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Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen.
Das Problem der möglichst verlustlosen Schalldämpfung bei Brennkraftmaschinen, insbesondere Kraftfahrzeugmotoren, beinhaltet zwei sich widersprechende Forderungen : Einerseits rascher und zwangloser Austritt der Auspuffgase ins Freie, bedingt durch die Natur der Brennkraftmaschine, anderseits langer und schikanöser Weg der Auspuffgase, bedingt durch die Identität des Schallträgers mit den Abgasen.
Die Mehrzahl der gebräuchlichen Schalldämpferbauarten stellt ein Kompromiss dieser beiden einander widersprechenden Forderungen dar, welche Kompromisslösung meistens so gewählt wird, dass der Motor durch den Schalldämpfer nicht zu viel Verlust erleidet und die Geräuschentwicklung auf ein erträgliches Mass vermindert wird.
Die vielzylindrigen Automobilmotoren bieten dem Problem der Schalldämpfung die geringeren Schwierigkeiten. Die Auspuff takte verschmelzen zeitlich mehr oder weniger ineinander, die lange Abgasleitung von dem meistens vorne liegenden Motor zum notwendigerweise rückwärts angeordneten Dämpfer kommt der Schalldämpfung entgegen.
Anders verhält es sich bei einzylindrigen Motoren, wie z. B. Kraftradmotoren, die. überdies räumlich stark beschränkt sind. Die aufeinanderfolgenden Auspufftakte sind zeitlich voneinander getrennt und auch bei höherer Drehzahl einzeln wahrnehmbar, was die subjektive Empfindung des Geräusches verstärkt. Findet nun ein Einzylinder-Zweitaktmotor Verwendung, so liegt der schwierigste Fall der Dämpfung vor, da bei dieser Motorenart die Abgase den Zylinder in kürzerer Zeit und mit höherer Spannung verlassen als beim Viertaktmotor, der überdies auf Rückstau auch nicht so empfindlich ist wie der Zweitaktmotor.
Zur Schwierigkeit der Dämpfung gesellt sich noch der Übelstand der starken Verschmutzung der Auspuffanlagen, weshalb die Schalldämpfer zeitweise gereinigt werden müssen, wenn man die schädliche Rückwirkung auf den Motor durch den gesteigerten Stau der Abgase vermeiden will. Es ist naheliegend, diese Schalldämpfer zerlegbar zu gestalten, um die mechanische Reinigung zu ermöglichen.
Im Sinne einer langen Betriebsdauer eines Schalldämpfers liegt es, die in ihm enthaltenen und durch die verschiedenen Schikanen gebildeten Querschnitte möglichst gross zu bemessen, um der Verschmutzungswirkung durch eine Querschnittsreserve entgegenzutreten. Schmale Schlitze und kleine Löcher verlegen sich in kurzer Zeit, reichliche Einzelquerschnittsbemessung hingegen vermindert die Dämpfung, so dass in dieser Hinsicht nicht zu weit gegangen werden kann. Die praktische Lösung der meisten auf diesem Prinzip beruhenden Schalldämpfer stellt wieder ein Kompromiss, diesmal zwischen Dämpfung und Betriebsdauer, dar.
Daneben sind Bauarten von Schalldämpfern bekannt geworden, die sich keiner Schikanen bedienen, die aber den Nachteil aufweisen, dass mit zunehmender Verschmutzung die Dämpfung abnimmt und, da eine Rückwirkung auf den Motor nicht eintritt, ein Anreiz zur Reinigung des wirkungslos gewordenen Schalldämpfers nicht gegeben ist.
Andere Bauarten sehen die Verwendung von Schikanen nur in untergeordnetem Masse vor und erreichen die schalldämpfende Wirkung dadurch, dass der Abgasstrom unterteilt und die Teilströme senkrecht oder unter entgegengesetzter Drehung gegeneinander verwirbelt werden.
Diese Bauarten bedingen jedoch komplizierte Vorrichtungen und haben zumindest den Nachteil der hohen Gestehungskosten nebst umständlicher und oft nur mangelhafter Reinigungsmöglichkeit.
Zweck der Erfindung ist es, einen Schalldämpfer zu schaffen, der die genannten Mängel ver- meidet.
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Erfindungsgemäss wird von den Abgasen ein beliebig geformter Körper beaufschlagt, dessen dem Gasstrom zugewandte Seite sus schallabsorbierendem Material gebildet ist.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind mehrere solcher Sehallabsorptionskörper, die auch stromlinienförmig ausgebildet sein können, im Gasstrom hintereinander angeordnet.
Schliesslich kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein Teil des Gehäuses selbst als schallabsorbierender Körper verwendet werden.
Auf der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes im Schnitt veranschaulich.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform endet das Auspuffrohr 2 im Abstand a vor einem flachen Körper 3, dessen radiale Ausdehnung so bemessen ist, dass zwischen ihm und der Gehäusewand ein Abstand b verbleibt. Der Körper 3 besteht aus schallabsorbierendem Material, wie z. B.
Stahlwolle, die aus Festigkeitsgründen an der den Abgasen zugewandten Seite von einem Drahtgitter, sonst aber von einem undurchbrochenen Blech oder einer Wand aus anderem geeigneten Material umgeben ist.
Der Abstand a ist so gewählt, dass er den notwendigen Querschnitt zuzüglich einem Sicherheitquerschnitt ergibt, welch letzterer bereits eine Verringerung des freien Querschnittes berücksichtigt, falls die Russablagerungen auf der Wand sich häufen. Da der Russbelag selbst schallabsorbierend wirkt, wird die Wirkung durch die Ablagerung nicht beeinträchtigt.
Die Bauart lässt es zu, alle vorkommenden Querschnitte ohne Beeinträchtigung der Dämpfung reichlich zu bemessen, und, da der Russbelag keine schädliche Wirkung ausübt, so sind die beiden Hauptforderungen erfüllt.
Der Querschnitt b zwischen Gehäuse 1 und Wand 3 wird ebenfalls derart gewählt, dass er reich- lich Platz für die hindurchströmenden Gase lässt. Seine Grösse ist übrigens auf die Dämpfung in weiten Grenzen ohne Einfluss.
Die Wirkungsweise ist folgende : Die gerichteten Abgase prallen auf der Wand 3 auf, der Schall wird durch diese zum Grossteil vernichtet, u. zw. im oberen Schwingungsbereich zur Gänze, während die Gase, abgesehen von. Reibungsverlusten, ungehindert weiterströmen können. Der Zweck der Wand 3 ist also nicht Umleitung der Gase und es wirkt diese auch nicht als Schikane, sondern sie ist ein schallabsorbierendes Element im Abgasstrom.
Gemäss Fig. 2 erfolgt der Eintritt der Abgase in das Gehäuse 1 durch das zu dessen Achse senkrecht stehende Rohr 2, eine Anordnung, die aus räumlichen Gründen öfters zur Anwendung gelangt.
Die Wand 3, die an der der Mündung des Rohres 2 gegenüberliegenden Seite entweder reichlich durchlocht oder im gleichen Ausmass durch ein Gitter ersetzt ist, bildet mit dem Gehäuse 1 einen Doppelmantel, der beispielsweise mit Stahlwolle erfüllt ist. Die Wirkungsweise ist grundsätzlich die gleiche wie vorhin beschrieben. Sie ist jedoch zusätzlich noch dadurch verbessert, dass das Gehäuse 1 durch die anliegende Stahlwolle am Mitschwingen verhindert ist.
Die Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei welchem die Abschlussdeckel 5 des Gehäuses 1 von den Abgasen beaufschlagt, aber nicht umströmt werden und die gleiche Wirkung ergeben wie vorhin beschrieben. Erfindungsgemäss ist das Abströmrohr 4 bis an die erste Deckelwand 3 zurückgeführt, was eine weitere Verbesserung der Dämpfung ohne schädliche Nebenwirkung ergibt.
Abweichend von den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen, bei denen auf die Grundsätze der Strömungslehre keine Rücksicht genommen wurde, veranschaulicht Fig. 4 eine Anordnung der schalldämpfenden Elemente, die besonders dort anzuwenden ist, wo allergeringster Rückstau'der
Abgase verlangt wird.
Im Gehäuse j ! sind mehrere stromliniengerechte Körper 3 untergebracht, die, wie vorstehend beschrieben, als schallabsorbierende und von den Abgasen zur Gänze umspülte Wände dienen. Der der Strömung zugekehrte Teil wird aus schallabsorbierendem Material gebildet, während der abgekehrte
Teil dazu dient, den Abfluss der Gase möglichst wirbelfrei zu gestalten. Obwohl die Strömung turbulent ist, werden Gaswirbel vermieden und die Richtdüsen 4 leiten die Abgase auf das jeweils nächste Element.
Die Bemessung der Querschnitte erfolgt ebenso reichlich wie bei allen anderen Ausführungsbeispielen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass von den Abgasen ein beliebig geformter Körper beaufschlagt wird, dessen dem Gasstrom zugewandte Seite aus schall- absorbierendem Material gebildet ist.