DE2600860C2

DE2600860C2 - Schalldämpfer auf der Ansaugseite eines Verdichters mit mehreren Dämpfungselementen

Info

Publication number: DE2600860C2
Application number: DE2600860A
Authority: DE
Inventors: August Turgi Häni; Hans-Ulrich Dipl.-Ing. Dr. Zürich Hörler; Hans Turgi Ursprung
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1975-12-11
Filing date: 1976-01-12
Publication date: 1988-10-20
Also published as: FR2334857B1; GB1534745A; FR2334857A1; DE2600860A1; PL116217B1; DK142002B; DK142002C; CH594139A5; JPS5934847B2; JPS5272906A; DK547776A; DE7600607U1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer auf der Ansaugseite eines Verdichters mit mehreren ringförmigen Dämpfungselementen und durch diese gebildete Strömungskanäle, welche die angesaugte Luft in Teilströmen in einen als Hauptströmungsweg zum Verdichter dienenden Sammeltrichter führen.

In einem Abgasturbolader wird die Verbrennungsluft in einem durch eine Abgasturbine angetriebenen Verdichter verdichtet und dem Verbrennungsmotor zugeführt. Meistens ist ein auf dem Verdichtergehäuse befestigter Schalldämpfer zur Dämpfung der im Betrieb auftretenden Schallwellen vorgesehen. Die Außenluft strömt über ein am Umfang des Schalldämpfers angeordnetes Filter in den mit Schalldämpfungselementen ausgestatteten Innenraum desselben.

Der Innenraum des Schalldämpfers besteht hinsichtlich der Luftströmung aus zwei unterschiedlichen Räumen. In dem in radialer Richtung äußeren Ringraum strömt die Luft über einen relativ großen Strömungsquerschnitt bei niedriger Geschwindigkeit radial nach innen, wogegen sie in dem als Sammeltrichter ausgebildeten inneren Raum über einen relativ kleinen Strömungsquerschniu bei hoher Geschwindigkeit nahezu

axial strömt.

Bei einem bekannten Schalldämpfer dieser Art von BBC (Turbolader Typ VTR 500-630 BBC Druckschrift Nr. CH-T1 21 010 D) bestehen die Schalldämpfungselemente aus Umdrehungskörpern, die sich aus je einem scheibenförmigen Kreisring und einem an dessen Innenkreis anschließenden, zylindrischen Ring zusammensetzen. Diese Elemente sind im Schalldämpfer-Innenraum koaxial zueinander so angeordnet, daß sich ein überwiegender Teil der Schalldämpfungsflächen im Sammeltrichter befindet, in welchem wegen der hier herrschenden hohen Geschwindigkeiten beträchtliche Druckverluste auftreten. Im Ringraum hingegen, in welchem die Druckverluste wegen der dort herrschenden niedrigen Geschwindigkeiten relativ klein sind, sind nur relativ kleine Dämpfungsflächen vorhanden, so daß die gegebenen Möglichkeiten für günstige Strömungsverhältnisse nicht vollumfänglich ausgenützt sind.

Bei einem anderen bekannten, an einem Schiffsdieselmotor von Mitsui verwendeten Schalldämpfer (MITSUI V 60 M der Mitsui Shipbuilding & Engineering Co. Ltd., A Special Survey by »The Motor Ship« Mai 1974, S. 31) ist zwar der Ringraum durch Anordnung größerer ringförm'ger, ebener Dämpfungselemente in demselben besser ausgenützt, und es sind auch einige Umlenkelemente vorgesehen, die einen Teil der Luil in Richtung der Hauptströmung lenken, jedoch treten bei der Einmündung der Strömungskanäle in den Sammeltrichter beträchtliche Wirbelverluste zufolge der unterschiedlichen Stromungsrichtungen und -geschwindigkeiten auf.

Der Teil der angesaugten Luft im Bereich der Umlenkelemcnte strömt nämlich tangential und die restliche Luft radial in den Sammeltrichter ein.

Die beiden erwähnten Dämpfungsanordnungen sind mit den zusätzlichen Nachteilen behaftet, daß zur Erzielung genügender Schalldämpfung verschiedengestaltige Flächen im Innenraum des Schalldämpfers mit schalldämpfendem Material zu belegen sind, was die Herstellung kompliziert. Solche bezüglich der Strömung verlusireiche und in der Herstellung aufwendige Schalldämpfer erfordern einen unverhältnismäßig großen wirtschaftlichen Aufwand, besonders bei den heute üblichen hohen Verdichterdrehzahlen und den neuen Lärmvorschriften, die den zulässigen Schallpegel begrenzen.

Aus der CH-PS 3 40 943 ist ferner ein Turbokompressor bekannt, dessen Ansaugschalldämpfer im äußeren Teil des Einsirömkanals ringförmige Dämpfungselemente aufweist, die in radialer Richtung unterschiedlich lang sind und deren Außenpartie eine kegelstumpfförmige Schale bildet, an die sich radial nach innen ein ebener Ring anschließt. Der Verdichterteil ist zudem mit einer durch Schallreflexion zusätzlich schalldämpfender Verkleidung umgeben, die zusammen mit der Außenbegrenzung des Verdichterteils einen im wesentliehen ringförmigen Zwischenraum begrenzt. Durch die vorerwähnte Form der Dämpfungselemente soll erreicht werden, daß aus dem Sammelkanal austretende akustische Wellen von den Dämpfungselementen an die Innenfläche der genannten Verkleidung reflektiert, von

e>0 diesen in die benachbarten Strömungskanäle zurückreflektiert, von einem der diese Strömungskanale begrenzenden Dämpfungselemente wieder auf das jeweils gegenüberliegende Dämpfungselement usw. reflektiert werden, dies jedesmal unter Absorption eines Teiles der Schallenergie. Durch wiederholte Wandreflexion soll also auf diese Weise die vom Verdichter ausgestrahlte Schallenergie mindestens zum Teil aufgezehrt werden. Diese Bauart dürfte wegen der praktisch doch ziem-

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lieh verwickelten Reflexionsverhältnisse mit Oberlagerungseffekten schwierig zu optimieren sein. Dazu
kommt ein erhöhter Ansaugwiderstand infolge der den
Verdichter umgebenden Verkleidung, dui ch die der Zuströmquerschnitt gegenüber einer freien Zuströmung
stark eingeschränkt ist. Durch die ebene, scheibenförmige innere Partie der Dämpfungselemente, die sich rein
radial ohne Leitelemente für eine sanfte Umlenkung der
Strömung in den Sammeltrichter hinein erstrecken, treten in letrferem auch starke Verwirbelungen auf, die 10 scheibenförmigen Dämpfungselementen 4. Diese sind

doch durch einen Schalldämpfer mit konusförmigen Dämpfungselementen.

In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der in der Fi g. 1 gezeigte Schalldämpfer besteht aus einem mit dem Verdichter 1 eines Abgasturboladers fest verbundenen Gehäuse 2, den am Umfang des Gehäuses angeordneten Fihersegmenten 3 und dun im Innenraum des Schalldämpfers angeordneten, im wesentlichen

eine Geräuschquelle darstellen, durch die der Gewinn an Schalldämpfung infolge der erwähnten Reflexionen geschmälert wird. Ein baulicher Nachteil ist darin zu erblicken, daß die Ringbreiten der Dämpferelemente oder von Gruppen derselben verschieden lang sind, was natürlich die Herstellung verteuert

In der DE-OS 14 03 576 wird ein Ansaugschalldämpfer, insbesondere für Turbogehäuse, beschrieben, bei dem zwei oder mehr ringförmige Dämpfungselemente,

untereinander und mit dem Gehäuse 2 mittels mehreren, über den Umfang der Dämpfungselemente 4 verteilten Zugankern 5 zusammengehalten und durch auf den Zugankern angeordneten Abstandshülsen 6 in gewünschten Abständen voneinander gehalten. Die Dämpfungselemente 4 sind in einem Ringrauin 7 des Schaildämpfer-Innenraumes angeordnet und begrenzen die in den Sammeltrichter 8 mündenden Strömungskanäle 9. Diese führen Teilströme der über die Filterseg-

deren halber Axiahchnitt U-Form aufweist, ineinander- 20 mente 3 einströmenden Luft mit relativ niedriger Gegeschachtelt sind derart, daß sie Kanäle mit einem Um- schwindigkeit radial nach innen in Richtung des Samlenkwinkel von 180° begrenzen. Die von außen parallel
zur Gebläseachse einströmende Luft wird dabei zu-

meltrichters 8.

Die Dämpfungselemente 4 sind an ihrem Innenumfang als Leitelemente 10 ausgebildet. Diese sind ge- und dann nach anschließender dreimaliger Umlenkung 25 krümmt und so gestaltet, daß sie die Teilströme aus der achsparallel dem Gebläserad zugeführt. radialen Strömungsrichtung durch die Dämpfungselemente in die Richtung der im Sammeltrichter 8 sich einstellenden Hauptströmung umlenken. Die von den Leitelementen 10 gebildeten Austrittsquerschnitte der 30 Strömungskanäle 9 sind derart bemessen, daß ihre Summe zumindest annähernd gleich ist dem durchschnittlichen Strömungsquerschnitt im Sammeltrichter 8. Es wird dadurch erreicht, daß der Geschwindigkeitsvektor der aus den Kanälen 9 austretenden Luft annähernd schachtelten Einbau zu ermöglichen, was einen gegen- 35 dem Durchschnittswert des Geschwindigkeitsvektors über einteiligen Dämpfungselementen erhöhten Ferti- der Hauptströmung entspricht. Damit werden Wirbelgungs- und Montageaufwand bedeutet.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalldämpfer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Strömungsverluste kleiner als bei den erwähnten, vorbekannten Schalldämpfern sind und die Schalldämpfung auch noch bei hohen Verdichterdrehzahlen befriedigt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße Schalldämpfer weist verschie-

nächst zentralsymmetrisch radial nach außen umgelenkt

Diese scharfen, mehrmaligen Umlenkungen verursachen verhältnismäßig große Ansaugverluste durch starke Wirbelbildung und bilden demzufolge eine zusätzliche Lärmquelle. Die Wirkung der schalldämpfenden Maßnahmen wird damit zu einem, wenn auch kleinen Teil wieder aufgehoben. Davon abgesehen, müssen die ringförmigen Dämpfungselemente quer zur Wellenachse oder sektoriell geteilt werden, um den ineinanderge-

Verluste der austretenden Teilströme weitgehend vermieden und der Druckabfall im Schalldämpfer wird herabgesetzt.

Die Dämpfungselemente 4 nach der Fig. 1 sind bezüglich ihrer Form und Abmessungen gleichartig ausgebildet und begrenzen, mit Ausnahme der beiden Endkanäle, gleichartige Kanäle 9. Die Endkanäle 11 haben eine axiale Breite, die etwa die Hälfte der axialen Breite der Kanäle 9 beträgt und führen dementsprechend etwa die Hälfte der Luftmenge der Kanäle 9. An ihrem Au-

dene Vorteile auf: Die Dämpfungselemente und damit ßenumfang weisen die Dämpfungselemente 4 gerundete die schalldämpfenden Flächen sind im äußeren Ring- Nasen 12 auf. welche die Einströmbedingungen verbesraum des Schalldämpfers untergebracht, wo niedrige sern. Alle schalldämpfenden Flächen sind im Ringraum Geschwindigkeiten herrschen, so daß auch die Druck- 50 7 untergebracht, wo die Luftgeschwindigkeit und damit

die Druckverluste niedrig sind. Es sind keine Innenflächen des Gehäuses 2 mit schalldämpfendem Material belegt, da die Schalldämpfung auch ohne diese Maßnahme zufriedenstellend ist.

Anstelle von scheibenförmigen können auch konische Dämpfungselemente, wie sie in der F i g. 2 dargestellt sind, oder gekrümmte Dämpfungselemente t.iit entsprechenden Strömungskanälen vorgesehen sein.

Die Länge der zur Abstandshaltung zwischen den Dämpfungselementen 4 vorgesehenen Abstandshülsen 6 bestimmt die Breite der Kanäle 9 und ist nach Maßgabe eines gewünschten Verhältnisses zwischen Druckabfall und Schalldämpfung bemessen. Dieses Verhältnis kann durch Verwendung von Abstandshülsen anderer

Fig.! einen Schnitt durch einen Schalldämpfer mit 65 Länge und damit durch Änderung der Kanalbreite auf scheibenförmigen Dämpfungselementen und durch den einfache Weise variiert werden.

Verdichter eines Abgasturboladers; Es sei noch erwähnt, daß der beschriebene Schall-

F i g. 2 einen Schnitt ähnlich jenem nach F i g. 1, je- dämpfer für alle Arten von Verdichtern verwendet wer-

verluste niedrig sind; der Vektor der Geschwindigkeit der durch die Strömungskanäle langsam strömenden Teilströme wird dem Geschwindigkeitsvektor der Hauptströmung angepaßt, wodurch Wirbelve-Iuste vermieden werden: es ist möglich, gleichartige Dämpfungselemente und ein Baukastensystem zu verwenden und damit die Fabrikation rationell und wirtschaftlich zu gestalten; die Schalldämpfung ist so wirksam, daß keine zusätzlichen Flächen im Schalldämpfer-Innenraum mit schalldämpfendem Material belegt werden müssen, was die Fabrikation vereinfacht und die Wirtschaftlichkeit erhöht.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Ii ι ί	26 OO 860 5 [ den kann, beispielsweise für Abgasturbolader, Hoch ofengebläse oder Gasturbinenanlagen. j	I I	5	⁶ S
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Claims

26 OO 860 Patentansprüche:

1. Schalldämpfer auf der Ansaugseite eines Verdk-Ktvi s. ma mehreren ringförmigen Dämpfungselementen und durch diese gebildete Strömungskanäle, welche die angesaugte Luft in Teilströmen in einen als Hauptströmungsweg zum Verdichter dienenden Sammeltrichter führen, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Dämpfungselemente (4) an ihrem Innenumfang je ein Leitelement (10) aufweisen, welche Leitelemente gekrümmt und derart gestaltet sind, daß sie die aus den Strömungskanälen (9) austretenden Teilströme in die Richtung der im Sammeltrichter (8) sich einstellenden Hauptströmung umlenken.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch in bezug auf Form und Abmessungen gleichartige Dämpfungselemente (4) und durch diese begrenzte gleichartige Strömungskanäle (9).

3. Schalldämpfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Endkanäle (11), deren axiale Breite etwa gleich der halben axialen Breite der anderen Strörnungskanäle(9)ist.

4. Schalldämpfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch konische Dämpfungselemente (4).

5. Schalldämpfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch gewölbte Dämpfungselemente (4).

6. Schalldämpfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Dämpfungselemente (4) mit an ihrem Außenumfang ausgebildeten gerundeten Nasen (12).

7. Schalldämpfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere am Umfang der Dämpfungselemente (4) verteilte und bie untereinander und mit dem Schalldämpfergehäuse (2) zusammenhaltende Zuganker (5) und durch zur Abstandshaltung zwischen den Dämpfungselementen (4) vorgesehene Abstandshülsen (6), deren Länge die Breite der Strömungskanäle (9) bestimmt und nach Maßgabe eines gewünschten Verhältnisses /wischen Druckabfall und Schalldämpfung bemessen ist.