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Schalldämpfer mit einer Kulisse zur Dämpfung von aus einer Wandöffnung
od. dgl. ausstrahlenden Geräuschen Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalldämpfer
mit einer Kulisse zur Dämpfung von aus einer Wandöffnung od. dgl. abstrahlenden
Geräuschen.
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Das Problem, in gasführenden Leitungen auftretende Geräusche zu dämpfen,
ist bereits mehrfach gelöst worden. Bekannt sind hier die Absorptionsschalldämpfer,
die im Zuge oder am Ende eines gasführenden Kanals angeordnet sind. Solche Absorptionsschalldämpfer
bestehen entweder aus schallabsorbierenden, am Innenumfang der Kanalleitungen angeordneten
Wandverkleidungen oder aus im Kanalquerschnitt eingebauten, schallschluckenden Kulissen,
deren Dicke vom Frequenzspektrum des zu bedämpfenden Geräusches bestimmt sind. Der
wesentliche Vorteil eines nach diesem Prinzip aufgebauten Schalldämpfers besteht
in der breitbandigen Absorption des Geräusches. Als nachteilig wirkt sich jedoch
häufig der relativ große Raumbedarf aus, den solche Dämpferkonstruktionen benötigen.
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Die weiterhin bekannten Resonanzschalldämpfer benötigen für ihren
Aufbau weniger Raum, sie sind jedoch auch nur zur Dämpfung schmaler Frequenzbänder
geeignet. Zur Dämpfung eines größeren Frequenzbereiches sind mehrere Schalldämpfer
erforderlich, die auf verschiedene Resonanzfrequenzen abzustimmen sind. Da die Fertigung
solcher Schalldämpfer eine große Genauigkeit voraussetzt, die mit einem erhöhten
Kostenaufwand verbunden ist, ist die Anwendung dieses Dämpfungsprinzips zur Dämpfung
größerer Frequenzspektren ungeeignet. Solche Resonanzschalldämpfer sind auch mit
einem kreisrunden Einbauelement bekannt, das konzentrisch im Abgaskanal aufgehängt
ist. Dieses Dämpfungselement besteht aus mehreren ineinandergeschobenen Röhren verschiedener
Länge, die auf der einen Seite durch eine Scheibe abgeschlossen sind. Die auf diese
Weise gebildeten Resonanzkörper, deren Resonanzfrequenz durch die Länge der Rohrstücke
bestimmt ist, bewirken eine Dämpfungscharakteristik mit mehreren nebeneinanderliegenden,
diskreten Dämpfungsspitzen. Nachteil dieser Dämpfungsspitzen bei diskreten Frequenzen
ist, daß bei geringen Frequenzänderungen eines zu bedämpfenden Geräusches, beispielsweise
eines drehzahlabhängigen Geräusches, erhebliche Dämpfungseinbußen auftreten. Außerdem
treten bei solchen Einbauten im Strömungskanal erhebliche Druckverluste auf.
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Ziel der Erfindung ist es, einen Schalldämpfer für gasführende Leitungen
aufzubauen, der nach dem Absorptionsprinzip arbeitet und dabei möglichst wirtschaftlich
ist, d. h. zur Erzielung der erforderlichen Dämpfung wenig Raum benötigt und besonders
einfach zu fertigen und zu montieren ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht,
daß die nach dem Absorptionsprinzip aufgebaute Kulisse im Abstand vor der Schallaustrittsöffnung
angeordnet ist. Durch diesen Aufbau und durch diese Anordnung der Dämpfungskulisse
läßt sich bei geringem Raumbedarf eine sehr wirksame breitbandige Dämpfung erzielen.
Außerdem ist ein solches Dämpfungselement einfach herzustellen, so daß die Kosten
zur Erzielung der geforderten Dämpfung gesenkt werden können. Die Kulisse kann beliebig
geformt sein, um sich den gegebenen Einbauverhältnissen anzupassen. In der Regel
ist sie jedoch aus Gründen der einfacheren Herstellung rechteckig ausgeführt. Ihre
Befestigung an der Wand erfolgt mittels Winkeleisen.
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Durch die Abdeckung der Gasaustrittsöffnung mit der Kulisse wird der
Gasstrahl um 90° umgelenkt und kann nach allen Seiten gleichmäßig ausströmen. Der
im Abgaskanal vorgegebene freie Querschnitt kann auf diese Weise in der Dämpferstrecke
durch sehr kleine, akustisch hochwirksame Kanalquerschnitte nachgebildet werden.
Die Umlenkung bringt zwar einen Druckverlust mit sich. Dieser kann jedoch durch
kegelförmige Strömungsleitkörper und durch Abschrägen der Wandöffnung wesentlich
herabgesetzt werden. Außerdem bringt eine geringfügige Erweiterung des Kanalquerschnittes
bereits eine bedeutende Vergrößerung des freien Querschnittes und damit eine weitere
Verminderung des Druckverlustes mit sich. Zur Vergrößerung der Dämpferwirkung kann
ferner in der der Abdeckkulisse gegenüberliegenden Wand oder unmittelbar vor derselben
eine schalldämpfende Kulisse angeordnet werden, die in ihrem Zentrum eine Öffnung
für die gasführende Leitung enthält.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schalldämpfers
stellt ein Scheibendämpfer
dar, der zwischen der akustisch einseitig
transparenten Abdeckkulisse und der Wand mehrere akustisch beidseitig transparente
Kulissen aufweist, die gegenüber der Gasaustrittsöffnung Aussparungen enthalten
und mit gegenseitigem Abstand angeordnet sind. Mit diesel- Dämpferanordnung lassen
sich auch aus großen Austrittsöffnungen ausströmende Abgasmengen wirksam bedämpfen.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen in
Verbindung mit der Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die an Hand der Zeichnungen
näher erläutert werden. Es zeigt F i g. 1 den Querschnitt des erfindungsgemäßen
Schalldämpfers mit einer Abdeckkulisse und einem Strömungsleitkörper, F i g. 2 einen
Schalldämpfer nach F i g. 1 mit einer gegenüber der Abdeckkulisse in der Wand eingebauten
Dämpfungskulisse, F i g. 3 einen Schalldämpfer mit mehreren Zwischenkulissen im
Querschnitt, F i g. 4 die Verringerung der Aussparungen in einem Schalldämpfer nach
F i g. 3, F i g. 5 die Anwendung des erfindungsgemäßen Schalldämpfers bei einer
schalldämmenden Ummantelung.
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F i g. 1 zeigt eine Leitung 1, die durch eine Austrittsöffnung 2 in
einer Wand 3 od. dgl. die in ihr strömenden Gase ins Freie leitet. Zur Dämpfung
der im Gasstrahl auftretenden Geräusche ist eine schalldämpfende Kulisse 4 durch
Abstandshalter 5 vor der Austrittsöffnung 2 an der Wand befestigt. Der Abstand der
Kulisse 4 ist so gewählt, daß der sich ergebende ringförmige freie Querschnitt
6 mindestens gleich dem Leitungsquerschnitt des Abgaskanals 1 ist. Dadurch ist sichergestellt,
daß sich die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases nicht durch Querschnittsverengungen
im Schalldämpfer erhöht.
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Der aus der Öffnung 2 austretende Gasstrahl trifft senkrecht auf die
Kulisse 4 und wird gleichmäßig nach allen Seiten um 90° umgelenkt. Diese Umlenkung
setzt der Strömung einen gewissen Widerstand entgegen und erfordert gegenüber der
Abstrahlung ohne Schalldämpfer eine Erhöhung des Druckes für das Ausstoßen des Gases.
Dieser Druckverlust kann jedoch durch Abschrägen 7 der Austrittsöffnung 2 und durch
Anordnung eines kegelförmigen Strömungsleitkörpers 8 wesentlich gemindert werden.
Eine geringfügige Vergrößerung des Kulissenabstandes bringt außerdem eine erhebliche
Vergrößerung des freien Querschnittes 6 und damit eine Verkleinerung der Strömungsgeschwindigkeit
bzw. des Druckverlustes mit sich. Durch entsprechende Abstandsänderung der Kulisse,
die jedoch nur in einem akustisch nicht störenden Ausmaß erfolgen darf, kann somit
der Druckverlust und die Strömungsgeschwindigkeit auf das gewünschte Maß herabgesetzt
werden.
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Die Dämpfung des Schalles erfolgt in dem Kanal, der auf der einen
Seite aus der starren Wand 3 und auf der anderen Seite aus der akustisch transparenten
Kulisse 4 besteht. Die äußere Form der scheibenförmigen Kulisse kann beliebig gestaltet
sein und richtet sich jeweils nach den gegebenen örtlichen Verhältnissen. Sie muß
sich nur so weit über die Austrittsöffnung 2 erstrecken, daß die dadurch gebildete
Dämpfungsstrecke die geforderte Dämpfung bewirkt. Der Aufbau der Kulisse 4 ist an
sich bekannt. Sie besteht aus Kammern 9, die zum Kanal hin durch Lochbleche
10 akustisch transparent abgedeckt sind. Die Dicke der Kulisse wird durch
das Spektrum des zu bedämpfenden Geräusches bestimmt. Um eine möglichst breitbandige
Dämpfungswirkung zu erzielen, werden die Kammern 9 mit schallabsorbierender Mineralwolle
gefüllt.
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Da der in F i g. 1 gezeigte Schalldämpfer nur auf einer Seite eine
schalldämpfende Packung enthält, muß diese Kulisse zur Erzielung der gewünschten
Dämpfung häufig sehr groß gemacht werden. Ersetzt man die starre Wand 3 durch eine
schalldämpfende Kulisse 11, die unmittelbar vor oder in der Wand angeordnet werden
kann und mit ihrer akustisch transparenten Seite die zweite Kanalseite bildet, so
kann die Dämpfungsstrecke auf die Hälfte reduziert werden (F i g. 2). Diese Kulisse
11 wird zweckmäßigerweise so ausgeführt, daß sich die Kammertiefe 9 in radialer
Richtung stetig vergrößert. In Verbindung mit dem Strömungsleitkörper 8 ergibt sich
dadurch eine günstigere Strömungsführung für die Abgase.
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Ist der Leitungsquerschnitt des Abgaskanals 1. sehr groß, so
ist bei Verwendung der in der Regel vorgesehenen einen Abdeckkulisse 4 ein sehr
großer Kulissenabstand erforderlich, der akustisch nicht mehr tragbar ist. Durch
Einfügen von akustisch beidseitig transparenten scheibenförmigen Kulissen 12 zwischen
die Abdeckkulisse 4 und die Wand 3 wird der große Dämpfungskanal in mehrere kleine,
akustisch wirksamere Kanäle aufgeteilt (F i g. 3). Die eingefügten Kulissen
12 weisen gegenüber der Durchtrittsöffnung 2 Aussparungen 13 auf, und ihr
gegenseitiger Abstand ist gleich groß. Er muß so gewählt werden, daß die sich aus
der Summe der ringförmigen freien Querschnitte 6 ergebende Gasaustrittsöffnung mindestens
gleich dem Leitungsquerschnitt des Kanals ist. Um eine möglichst günstige Abgasführung
zu erreichen, werden die Aussparungen 13 der Kulissen 12
mit zunehmender
Entfernung von der Durchtrittsöffnung 2 verkleinert (F i g. 4). Die Randzonen des
Abgasstromes werden dadurch in die der Austrittsöffnung 2 nächstgelegenen Dämpfungskanäle
abgedrängt.
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Der beschriebene Schalldämpferaufbau ist nicht ausschließlich zur
Dämpfung von Geräuschen geeignet, die aus Öffnungen abstrahlen, sondern bei entsprechender
Abwandlung auch allgemein anwendbar. F i g. 5 zeigt die Anwendung solcher Schalldämpfer
auf der Ansaug- und Abgasseite einer schalldämmenden Haube. Die Schalldämpfer bestehen
aus parallel zueinander angeordneten senkrecht stehenden Kulissenscheiben 14 mit
einem gegenseitigen Abstand, der die Zu- bzw. Abfuhr der benötigten Luftmengen bei
vorgegebener Strömungsgeschwindigkeit gestattet. Die schalldämmende Ummantelung
15 erstreckt sich von der Innenkulisse 16 des einen Schalldämpfers bis zur Innenkulisse
17 des anderen Schalldämpfers und schirmt zusammen mit diesen den Geräuscherzeuger
18 nach außen ab. Die mit den Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen versehenen Innenkulissen
16,17 stellen dabei gleichzeitig Teile der schalldämmenden Haube und der Schalldämpfer
dar. Die eingangs erwähnten Vorteile des geringen Raumbedarfes und der einfachen
Fertigung ergeben sich auch bei dieser Anordnung.