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Dokumentenidentifikation DE19606698B4 15.12.2005
Titel Geräuschunterdrücker für Verdrängungskompressoren
Anmelder Aktiebolaget Volvo, Göteborg/Gotenburg, SE
Erfinder Gobert, Ulrich, Hisings Kärra, SE
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Anmeldedatum 22.02.1996
DE-Aktenzeichen 19606698
Offenlegungstag 29.08.1996
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.12.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.12.2005
IPC-Hauptklasse F04B 39/12
IPC-Nebenklasse F04C 29/06   F02B 37/10   F02B 33/44   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Geräuschunterdrücker für einen Kompressor vom Verdrängungs-Typ, umfassend eine Düseneinrichtung mit einem Einlaß, der zur Verbindung mit dem Auslaß des Kompressors vorgesehen ist.

Es ist eine bekannte Tatsache, daß Kompressoren vom Verdrängungs-Typ, beispielsweise Schraubenkompressoren, ein niederfrequentes Geräusch mit großen Amplituden erzeugt, welches sich insbesondere in dem Auslaßkanal des Kompressors ausbreitet. Aus der SE-A-463 223 ist bekannt, derartige Geräusche von einem Schraubenkompressor beispielsweise in einer Kühlanlage unter Verwendung einer Laval-Düse zu unterdrücken, die mit dem Auslaß des Kompressors verbunden ist.

Die US 5,174,113 und die DE 698 589 A beschreiben Schalldämpfer ebenfalls für Brennkraftmaschinen.

Ausgehend von der oben erwähnten bekannten Technologie besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung allgemein darin, einen Geräuschunterdrücker bereitzustellen, der für vorverdichtete Brennkraftmaschinen, aber nicht ausschließlich dafür vorgesehen ist, die einen mechanisch angetriebenen Kompressor vom Verdrängungs-Typ aufweisen, der mit einem Turbolader in Reihe verbunden ist, und der effektiver das Geräusch unterdrücken kann, welches sich von dem Vorverdichter in derartigen Maschinen ergibt, insbesondere wenn sich die Maschine in dem Überlauf befindet, d.h. mit keiner Last oder geschlossener Drossel, wenn der maximale Ladedruck den maximalen Ladedruck bei Volllast wesentlich überschreiten kann.

Dies wird gemäß der Erfindung durch die Bereitstellung eines Geräuschunterdrückers des oben erwähnten Typs gelöst, bei dem die Düse an seinem Auslaß in eine konische Expansionskammer übergeht, deren größter Durchmesser größer als der größte Durchmesser der Düse an der Einlaßseite ist.

Experimente, die für Dieselmaschinen mit in Reihe geschalteten Kompressoren des oben erwähnten Typs ausgeführt wurden, haben gezeigt, daß im Vergleich mit einem Düsen-Geräuschunterdrücker ohne einem Expansionsvolumen eine beträchtliche Verbesserung der Geräuschunterdrückung erreicht werden kann, indem bewirkt wird, daß sich die komprimierte Luft nach der Düse in einer konischen Kammer ausdehnt.

Je größer das Expansionsverhältnis ist, desto besser wird allgemein die Geräuschunterdrückung. Die Grenze ist jedoch durch derartige Faktoren, wie beispielsweise den maximalen zugelassenen Druckabfall, den verfügbaren Platz etc. gesetzt, und in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, von der gezeigt wurde, daß sie hinsichtlich der Geräuschunterdrückung in bezug auf den Druckabfall optimal ist, wiesen die Düse und die Kammer einen Konuswinkel von 10°-15° auf und der größte Durchmesser der Kammer ist ungefähr 1,3-1,5 mal der größte Durchmesser der Düse an der Einlaßseite. Ferner weist die Kammer einen Auslaß auf, der durch eine dritte Düse gebildet ist, die den gleichen Konuswinkel und den gleichen minimalen Durchmesser wie die erste Düse aufweist, die den Einlaß in die Kammer bildet.

Nachstehend wird die Erfindung eingehender unter Bezugnahme auf die in den beiliegenden Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer Maschinenanordnung, bei der ein Geräuschunterdrücker eines Kompressors gemäß der Erfindung vorgesehen ist; und

2 einen Längsquerschnitt durch eine Ausführungsform eines Kompressorgeräuschunterdrückers gemäß der Erfindung.

In 1 bezeichnet eine Bezugszahl 1 eine Brennkraftmaschine, beispielsweise eine Dieselmaschine mit einem Abgasverteilerrohr 2 und einem Einlaßverteilerrohr 3. Ein allgemein mit einer Bezugszahl 4 bezeichneter Turbolader und ein mechanisch angetriebener Vorverdichter 5 des Verdrängungstyps führen Luft durch einen Kanal 6 von der Kompressorseite 7 des Turboladers 4 und über einen Luftzwischenkühler 8 an das Einlaßverteilerrohr 3 des Motors. Der Turbinenabschnitt 9 des Turboladers 4 ist auf der Einlaßseite über einen Kanal 10 mit dem Abgasverteilerrohr 2 und auf der Auslaßseite über einen Kanal 11 mit einem Abgassystem 12 verbunden. Der mechanische Vorverdichter 5 wird durch die Kurbelwelle 13 der Maschine über eine Übertragungseinrichtung angetrieben, die in der dargestellten Ausführungsform ein Riemenantrieb ist, umfassend eine Rolle 14, die zur gleichzeitige Drehung mit der Kurbelwelle 13 angeordnet ist, eine Rolle 16, die zur gleichzeitigen Drehung mit einer Welle 15 angeordnet ist, einen Kupplungsmechanismus 18, der zwischen der Welle 15 und einer Eingangswelle 17 an dem Vorverdichter 5 angeordnet ist, und einen Antriebsriemen 19, der zwischen den Rollen 14, 16 verläuft.

Der Kompressorabschnitt 7 des Turboladers 4 ist auf seiner Ansaugseite mit einem Kanal 20 verbunden, der ein Rückschlagventil 21 enthält, welches sich auf die Ansaugseite hin öffnet. Der Kanal 20 erstreckt sich von einer Expansionskammer 22, in die ein Ansaugkanal 23 von dem Luftfilter 24 der Maschine führt. Ein weiterer Kanal 25 geht von der Expansionskammer 22 aus und ist mit dem Einlaß des mechanischen Vorverdichters 5 verbunden. Ein Kanal 26 von dem Auslaß des Vorverdichters 5 führt zu einem Übergang 27 in dem Kanal 20 stromabwärts von dem Rückschlagventil.

Der Kanal 25 auf der Einlaßseite des Vorverdichters 5 enthält eine Düse 28, durch die Luft von der Expansionskammer 22 an den Einlaß des Vorverdichters 5 fließt. Eine Düseneinrichtung, die allgemein mit einer Bezugszahl 30 bezeichnet ist, ist in dem Kanal 25 auf der Auslaßseite des Vorverdichters enthalten. Die Düseneinrichtung wird mit näheren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben, die in 2 gezeigt ist.

Das rechte Ende der Düseneinrichtung 30 in der Zeichnung ist mit dem Kanal 26a von dem Auslaß des mechanischen Vorverdichters verbunden, während das linke Ende mit dem Kanal 26b verbunden ist, der zu dem Übergang 27 in dem Kanal 20 führt. Die Düseneinrichtung 30, die aus zwei Hälften 30a und 30b besteht, die aus Metall oder Plastik gebildet sind und durch eine Schweißnaht 30c zusammengeschweißt sind, kann im Prinzip in drei unterschiedliche Abschnitte mit einem kontinuierlichen Übergang ineinander unterteilt werden, nämlich in eine erste Düse 31, die sich von dem rechten Ende der Einrichtung in der Zeichnung und bis zu der Teilungslinie "a" erstreckt, in eine konische Expansionskammer 32, die den gleichen Konuswinkel &agr; wie die Düse 31 aufweist und die sich von der Teilungslinie "a" bis zu der Teilungslinie "b" erstreckt, und in eine zweite Düse 33, die identisch zu der ersten Düse 31 ist und an dem linken Ende der Düseneinrichtung 30 endet. Allgemein sollte die Luftgeschwindigkeit so groß wie möglich an dem minimalen Querschnitt der Düsen 31, 33 sein, und gleichzeitig sollte das Expansionsverhältnis so groß wie möglich in der Expansionskammer sein. Grenzen werden jedoch durch den maximal zugelassenen Druckabfall, den verfügbaren Platz, die Kapazität des Riemenantriebs 14, 16, 19 etc. auferlegt. Experimente, die mit den Düsen 31, 33 und einer Kammer 32 mit einem Konuswinkel von ungefähr 12° ausgeführt wurden, und wobei die Kammer ein Expansionsverhältnis von 1:2 bereitstellte, d.h. der größte Durchmesser "d" der Kammer war ungefähr 1,4 mal der innere Durchmesser "e" des Kanals 26a vor dem Einlaß, haben optimale Ergebnisse hinsichtlich einer Geräuschunterdrückung und eines Leistungsvermögens für eine betreffende Maschine bereitgestellt, welche in dem in Frage stehenden Fall eine 6 Zylinder-Dieselmaschine mit einem Hubraum von 6 Litern war. In Abhängigkeit von dem Maschinentyp und dem Geräuschfrequenzbereich, der für die Geräuschunterdrückung primär vorgesehen sind, werden sich die obigen Werte verändern. Hinsichtlich des Konuswinkels &agr; kann dieser zwischen ungefähr 10° und 15° liegen, und hinsichtlich des Expansionsverhältnisses 1:ungefähr 1,5-2,3, d.h. der größte Durchmesser der Kammer kann 1,2-1,5 mal der Durchmesser des Kanals 26a sein.

Die im Zusammenhang mit 1 beschriebene Ausführungsform mit einer Expansionskammer 22, einer Düse 28 auf der Einlaßseite des mechanischen Vorverdichters und der Einrichtung 30 mit einer doppelten Düse mit einer dazwischen angeordneten Expansionskammer auf der Auslaßseite sieht eine maximale Geräuschunterdrückung von Geräuschen von dem mechanischen Vorverdichter 5 vor. In Abhängigkeit von den Anforderungen einer Geräuschunterdrückung und dem verfügbaren Platz in dem Maschinenraum, etc. kann die Düse 28 auf der Einlaßseite und die Düse 33 nach der konischen Expansionskammer 32 weggelassen werden, da gezeigt wurde, daß die Expansionskammer 22 und die erste Düse 31 auf der Auslaßseite zusammen mit der konischen Expansionskammer den größten Beitrag zu der Geräuschunterdrückung liefern. Um eine einfache Installation unter Verwendung eines Clips in dem Maschinenraum zu ermöglichen, weist die externe Seite der Kammer einen zylindrischen Bereich 35 auf.

Wenn die Ansauganforderungen des Turboladers 4 die maximale Luftkapazität des mechanischen Vorverdichters übersteigt, wird das Rückschlagventil 21 geöffnet, so daß der Turbolader 4 Luft direkt von der Expansionskammer ziehen kann. In dieser Position kann der mechanische Vorverdichter 5 über die Kupplung 18 getrennt werden.


Anspruch[de]
  1. Geräuschunterdrücker für einen Kompressor (5) vom Verdrängungs-Typ, umfassend eine Düseneinrichtung (30) mit einem Einlaß (26a), der zur Verbindung mit dem Auslaß (26) des Kompressors (5) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (31) auf ihrer Auslaßseite (30a) in eine konische Expansionskammer (32) übergeht, deren größter Durchmesser ("d") größer als der größte Durchmesser ("e") der Düse (31) auf der Einlaßseite ist.
  2. Geräuschunterdrücker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (31) und die Kammer (32) einen Konuswinkel &agr; von ungefähr 10°-15° aufweisen, und daß der größte Durchmesser ("d") der Kammer (32) ungefähr 1,3-1,5 mal der größte Durchmesser ("e") der Düse (31) an der Einlaßseite (26a) ist.
  3. Geräuschunterdrücker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (31) und die Kammer (32) einen Konuswinkel &agr; von ungefähr 12° aufweisen, und daß der größte Durchmesser ("d") der Kammer (32) ungefähr 1,4 mal der größte Durchmesser ("e") der Düse (31) ist.
  4. Geräuschunterdrücker nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (32) einen Auslaß (30b, 33) aufweist, der durch eine dritte Düse (33) gebildet ist, die den gleichen Konuswinkel &agr; und den gleichen minimalen Durchmesser ("e") wie die erste Düse (31) aufweist, die den Einlaß (26a, 31) der Kammer (32) bildet.
  5. Geräuschunterdrücker nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Kammer (32) in der Form eines Behälters (30a, 30b) ist, dessen Außenseite einen Bereich (35) mit einem konstanten Durchmesser aufweist.
  6. Geräuschunterdrücker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (30a, 30b) in zwei Teilen (30a, 30b) hergestellt ist, die zusammengeschweißt sind, und daß die Schweißnaht (30a) in dem Bereich mit konstantem Durchmesser liegt.
  7. Geräuschunterdrücker nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (30a, 30b) aus einem Plastikmaterial hergestellt ist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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