Resonator-Schalldämpfer Die Erfindung betrifft einen Resonator-Schalldämp- fer mit einem in ein Dämpfungsgefäss hineinragenden Eintrittsrohr und einem in der Verlängerung dessen Achse eingeordneten, ebenfalls in das Gefäss ragenden Austrittsrohr, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass das Austrittsrohr mit einer Anordnung zur Absaugung der Grenzschicht der Gasströmung an der Aussenseite des inneren Rohrendes versehen ist.
Es sind sogenannte Resonator-Schalldämpfer be kannt, bei welchen jeweils eine Kammer mit zwei in einer Achsenrichtung verlaufenden Rohren versehen ist, von denen durch ein Rohr die Auspuffgase einer Kol- benbrenukraftmaschine oder z. B. die Druckgase eines Kolbenkompressors eingeführt und durch das andere wieder abgeleitet werden. Im Inneren der Kammer ent steht ein Schwingungszustand des darin enthaltenen Ga ses, welcher das Austreten von Schallwellen in die Aus gangsleitung schwächt und schalldämpfend wirkt.
Durch gesondere Massnahmen, wie eine bestimmte Wahl oder Abstimmung der Längen von in das Gefäss hineinragen den Rohrteilen, kann auch ein Durchgang von Reso- nanzfrequenzen der Gassäule der Kammer verhindert werden.
Derartige Schalldämpfer funktionieren theoretisch einwandfrei, solange die durch sie führende Gasströ mung gering ist. Bei grösseren Geschwindigkeiten des Gases wird jedoch die Funktion der Schalldämpfer die ser Art unbefriedigend. .Es entsteht nämlich durch die Gasströmung in der Dämpfungskammer eine starke Wirbelung des darin enthaltenen Gases, wodurch die Ausbildung von Schwingungszuständen und Schallfel dern, wie sie im Ruhezustand entstehen, gestört wird.
Die Erfindung hat zum Ziel, diesen Nachteil der be kannten Schalldämpfer zu beseitigen oder wenigstens zu vermindern und :die Bildung eines Schalldämpfers zu ermöglichen, der auch bei grösseren Gasdurchsätzen seine Wirksamkeit behält.
Die Erfindung wird anhand einiger in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele erläu tert. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schalldämpfers, Fig. 2 und 3 Schnitte abgeänderter Ausführungsfor- men in gegenüber der Fig. 1 verkleinertem Massstab.
In Fig. 1 ist eine Dämpfungskammer 1 mit einem Eintrittsrohr 2 und einem Austrittsrohr 3 versehen. Die Rohre 2 und 3 liegen in einer Achse.
In an sich bekann ter Weise mündet beispielsweise das Eingangsrohr in ungefähr einem Viertel der Länge der Dämpfungskam- mer, in Strömungsrichtung des Gases betrachtet, und der Anfang des Austrittsrohres. befindet sich ungefähr in der Mitte ,der Dämpfungskammer. Das Austrittsrohr 3 ist erfindungsgemäss mit einem .düsenartig verengten Teil 4 versehen, dessen Ende von einem Ring 5 mit gewölbter Aussenfläche umschlossen ist.
Zwischen dem Ring 5 und dem Teil 4 des Rohres befindet sich ein Hohlraum 6, der durch einen ringförmigen Spalt 7 mit dem übrigen Innenraum der Dämpfungskammer 1 verbunden ist. Öffnungen 8 verbinden den Hohlraum 6 mit dem Inne ren des Teiles 4. Der Ring 5 hat zusammen mit dem Ende .des Rohres 4 einen. Umriss des Querschnittes, der dem Querschnitt eines Strömungskörpers entspricht. In axialer Richtung ist die Kammer durch Endwände 10, 11 begrenzt.
Bei einer Strömung des Gases, z. B. des Auspuffga ses einer Kolbenbrenukraftmaschine in Pfeilrichtung in Fig. 1, entsteht anschliessend an das Mündungsende des Eintrittsrohres 2 eine Mischzone, die ungefähr durch die in Fig. 1 dargestellten konischen Flächen 12 und 13 be- grenzt ist.
In dieser Zone reisst das einströmende Gas das in der Dämpfungskammer 1 befindliche Gas mit (Pfeil 14). Der durch das Rohr 2 :eintretende Strahl strömt dabei nicht vollständig durch das Rohr 3 ab. Ein Teil davon strömt an der äusseren Wanddes Ringes 5 vorbei in das hintere Ende der Kammer hinein.
Er kehrt dann infolge der durch die Strömung 12 bedingten Saugwirkung längs der äusseren Kammerwand ;
zurück, sodass sich theoretisch eine in Fig. 1 eingezeichnete Ringströmung 15, 16, 17, 14 bildet. Ohne besondere Vorkehrung an der Leitung 3, wie dies bei den bekannten Schalldämpfern der Fall ist, kann sich die Strömung 15 wegen dem Vorhandensein der Grenzschicht an :der Aussenfläche des Rohres 3 sehr leicht ablösen und kehrt vorzeitig :ihre Richtung, wie die gestrichelte Linie 18 dies andeutet.
Hinter der .abgelö sten Strömungslinie 18 bildet sich ein ausgedehntes Wir belgeblet, welches das theoretisch homogene Schallfeld in der Kammer stark zerstreut.
Dadurch wird die Mög lichkeit einer klaren Randbedingung für .das Schallfeld am hinteren Ende der Kammer verloren, was die Funk tion des Schalldämpfers verschlechtert. Es kann sich nämlich nicht das zur theoretisch .richtigen Funktion des Schalldämpfers erforderliche Schallfeld in der Dämp- fungskammer ausbilden.
Beim erfindungsgemässen Schalldämpfer wird die Grenzschicht, welche sich ran der äusseren Oberfläche des Ringes 5 bildet, durch die Öffnungen 7 und 8 infolge des Unterdruckes der Strömung im düsenförmigen Teil 4 abgesaugt.
Dadurch wird die Gafahr der Ablösung der Strömung an dieser Oberfläche beseitigt oder minde- stens verkleinert .und damit die durch Idas Mischen des durch das Rohr 2 zuströmenden Gases mit dem Gasin halt des Behälters ;gebildete Störungsquelle unschädlich gemacht.
Das in der Kammer 1 befindliche Gas wird zwar weiter zirkulieren, jedoch ohne die Bildung bedeu tender Turbulenzen, welche die Funktion des Schall- dämpfers verschlechtern würden.
Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3 wird die Funktion des erfindungsgemässen Schalldämp fers insofern noch verbessert, als dort weitere mögliche Quellen der Entstehung von Turbulenzen ausgeschaltet werden.
Bei der Umlenkung der im Inneren der Kam mer 1 zirkulierenden Gasströmung entstehen in den Ecken der seitlichen Abschlusswände 10 und 11 tote Zonen mit stagnierendem Gas, an deren die Strömung vorbeizieht. Das kann .ebenfalls die Ursache einer Ent stehung von Wirbeln sein, welche die Funktion des er- findungsgemässen Schalldämpfers verschlechtern kön nen.
Bei der Ausführungsform nach Fig.2 hat eine Dämpfungskammer 20 eine kugelige bis ovale äussere Form, deren Enden entweder nach den vollen Linien 21 oder den gestrichelten Linien 22 ausgebildet sein kön nen.
Durch diese Form, bei welcher die Kammer in der Mitte einen grössten Querschnitt aufweist, der sich zu. beiden Enden hin verkleinert, wird eine Zirkulation des Gases in der Kammer erzielt, die minimalen Störungen durch Wirbel .ausgesetzt ist.
Es versteht sich, dass die in Fig. 2 dargestellte optimale Form .auch durch eine Form nach der Fig. 3 mit abgeschrägten Kanten ersetzt wer den kann.
In diesem Falle wird .eine Dämpfungskammer 30 aus mindestens einem zylindrischen Teil, konischen Teilen und ebenen Abschlussteilen ausgebildet,was in vielen Fällen eine .einfachere Herstellung ermöglicht.
Das Rohr 4 kann mit dem Ring 5 aus einem Stück hergestellt sein, es ist jedoch auch möglich, den Ring 5 als besonderen Teil auszubilden und mit dem Rohr 4, z.
B. durch Schweissen oder mittels eines Gewindes; zu verbinden.. Die Ausbildung dieser Teile mit dem Quer schnitt eines Strömungskörpers gibt optimale Resultate. Es ist jedoch unter Umständen möglich, diesen Körper durch .andere, ähnliche Formen, wie z. B.
Formen, die aus Kreisbögen und geraden Strecken bestehen, zu er setzen, wem: dies z. B. aus fabrikatorischen Gründe er- strebenswert sein: kann.
Auch ist im Prinzip eine andere, als die in den Figurendargestellte Absaugung .der Grenzschicht, die das ins Dämpfungsgefäss hineinra- gende Ende des Ausgangsrohres umgibt, möglich. So zum Beispiel kann,der Innenraum 6 durch eine Rohrlei tung mit einem ausserhalb des Dämpfungsgefässes be findlichen Raum verbunden werden,
der einen Unter druck .gegenüber dem Innenraum des Dämpfungsgefäs- ses aufweist. In d iesem Falle kann selbstverständlich der düsenartig verengte Teil 4 mit den Bohrungen 8 ent fallen und das Rohr 3 kann z. B. in seinem ganzen Ver lauf zylindrisch sein.