerelemente 24 vorgesehen. Diese Trägerelemente 24 können
einteilig mit dem Grundkörper 31 verbunden sein.
In diesem Fall sind der Grundkörper 31 und die Trägerelemente 24 als
Strangpressprofil, insbesondere als Aluminiumstrangpressprofil,
ausgebildet. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Trägerelemente 24 einzeln
an dem Grundkörper 31 lösbar befestigt
oder durch eine Rastverbindung unlösbar gehalten werden.
Zwischen den Trägerelementen 24 sind nutenförmig
ausgebildete Befestigungsabschnitte 32 vorgesehen, die
sich in Achslängsrichtung des Grundkörpers 31 erstrecken.
Diese dienen zur Aufnahme einer Längskante 27 des
Absorberelementes 26. Alternativ können diese
Befestigungsabschnitte 32 auch am Trägerelement 24 vorgesehen
sein. Am radial äußeren Ende der Trägerelemente 24 ist
ein bevorzugt H-förmiger Profilabschnitt 34 vorgesehen, der
durch die Profilierung zwei Befestigungsabschnitte 32 ausbildet.
Die Befestigungsabschnitte 32 weisen in Umfangsrichtung
zum jeweils benachbarten Trägerelement 24 und
nehmen die zweite Längskante 27 des Absorberelementes 26 auf.
Das Trägerelement 24 und die daran angeordneten
Absorberelemente 26 bilden die Kulissen 18.
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Das
Absorberelement 26 ist in den Befestigungsabschnitten 32 eingespannt
oder geklebt gehalten. Zwischen den Einspannpunkten ist der Absorberabschnitt 28 des
Absorberelementes 26 ausgebildet. Dieser Absorberabschnitt 28 weist
einen L-förmigen Verlauf auf, wobei ein langer Schenkel 36 des
L-förmigen Absorberabschnittes 28 mit dem benachbarten
Schenkel 36 des L-förmigen Absorberabschnittes 28 einen
konischen Spalt 22 bildet, der sich zur Längsmittelachse 20 hin
verjüngt. Ein kurzer L-förmiger Schenkel 37 geht
bevorzugt mittels eines Krümmungsradius in den langen Schenkel 36 über und
ist gegenüberliegend in dem Befestigungsabschnitt 32 eingespannt.
Die Anzahl der Trägerelemente 24 und der Abstand
des Absorberabschnittes 28 zum Trägerelement 24 ist
bevorzugt derart aufeinander abgestimmt, dass beide am Eintritt
des Spaltes 22 ein gleiches Maß aufweisen. Somit
entspricht beispielsweise die Spaltbreite A einer Absorberbreite
B der jeweiligen halben Kulisse 18. Der Spalt A kann anstelle
eines sich verjüngenden Spaltes auch eine konstante Spaltbreite
aufweisen. Analoges gilt für die Absorberbreite B.
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Bei
dieser Ausführungsform gemäß 5 kann
vorgesehen sein, dass der Grundkörper 31 und die
daran angeordneten Trägerelemente 24 sowie die
dadurch aufgenommenen Absorberelemente 26 durch eine Befestigungsvorrichtung 43,
wie beispielsweise eine zentrale Schraubverbindung, welche sich
entlang der Längsmittelachse 20 erstreckt, mit
dem Halteelement 16 verbunden sind. Das Halteelement 16 kann
durch die Durchgangsbohrung im Grundkörper 31 ausgebildet
sein. Dies ermöglicht beispielsweise eine Anordnung, bei
welcher der Schalldämpferkörper 17 in
einen Luftfilter 12 eingesetzt und an einem Boden oder
Deckel 42 des Luftfilters 12 anliegt. Außerhalb
des Luftfilters 12 kann beispielsweise eine Halteplatte 14 angeordnet
sein, die eine weitere Komponente des Halteelementes 16 bilden
kann, so dass über die Schraubverbindung eine klemmende
Positionierung des Schalldämpferkörpers 17 in
dem Luftfilter 12 ermöglicht ist. Zusätzlich kann,
wie in 6 dargestellt ist, ein Ring- oder Distanzelement 41 am
Außenumfang der Trägerelemente 24 oder
der H-förmigen Profilabschnitte 34 angreifen,
um eine schwingungsberuhigte Anordnung und sichere Aufnahme des
Schalldämpferkörpers 17 im Luftfilter 12 sicherzustellen.
Des Weiteren kann alternativ vorgesehen sein, dass das Halteelement 16 zur Aufnahme
des Schalldämpferkörpers 17, beispielsweise
durch eine Schulter oder Vertiefung im Boden oder Deckel 42 des
Luftfilters 12 ausgebildet ist und gegenüberliegend
der Schalldämpferkörper 17 nach dem Befestigen
des Luftfilters 12 am Ansaugkanal 14 ebenfalls
an einer Schulter aufliegt und somit eingespannt ist. In diesem
Fall ist das Halteelement 16 durch die umlaufende Schulter
bzw. Vertiefung oder die Absätze ausgebildet, um den Schalldämpferkörper 17 innerhalb
des Luftfilters 12 in einer definierten Position anzuordnen.
Alternativ zu 6 kann auch vorgesehen sein,
dass das Halteelement 16 nur die Befestigungsvorrichtung 43 umfasst,
die in der Durchgangsbohrung des Grundkörpers 31 angreift. besteht.
Dies ist dann möglich, wenn der Boden oder Deckel 42 des
Filterelementes aus einer steifen Platte ausgebildet ist.
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In
den 8 und 9 ist eine weitere alternative
Ausführungsform eines Schalldämpfers 11 dargestellt.
Diese Ausführungsform des Schalldämpfers 11 wird
bevorzugt bei einem Abgasturbolader in einem Ansaugtrakt angeordnet
und bevorzugt an einem Ansaugstutzen befestigt. Das Halteelement 16 ist
dabei als Adapterplatte oder Befestigungselement vorgesehen, um
unmittelbar an dem Ansaugstutzen befestigt zu werden. Das Halteelement 16 ist
bei dieser Ausführungsform ringförmig ausgebildet
und nimmt zentrisch einen Grundkörper 31 des Schalldämpferkörpers 17 auf,
wobei das Halteelement 16 bevorzugt drei Stege 46 aufweist,
die zur zentrischen Anordnung des Grundkörpers 31 vorgesehen
sind. Diese drei Stege 46 können sternförmig
mit gleicher Winkelteilung oder gemäß den Ausführungsbeispielen
in unterschiedlicher Winkelteilung vorgesehen sein. Der Grundkörper 31 ist
beispielsweise über eine Schraubverbindung zum Halteelement 16 befestigt. Weitere
einfache Verbindungstechniken können ebenfalls vorgesehen
sein.
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Bei
dieser Ausführungsform ist der Grundkörper 31 gegenüber
dem in 7 dargestellten Grundkörper 31 dahingehend
vereinfacht, dass die Trägerelemente 24 entfallen
sind. Somit ist ein kleiner kreisrunder Querschnitt mit nach außen
offenen Nuten als Grundkörper 31 ausgebildet.
In die jeweiligen Nuten des Grundkörpers 31 werden
Kulissen 18 befestigt. Diese können beispielsweise
durch Klemmung, Pressung, Lötung, Schweißung oder
dergleichen darin befestigt sein. Hierfür weisen die Kulissen 18 einen
Befestigungsabschnitt 51 auf, der in die nutenförmigen
Vertiefungen eingreift.
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Die
Kulissen 18 sind abweichend von den bisherigen Ausführungsformen
ausgebildet. Diese Kulisse 18 umfasst zumindest ein Absorberelement 26,
welches tropfen- oder ballonförmig im Querschnitt gesehen
angeordnet ist. Die freien Enden eines streifenförmigen
Absorberelementes 26 werden im Befestigungsabschnitt 51 zusammengeführt,
so dass beispielsweise der in 9 dargestellte
Querschnitt der Kulisse 18 ausgebildet ist. Somit umgibt das
Absorberelement 26 vollständig einen durch die geometrische
Formung ausgebildeten Hohlraum 30. Dieser Hohlraum 30 kann
an vorderen und hinteren Stirnseiten, beispielsweise in Analogie
zum Befestigungsabschnitt 51, geschlossen sein. Zusätzlich
zur vorbeschriebenen Kulisse 18 kann diese ein in den Hohlraum 30 sich
erstreckendes Trägerelement 24 aufweisen. Dieses
Trägerelement 24 kann als schallharte Wand ausgebildet
sein oder aus einem schallabsorbierenden Material, welches beispielsweise
für das Absorberelement 26 geeignet ist. Bevorzugt
ist das Trägerelement 24 aus mehreren Schichten
eines Materials ausgebildet, welches für das Absorberelement 26 vorgesehen
ist.
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Des
Weiteren kann zusätzlich ein Reflektor 56 an der
Kulisse 18 angreifen, der sich zumindest abschnittsweise
in Achslängsrichtung der Kulisse 18 und sich bevorzugt
bis nahe zum äußeren Hüllkreis des Schalldämpferkörpers 17 erstreckt.
Bei mehreren im Kreis am Grundkörper 31 zueinander
angeordneten Kulissen 18, wie dies in 9 dargestellt ist,
genügt die Anordnung von einem einseitig an der Kulisse 18 angeordneten
Reflektor 56. Alternativ können auch jeweils beidseitig
Reflektoren 56 an der Kulisse 18 vorgesehen sein,
so dass eine Kulisse 18 mit einem links- und rechtsseitigen
Reflektor 56 und eine Kulisse 18 ohne Reflektor
aufeinander folgend am Grundkörper 31 angeordnet
werden. Die bei der Ausführungsform in 8 und 9 eingesetzten Kulissen 18 bestehen
bevorzugt ausschließlich aus dem Material für
das Absorberelement 26, wobei das Absorberelement 26 und
das Trägerelement ein- oder mehrschichtig aus dem Absorbermaterial
aufgebaut sein können.
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Die
vorgenannten Ausführungsformen des Schalldämpfers 11 weisen
den Vorteil auf, dass durch die Anordnung von einer Mehrzahl von
sich gleichenden Kulissen 18 eine kostengünstige
Herstellung ermöglicht ist.
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Darüber
hinaus lassen sich solche Schalldämpferkörper 17 einfach
reinigen. Sollten Verschmutzungen bei einzelnen Kulissen 18 auftreten, die
nicht zu reinigen sind, können die einzelnen Kulissen einzeln
in einfacher Weise ausgetauscht werden.
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Der
vorbeschriebenen Ausführungsform des Schalldämpfers 11 kann
zur Schalldämmung von verschiedenen Medien eingesetzt werden
und ist nicht auf den Einsatz bei Brennkraftmaschinen beschränkt.
Beispielsweise kann ein solcher Schalldämpfer auch bei
Pumpen oder Motoren eingesetzt werden, welche ein luft- oder gasförmiges
Medium als Arbeitsmedium benötigen, sowie bei Kompressoren,
Turbinen, Gebläsen oder in Klimaanlagen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004039709
B3 [0051]
- - DE 10345575 B3 [0051]