Die Erfindung betrifft einen Geräuschdämpfer für geräuschbeladene Gase führende Rohrleitungen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Grundsätzlich unterscheidet man drei Dämpfertypen, die auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipien beruhen, nämlich wie folgt:
- 1. Absorptionsschalldämpfer
Von einem Absorptionsschalldämpfer erwartet man, daß höhere, besonders lästige Frequenzen durch Schluckstoffe absorbiert, aufgesaugt, bzw. in Reibungswärme umgewandelt werden.
Aus der EP 0 834 011 B1 ist beispielsweise ein Absorptionsschalldämpfer für eine Brennkraftmaschine bekannt, bestehend aus einem die Ansaugluft führenden Ansaugrohr und einem dieses unter Bildung eines geschlossenen Resonanzraums umschließenden Resonatorgehäuse. Ferner ist der Absorptionsschalldämpfer mit einem Einlaßstutzen und einem Auslaßstutzen, mit Öffnungen in der Rohrwand des Ansaugrohrs, die den Innenraum des Ansaugrohrs mit dem Innenraum des Resonators verbinden, ausgerüstet. Eine oder eine axiale Folge von mehreren quer zur Längsachse des Ansaugrohrs ausgerichteten und dieses umschließenden Kammerwänden bildet bzw. bilden dabei im Resonatorgehäuse hermetisch gegeneinander abgegrenzte Resonatorkammern unterschiedlichen Volumens, wobei jede Resonatorkammer mit dem Innenraum des Ansaugrohrs über Öffnungen in der Rohrwand des Ansaugrohrs kommuniziert, ohne Überbrückung von Kammerwänden, und eine für jede einzelne Resonatorkammer auf Lage und Breite eines für diese jeweils konstruktiv vorgegebenen Resonanzfrequenzbandes aufeinander abgestimmte Dimensionierung des Resonatorkammervolumens, der Querschnittsfläche der Öffnung und der der Wandhöhe der Öffnungen entsprechenden Stärke des Ansaugrohrs im Bereich der jeweiligen Öffnung aufweist. Jede Öffnung und die dazugehörige Resonatorkammer bilden also jeweils einen auf das zu absorbierende, also zu dämpfende Frequenzband abgestimmten Helmholtz-Resonator.
In der WO 80/02304 A1 wird ebenfalls ein Resonanzschalldämpfer in Form von Helmholz-Resonatoren beschrieben, der über perforierte Bleche aus rostfreiem, kaltflies-gepresstem, galvanisiertem Stahl, Aluminium oder anderen metallischen oder synthetischen Materialien und Dämpfungspassagen verfügt, um eine Geräuschdämpfung zu erzielen.
- 2. Reflexionsschalldämpfer
Die Wirkung von Reflexionsschalldämpfern beruht sowohl auf Reflexion von Schallwellen zur Schallquelle als auch auf Vervielfachung von Schallpunkten. Die Dämpfung ist dabei um so wirksamer, je zahlreicher die Reflexionsstellen sind.
Ein Reflexionsschalldämpfer für gasdurchströmbare Rohrleitungen mit einem Einlaß, einem Auslaß und einer zwischen diesen Anschlüssen liegenden Kammer, in der quer zur Strömungsrichtung, den Strömungsquerschnitt der Kammer verkleinernd, Kulissen oder Blenden angeordnet sind, im Luftansaugkanal einer Brennkraftmaschine, ist beispielsweise aus der WO 97/09 527 bekannt.
- 3. Interferenzschalldämpfer
Ein Teil der Schallenergie wird bei Interferenzschalldämpfern beim Zusammentreffen nach verschieden lang zurückgelegten Wegen ausgelöscht.
Kombinationen aus den oben angegebenen Schalldämpfertypen sind selbstverständlich im Stand der Technik vielfältig bekannt. Eine spezielle Kombination von Schalldämpfungsmechanismen ist beispielsweise aus der DE 197 03 414 A1 bekannt. Dort ist eine Kombination eines Reflexionsschalldämpfers in Form von axial hintereinander geschalteten Ringblenden und eines Resonanzdämpfers in Form von λ/4-Resonatoren offenbart. Nachteilig bei dem bekannten Geräuschdämpfer sind die hohen Strömungsverluste aufgrund der Ringblenden, und zudem liegt noch stets keine zufriedenstellende Abstimmbarkeit der zu dämpfenden Frequenzen, sowohl hinsichtlich des Bereichs als auch der Breitbandigkeit, vor.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen, aus der EP 0 834 011 B1 bekannten Geräuschdämpfer dahingehend weiterzuentwickeln, daß die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden, insbesondere im Frequenzbereich von 1 bis 20 kHz eine abstimmbare Dämpfung möglich ist.
Die vorliegende Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1.
In den Ansprüchen 2 bis 12 sind bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Geräuschdämpfers beschrieben.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß eine Mehrfachkombination von Reflexionsschalldämpfern und Resonanzschalldämpfern eine Abstimmung eines zu dämpfenden Frequenzbereichs von 1 bis 20 kHz ohne wesentliche Strömungsverluste bei kompakter Bauweise ermöglicht. Die entsprechende Kombination beruht dabei auf den Einsatz von einer oder mehreren Lochwänden, so daß die Ringblenden sowohl als Reflexionswände als auch zur Abgrenzung von Helmholtz-Resonatoren unter Bildung von Absorptionsschalldämpfern zusätzlich zu den λ/4-Resonatoren des Einsatzes fungieren, ohne zu erheblichen Strömungsverlusten zu führen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft anhand von schematischen Zeichnungen im Detail erläutert ist.
Dabei zeigt
- Figur 1
- eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Geräuschdämpfers; und
- Figur 2
- eine perspektivische Ansicht gemäß Figur 1, mit zum Teil entfernten Außenrohr.
Wie den Figuren 1 und 2 zu entnehmen ist, umfaßt ein erfindungsgemäßer Geräuschdämpfer 1 ein Außenrohr 2 mit einer Einlaßseite 3, einer Auslaßseite 4 und einer Kontaktfläche 5, einen Einsatz 6 mit einer Kontaktfläche 7 und einseitig geschlossenen Öffnungen bzw. Sacklöchern 8, eine Vielzahl von Ringblenden 9, 9', 9", 9"', 9"", und Lochblenden 10, 10', 11, 11' mit Löchern 12, 12', 13, 13'. Dabei sind die Ringblenden 9, 9', 9", 9"', 9"" zwischen dem Außenrohr 2 und dem Einsatz 6 so angeordnet, daß die Kontaktfläche 5 zwischen dem Außenrohr 2 und den Ringblenden 9, 9', 9", 9"', 9"" und die Kontaktfläche 7 zwischen den Ringblenden 9, 9', 9", 9"', 9"" und dem Einsatz 6 verlaufen, wobei der Einsatz 6 im wesentlichen konzentrisch innerhalb des Außenrohrs 2 verläuft.
Durch den Einsatz 6 werden in dem Geräuschdämpfer 1 vier voneinander getrennte Teilleitungen bereitgestellt. Die Sacklöcher 8 öffnen sich jeweils zu den Teilleitungen hin, sind zum Teil auf sich gegenüberliegenden Flächen, vorzugsweise versetzt, angeordnet und weisen eine Tiefe auf, die auf ein Viertel der Wellenlänge der aus dem Geräuschspektrum herauszudämpfenden Frequenz abgestimmt ist. Durch eine gezielte Veränderung der Tiefe der Sacklöcher 8 über die Gesamtheit des Einsatzes 6 kann eine hervorragende Breitbandigkeit der Dämpfung erzielt werden, wobei die Tiefe von der Einlaßseite 3 zur Auslaßseite 4 zunimmt.
Von den Lochwänden 10, 10', 11, 11', den Ringblenden 9, 9', 9", 9"', 9"" und dem Außenrohr 2 werden vier Resonanzkammern begrenzt. Besagte Resonanzkammern stellen entweder zusätzliche Reflexionsschalldämpfer oder Resonanzschalldämpfer dar, abhängig von der Ausgestaltung der Lochwand 10, 10', 11, 11'. So liegt ein Reflexionsschalldämpfer in dem Fall vor, in dem die Lochwand 10, 10' beispielsweise aus einem dünnen Stahlblech ausgeformt ist, während ein Resonanzschalldämpfer in dem Fall vorliegt, in dem die Lochwand 11, 11' eine Wandstärke in einem Bereich von 0,6 bis 5 mm aufweist, so daß jedes Loch 13, 13' mit der Resonanzkammer einen auf das über Absorption zu dämpfende Frequenzband abstimmbaren Helmholtz-Resonator bildet. Zudem sorgen die Lochwände 10, 10', 11, 11' nicht nur für das Bereitstellen einer zusätzlichen Möglichkeit der Abstimmung eines zu dämpfenden Freqenzbandes, sondern stellen gleichzeitig auch eine Reduktion der Strömungsverluste aufgrund von Wirbelbildungen an den Ringblenden 9, 9', 9", 9"', 9"" sicher dar. Hierdurch wird der Geräuschdämpfer 1 insgesamt erheblich gegenüber dem Stand der Technik verbessert.
Weder das Außenrohr 2 noch die Lochwände 10, 10', 11, 11' müssen im Radialschnitt kreisförmig ausgelegt sein. Das Resonanzverhalten jeder einzelnen schallabsorbierenden Resonanzkammer ist letztendlich nur durch das schwingende Luftvolumen hinsichtlich seiner Resonanzfrequenz bestimmt, und nicht durch geometrische Formen, so daß der erfindungsgemäße Geräuschdämpfer 1 bei kleinst möglicher Bauweise praktisch jedem verfügbaren Einbauraum anpaßbar ist.
Bezugszeichenliste
- 1
- Geräuschdämpfer
- 2
- Außenrohr
- 3
- Einlaßseite
- 4
- Auslaßseite
- 5
- Kontaktfläche
- 6
- Einsatz
- 7,7'
- Kontaktfläche
- 8
- Sackloch
- 9, 9', 9", 9"', 9""
- Ringblende
- 10, 10'
- Lochwand
- 11, 11'
- Lochwand
- 12, 12'
- Loch
- 13, 13'
- Loch