DE1981056U - Schalldaempfereinrichtung fuer mittels eines turbo-kompressors aufladbare brennkraftmaschinen. - Google Patents

Description

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DE. ERICH NEUGEBAUEJEt

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2a KZ1967

1G-2027

Beschreibung zu der Gebrauchsmusteranmeldung

AKTIEBOLAGET GÖTAVERKEN Göteborg 8 (Schweden) Postbox 8885

betreffend

Schalldämpfereinrichtung für mittels eines Turbo-Kompressors aufladbare Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Schalldämpfereinrichtung für Kompressoren, insbesondere für Turbo-Kompressoren zum Aufladen von Brennkraftmaschinen, wobei die Schalldämpfereinrichtung in die Zuführungsleitung zwischen dem Turbo-Kompressor und einem Druckluftsammler der Brennkraftmaschine angeordnet und mit einer Anzahl von parallelen Kanälen mit im wesentlichen gleicher Weite versehen ist.

Brennkraftmaschinen, die zu ihrer Aufladung einen Turbo-Kompressor aufweisen, d. h. einen Kompressor für die Spülluft, der durch eine Abgasturbine angetrieben ist, erzeugen einen Ton mit hoher Frequenz, der im Kompressorteil

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des Turbo-Kompressors entsteht. Die Intensität dieses Tones ist ausreichend, um die Gehörorgane des Bedienungspersonals zu schädigen, wenn es für eine längere Zeit diesem Ton ausgesetzt ist. Es sind bereits verschiedene Dämpfungsmittel in Verbindung mit dem Einlaß des Kompressors zur Anwendung gekommen, jedoch sind bis jetzt komplette Schalldämpfer in der Zuführungsleitung zwischen dem Kompressor und der Brennkraftmaschine noch nicht verwendet worden. Die Einlaßschalldämpfer bestehen gewöhnlich aus Leitflächen, die mit bestimmtem Abstand zueinander angeordnet und mit einem Dämpfungsmittel bedeckt sind, welches von einer perforierten Platte oder einem Drahtnetz umschlossen ist. Außerdem sind bereits Dämpfungsmittel an den Wänden der Luftleitung angebracht worden. Der Durchgang zwischen den Leitflächen ist im allgemeinen eng ausgeführt worden, was zu einer zu starken Behinderung des Luftstromes geführt hat.

Der in dem Kompressor erzeugte Schall wird auf den Druckluftsammler und die Spülluftkammer der Brennkraftmaschine übertragen. Hier sind große Flächen vorhanden, welche den Schall entlang der gesamten Brennkraftmaschine aussenden. Ein in der Leitung nach dem Kompressor angeordneter Schalldämpfer könnte verhindern, daß der störende Schall diese großen Flächen erreicht. Zumindest könnte die Gefahr gemindert werden.

Die Frequenz des störenden Schalls hängt ab von der Drehzahl des Kompressors multipliziert mit der Anzahl der Schaufeln auf dem Rotor und ist gewöhnlich von solcher Größenordnung,

daß auch der oberste Oberton., d. h. ein Ton, der die doppelte Frequenz des Grundtones aufweist., einen störenden Einfluß auf das menschliche Ohr hat (2000 bzw. 4000 Hz). Höhere Obertöne können aus praktischen Gründen vernachlässigt werden. Die Geschwindigkeit des Schalles in der Atmosphäre bei 20° C beträgt ungefähr 340 m/s, jedoch können bei der Temperatur und bei dem Druck der Luft hinter dem Kompressor Schallgeschwindigkeiten zwischen 350 bis 450 m/s auftreten. Da die Wellenlänge für eine bestimmte Geschwindigkeit umgekehrt proportional der Frequenz ist, ist es verhältnismäßig einfach, die Wellenlänge des Schalls zu bestimmen.

Neuerungsgemäß wird die Schalldämpfung dadurch erreicht, daß der Schalldämpfer in einem etwa 90° Krümmer der Zuführungsleitung angeordnet ist, daß die Weite eines Kanals senkrecht zur Bewegungsrichtung der Luft zwisehen 3/4 und 1 Wellenlänge des Grundtons des Kompressorsehalls liegt, und daß das Dämpfungsmittel in an sich bekannter Weise durch eine perforierte Platte abgedeckt ist, wobei der Durehmesser der Öffnungen in der perforierten Platte sowie deren Dicke derart im Verhältnis zur Verteilung der öffnungen und der Dicke des Dämpfungsmittels gewählt werden, daß in Bezug auf den Grundton des Kompressorschalls Resonanz erzielt wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematisehen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine Zweitakt-Brennkraftmaschine in Verbindung mit einem Turbo-Kompressor in schematischer Darstellungj

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer mit Dämpfungsmitteln bedeckten Trennwand in vergrößerter Darstellungι

Pig. 3 eine abgeänderte Ausführungsform des Schalldämpfers.

Eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit einer beliebigen Anzahl von Zylindern 2 ist mit 1 bezeichnet. Jeder Zylinder ist an seinem Kopf mit einem Auslaßventil 3 und an dem unteren Ende mit einer Spülluftkammer 4 versehen. Von federn Auslaßventil führt eine Leitung zu einem Gassammler 5* von welchem aus das Gas in eine Turbine 6 gelangt. Diese Turbine dient zum Antrieb eines Kompressors J₃ der auf der Turbinenwelle angeordnet ist. Der Kompressor liefert Luft durch eine Zuführungsleitung 8 über einen Kühler 9 zu einem Spülluftsammler 10, der sich entlang der gesamten Brennkraftmaschine erstreckt. Dieser Sammler steht mit den Spülluftkammern eines jeden Zylinders durch geeignete Leitungen in Verbindung.

Ein Schalldämpfer 11 ist in die Zuführungsleitung 8 innerhalb eines im wesentlichen rechtwinkligen Krümmers angeordnet , und zwar an der Stelle, an welcher die Zuführungsleitung von einem runden in einen für die Verbindung mit dem Kühler geeigneten rechteckigen Querschnitt übergeht. An dieser Stelle kommt der Schalldämpfer am besten zur Wirkung. Der

Schalldämpfer ist durch eine Anzahl von Trennwänden in eine Reihe paralleler Kanäle unterteilt. Sowohl die Trennwände als auch die Wände der Zuführungsleitung innerhalb des Schalldämpfers sind mit einem Dämpfungsmittel bedeckt. Zur Erzielung einer guten Dämpfungswirkung, ohne dabei den Luftstrom zu sehr zu beschränken, ist es wichtig, daß die lichte Weite der Kanäle senkrecht zur Strömungsrichtung der Luft etwa 75 bis 100 % der Wellenlänge des Grundtones des Kompressorschalls bei normaler Maschinendrehzahl beträgt.

Pig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Trennwand l4, die mit einem Dämpfungsmittel I^ bedeckt ist. Das Dämpfungsmittel kann mittels eines Drahtnetzes od. dgl. befestigt sein und ist gegenüber dem Kanal durch eine perforierte Klappe 16 abgedeckt. Das Dämpfungsmittel kann aus Mineralwolle oder Glaswolle bestehen, die mit etwas Kunststoff getränkt ist und muß eine Temperatur von 150° C und einen Luftdruck von 2,2 ata sowie eine Luftgeschwindigkeit von etwa 70 m/s auszuhalten in der Lage sein, da solche Bedingungen in der Zuführungsleitung auftreten können. Der Schalldämpfer sollte ebenso geeignet sein, stärkeren Vibrationen zu widerstehen, ohne seine Form und sein Dämpfungsvermögen zu verlieren.

Es ist wünschenswert, daß die Resonanzfrequenz des Schalldämpfers dem Grundton des Kompressorschalls entspricht. Die Resonanzfrequenz ist bestimmt durch die bekannte Formel

f r = ^c * ^{W a}

2ΤΓ V l_eff . ν

in welcher

fr = die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde (Resonanzfrequenz );

c = eine Konstante* die von der Schallgeschwindigkeit abhängt;

a = die Fläche einer Öffnung in der perforierten Platte; Ι-»ff ⁼ effektive Höhe der schwingenden Luftsäule in der öffnung;

ν = das wirksame Volumen des DämpfungsmittelS₅ welches jeder bestimmten öffnung in der Platte zugeordnet werden kann, bedeuten.

Verschiedene Öffnungen 17 in der Platte haben gleiche Größe und sind gleichmäßig verteilt. Die Fläche einer öffnung kann daher leicht bestimmt werden. Die effektive Höhe einer Luftsäule innerhalb einer solchen öffnung ist etwas größer als die Dicke der Platte. Die schwingende Luftsäule ist in Fig. 2 mittels gestrichelter Linien angedeutet. Es ist möglich,, einen bestimmten Raum l8 hinter der Platte der in vorliegendem Falle mittels sich kreuzender strichpunktierter Linien angedeutet ist., jeder öffnung 17 zuzuordnen. Das Volumen eines solchen Raumes ist bestimmt durch die Verteilung der Öffnungen und den Abstand zwischen der perforierten Platte

16 und der Trennwand l4. Das wirksame Volumen dieses Raumes wird schließlich durch die Eigenschaft des verwendeten Dämpfungsmittels bestimmt.

Pig. J5 zeigt eine geeignete Ausführungsform eines Schalldämpfers, der in einem 90° Krümmer angeordnet ist., welcher zu beiden Seiten der Krümmung gerade Leitungsteile einschließt. Der Schalldämpfer ist vorzugsweise als Einlaßdiffusor für den Spülluftsammler oder für den Luftkühler ausgebildet und ist vorzugsweise als Einheit ausgebildet, welche zur Überprüfung leicht aus der Zuführungsleitung herausgenommen werden kann.

In diesem Falle sind diejenigen Teile des Schalldämpfers 19, welche die Wände der Zuführungsleitung bilden, im Gegensatz zu der in Pig. 1 dargestellten Ausführungsform außerhalb der Querschnittsfläche der eigentlichen Leitung angeordnet, d. h. das Dämpfungsmaterial ist auf der Außenseite der Kanalwandung vorgesehen, die in diesem Falle perforiert ist.

Die erste Zwischenwand 20 ist verhältnismäßig kurz und ist beidseitig mit Dämpfungsmaterial versehen um eine Resonanzwand zu bilden. Die zweite Zwischenwand 21 ist mit Resonanzdämpfungsmittel an der Krümmung versehen, während der Einlaßteil 22 als Absorptionsdämpfer ausgebildet ist. Zur Verminderung des StrömungswiderStandes ist der Einlaßteil 23 der dritten Zwischenwand 2k als Platte ohne Verkleidung ausgebildet.

- Anspruch -

Claims (1)

1. Anspruch

   Schalldämpfereinrichtung für mit einem Turbo-Kompressor versehene Brennkraftmaschinen, wobei die Schalldämpfereinrichtung in die Zuführungsleitung zwischen Turbo-Kompressor und einem Spülluftsammler der Brennkraftmaschine angeordnet und mit einer Anzahl von parallelen Kanälen mit im wesentlichen gleicher Weite versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämpfer (11) in einem etwa 90° Krümmer der Zuführungsleitung (8) angeordnet ist, die Weite eines Kanals senkrecht zur Strömungsrichtung der Luft zwischen j5/4 und 1 Wellenlänge des Grundtones des Kompressorschalls liegt, und daß das Dämpfungsmittel (15) in an sich bekannter Weise durch eine perforierte Platte (l6) abgedeckt ist, wobei der Durchmesser der öffnungen (17) in der perforierten Platte sowie deren Dicke derart im Verhältnis zur Verteilung der öffnungen (17) und der Dicke des Dämpfungsmittels (15) gewählt sind, daß in Bezug auf den Grundton des Kompressorschalls Resonanz erzielt wird.