EP1873364A1 - Silencer - Google Patents

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EP1873364A1
EP1873364A1 EP06405278A EP06405278A EP1873364A1 EP 1873364 A1 EP1873364 A1 EP 1873364A1 EP 06405278 A EP06405278 A EP 06405278A EP 06405278 A EP06405278 A EP 06405278A EP 1873364 A1 EP1873364 A1 EP 1873364A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chambers
resonator
designed
main frequency
flow
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06405278A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Günter Kudernatsch
Heinz-Jürgen FELD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Accelleron Industries AG
Original Assignee
ABB Turbo Systems AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ABB Turbo Systems AG filed Critical ABB Turbo Systems AG
Priority to EP06405278A priority Critical patent/EP1873364A1/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02M35/12—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
    • F02M35/1205—Flow throttling or guiding
    • F02M35/1216—Flow throttling or guiding by using a plurality of holes, slits, protrusions, perforations, ribs or the like; Surface structures; Turbulence generators
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    • F01N2490/00—Structure, disposition or shape of gas-chambers
    • F01N2490/15—Plurality of resonance or dead chambers
    • F01N2490/155—Plurality of resonance or dead chambers being disposed one after the other in flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust

Definitions

  • the invention relates to the field of exhaust gas turbochargers for internal combustion engines.
  • It relates to a resonator silencer according to the preamble of claim 1. It further relates to an internal combustion engine with such a resonator silencer.
  • Silencers based on the principle of a Helmholtz resonator consist of one or more chambers, which are covered by means of a sheet with openings embedded therein.
  • the air in the chamber serves as a spring to the vibrating Gutmassepfropfen in the openings.
  • the high flow rate of the compressed air passed to the muffler results in a significant portion of the oscillating air mass being sheared off.
  • the swinging air plug gets smaller. This leads to detuning the Auslegefrequenz and to lessen the damping effect.
  • Conventional resonator mufflers are Consequently, at flow velocities of accommodateifliessenden medium of up to 100 m / s not sufficiently effective.
  • EP 1 510 667 A2 is a Resonatorschalldämpfer known for use between an exhaust gas turbocharger and an internal combustion engine, whose chambers surround the flow channel. The chambers are completely covered by a cover plate against the flow channel, wherein the cover plate has a plurality of slots arranged along the circumference of the flow channel. Due to the special opening geometry, an acoustic effect is given in comparison to dampers with perforated plate arrangement even at high flow velocities. The operation of the resonator with slot-shaped openings is explained below. In a conventional Helmholtz resonator with a circular opening, the mass of the opening approximately corresponds to the mass and the volume of air in the chamber of the spring of a mass-spring system.
  • the chamber volume is separated from the flow by the cover plate. If a flow passes the opening at great speed, part of the swinging air plug is sheared off by the flow. The oscillating air plug becomes smaller, resulting in a frequency shift. Further, the radial movement possibility of the plug is prevented by the legislativeistichde air such that additionally results in a reduced damping effect. This effect is significantly reduced in the resonator with slit-shaped openings through the use of elongated slot openings. Due to the length of the slot, it is not possible for the flow to simultaneously shear off the ground plug over the entire length or to limit its movement possibility synchronously over the entire length.
  • the invention has for its object to provide a muffler of the type mentioned, which shows an effective and effective over a wide frequency range damping at high flow velocities.
  • the resonator muffler has a plurality of chambers which at least partially surround a flow channel.
  • the chambers are against the flow channel completely covered by a cover plate.
  • the cover plate has towards the flow channel towards a plurality, along the circumference of the flow channel arranged, aligned in the flow direction slots.
  • At least two of the chambers are designed for one main frequency.
  • the chambers, which are each designed for the main frequency are arranged spaced from one another in the flow direction.
  • the resonator muffler according to the invention has spaced-apart chambers.
  • the resonator property can be improved by reducing the interaction of two chambers designed for a main frequency by the distance.
  • the damping capacity of the entirety of the chambers designed for a main frequency increases.
  • the distances between two chambers designed for the main frequency are dimensioned with at least 20 percent of the wavelength of the main frequency.
  • the distances are at least 40 percent of the dimension in the flow direction of the chambers designed for the main frequency.
  • further chambers designed for one or more secondary frequencies can be arranged in the regions between in each case two chambers designed for the main frequency. Again, in each case designed for the same secondary frequency chambers are arranged spaced from each other in the flow direction.
  • the adjacently arranged chambers are designed for frequencies which differ from each other by at least 20 percent.
  • chambers can be attenuated, for example, in an exhaust gas turbocharger, the first turn (main frequency) and the second turn (side) of the compressor noise and possibly other, higher frequencies.
  • an absorber silencer element can be arranged in the intermediate space between the chambers designed for a frequency.
  • the effective according to the invention even at high flow velocities muffler is advantageously for damping the compressor noise of a Turbocharger used. Particularly in the area of the charge air outlet, in which considerable noise values and the large flow velocities mentioned occur, a substantial contribution can be made to the desired reduction in the noise emissions of the subsequent air-guiding components.
  • the compensator is particularly suitable, which represents the connection of the compressor outlet spiral and engine components.
  • the compensator By choosing the compensator as an essential installation location, there is also the possibility of retrofitting already delivered or in operation internal combustion engines.
  • the inventive silencers are generally suitable for the inlet and outlet areas of turbomachines.
  • FIG. 1 shows a resonator silencer, as it is used for example in a pipe section between the compressor of an exhaust gas turbocharger and an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is, for example, a large diesel engine, as used for example on ships or stationary systems for power generation.
  • the resonator muffler has a plurality of resonator chambers 12, which are separated from a cover plate 11 against the flow channel 1 out.
  • slot-shaped openings 13 are provided in the cover plate 11 .
  • the individual chambers are divided by wall parts 15. Radially outside the chambers are limited by rear wall parts 14.
  • the slots are aligned substantially in the flow direction and have a length which is advantageously at least three times greater than the width. Since the flow is not homogeneous in one direction, the individual slots can also be arranged at small angles to each other to better match the flow pattern. Depending on the course of the flow, the slots can also be curved.
  • the depth of the slots can be realized, for example, over the thickness of the cover plate. All three sizes (length, width and depth of the slots), as well as the number of slots per chamber and the dimensions of the chambers, have a direct impact on the damping capacity of the muffler.
  • the muffler comprises four resonator chambers arranged one after the other in the flow direction.
  • the chambers may be covered by separate cover plates or by one or more common cover plates.
  • the resonator chambers are designed to attenuate a specific frequency. The frequency can be determined by changing the chamber geometry and by the number and dimensions of the slots in the cover plate.
  • the four resonator chambers are arranged at a distance from each other. Between two chambers so there is a distance a, thanks to which the individual sub-resonators do not affect each other in their effect.
  • the distance a should be at least 20 percent of the wavelength of the frequency which is damped by the chambers and for which they are designed.
  • Another design variable of the distance a is the absolute dimension of the chambers in the flow direction, wherein the distance of the chambers preferably makes up at least 40 percent of the dimension b of the chambers in the flow direction.
  • the area between two chambers designed for a certain frequency can be used with an absorber element or with a resonator element tuned to a different frequency.
  • FIG. Such a resonator muffler with chambers designed for different frequencies is shown in FIG.
  • the chambers 121 are drawn for the main frequency with bright cover plates, while the interposed chambers 122, which are designed for a secondary frequency, are drawn with dark cover plates.
  • the two frequencies differ by at least 20 percent, i. the higher secondary frequency is at least 20 percent higher than the main frequency.
  • the main frequency may be set approximately at the first rotational sound of the exhaust gas turbocharger at the nominal operating point, while the secondary frequency corresponds approximately to the second rotational sound.
  • the opening ratios of the slots with respect to the surface of the cover plates can be up to 50 percent.
  • the chambers of the resonator silencer designed for the secondary frequency can be implemented as a Helmholtz resonator, like the chambers designed for the main frequency, or as a ⁇ / 2 resonator (lambda half resonator) by correspondingly adapting the axial chamber dimensions.
  • the axial dimensions of the ⁇ / 2 resonator chambers should be in the range of 90 to 120 percent of half the wavelength of the frequency to be damped.
  • inventive silencer with the substantially aligned in the flow direction slots is particularly well suited for the area of the compressor discharge, it can also be used in other areas of the flow channels, for example in the intake of the compressor or turbine side.

Abstract

The suppressor (1) has several chambers partially enclosing a flow channel. The chambers facing back to the flow channel are covered completely by a cover plate (11). The cover plate comprises several slot-like openings (13), which are arranged along the circumference of the flow channel and aligned in the flow direction. Two of the chambers are designed at basic frequency and are arranged at a distance from each other in the flow direction. Independent claims are also included for the following: (1) an internal combustion engine with a resonator silencer (2) a turbo-machine with a resonator silencer.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Abgasturbolader für Brennkraftmaschinen.The invention relates to the field of exhaust gas turbochargers for internal combustion engines.

Sie betrifft einen Resonatorschalldämpfer gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sie betrifft ferner eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Resonatorschalldämpfer.It relates to a resonator silencer according to the preamble of claim 1. It further relates to an internal combustion engine with such a resonator silencer.

Stand der TechnikState of the art

Massgeblich für die Lärmemissionen eines Abgasturboladers für Brennkraftmaschinen ist der Verdichter. Insbesondere werden am druckseitigen Austritt des Verdichters hohe Lärmpegel in die luftführenden Leitungen eingeleitet, für deren Dämpfung es bislang keine zufriedenstellende Lösung gibt.Decisive for the noise emissions of an exhaust gas turbocharger for internal combustion engines is the compressor. In particular, high noise levels are introduced into the air-carrying lines at the pressure-side outlet of the compressor, for the damping there is so far no satisfactory solution.

Bei im Strömungskanal angeordneten Absorbern ergibt sich das Problem, dass durch die hohen Strömungsgeschwindigkeiten der komprimierten Luft das Absorbermaterial durch die Lochblechabdeckungen ausgeblasen wird. Durch Ablagerung des Materials in den meist nachfolgenden Kühlern können diese verstopft werden. Auch sind die auf mineralische Basis hergestellten Fasermaterialen in den nachfolgenden Motorenkomponenten der Brennkraftmaschinen unerwünscht.When arranged in the flow channel absorbers, the problem arises that the absorber material is blown through the perforated metal covers by the high flow rates of the compressed air. By depositing the material in most of the subsequent coolers, they can become clogged. Also, the fiber-based materials produced on a mineral basis are undesirable in the subsequent engine components of the internal combustion engines.

Auf dem Prinzip eines Helmholtz-Resonators beruhende Schalldämpfer bestehen aus einer oder mehren Kammern, welche mittels eines Blechs mit darin eingelassenen Öffnungen abgedeckt werden. Die Luft in der Kammer dient den schwingenden Luftmassepfropfen in den Öffnungen als Feder. Die hohe Strömungsgeschwindigkeit der am Schalldämpfer vorbeigeführten komprimierten Luft führt jedoch dazu, dass ein erheblicher Teil der schwingenden Luftmasse abgeschert wird. Der schwingende Luftpfropfen wird kleiner. Dies führt zu Verstimmung der Auslegefrequenz und zum Nachlassen der Dämpfungswirkung. Herkömmliche Resonatorschalldämpfer sind demzufolge bei Strömungsgeschwindigkeiten des vorbeifliessenden Mediums von bis zu 100 m/s nicht ausreichend wirksam.Silencers based on the principle of a Helmholtz resonator consist of one or more chambers, which are covered by means of a sheet with openings embedded therein. The air in the chamber serves as a spring to the vibrating Luftmassepfropfen in the openings. However, the high flow rate of the compressed air passed to the muffler results in a significant portion of the oscillating air mass being sheared off. The swinging air plug gets smaller. This leads to detuning the Auslegefrequenz and to lessen the damping effect. Conventional resonator mufflers are Consequently, at flow velocities of vorbeifliessenden medium of up to 100 m / s not sufficiently effective.

Aus EP 1 510 667 A2 ist ein Resonatorschalldämpfer für den Einsatz zwischen einem Abgasturbolader und einer Brennkraftmaschinen bekannt, dessen Kammern den Strömungskanal umschliessen. Die Kammern sind gegen den Strömungskanal hin durch ein Abdeckblech vollständig abgedeckt, wobei das Abdeckblech mehrere, entlang dem Umfang des Strömungskanals angeordnete Schlitze aufweist. Aufgrund der speziellen Öffnungsgeometrie ist im Vergleich zu Dämpfer mit Lochblechanordnung auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten eine akustische Wirkung gegeben. Die Funktionsweise des Resonatorschalldämpfers mit schlitzförmigen Öffnungen wird folgend erläutert. Bei einem herkömmlichen Helmholtz-Resonators mit einer kreisrunden Öffnung entspricht die Masse der Öffnung in etwa der Masse und das Luftvolumen in der Kammer der Feder eines Masse-Federsystems. Das Kammervolumen ist durch das Abdeckblech von der Strömung abgetrennt. Wenn nun eine Strömung mit grosser Geschwindigkeit an der Öffnung vorbeizieht wird ein Teil des schwingenden Luftpfropfens durch die Strömung abgeschert. Der schwingende Luftpfropfen wird kleiner, was zu einer Frequenzverschiebung führt. Weiter wird die radiale Bewegungsmöglichkeit des Pfropfens durch die vorbeistreichende Luft derart behindert, dass sich zusätzlich eine reduzierte Dämpfungswirkung ergibt. Dieser Effekt wird bei dem Resonatorschalldämpfer mit schlitzförmigen Öffnungen durch den Einsatz von länglichen Schlitzöffnungen beträchtlich reduziert. Aufgrund der Länge des Schlitzes ist es der Strömung nicht möglich den Massepfropfen auf der gesamten Länge gleichzeitig abzuscheren bzw. dessen Bewegungsmöglichkeit auf der gesamten Länge synchron einzuschränken.Out EP 1 510 667 A2 is a Resonatorschalldämpfer known for use between an exhaust gas turbocharger and an internal combustion engine, whose chambers surround the flow channel. The chambers are completely covered by a cover plate against the flow channel, wherein the cover plate has a plurality of slots arranged along the circumference of the flow channel. Due to the special opening geometry, an acoustic effect is given in comparison to dampers with perforated plate arrangement even at high flow velocities. The operation of the resonator with slot-shaped openings is explained below. In a conventional Helmholtz resonator with a circular opening, the mass of the opening approximately corresponds to the mass and the volume of air in the chamber of the spring of a mass-spring system. The chamber volume is separated from the flow by the cover plate. If a flow passes the opening at great speed, part of the swinging air plug is sheared off by the flow. The oscillating air plug becomes smaller, resulting in a frequency shift. Further, the radial movement possibility of the plug is prevented by the vorbeistreichende air such that additionally results in a reduced damping effect. This effect is significantly reduced in the resonator with slit-shaped openings through the use of elongated slot openings. Due to the length of the slot, it is not possible for the flow to simultaneously shear off the ground plug over the entire length or to limit its movement possibility synchronously over the entire length.

Kurze Darstellung der ErfindungBrief description of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfer der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten eine verbesserte und über einen breiten Frequenzbereich wirksame Dämpfung zeigt.The invention has for its object to provide a muffler of the type mentioned, which shows an effective and effective over a wide frequency range damping at high flow velocities.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einem Schalldämpfer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved with a silencer having the features of patent claim 1.

Der Resonatorschalldämpfer weist mehrere Kammern auf, welche einen Strömungskanal zumindest teilweise umschliessen. Die Kammern sind gegen den Strömungskanal hin durch ein Abdeckblech vollständig abgedeckt. Das Abdeckblech weist zum Strömungskanal hin mehrere, entlang dem Umfang des Strömungskanals angeordnete, in Strömungsrichtung ausgerichtete Schlitze auf. Mindestens zwei der Kammern sind auf eine Hauptfrequenz ausgelegt. Erfindungsgemäss sind die jeweils auf die Hauptfrequenz ausgelegten Kammern in Strömungsrichtung beabstandet voneinander angeordnet.The resonator muffler has a plurality of chambers which at least partially surround a flow channel. The chambers are against the flow channel completely covered by a cover plate. The cover plate has towards the flow channel towards a plurality, along the circumference of the flow channel arranged, aligned in the flow direction slots. At least two of the chambers are designed for one main frequency. According to the invention, the chambers, which are each designed for the main frequency, are arranged spaced from one another in the flow direction.

Der erfindungsgemässe Resonatorschalldämpfer weist voneinander beabstandet angeordnete Kammern auf. Die Resonatoreigenschaft lässt sich verbessern, indem die Wechselwirkung zweier auf eine Hauptfrequenz ausgelegte Kammern durch den Abstand reduziert wird. Die Dämpfungsfähigkeit der Gesamtheit der auf eine Hauptfrequenz ausgelegten Kammern nimmt zu.The resonator muffler according to the invention has spaced-apart chambers. The resonator property can be improved by reducing the interaction of two chambers designed for a main frequency by the distance. The damping capacity of the entirety of the chambers designed for a main frequency increases.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Resonatorschalldämpfers sind die Abstände zwischen zweier auf die Hauptfrequenz ausgelegten Kammern mit mindestens 20 Prozent der Wellenlänge der Hauptfrequenz bemessen.In one embodiment of the resonator silencer according to the invention, the distances between two chambers designed for the main frequency are dimensioned with at least 20 percent of the wavelength of the main frequency.

In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Resonatorschalldämpfers betragen die Abstände wenigstens 40 Prozent der Abmessung in Strömungsrichtung der auf die Hauptfrequenz ausgelegten Kammern.In another embodiment of the resonator silencer according to the invention, the distances are at least 40 percent of the dimension in the flow direction of the chambers designed for the main frequency.

Um eine breiteren Dämpfungsbereich zu erhalten, können in den Bereichen zwischen jeweils zwei auf die Hauptfrequenz ausgelegten Kammern weitere, auf eine oder mehrere Nebenfrequenzen ausgelegte Kammern angeordnet werden. Wiederum sind jeweils auf die gleiche Nebenfrequenz ausgelegte Kammern in Strömungsrichtung voneinander beabstandet anzuordnen.In order to obtain a broader attenuation range, further chambers designed for one or more secondary frequencies can be arranged in the regions between in each case two chambers designed for the main frequency. Again, in each case designed for the same secondary frequency chambers are arranged spaced from each other in the flow direction.

Vorteilhafterweise sind dabei die benachbart angeordneten Kammern auf Frequenzen ausgelegt, welche sich voneinander um wenigstens 20 Prozent unterscheiden.Advantageously, the adjacently arranged chambers are designed for frequencies which differ from each other by at least 20 percent.

Mit den jeweils voneinander beabstandet angeordneten, auf unterschiedliche Frequenzen ausgelegten Kammern lassen sich beispielsweise bei einem Abgasturbolader der erste Drehton (Hauptfrequenz) und der zweite Drehton (Nebenfrequenz) des Verdichterlärmes sowie allenfalls weitere, höhere Frequenzen dämpfen.With each spaced apart, designed to different frequencies chambers can be attenuated, for example, in an exhaust gas turbocharger, the first turn (main frequency) and the second turn (side) of the compressor noise and possibly other, higher frequencies.

Alternativ oder zusätzlich kann in den Zwischenraum zwischen den auf eine Frequenz ausgelegten Kammern ein Absorberschalldämpferelement angeordnet werden.Alternatively or additionally, an absorber silencer element can be arranged in the intermediate space between the chambers designed for a frequency.

Der auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten wirksame erfindungsgemässe Schalldämpfer wird vorteilhafterweise zur Dämpfung des Verdichterlärmes eines Turboladers verwendet. Besonders im Bereich des Ladeluftauslasses, in dem erhebliche Lärmwerte und die genannt grossen Strömungsgeschwindigkeiten auftreten, kann damit eine wesentlicher Beitrag zur angestrebten Verringerung der Lärmemissionen der nachfolgenden luftführenden Komponenten erreicht werden.The effective according to the invention even at high flow velocities muffler is advantageously for damping the compressor noise of a Turbocharger used. Particularly in the area of the charge air outlet, in which considerable noise values and the large flow velocities mentioned occur, a substantial contribution can be made to the desired reduction in the noise emissions of the subsequent air-guiding components.

Zum Einbau des vorliegenden Schalldämpfers eignet sich besonders der Kompensator, welcher die Verbindung von Verdichteraustrittsspirale und Motorkomponenten darstellt. Durch die Wahl des Kompensators als wesentlicher Einbauort ergibt sich auch die Möglichkeit der Nachrüstung bereits gelieferter bzw. in Betrieb stehender Brennkraftmaschinen.For installation of the present muffler, the compensator is particularly suitable, which represents the connection of the compressor outlet spiral and engine components. By choosing the compensator as an essential installation location, there is also the possibility of retrofitting already delivered or in operation internal combustion engines.

Ebenfalls günstig ist der Einbau des Schalldämpfers direkt in den Ausgang des spiralenförmigen Verdichtergehäuses. Aufgrund der Lage näher an der Lärmquelle und des etwas engeren Strömungskanals kann die Wirkung des Resonators noch zusätzlich verbessert werden.Also low is the installation of the muffler directly into the outlet of the spiral compressor housing. Due to the position closer to the noise source and the slightly narrower flow channel, the effect of the resonator can be further improved.

Die erfindungsgemässen Schalldämpfer eignen sich allgemein für die Eintritts- bzw. Austrittsbereiche von Strömungsmaschinen.The inventive silencers are generally suitable for the inlet and outlet areas of turbomachines.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further advantages emerge from the dependent claims.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend sind anhand der Figuren Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Schalldämpfers dargestellt und näher erläutert. In allen Figuren sind gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:

Fig. 1
einen Resonatorschalldämpfer mit beabstandet voneinander angeordneten, auf eine Hauptfrequenz ausgelegte Kammern, und
Fig. 2
einen Resonatorschalldämpfer nach Fig. 1 mit zwischen den auf die Hauptfrequenz ausgelegten Kammern angeordneten, auf eine Nebenfrequenz ausgelegten Kammern.
Exemplary embodiments of the silencer according to the invention are illustrated and explained in more detail below with reference to the figures. In all figures, the same elements are provided with the same reference numerals. Show it:
Fig. 1
a Resonatorschalldämpfer spaced apart, designed to a main frequency chambers, and
Fig. 2
a arranged between the arranged on the main frequency chambers, designed for a secondary frequency chambers, a Resonatorschalldämpfer.

Weg zur Ausführung der ErfindungWay to carry out the invention

Fig. 1 zeigt einen Resonatorschalldämpfer, wie er etwa in einem Rohrabschnitt zwischen dem Verdichter eines Abgasturbolader und einer Brennkraftmaschine verwendet wird. Bei der Brennkraftmaschine handelt es sich beispielsweise um einen Grossdieselmotor, wie er etwa auf Schiffen oder stationären Anlagen zur Stromerzeugung eingesetzt wird.1 shows a resonator silencer, as it is used for example in a pipe section between the compressor of an exhaust gas turbocharger and an internal combustion engine. at the internal combustion engine is, for example, a large diesel engine, as used for example on ships or stationary systems for power generation.

Der Resonatorschalldämpfer weist mehrere Resonatorkammern 12 auf, welche von einem Abdeckblech 11 gegen den Strömungskanal 1 hin abgetrennt sind. Im Abdeckblech 11 sind schlitzförmigen Öffnungen 13 vorgesehen. Die einzelnen Kammern sind durch Wandteile 15 unterteilt. Radial aussen sind die Kammern durch Rückwandteile 14 begrenzt. Die Schlitze sind im wesentlichen in Strömungsrichtung ausgerichtet und haben eine Länge, welche vorteilhafterweise mindestens dreimal grösser ist als die Breite. Da die Strömung nicht homogen in eine Richtung verläuft, können die einzelnen Schlitze auch in kleinen Winkeln zueinander angeordnet sein, um dem Strömungsverlauf besser zu entsprechen. Je nach Strömungsverlauf können die Schlitze auch gebogen ausgebildet sein. Die Tiefe der Schlitze kann beispielsweise über die Dicke des Abdeckbleches realisiert werden. Alle drei Grössen (Länge, Breite und Tiefe der Schlitze) haben, ebenso wie die Anzahl der Schlitze pro Kammer sowie die Abmessungen der Kammern, einen direkten Einfluss auf das Dämpfvermögen des Schalldämpfers.The resonator muffler has a plurality of resonator chambers 12, which are separated from a cover plate 11 against the flow channel 1 out. In the cover plate 11 slot-shaped openings 13 are provided. The individual chambers are divided by wall parts 15. Radially outside the chambers are limited by rear wall parts 14. The slots are aligned substantially in the flow direction and have a length which is advantageously at least three times greater than the width. Since the flow is not homogeneous in one direction, the individual slots can also be arranged at small angles to each other to better match the flow pattern. Depending on the course of the flow, the slots can also be curved. The depth of the slots can be realized, for example, over the thickness of the cover plate. All three sizes (length, width and depth of the slots), as well as the number of slots per chamber and the dimensions of the chambers, have a direct impact on the damping capacity of the muffler.

In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Schalldämpfer vier in Strömungsrichtung nacheinander angeordnete Resonatorkammern. Die Kammern können durch separate Abdeckbleche oder aber durch ein oder mehrere gemeinsame Abdeckbleche abgedeckt sein. Die Resonatorkammern sind zur Dämpfung einer bestimmten Frequenz ausgelegt. Die Frequenz kann durch Veränderung der Kammergeometrie sowie durch die Anzahl und die Abmessungen der Schlitze im Abdeckblech festgelegt werden.In the illustrated embodiment, the muffler comprises four resonator chambers arranged one after the other in the flow direction. The chambers may be covered by separate cover plates or by one or more common cover plates. The resonator chambers are designed to attenuate a specific frequency. The frequency can be determined by changing the chamber geometry and by the number and dimensions of the slots in the cover plate.

Die vier Resonatorkammern sind voneinander beabstandet angeordnet. Zwischen jeweils zwei Kammern ist also ein Abstand a vorhanden, dank dem sich die einzelnen Teilresonatoren nicht gegenseitig in ihrer Wirkung beeinflussen.The four resonator chambers are arranged at a distance from each other. Between two chambers so there is a distance a, thanks to which the individual sub-resonators do not affect each other in their effect.

Zur Erfindung führende Überlegungen und anschliessende Untersuchungen haben gezeigt, dass der Abstand a mindestens 20 Prozent der Wellenlänge derjenigen Frequenz betragen sollte, welche von den Kammern gedämpft wird und für welche diese also ausgelegt sind.Considerations leading to the invention and subsequent investigations have shown that the distance a should be at least 20 percent of the wavelength of the frequency which is damped by the chambers and for which they are designed.

Eine andere Auslegungsgrösse des Abstandes a ist die absolute Abmessung der Kammern in Strömungsrichtung, wobei der Abstand der Kammern vorzugsweise mindestens 40 Prozent der Abmessung b der Kammern in Strömungsrichtung ausmacht.Another design variable of the distance a is the absolute dimension of the chambers in the flow direction, wherein the distance of the chambers preferably makes up at least 40 percent of the dimension b of the chambers in the flow direction.

Der Bereich zwischen zwei auf eine bestimmte Frequenz ausgelegt Kammern kann mit einem Absorberelement oder mit einem auf eine andere Frequenz abgestimmten Resonatorelement genutzt werden.The area between two chambers designed for a certain frequency can be used with an absorber element or with a resonator element tuned to a different frequency.

Ein solcher Resonatorschalldämpfer mit auf unterschiedliche Frequenzen ausgelegten Kammern ist in Fig. 2 dargestellt. Zur besseren Unterscheidbarkeit sind die Kammern 121 für die Hauptfrequenz mit hellen Abdeckblechen gezeichnet, während die dazwischen angeordneten Kammern 122, welche auf eine Nebenfrequenz ausgelegt sind, mit dunklen Abdeckblechen gezeichnet sind. Erfindungsgemäss unterscheiden sich die beiden Frequenzen um mindestens 20 Prozent, d.h. die höhere Nebenfrequenz ist mindestens 20 Prozent höher als die Hauptfrequenz. In der Praxis kann die Hauptfrequenz etwa auf den ersten Drehton des Abgasturboladers im Nennbetriebspunkt festgesetzt sein, während die Nebenfrequenz etwa dem zweiten Drehton entspricht. Durch geringe Abweichungen der Haupt- bzw. Nebenfrequenzen kann die Dämpfung im unmittelbaren Nachbarbereich der Haupt- bzw. Nebenfrequenz zusätzlich verbessert werden.Such a resonator muffler with chambers designed for different frequencies is shown in FIG. For better distinguishability, the chambers 121 are drawn for the main frequency with bright cover plates, while the interposed chambers 122, which are designed for a secondary frequency, are drawn with dark cover plates. According to the invention, the two frequencies differ by at least 20 percent, i. the higher secondary frequency is at least 20 percent higher than the main frequency. In practice, the main frequency may be set approximately at the first rotational sound of the exhaust gas turbocharger at the nominal operating point, while the secondary frequency corresponds approximately to the second rotational sound. By small deviations of the main and secondary frequencies, the attenuation in the immediate vicinity of the main or secondary frequency can be further improved.

Je nach absoluter Höhe der zu dämpfenden Frequenzen können die Öffnungsverhältnisse der Schlitze bezüglich der Fläche der Abdeckbleche bis gegen 50 Prozent betragen.Depending on the absolute height of the frequencies to be damped, the opening ratios of the slots with respect to the surface of the cover plates can be up to 50 percent.

Die auf die Nebenfrequenz ausgelegten Kammern des Resonatorschalldämpfers können wie die auf die Hauptfrequenz ausgelegten Kammern als Helmholtzresonator oder durch entsprechendes Anpassen der axialen Kammerdimensionen als λ/2-Resonator (Lambda-Halbe-Resonator) erfolgen. Die axiale Dimensionen der λ/2-Resonatorkammern sollten erfindungsgemäss im Bereich von 90 bis 120 Prozent der halben Wellenlänge der zu dämpfenden Frequenz liegen.The chambers of the resonator silencer designed for the secondary frequency can be implemented as a Helmholtz resonator, like the chambers designed for the main frequency, or as a λ / 2 resonator (lambda half resonator) by correspondingly adapting the axial chamber dimensions. According to the invention, the axial dimensions of the λ / 2 resonator chambers should be in the range of 90 to 120 percent of half the wavelength of the frequency to be damped.

Obwohl sich der erfindungsgemässe Schalldämpfer mit den im wesentlichen in Strömungsrichtung ausgerichteten Schlitzen besonders gut für den Bereich des Verdichterabströmbereichs eignet, kann er auch in anderen Bereichen der Strömungskanäle eingesetzt werden, beispielsweise im Ansaugbereich des Verdichters oder auch turbinenseitig.Although the inventive silencer with the substantially aligned in the flow direction slots is particularly well suited for the area of the compressor discharge, it can also be used in other areas of the flow channels, for example in the intake of the compressor or turbine side.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Schalldämpfersilencer
1111
AbdeckblechCover plate
1212
Resonatorkammerresonator
121121
Resonatorkammer, HauptfrequenzResonator chamber, main frequency
122122
Resonatorkammer, NebenfrequenzResonator chamber, secondary frequency
1313
Schlitzöffnungslot opening
1414
KammerrückwandChamber rear wall
1515
KammerunterteilungsstückChamber subdivision piece
1616
Zwischenkammerintermediate chamber
22
Strömungskanal, StrömungFlow channel, flow
aa
Abstand zwischen Resonatorkammern gleicher FrequenzDistance between resonator chambers of the same frequency
bb
Abmessung der auf die Hauptfrequenz ausgelegten ResonatorkammerDimension of the resonator chamber designed for the main frequency

Claims (11)

Resonatorschalldämpfer (1) mit mehreren Kammern (12, 121, 122, 13), welche einen Strömungskanal (6) zumindest teilweise umschliessen,
wobei die Kammern gegen den Strömungskanal hin durch ein Abdeckblech (11) vollständig abgedeckt sind,
das Abdeckblech zum Strömungskanal hin mehrere, entlang dem Umfang des Strömungskanals angeordnete, in Strömungsrichtung ausgerichtete Schlitze (13) aufweist, und
mindestens zwei der Kammern (12, 121) auf eine Hauptfrequenz ausgelegt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweils auf die Hauptfrequenz ausgelegten Kammern (12, 121) in Strömungsrichtung beabstandet voneinander angeordnet sind.Resonator silencer (1) with a plurality of chambers (12, 121, 122, 13), which at least partially surround a flow channel (6),
wherein the chambers are completely covered by the flow channel through a cover plate (11),
the cover plate to the flow channel towards a plurality, along the circumference of the flow channel arranged, aligned in the flow direction slots (13), and
at least two of the chambers (12, 121) are designed for a main frequency,
characterized in that
each designed to the main frequency chambers (12, 121) are arranged spaced apart in the flow direction. Resonatorschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a) zwischen zwei jeweils auf die Hauptfrequenz ausgelegten Kammern mindestens 20 vom Hundert der Wellenlänge der Hauptfrequenz beträgt.Resonator silencer according to claim 1, characterized in that the distance (a) between two each designed on the main frequency chambers is at least 20 per cent of the wavelength of the main frequency. Resonatorschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a) zwischen zwei jeweils auf die Hauptfrequenz ausgelegten Kammern (12, 121) mindestens 40 vom Hundert der Abmessung (b) in Strömungsrichtung der auf die Hauptfrequenz ausgelegten Kammern (12, 121) beträgt.Resonator silencer according to claim 1, characterized in that the distance (a) between two each designed to the main frequency chambers (12, 121) is at least 40 of the hundred of the dimension (b) in the flow direction of the main frequency designed chambers (12, 121) , Resonatorschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei jeweils auf die Hauptfrequenz ausgelegten Kammern (121) eine auf eine Nebenfrequenz ausgelegte Kammer (122) angeordnet ist.Resonator silencer according to one of claims 1 to 4, characterized in that between two in each case designed on the main frequency chambers (121) arranged on a secondary frequency chamber (122) is arranged. Resonatorschalldämpfer nach Anspru 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen zwei von mehreren auf die Hauptfrequenz ausgelegten Kammern (121) eine auf eine Nebenfrequenz ausgelegte Kammer (122) angeordnet ist.Resonator silencer according Anspru 4, characterized in that in each case between two of a plurality of arranged on the main frequency chambers (121) arranged on a secondary frequency chamber (122) is arranged. Resonatorschalldämpfer nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nebenfrequenz mindestens um 20 vom Hundert der Hauptfrequenz unterscheidet.Resonator silencer according to one of claims 4 or 5, characterized in that the secondary frequency is at least 20 different from the hundred of the main frequency. Resonatorschalldämpfer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Nebenfrequenz ausgelegte Kammern (122) als Lambda/Halbe-Resonatoren ausgebildet sind.Resonator silencer according to one of claims 4 to 6, characterized in that the secondary frequencies designed on the chambers (122) are designed as lambda / half resonators. Resonatorschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei jeweils auf die Hauptfrequenz ausgelegten Kammern (121) ein Absorberschalldämpferelement angeordnet ist.Resonator silencer according to one of claims 1 to 4, characterized in that between two each designed on the main frequency chambers (121) an absorber silencer element is arranged. Brennkraftmaschine, mit wenigstens einem Abgasturbolader, wobei wenigstens ein strömungsführendes Element im Bereich des Abgasturboladers wenigstens einen Resonatorschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.Internal combustion engine, with at least one exhaust gas turbocharger, wherein at least one flow-guiding element in the region of the exhaust gas turbocharger comprises at least one resonator muffler (1) according to one of the preceding claims. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasturbolader einen Verdichter zum Verdichten eines gasförmigen Mediums umfasst, wobei der Verdichter ein Verdichtergehäuse umfasst, mit einer gaseintrittsseitigen Öffnung und einer gasaustrittsseitigen Öffnung, wobei die gasaustrittsseitige Öffnung einen Abströmstutzen zum Befestigen eines strömungsführenden Elementes umfasst, und dass der Resonatorschalldämpfer (1) in dem Abströmstutzen am Verdichteraustritt angeordnet ist.Internal combustion engine according to claim 9, characterized in that the exhaust gas turbocharger comprises a compressor for compressing a gaseous medium, wherein the compressor comprises a compressor housing, with a gas inlet side opening and a gas outlet side opening, wherein the gas outlet side opening comprises a Abströmstutzen for securing a flow-guiding element, and in that the resonator muffler (1) is arranged in the discharge connection at the compressor outlet. Strömungsmaschine, umfassend ein strömungsführendes Element mit einem Resonatorschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Turbomachine, comprising a flow-guiding element with a resonator silencer according to one of claims 1 to 8.
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