(57)【要約】【課題】改良された消音器を提供する。【解決手段】本消音器はハウジング(10)を有し、それは後壁(11)、前壁(12)をカバー面部材として備え、後壁と前壁との間に形成された内部空間(13)を備え、後壁には内部空間への接続開口部(11a)と、消音器をターボ圧縮機に取り付ける手段(11b)が設けられ、さらにそれぞれ内周(21)、外周(22)を持つ複数のリング状減衰部材(20)を有し、当該部材は、ハウジングの軸方向(AR)において互いに間隔(A)をおいて層状に並べられて内部空間内に配置され、それぞれが複数の減衰セクター(23)を有しており、さらにハウジングの周方向(UR)において互いに間隔をおいて配置された、内部空間内で放射状に延びる複数の仕切板(30)を有し、この仕切板により減衰セクターが保持され、内部空間が複数の空間セクター(13a)に分割される。当該消音器は減衰部材が軸方向において少なくとも部分的に互いに異なる間隔をおいて配置されたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ圧縮機用の消音器(１)であって、
ハウジング(１０)を有し、該ハウジング(１０)は後壁(１１)および前壁(１２)をカバー面部材として備え、また、後壁(１１)と前壁(１２)との間に形成された内部空間(１３)を備えており、前記後壁(１１)には前記内部空間(１３)への接続開口部(１１ａ)および前記消音器(１)をターボ圧縮機に取り付けるための手段(１１ｂ)が設けられており、
さらに、それぞれ内周(２１)および外周(２２)を持つ複数のリング状減衰部材(２０)を有し、該減衰部材(２０)は、前記ハウジング(１０)の軸方向(ＡＲ)において互いに間隔(Ａ)をおいて層状に並んで前記内部空間(１３)内に配置され、それぞれが複数の減衰セクター(２３)を有しており、
さらに、前記ハウジング(１０)の周方向(ＵＲ)においてそれぞれ互いに間隔をおいて配置された、前記内部空間(１３)内を半径方向に放射状に延びる複数の仕切板(３０)を有し、これら仕切板(３０)により各減衰部材(２０)の前記減衰セクタ(２３)が保持され、前記内部空間(１３)が複数の空間セクタ(１３ａ)に分割されている消音器(１)において、
前記減衰部材(２０)が軸方向(ＡＲ)において少なくとも部分的に、互いに異なる間隔(Ａ)をおいて配置されていることを特徴とする消音器。
【請求項２】
前記減衰部材(２０)が、前記内部空間(１３)の、前記消音器(１)の総消音の最も低い割合が達成可能な軸領域においては、前記内部空間(１３)の残りの軸領域に比較して、互いの軸方向(ＡＲ)の間隔(Ａ)がより広いことを特徴とする請求項１に記載の消音器。
【請求項３】
前記減衰部材(２０)が、前記内部空間(１３)の、前記消音器(１)の総消音の最も高い割合が達成可能な軸領域においては、前記内部空間(１３)の残りの軸領域に比較して、互いの軸方向(ＡＲ)の間隔(Ａ)がより狭いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の消音器。
【請求項４】
前記ハウジング(１０)の軸中心に関して前記前壁(１２)の近くに配置されている減衰部材(２０)が、前記軸中心に関して前記後壁(１１)の近くに配置されている減衰部材(２０)に比較して、軸方向(ＡＲ)における互いの間隔(Ａ)がより広いことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の消音器。
【請求項５】
前記減衰部材(２０)が軸方向(ＡＲ)においてそれぞれ、５ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲の間隔(Ａ)を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の消音器。
【請求項６】
前記減衰部材(２０)のそれぞれの内周(２１)が少なくとも部分的に、異なる直径で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の消音器。
【請求項７】
前記減衰部材(２０)の吸収材厚が５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の消音器。
【請求項８】
各減衰部材(２０)が、その外周(２２)からその内周(２１)に向かって波型を成して延びていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の消音器。
【請求項９】
各減衰部材(２０)の前記波型が、少なくとも２つの、逆の波位相を有することを特徴とする請求項８に記載の消音器。
【請求項１０】
前記減衰部材(２０)の前記波型が、前記内周(２１)の領域において、隣接する減衰部材(２０)の間でそれぞれの間隔(Ａ)により形成された、前記消音器(１)のそれぞれの流体流入路(２７)が、前記後壁(１１)の前記接続開口部(１１ａ)に向かう方向に曲がるように形成されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の消音器。
【請求項１１】
請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の消音器(１)を配置する方法であって、前記減衰部材(２０)のそれぞれの波型の曲率半径、および、前記減衰部材(２０)間の軸方向(ＡＲ)におけるそれぞれの間隔(Ａ)が、ターボ圧縮機の運転領域において顕著な空気伝送音モード構成、および、前記消音器(１)内でのその伝播に応じて規定されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
それぞれの前記波型、および、前記消音器(１)の前記ハウジング(１０)の前記内部空間(１３)内における前記減衰部材(２０)のそれぞれの位置が、前記消音器(１)を介してターボ圧縮機に供給すべき圧縮流体の最大流量が実現されるように規定されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の、おいて書きに基づいて構成された、ターボ圧縮機用消音器、および、そのような消音器の配置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述の態様の消音器は、特許文献１より公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許出願公開第0 574 605号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、全体寸法がそれぞれ同じ条件であれば、従来の技術と比較して、音響的減衰特性を保持したまま吸気圧力損失が低減されるか、または、吸気圧力損失は不変で挿入損失が高められる、請求項１の、おいて書きに記載の消音器を提供することである。本発明の課題はさらに、そのような消音器の配置方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題は、請求項１に記載の消音器または請求項１１に記載の方法により解決される。本発明の発展形は、それぞれの従属請求項で規定される。
【０００６】
本発明の第１の態様によりターボ圧縮機の吸気側用の消音器が提供される。該消音器は、カバー部材として後壁および前壁を備え、かつ、後壁と前壁との間に形成された内部空間を有する、望ましくは円筒状のハウジングを備えており、該後壁は、内部空間への接続開口部、および、消音器をターボ圧縮機に取り付けるための手段を有している。上記消音器はさらに、それぞれが内周および外周を持つ複数のリング状減衰部材を有しており、これら減衰部材は、ハウジングの軸方向にそれぞれ互いに間隔をおいて層状に並んで内部空間内に配置されていて、それぞれ複数の減衰セクターを有している。上記消音器はさらに、ハウジングの円周方向にそれぞれ互いに間隔をおいて配置された、内部空間内で半径方向に放射状、望ましくは星状に延びる複数の仕切板を有しており、これら仕切板により各減衰部材の減衰セクターは、接線方向に並べられた位置に保持され、また、内部空間が複数の空間セクターに分割される。本発明の消音器は、減衰部材が軸方向において少なくとも部分的に、互いに異なる間隔で配置されていることを特徴としている。
【０００７】
本発明において減衰部材が軸方向において少なくとも部分的に互いに異なる間隔で配置されていること、つまり、軸方向に等間隔で配置されていないことにより、消音器は、軸方向において発生する、該消音器の部分圧力損失に関して、用途に特異な消音要件に適応させることができる。
【０００８】
つまり、消音器の減衰部材の互いの間隔は、消音器による総消音のうち達成可能な割合が低い内部空間軸領域においては、消音器による総消音のうち達成可能な割合が高い内部空間軸領域に比較して、より広くすることができる。
【０００９】
減衰部材の間隔をより広くすることにより、総消音が最適であっても、いくらかの部分圧力損失およびそれにより消音器の総吸気圧力損失も低減させることができる。もう一方では、関連するモードでの音響伝播の大部分が発生する、内部空間内の軸領域において減衰部材の間隔をより狭くすることにより、より多くの減衰表面が配置され、または、より高い反射割合が達成され、それにより、消音器の挿入損失が全体的に改善される。
【００１０】
そのため望ましくは、消音器の総消音のうち達成可能な割合が最も低い内部空間軸領域においては、内部空間のその他の軸領域に比較して、減衰要素の軸方向における互いの間隔はより広くなっている。また望ましくは、消音器の総消音のうち達成可能な割合が最も高い内部空間軸領域においては、内部空間のその他の軸領域に比較して、減衰要素の軸方向における互いの間隔はより狭くなっている。
【００１１】
本発明の消音器のさらなる一つの実施形態によると、ハウジングの軸中心に関して前壁近くに配置されている減衰部材は、ハウジングの軸中心に関して後壁近くに配置されている減衰部材に比較して、軸方向における互いの間隔がより広い。
【００１２】
本発明により認識されたことは、ハウジングの軸中心に関して前壁近くに配置されている減衰部材により達成可能な、消音器の総消音の割合が比較的低いことである。したがってここでは、消音器の挿入損失を悪化させることなく、減衰部材の間隔を広げることにより、たとえば、気体状の圧縮流体(たとえば空気など)の流速を低下させ、部分圧力損失およびそれにより全体の吸気圧力損失を低下させることができる。
【００１３】
望ましくは、減衰部材はそれぞれ、軸方向において互いに５ｍｍから１５０ｍｍの範囲で間隔があけられている。
【００１４】
本発明の消音器のさらなる実施形態によると、減衰部材のそれぞれの内周は、少なくとも部分的には異なる直径で構成されている。換言すると、用途に特異なフロー条件またはフロー要件を考慮し、圧縮流体を最適な方法で、つまり、損失および乱流を最低限にして、後壁内の接続開口部を介してターボ圧縮機内に導くために、減衰部材間の半径方向の間隔を不均一とすることができる。それにより、減衰部材を目的に合わせて配置することにより、圧縮機への流入の最適化が達成される。
【００１５】
本発明の消音器のさらなる一つの実施形態によると、減衰部材の吸収材の厚さは５ｍｍ以上である。本発明により、本発明に関連する音響的空気伝送音励起スペクトルにおける最適な吸収挙動にとっては、材料厚を５ｍｍ未満にするべきではないことが認識された。
【００１６】
たとえば、各減衰部材の減衰セクターはそれぞれ、間に吸収材又は吸音材を挟んで隣接する２つの多孔板部品で構成することができ、その際、２つの多孔板部品を互いに隔てるべき吸収材の材料厚は５ｍｍ以上である。
【００１７】
本発明の消音器のさらなる一つの実施形態によると、各減衰部材はその外周からその内周に向かって波型に延びている。
【００１８】
減衰部材が波型またはうねった形をしていることにより、圧縮流体内において流れの方向に向かって広がる音波が真っ直ぐに通過することが妨げられ、また、減衰部材と圧縮流体との間の接触面も増え、それにより、減衰部材内における吸収が改善される。
【００１９】
望ましくは各減衰部材の波型は、少なくとも二つの、逆の波位相、つまり、一つの波の山、および、一つの波の谷を有する。
【００２０】
本発明の消音器のさらなる一つの実施形態によると、減衰部材の波型は、内周の領域において、隣接する減衰部材間のそれぞれの間隔により形成される、消音器のそれぞれの流体流入路が、後壁の接続開口部に向かう方向に曲がるように形成されている。
【００２１】
減衰部材の形状を目的に合わせることにより、圧縮機への流入の最適化を簡便に達成でき、その際、追加的なガイド部材は必要ない。
【００２２】
本発明の第２の態様によると、上述の本発明の実施形態のうちの一つ、複数、または全ての、考慮可能なあらゆる組み合わせに基づく消音器を配置する方法が提供され、その方法においては、減衰部材のそれぞれの波型の曲率半径、および、減衰部材間の軸方向におけるそれぞれの間隔は、ターボ圧縮機の運転領域において顕著な空気伝送音のモード構成、および、消音器内での、その伝播に応じて規定される。
【００２３】
本発明の方法の一つの実施形態によると、減衰部材のそれぞれの波型、および、消音器のハウジングの内部空間における減衰部材のそれぞれの位置は、消音器を介してターボ圧縮機に供給すべき圧縮流体の最大流量が実現されるように規定される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一つの実施例の消音器の斜視図であって、一部が切り開いて図示されている。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明について、望ましい実施形態を用いて、また、付属の図を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は、ターボ圧縮機(図示されず)のための、本発明の一つの実施例の消音器１の斜視図であって、一部が切り開いて図示されている。
【００２７】
図１に示されたように、ターボ圧縮機の吸気側に取り付けるための、本発明の消音器１は、円筒状のハウジング１０、複数のリング状減衰部材２０、複数の仕切板３０を有している。
【００２８】
ハウジング１０は、ハウジング１０により形成された円筒のカバー部材として後壁１１および前壁１２を有している。後壁１１と前壁１２との間には、ハウジング１０の内部空間１３が形成されており、後壁１１は、内部空間１３への接続開口部１１ａを有している。
【００２９】
後壁１１の外側にはリングフランジ１１ｂが設けられており、このリングフランジ１１ｂを介して、消音器１がターボ圧縮機の吸気側に取り付け可能になっている。
【００３０】
減衰部材２０はそれぞれ、内周２１および外周２２を有しており、ハウジング１０の軸方向ＡＲにおいてそれぞれ間隔Ａをおいて互いに層状に並べられて内部空間１３内に配置されている。
【００３１】
減衰部材２０のそれぞれは、複数の、本図では８個の、部分円環状の減衰セクター２３を有しており、これら減衰セクター２３は接線方向に、またはハウジング１０の周方向ＵＲにおいて、一つの円環を成すよう並べられている。
【００３２】
本図では８枚の仕切板３０は、ハウジング１０の周方向ＵＲにおいてそれぞれ同一の角距離で互いに配置されており、内部空間１３の中央でハウジング１０の中心軸ＭＡ上に配置されて前壁１２に取り付けられた中央管４０から放射状に、特に星状に、半径方向に内部空間１３を外側に向かって延びており、そのため、仕切板３０により、各減衰部材２０の減衰セクター２３は互いに並べられた位置に保持され、内部空間１３は複数の空間セクター１３ａに細分される。仕切板３０はそれぞれ、後壁１１および前壁１２に取り付けられているため、ハウジング１０は安定した構造を有している。
【００３３】
後壁１１の接続開口部１１ａの領域において、仕切板３０はそれぞれ波型のリセス３１を有しており、このリセスは、図１に示したように、リセス３１の境界端が、中心軸ＭＡを中心に回転する回転体として見た場合に鐘状の形をなし、その開いた側が接続開口部１１ａに開口し、その閉じた側が中心管４０に接続され、特に中心管４０内に開口するように形成されている。この鐘状の形は、特に構造力学的な長所を提供している。
【００３４】
図１にはそう図示されていないが、減衰部材２０は軸方向ＡＲにおいて少なくとも部分的に異なる間隔Ａをおいて互いに配置されている。
【００３５】
詳しく言うと、減衰部材２０は、消音器１の総消音のうちの最も低い割合を達成できる内部空間１３の軸領域(軸方向ＡＲに沿った領域)においては、軸方向ＡＲにおける間隔Ａが、内部空間１３の残りの軸領域と比較して、より広くなっている。
【００３６】
もう一方では、減衰部材２０は、消音器１の総消音のうちの最も高い割合を達成できる内部空間１３の軸領域においては、軸方向ＡＲにおける間隔Ａが、内部空間１３の残りの軸領域と比較して、より狭くなっている。
【００３７】
図１に図示された本発明の実施形態によると、ハウジング１０の軸中心(ハウジング１０の軸方向ＡＲの長さの中間位置)に関して前壁１２の近くまたは最も近くに配置されている減衰部材２０は、軸中心に関して後壁１１の近くに配置されている減衰部材２０と比較して、軸方向ＡＲにおける間隔Ａがより広くなっている。
【００３８】
そうすると、図１に示された本発明の実施形態に関しては、図１において最も右に配置されている２つまたは３つの減衰部材２０は、それより左に配置されている残りの減衰部材２０より、間隔Ａを広くすることも可能である。
【００３９】
本発明によると、減衰部材２０間の軸方向における間隔Ａは５ｍｍ〜１５０ｍｍである。
【００４０】
やはり図１にはそう図示されていないが、減衰部材２０のそれぞれの内周２１は少なくとも部分的には異なる直径で構成すること、つまり、半径方向に互いに異なる間隔をおくことも可能である。
【００４１】
各減衰部材２０の減衰セクター２３はそれぞれ、隣接する２つの多孔板部品２４,２５で構成されており、これら２つの多孔板部品の間には、５ｍｍ以上の材料厚(吸収材厚)を持つ吸収材２６が収容されている。
【００４２】
減衰部材２０のそれぞれは、その外周２２から始まってその内周２１に向かって波型を成して延びており、その波型は少なくとも２つの逆の波位相、つまり、一つの波の山および一つの波の谷を有している。
【００４３】
図１から分かるように減衰部材２０の波型は、内周２１の領域においては、隣接する減衰部材２０間のそれぞれの間隔Ａによりそれぞれ形成される、消音器１の流体流入路２７が後壁１１の接続開口部１１ａに向かう方向に曲がるように形成されている。
【００４４】
そうすることにより、半径方向の外側から、流体流入路２７のそれぞれの流体入口２７ａを介してハウジング１０の内部空間１３に流入する圧縮流体(たとえば空気)を、少ない乱流で後壁１１の接続開口部１１ａに導いて、そこからターボ圧縮機の吸気側へと導くことができる。
【００４５】
図１から見て取ることはできないが、ターボ圧縮機に入る前に圧縮流体をろ過するために、ハウジング１０により形成される円筒のジャケット部材として、流体流入路２７の流体入口２７ａを円周状にカバーするフィルタ材を設けることができる。
【００４６】
消音器１を配置するための本発明の方法によると、減衰部材２０のそれぞれの波型の曲率半径、および、減衰部材２０間の軸方向ＡＲにおけるそれぞれの間隔Ａは、ターボ圧縮機の運転領域において顕著な空気伝送音のモード構造、および、消音器内でのその伝播に応じて規定される。
【００４７】
消音器１を配置するための本発明の方法によると、さらに、減衰部材２０のそれぞれの波型、および、消音器１のハウジング１０の内部空間１３内における減衰部材２０のそれぞれの位置は、消音器１を介してターボ圧縮機に供給すべき圧縮流体の最大流量が実現されるように規定される。
【符号の説明】
【００４８】
１  消音器
１０  ハウジング
１１  後壁
１１ａ  接続開口部
１１ｂ  リングフランジ
１２  前壁
１３  内部空間
１３ａ  空間セクター
２０  減衰部材
２１  内周
２２  外周
２３  減衰セクター
２４  多孔板部品
２５  多孔板部品
２６  吸収材
２７  流体流入路
２７ａ  流体入口
３０  仕切板
３１  リセス
４０  中央管
Ａ  間隔
ＡＲ  軸方向
ＵＲ  周方向
ＭＡ  中心軸
【図１】
2011236890.tif 000003