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Schalldämpfer.
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Fig. 1 zeigt die Vereinigung einer einfachen Type eines akustischen Filters oder Neutralisators mit einem Schall absorbierenden Material. Der Dämpfer besteht im Wesen aus einem vollwandigen
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umgekehrt werden, d. h. es kann 11 der Austritt und 12 der Zutritt sein, wenngleich die erstgenannte Ausführung vorzuziehen ist. Von einer der genannten Öffnungen erstreckt sich ein Kanal 13 gegen die andere Öffnung. Dieser Kanal hat Wandungen aus Schall absorbierendem Material 14 oder einem Material, das sowohl Schall als auch Gasdruck absorbiert.
Derartige Materialien sind in der eingangs erwähnten
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selbst, so wird dieses absorbierende Material 14 rings um ein gelochtes Rohr 15 aufgebracht ; dieses Rohr kann aus einem Sieb, einem Drahtgewebe, einem gelochten Metall od. dgl. bestehen, so dass die Schallund Gasdruckwellen mit dem Absorptionsmaterial in Kontakt treten können. Für die Ansaugung von Kraftmaschine und Kompressoren können brennbare Absorptionsmaterialien, wie Baumwolle, Wolle, Haarfilz, Holzfasern, u. dgl. verwendet werden, dagegen für den Auspuff von Brennkraftmaschinen bzw. für heisse Gase überhaupt, nur nicht brennbare Stoffe, wie Stahlwolle und sonstige Metallwolle, auf- geblätterter Veimikulit, Asbestfasern, Bergwolle, Bimsstein, Haydite und andere lose keramische Aggregate.
Diese Aggregate können auch unter Belassung von dazwischenliegenden, absorbierend wirkenden Kanälen miteinander kombiniert werden. Wenn das absorbierende Material nicht aus einem Formkörper besteht oder kein sonstiges, sich selbsttragendes Gebilde ist, sondern aus losem oder im Gebrauch zerfallendem Stoff besteht, verwendet man eine Wand M, welche das Material einschliesst. Die Stärke des Absorptions-
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betragen, um hinsichtlich der Absorption von Ton- und Gasdruckspitzen höchst wirksam zu sein. Zwischen dem Gehäuse 10 und dem Absorber 14 besteht eine Ringkammer 17 ; in dieser Kammer werden die tiefen Töne neutralisiert.
Zwischen der vom Absorptionsmaterial14 gebildeten Wand und der Stirnwand 18 des Aussengehäuses ist eine ziemlich grosse Öffnung 19 freigelassen. Diese Öffnung 19 ermöglicht den Übergang der durch den Kanal 13 strömenden Gase, insbesondere jener mit niedrigen Frequenzen, in die Ring- kammer 17, woselbst die Neutralisierung vor sich geht. Die Öffnung 19 muss nicht, wie dargestellt, gänzlich offen sein ; die gleiche Wirkung tritt auch ein, wenn man das gelochte Rohr 15 bis zur Stirnwand 18 hin verlängert, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist.
Der Durchmesser des Kanals 13 kann im Verhältnis zu jenem der Öffnung 11 verschiedentlich sein. Hat der Kanal dieselbe Grösse als die Öffnung 11, so ist die Länge des Absorptionskanals 13 kleiner als jene des Gehäuses 10 oder gleich lang (siehe Fig. 1 und 2). Die Länge des Kanals 13 im Verhältnis zu jener des Gehäuses 10, der Rauminhalt der Ringkammer 17 und die andern Abmessungen bestimmen die Neutralisiereigenschaften der Vorrichtung, und die vorerwähnten Faktoren können so gewählt werden, dass die Vorrichtung Töne innerhalb eines gewissen Bandes niedriger Frequenzen neutralisiert.
Statt die Öffnung 19 zur Neutralisierkammer 17 an einem Ende des Kanals 13 anzuordnen, kann man sie auch in der Mitte des Kanals oder auf irgendeiner andern Stelle desselben unterbringen, wie dies Fig. 3 zeigt. Hiedurch werden in einer Vorrichtung Neutralisierkammern von zwei verschiedenen Längen vorgesehen.
Wenn man den Kanal 13 von der Mittelachse der Vorrichtung wegverlegt oder wenn der Kanal 13 und das Gehäuse 10 von verschiedenartigem Umriss sind oder wenn sich das Gehäuse 10 von einem Ende gegen das andere zu in seiner Grösse ändert, so kann man die Abmessungen der Kammer 17 in ein und derselben Vorrichtung und damit auch die Absorptionscharakteristik derselben variieren. Derartige Änderungen können mit gleichen Resultaten auch bei den ändern auf der Zeichnung dargestellten Ausführungen vorgenommen werden.
In Fig. 4 ist der Schallabsorber 14 mit dem Kanal 13 länger als der weite Teil des Gehäuses 10 und letzteres ist mit einem abgesetzten Teil 50 ausgestattet, in dem das Ende des Kanals 13 hineinragt.
Die Stirnwand 18 kann, wie dargestellt, abgetreppt werden, so dass ein Ringraum 20 verbleibt, durch den hindurch das seballerregende Mittel zur Kammer 17 übertreten kann. Das schallerregende Mittel soll bei dieser Dämpfertype vorzugsweise bei der Öffnung 11 zutreten, doch kann es auch irgendeinen andern Weg zurücklegen, ohne dass dadurch die Dämpfungscharakteristik der Vorrichtung merklich beeinflusst würde.
Gemäss Fig. 5 erstreckt sich der Absorber 14 mit dem Kanal 13 nicht bis zur Stirnwand 18 des Gehäuses, sondern endigt schon vorher. Ist der Kanal innen mit einem gelochten Rohr 15 ausgekleidet, so erstreckt sich dieses Rohr über die Länge des Absorbers 14. Wenn eine Verlängerung 21 dieses Rohres angeordnet wird, so erstreckt sich diese Verlängerung über die Stirnwand 18 hinaus und ist vollwandig.
Gemäss Fig. 6 liegt das Absorptionsmaterial 23 an der Innenfläche des Gehäuses 10 an und bildet die äussere Begrenzung der Neutralisierkammer 17. Durch das Gehäuse geht das vollwandige Rohr 24 hindurch, dessen Länge verschieden gewählt werden kann ; es kann z. B. über die Stirnwand 18 hinaus vorragen oder schon vorher endigen, etwa wie das Rohr 15 in der Fig. L Durch die Öffnung 25 kann das Schall erzeugende Mittel vom Rohr 24 zur Kammer 17 übertreten und in Kontakt mit dem Material 23 kommen. Diese Konstruktion ist für niedrige Frequenzen sehr wirksam, nicht aber auch für hohe
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Frequenzen, welche besser mit Einrichtungen neutralisiert werden, bei denen das absorbierend wirkende
Material um das zentrale Rohr selbst herum angeordnet ist.
Die beiden Typen können miteinander auch kombiniert werden, derart also, dass sowohl der Kanal als auch das Gehäuse absorbierende Wandungen haben (Fig. 9). Gemäss dieser Ausführungsform erstreckt sich die vom absorbiei enden Mateiial umgebene Neutralisationskammer über einen Teil der Länge des Schalldämpfers, wobei das Rohr, soweit es durch diese Kammer geht, nicht gelocht ist ; über die restliche
Länge ist das Rohr gelocht und von Absorptionsmatelial umgeben. Absorber und Neutralisierkammer sind auf diese Weise stirnseitig aneinander geschlossen.
Gemäss Fig. 7 hat die Konstruktion nach Fig. 1 durch Einschaltung einer Leit-oder Prallwand 26 eine Abänderung erfahren, welche Wand sich von der Stirnwand 18 nach innen zu erstreckt und dadurch eine engeie, längere und mehr gewundene Eintrittsöffnung für den Durchgang zur Kammer 17 ergibt.
Eine gleichartige Prallwand kann man auch im Verein mit der Öffnung 19 der Fig. 2 und 3, der Öffnung 20 nach Fig. 4, der Öffnung 22 der Fig. 5 und der Öffnung 25 der Fig. 6 verwenden. Die Länge und den
Abstand der Prallwand 26 kann man valiieren, um dadurch die Neutralisierungscharakteristik des Dämpfers zu ändern. Veisuehe haben gezeigt, dass je mehr die Prallwand 25 übergreift, desto niedriger das Fiequenzband ist, welches gedämpft wird.
Eine weitere Ausführungsform zeigt die Fig. 8. Das Gehäuse 10 wird von dem mit Absorptions- material 14 umgebenen Kanal 1. 3 von der Öffnung 11 bis zur Öffnung 12 durchzogen. Die Neutralisierkammer 28 ist oberhalb des Rohres im Absorptionsmaterial14 ausgespart und steht durch die Öffnung 29 mit dem Kanal 1. in Verbindung. Die Charakteristik des Neutralisators kann durch Änderung der Grösse und Gestalt der Kammer sowie auch hier durch Einschaltung einer Leit-oder Prallwand 30 variiert werden. Ein Teil der Wandungen oder alle Wandungen der Kammer 28 können aus absorbierendem Material hergestellt werden.
Die Fig. 10 zeigt schliesslich die Anwendung der Erfindung auf einen Spezialfall, bei welchem wegen des beschl änkten Raumes eine Änderung der Richtung der Gasströmung erfolgt ; dabei ist die Neutralisierkammer, die gelochte und von Schall absorbierendem Material umgebene Wandungen besitzt, als geschlossene Verlängerung des horizontalen Teiles des Gaskanals 13 ausgebildet. Die Richtungen der Gasströmung und der Tonfortpflanzung sind einander entgegengesetzt und durch die Pfeile angedeutet.
Aus Versuchen ergab sich, dass ein Schall absorbierendes Material bei hohen Frequenzen (etwa oberhalb 5000 Schwingungen per Sekunde) bei seiner Verwendung zur Auskleidung einer Neutralisierkammer nichtsdestoweniger die Neutialisierwirkung derselben für niedrige Frequenzen nicht beein- trächtigt, wiewoll es eine Absorptionsfläche darbietet, an der die Tonwellen offenbar reflektiert werden müssen ; ein solches Material stört also die Neutralisierwirkung der Kammer für niedrige Frequenzen nicht, bringt aber eine zusätzliche Absorptionswirkung zustande.
Bei den vorbeschriebenen Konstruktionen können verschiedenerlei Abänderungen vorgenommen werden. In den Fällen, in denen der Innendurchmesser des Kanals 13 gleich jenem der Stirnöffnung 11 ist (Fig. 1-3), kann das Schall erregende Mittel in jeder beliebigen Richtung durch die Vorrichtung hin- durcbgeführt weiden, und es wird stets die gleiche Dämpfung eintreten ; dort dagegen, wo die Lichtweite des Kanals kleiner ist als jene der Öffnung (etwa wie bei den Fig. 4 und 5), ergibt sich ein besserer Wirkungsgrad, wenn der Zutritt bei 11 erfolgt.
Wenn es bekannt ist, dass in der Quelle der zu dämpfenden Töne zu den tiefen Grundtönen noeh halmonisehe Töne erzeugt werden, kann die Verwendung akustischer Filter zur Beseitigung des Grundtones zur Folge haben, dass gewisse Ober-oder harmonische Töne, die hohe Frequenz haben, übermässig in Erscheinung treten. Ein teilweises Dämpfen durch Absorption, das hinter dem akustischen Filter Platz greift, kann die harmonischen Töne nahezu in derselben Intensität belassen, die ohne Dämpfer ursprünglich bestand. In diesem Falle ist es zweckmässig, dass der Absorptionsdämpfer zuerst auf den zu dämpfenden Ton einwirkt. Umgekehrt ist es aber auch möglich, dass der Absorptionsdämpfer niederfrequente Töne stärker ausbildet und dadurch die Wirkung des folgenden akustischen Filters geringer erscheinen lässt, als sie tatsächlich ist.
Daher ist es möglich, dass eine Wirkung die andere aufhebt und dass die Reihenfolge der Dämpfer wohl keinen Unterschied in der Intensität des Tons, doch aber hinsichtlich der Höhe desselben hervorbringt ; im ersten Falle ergibt sich eine hohe Tonlage, im zweiten Falle eine tiefe Tonlage. Das Verhältnis zwischen den Perioden der beiden Arten von Dämpfern und zwischen ihren Dämpfungskoeffizienten bestimmt den sich ergebenden Ton (der bloss für einen Spezialfall der gleiche ist, ganz unabhängig von der Reihenfolge). Die richtige Reihenfolge hat für den jeweiligen Fall bestimmt zu werden. Sind keine harmonischen Töne vorhanden, so ist es vorzuziehen, das akustische Filter zuerst anzuordnen, damit der Absorptionsdämpfer nicht die niedrigen Frequenzen wegen der vorerwähnten Resonanzwirkungen stärker zur Geltung bringe.
Da der Auspuff von Kraftmaschine aus einer raschen Folge von Gaspulsierungen besteht, verhält sich ein solcher Auspuff ähnlich wie Töne, die aus einer raschen Aufeinanderfolge von Gasdruckwellen bestehen. Die Gaspulsierungen im Auspuff sind jedoch von verhältnismässig niedriger Frequenz und können daher mit Tönen von niedriger Frequenz verglichen werden. Dämpfer nach der Erfindung sind sowohl für Ton-als auch Gaspulsierungen wirksam.