DE1242940B - Rohrfoermiger Schalldaempfer, insbesondere Auspuffschalldaempfer fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Rohrförmiger Schalldämpfer, insbesondere Auspuffschalldämpfer für Brennkraftmaschinen Die vorliegende Erfindung betrifft einen rohrförmigen Schalldämpfer, insbesondere Auspuffschalldämpfer für Brennkraftmaschinen, mit wenigstens drei durch Querwände gebildeten Kammern mit benachbarte und nicht benachbarte Kammern verbindenden Rohren unterschiedlicher Länge, die zumindest zum Teil Wandöffnungen für den Gasdurchtritt aufweisen, sowie mit einem Eintrittsrohr und einem Austrittsrohr, die mit je einer Endkammer in Verbindung stehen.
• Es sind bereits Mehrkammeranordnungen zur Schalldämpfung bekannt, bei denen in einem Behälter drei oder mehrere Kammern hintereinander angeordnet und durch Trennwände voneinander getrennt sind. Die Trennwände sind bei diesen bekannten Ausführungen von Rohren durchdrungen, und zwar sind Rohre vorgesehen, durch welche die Kammern im Hauptabgasweg hintereinandergeschaltet sind, wobei außerdem die erste Kammer mit der letzten, mit der vorletzten usw. gleichzeitig in leitender Verbindung steht. Eine derartige Anordnung ist z. B. in der schweizerischen Patentschrift 370 282 beschrieben. Bei zusammengesetzten Resonatoren dieser Art bildet jede Kammer mit dem Verbindungsrohr zusammen einen Resonator, der im Zug der Rohrleitung liegt und deshalb bei seiner Eigenfrequenzverstärkung und bei höheren Frequenzen zusätzliche, mit der Frequenz ansteigende Dämpfung bewirkt. Es sind ferner Vorrichtungen zur Dämpfung von Schallschwingungen bekannt, bei welchen der Schallträger mit vorbestimmter Geschwindigkeit in zwei Wege geführt ist, die untereinander über einen Teil ihrer Länge miteinander in Verbindung stehen, wobei der Interferenzeffekt ausgenutzt werden soll. Derartige Anordnungen haben zur Verlängerung des Wegs der einen Teilströmung den Einbau von Schikanen. Derartige Schikanen sind z. B. gebildet durch schraubenlinienförmige Einbauten. Derartige bekannte Anordnungen sind z. B. beschrieben in der österreichischen Patentschrift 233 331. Diese Anordnungen fallen jedoch nicht unter die Gattung der Mehrkammeranordnungen. Schließlich sind noch Anordnungen bekannt, bei denen in einem unterteilten Behälter mehrere Rohrabschnitte hintereinandergeschaltet sind, um einen möglichst langen Schallweg zu erreichen und außerdem durch Übertrittsmöglichkeiten des schalltragenden Mediums Interferenzerscheinungen zu bewirken. Derartige Anordnungen sind z. B. beschrieben in der britischen Patentschrift 789 784.
• Sind bei Schalldämpferanordnungen die Verbindungsrohre sehr lang, so liegen ihre Durchlaß- und-Sperresonanzen sowie die Eigenresonanzen der Resonatoren sehr tief und stören die resultierende Dämpfungskurve der Erweiterungen im Dämpfungsbereich nicht. Bei abnehmender Länge der Verbindungsrohre werden die Eigenfrequenzen jedoch höher, die Durchlaßresonanzen verursachen eine beträchtliche Abnahme der Dämpfung. Bei ganz kurzen Verbindungsrohren fallen schließlich die Eigenresonanzen der Resonatoren mit dem Hauptdämpfungsgebiet der Verengungen und Erweiterungen zusammen, die Dämpfung wird dabei ganz aufgehoben, und es kann sogar Schallverstärkung eintreten. Es sind ferner nach der deutschen Patentschrift 917 038 Anordnungen bekannt, bei denen in einer Mehrkammeranordnung einzelne der Kammern mit Überbrückungskanälen verbunden sind, wobei jedoch deren akustische Masse so hoch gewählt werden muß, daß sich für eine vollwertige Dämpfung extrem große Massen und damit Dimensionen ergeben. Für reine Mehrfach-Interferenzsysteme hat sich ferner gezeigt, daß der Schwerpunkt derartiger Anordnungen bei Tiefenfrequenzen liegt, bei denen für die Frequenzwirkung derartig große Weglängendifferenzen nötig sind, daß sie in Schalldämpfern der bekannten Bauart nicht untergebracht werden können, z. B. etwa 2 m Wegdifferenz für 100 Hz. Auch durch den Einbau von z. B. nicht rotationssymmetrischen Winkelblechanordnungen gemäß ATZ 65, H. 5, S. 143 bis 145, wurde keine nennenswerte Schalldämpfung erreicht.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung aufzuzeigen, bei welcher bei Schalldämpfern der eingangs beschriebenen Gattung zwecks starker Phasenverschiebung lange, die Strömung im Sinn einer Interferenzwirkung teilende Verbindungsrohre ermöglicht werden und bei welcher neben den Motorgrundfrequenzen die Eigentöne dieser langen Verbindungsrohre gedämpft werden. Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß das Eintrittsrohr bis in die bzw. in eine mittlere Kammer hinein verlängert ist und dort Wandöffnungen für den Gasaustritt aufweist, daß die mittleren Kammern von Rohren durchdrungen sind, die in die Endkammern hineinragen und dort münden, und daß wenigstens eines dieser Rohre mit den mittleren Kammern in Verbindung steht.
• Bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung stellen alle Kammern, obwohl räumlich in einen einzigen Schalldämpferbehälter vereinigt, jede für sich in die Hauptleitung zwischen Verengungen eingeschaltete Erweiterungen dar, die in jedem Fall genügend lang sind, so daß die Eigenresonanzen der gebildeten Resonatoren sehr tief liegen und die resultierenden Dämpfungskurven der Erweiterungen im Hauptdämpfungsbereich nicht stören. Durch die Interferenzwirkung der in der hinteren Endkammer wieder zusammengeführten Teilströme findet eine Auslöschung bestimmter Motorgrundfrequenzen und unter Umständen auch der Hauptrohr-Eigenresonanzen sowie der dazugehörigen Obertöne statt. Eine Weiterführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsrohr in die Endkammer hineinragt und dort Wandöffnungen für den Gaseintritt aufweist. Man erreicht durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung eine Erhöhung der Interferenzwirkung und damit eine Verbesserung der Dämpfung.
• Die Abstimmung der Resonatordämpfer erfolgt zweckmäßig so, daß die Helmholtzdämpfung der Eingangskammer unterhalb der Interferenzfrequenz beginnt.
• Eine besonders wirksame Abstimmung des direkt in die Endkammer einmündenden Verbindungsrohres wird erzielt, wenn dessen Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt des anderen unterteilten Interferenzgangs.
• Eine weitere Ausgestaltung findet der Erfindungsgegenstand durch Anordnung von als Hochtonresonatoren wirkende Seitenkammern, die an wenigstens einem die Endkammer verbindenden Rohr angeordnet sind.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt; dabei ist die Auspuffleitung 1 a ersichtlich, welche die Kammern 2 und 3 durchdringt. Von gleichem Querschnitt ist der die Kammer 4 durchdringende Auslaßstutzen 1 b. Während die Auspuffleitung 1 a durch die Trennwand 5 a durchgezogen und von dieser gehalten ist, bildet die Trennwand 5 b den stirnseitigen Abschluß sowohl für das Auspuffrohr 1 a als auch für den Auspuffstutzen 1 b. Sowohl die Auspuffleitung 1 a als auch der Auspuffstutzen 1 b sind durch eine brausenartige Lochperforation 6 in ihren Wandungen mit den Kammern 3 und 4 verbunden. Gemäß der Erfindung ist die Kammer 3 die Eingangskammer, in welcher die Gasströmung in zwei Teilströme aufgeteilt wird. Der eine Teilstrom gelangt durch das Verbindungsrohr 7a direkt in die hintere Endkammer 4, während der andere über das Verbindungsrohr 7b, die vordere Endkammer 2 und das daran angeschlossene Rohr 7 c in die Endkammer 4 gelangt. Hier prallen die durch die verschieden langen Wege phasenverschobenen Wellen aufeinander, wodurch erfindungsgemäß neben der Interferenzdämpfung der Motorfrequenzen eine Dämpfung der Eigentonbereiche der Hauptgasleitung 1 a und der Verbindungsrohre 7 eintreten kann. Durch Öffnungen 8 in der Wandung der Auspuffleitung 1 a in der Kammer 2 ist ein weiterer Interferenzweg geschaffen, durch den eine einfach durchführbare Korrektur der Interferenzwirkung möglich ist.
• An dem die Endkammern 2, 4 verbindenden Rohr 7 c sind als Hochtonresonatoren wirkende Seitenkammern 10, 11, 12 vorgesehen. Im Bereich dieser Seitenkammern ist die Leitung 7 c durch die Anzapfstellen 13, 14, 15 angezapft.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Rohrförmiger Schalldämpfer, insbesondere Auspuffschalldämpfer für Brennkraftmaschinen, mit wenigstens drei durch Querwände gebildeten Kammern, mit benachbarte und nicht benachbarte Kammern verbindenden Rohren unterschiedlicher Länge, die zumindest zum Teil Wandöffnungen für den Gasdurchtritt aufweisen, sowie mit einem Eintrittsrohr und einem Austrittsrohr, die mit je einer Endkammer in Verbindung stehen, d adurch gekennzeichnet, daß das Eintrittsrohr (1 a) bis in die bzw. in eine mittlere Kammer (3) hinein verlängert ist und dort Wandöffnungen (6) für den Gasaustritt aufweist, daß die mittleren Kammern (3) von Rohren (7) durchdrungen sind, die in die Endkammern (2, 4) hineinragen und dort münden und daß wenigstens eines dieser Rohre (7 a, 7b) auch mit den mittleren Kammern (3) in Verbindung steht.
2. 2. Rohrförmiger Schalldämpfer, insbesondere Auspuffschalldämpfer für Brennkraftmaschinen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsrohr (1 b) in die Endkammer (4) hineinragt und dort Wandöffnungen für den Gaseintritt aufweist.
3. 3. Rohrförmiger Schalldämpfer, insbesondere Auspuffschalldämpfer für Brennkraftmaschinen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einem die Endkammern (2, 4) verbindenden Rohr (7c) als Hochtonresonatoren wirkende Seitenkammern vorgesehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 917 038, 884 434, 727 961; österreichische Patentschrift Nr. 233 331; schweizerische Patentschrift Nr. 370 282; britische Patentschrift Nr. 789 784; Zeitschrift ATZ, Jg. 1965, H. 5, (Mai 1963) S.143 bis 145.