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Schalldämpfer, insbesondere für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalldämpfer, der aus einer Überlagerungsstufe bzw. aus mehreren hintereinander geschalteten Überlagerungsstufen besteht, in der bzw. in denen der Auspuffschall durch ungleich lange Kanäle wieder zusammengeführt wird.
Bei bekannten Schalldämpfern dieser Art wurden zur Unterteilung und Überlagerung des Schallstromes zwei oder mehrere Teilkanäle mit gleich oder ungleich grossen Querschnitten benutzt. Die bei der Überlagerung sich ergebenden Schallreste in mehreren Überlagerungsstufen zusätzlich zu unterteilen und wieder zusammenzuführen ist ebenfalls bekannt.
Hiebei hat sich aber als Nachteil ergeben, dass infolge nichtentsprechender Phasenverschiebung, sowie Überlagerung ungleicher Schallenergiemengen, kein optimaler Interferenzeffekt erreicht wurde.
Bekannt ist weiter, dass der Phasenunterschied der zu überlagernden Welle der halben Länge''.''die- ser Wellen entsprechen muss, damit eine optimale Dämpfung zu 50 % durch Interferenz erreicht wird ; dabei verbleibt jedesmal ein Schallrest von ebenfalls 50 0/0. Neu ist hingegen die Erkenntnis, dass jene Kanalwegunterschiede, welche für die zusätzliche Überlagerung dieser Schallreste bestimmt sind, dem jeweiligen Phasenunterschied dieser Schallreste entsprechen müssen, damit zusätzlich ein optimaler Dämpfungseffekt bis zu 100 % durch Interferenz erreicht werden kann.
Diese Beziehungen zu ermitteln, die Minimallängen der Kanäle zu bestimmen sowie oben erwähn-
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die Anzahl dieser Schwingungen ist die vorherrschende Tonhöhe und durch die Amplitude derselben ist die Tonstärke des Auspuffschalles bestimmt ; ausserdem ist die Länge dieser Grundschwingung durch die bekannte Beziehung zur Länge der im Auspuff schwingenden Gassäule bestimmt.
Durch Unterteilung des Gasstromes bzw. Schallträgers und erste Überlagerung der Teile mit einem "#" entsprechenden Phasenunterschied ist jedoch optimal eine 50 %ige Interferenz erreichbar. Dieser hal- be Erfolg kann erhöht werden, wenn man die nach jeder Interferenz sich ergebenden Schallreste ihrem jeweiligen Phasenunterschied entsprechend ein oder mehrmals überlagert. Die Bestimmung dieser Unterschiede sowie der entsprechende Überlagerungsvorgang ist in den Fig. 1 - 4 schematisch dargestellt. Die Fig. 5 - 10 zeigen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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verschobene Schwingung a, b, c und d. In Fig. 1b sind beide optimal überlagert, wobei dieElongationen des Schwingungsteiles "a" mit jenem des Teiles 3 und die des Teiles 4 mit der des Teiles "b" interferieren.
Danach bleiben die Elongationen der Teile 1, 2 und c, d, gemäss Fig. 1c übrig. Die hiefür erforderliche Unterteilung des Schallstromes ist in den Fig. ld, le bzw. 4 dargestellt, wobei die Teile 3,4 und a, b. sich überlagern.
Hiefür ist ein Weglängenunterschied erforderlich, welcher dem Phasenunterschied "Y ;, ='2" ent- spricht. Die nach der Interferenz übriggebliebenen Teile 1, 2 und c, d, gemäss Fig. 1c und lf, werden nun in der zweiten Überlagerungsstufe gemäss den Fig. 2 bzw. 2b und 2c in Teile 5, 6, 7, 8 und e, f, g, h unterteilt und gemäss den Fig. 2a und 2d mit einem dem Phasenunterschied "Y2 = #2" entsprechenden Weglängenunterschied überlagert. Die dabei nach der Interferenz übriggebliebenen Teile 5,6 und g, h werden sodann in der dritten Überlagerungsstufe in gleicher Weise geteilt und überlagert, wobei jedoch
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zweier Kanalabschnitte 21 bzw. 22 und 23.
Im Augenblick der Darstellung befinden sich in beiden Kanalabschnitten die Strömungsabschnitte a und b bzw. 1, 2,3 und 4. Beim Zusammentreffen im Kanal 24
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12,15, 12, 15 und in Fig. 8 durch 5, 12,12,12,12 und 17 hintereinander verbunden. In Fig. 7 sind die Unterstufen konzentrisch ; in Fig. 8 sind sie innerhalb eines gemeinsamen Trapezes angeordnet. Der durch den Einlass 5, Fig. 7, eingeleitete Schallstrom wird zunächst in die Kanalabschnitte"a"und "b"des längsten Kanals abgezweigt.
Die Länge des ersteren entspricht der halben und jene von"b"der ganzen Wellenlänge bzw. der re- sultierenden Grundwellenlänge. Die Schallwelle wird dabei wie bei Fig. 5 in der Öffnung 12, gemäss Fig. lb bzw. le vollständig überlagert, weil der Weglängenunterschied entspricht, wobei die Ton- stärke durch Interferenz um 50 % reduziert wird.
Im weiteren Verlauf der Strömung werden die Wellenreste durch Öffnungen 12 über c, d zu 15, dann über e, f zu 12, weiter über g, h zu 15, und von dort über i, j zu 17 hinaus in die zweite Überlagerungsstufe geführt, wobei die mitschwingenden, eben kürzeren Wellen der Obertöne gemäss den kürzeren Kanallängen in den Unterstufen ebenfalls überlagert bzw. interferiert werden, insbesondere dann, wenn die Längenverhältnisse mit den Verhältnissen der harmonischen Tonleiter übereinstimmen.
Im Durchmesserbereich da : di 1 : 2 können z. B. alle innerhalb einer Oktave möglichen Obertöne überlagert werden. Für das Beispiel gemäss Fig. 8 gelten analog die gleichen Beziehungen und Effekte wie z. B. gemäss Fig. 7. Zu beachten ist jedoch dabei, dass der Schallstrom stets vom längsten zum kürzesten Kanal geführt wird, damit eine Durchsiebung der Frequenzen bzw. des Schallstromes der Wellenlänge nach stattfinden kann. In Fig. 9 ist zu diesem Zwecke der kürzeste Kanal der ersten Überlagerungsstufe h, g durch den Kanal 20 od. dgl. mit dem längsten 8,9 der angeschalteten Stufe verbunden.
Werden die Kanallängen auf die Länge der im Auspuff schwingenden Gassäule abgestimmt, die Strömungsquerschnitte gleich gross gehalten und weiters die Strömungsgeschwindigkeit berücksichtigt, dann ist ein hoher Dämpfungseffekt bei geringstem Durchgangswiderstand erreichbar.
PATENT AN SPRÜCHE :
1. Schalldämpfer, insbesondere für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einer oder mehreren hintereinander geschalteten Überlagerungsstufen, in denen der Auspuffschall durch ungleich lange Kanäle wieder zusammengeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass jede Überlagerungsstufe (6, 7 ; 8, 9 ; 10,11) aus Unterstufen (a, b; c, d; usf. a , b ; c , d ; usf. ) besteht, von denen jede aus einem in ungleich lange Abschnitte geteilten Kanal gebildet ist, wobei die Längendifferenz in der ersten Überlagerungsstufe sowie
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