DE1292668B

DE1292668B - Silencer for gases flowing in pipes

Info

Publication number: DE1292668B
Application number: DE1962S0081220
Authority: DE
Inventors: Chen; Masch-Ing Dr-Ing Yian-Nian
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1962-08-23
Filing date: 1962-08-31
Publication date: 1969-04-17
Also published as: ES289492A1; CH394712A; GB1006477A

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für in Rohren strömende Gase, insbesondere für die Auspuffgase von Dieselmotoren, mit einem Gasströmungsrohr, dessen Wandung mindestens zwei mit Rohrstutzen versehene, in Strömungsrichtung hintereinanderliegende, die ungehinderte Verbindung mit jeweils einer Helmholtz'schen Resonanzkammer herstellende Öffnungen und eine die Verbindung mit einer zweiten Kammer herstellende Perforation aufweist. Vorzugsweise ist der Schalldämpfer nach der Erfindung für Gasströme mit hohen Geschwindigkeiten geeignet. Weiterhin sind unter Rohren nicht nur Strömungskanäle mit kreisförmigem Querschnitt, sondern auch solche mit beliebigem, z. B. rechteckigem, quadratischem oder elliptischem Querschnitt zu verstehen.The invention relates to a silencer for flowing in pipes Gases, especially for the exhaust gases of diesel engines, with a gas flow pipe, the wall of which is provided with at least two pipe sockets, one behind the other in the direction of flow, establishing the unimpeded connection with one Helmholtz resonance chamber Openings and a perforation connecting to a second chamber having. Preferably, the silencer according to the invention for gas flows with suitable for high speeds. Furthermore, there are not only flow channels under pipes with a circular cross-section, but also those with any, z. B. rectangular, to understand square or elliptical cross-section.

Bei der Verwendung von Rohrstutzen an dem durch einen Helmholtz-Resonator führenden Rohr für strömende Gase treten periodische Störungen und örtliche Turbulenzen auf, die durch das in dem Rohrstutzen schwingende Gasvolumen in der Gasströmung erzeugt werden. Diese Turbulenzen bewirken, daß - gegenüber dem Hauptmaximum des Schalles zu hohen Frequenzen verschoben - in der Dämpfungskurve Nebenmaxima auftreten, die den Geräuschpegel erhöhen, wobei die Nebenmaxima bereits bei relativ kleinen Strömungsgeschwindigkeiten in dem Rohr in Erscheinung treten, bei Geschwindigkeiten von etwa 30 m/sek störend zu wirken beginnen und sich mit steigender Strömungsgeschwindigkeit ebenfalls erhöhen.When using pipe sockets on the through a Helmholtz resonator leading pipe for flowing gases occur periodic disturbances and local turbulence by the gas volume oscillating in the pipe socket in the gas flow be generated. This turbulence has the effect that - compared to the main maximum of the Sound shifted to high frequencies - secondary maxima occur in the attenuation curve, which increase the noise level, whereby the secondary maxima are already relatively small Flow velocities in the pipe appear at velocities of about 30 m / sec start to have a disturbing effect and increase with increasing flow velocity also increase.

Für in Rohren strömende Gase sind Schalldämpfer bekannt, die aus mehreren Hehnholtz-Resonatoren unterschiedlicher Eigenfrequenz bestehen, wobei zumindest der Resonator für tiefe Frequenzen über mit Rohrstutzen versehene Öffnungen an das Gasrohr angeschlossen ist. Stromabwärts von diesem ersten Resonator sind dabei weitere Resonanzkammern kleineren Volumens für mittlere und höhere Frequenzen angeordnet. Diese stehen über einfache Öffnungen in dem Rohr mit der Gasströmung in Verbindung. Für die Dämpfung der geschilderten, im Bereich der mit Rohrstutzen versehenen Öffnungen entstehenden Turbulenzen ist diese Schalldämpferanordnung jedoch nicht vorgesehen und nicht geeignet.For gases flowing in pipes, silencers are known which consist of several Hehnholtz resonators of different natural frequencies exist, at least the resonator for low frequencies to the Gas pipe is connected. There are further resonators downstream of this first resonator Small volume resonance chambers arranged for medium and higher frequencies. These are connected to the gas flow via simple openings in the pipe. For damping the described openings in the area of the pipe socket However, this muffler arrangement is not intended for the turbulence that occurs and not suitable.

Es ist weiterhin schon vorgeschlagen worden, den Querschnitt der Rohrstutzen an ihrem Fuß mit feinmaschigen Drahtnetzen zu bedecken, um die Ausbildung der Nebenmaxima in der Dämpfungskurve zu unterdrücken. Dabei hat es sich gezeigt, daß z. B. bei Auspuffschalldämpfern für Verbrennungsmotoren die Drahtnetze durch die hohe Temperatur der strömenden Gase verbrannt und daher innerhalb relativ kurzer Zeit unwirksam werden und erneuert werden -müssen.It has also been proposed to increase the cross-section of the pipe socket to cover their feet with fine-meshed wire nets in order to develop the secondary maxima to suppress in the damping curve. It has been shown that, for. B. at Exhaust silencers for internal combustion engines the wire meshes due to the high temperature of the flowing gases burned and therefore ineffective within a relatively short time and must be renewed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der vorstehend geschilderten Anordnung zu beseitigen.The invention is based on the disadvantages of the above to eliminate the described arrangement.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet; daß sich die Perforation in der Wand des Gasströmungsrohres in Strömungsrichtung gesehen vor, zwischen und hinter den mit Rohrstutzen versehenen Öffnungen befindet und daß die in bekannter Weise mit Schallschlußstoff gefüllte zweite Kammer durch eine gasundurchlässige Wand gegen die Resonanzkammer abgeschlossen ist, die sie umschließt oder neben ihr angeordnet ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Rohrwand im Bereich der zweiten Kammer aus perforiertem Blech gefertigt ist, das auf der dem Gasströmungsrohr abgewandten Seite mit Drahtnetzen belegt ist, und wenn die Füllung der zweiten Kammer gegen das Gasströmungsrohr zunächst aus Stahlwolle und dahinter aus Mineralwolle besteht.The invention is characterized by; that the perforation in the wall of the gas flow tube seen in the direction of flow before, between and located behind the openings provided with pipe sockets and that in known Way filled with soundproofing material through a gas-impermeable second chamber Wall is closed off from the resonance chamber that encloses it or next to it is arranged. It is advantageous if the pipe wall in the area of the second Chamber is made of perforated sheet metal that is facing away from the gas flow tube Side is covered with wire netting, and if the filling of the second chamber against the gas flow pipe consists initially of steel wool and behind it of mineral wool.

Es hat sich gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Schalldämpfers die Schallspitzen der Nebenmaxima in ausreichendem Maße gedämpft werden, ohne daß Drahtnetze vor den mit Rohrstutzen versehenen Öffnungen angebracht werden müssen.It has been shown that in the inventive design of the Silencer the sound peaks of the secondary maxima attenuated to a sufficient extent are attached without wire netting in front of the openings provided with pipe sockets Need to become.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen Resonator im Schnitt längs der Achse des Rohres für die strömenden Gase und F i g. 2 eine andere Ausführungsform im Schnitt senkrecht zur Strömungsrichtung der Gase.The invention is illustrated in the following description of two exemplary embodiments explained in more detail in connection with the drawing. In the drawing, F i g. 1 shows a resonator in section along the axis of the pipe for the flowing gases and F i g. 2 shows another embodiment in section perpendicular to the direction of flow of the gases.

Das Gas strömt in Pfeilrichtung durch das Rohr 1, in das der Helmholtz-Resonator 2 als Schalldämpfer für tiefe Frequenzen eingebaut ist. Das Resonatorvolumen steht mit dem Rohr 1 in bekannter Weise über mit Rohrstutzen 3 versehene Öffnungen 4 in ungehinderter Verbindung. Zur Dämpfung der durch die in den Rohrstutzen 3 schwingenden Gase erzeugten Nebenmaxima des Lärmes ist erfindungsgemäß innerhalb des Helmholtz-Resonators 2 eine zweite Kammer 13 vorgesehen, wobei die Wand des Rohres 1 über ihren mit Rohrstutzen 3 und Öffnungen 4 versehenen Teil aus einem die Verbindung zur Kammer 13 herstellenden gelochten Blech 5 besteht, dessen Lochfläche zu seiner Gesamtfläche relativ groß ist und mindestens 20 % beträgt. Die Kammer 13 ist mit schallabsorbierendem Material, z. B. Stahlwolle 12 und Mineralwolle 14, gefüllt und durch einen gasundurchlässigen Blechmantel 7 gegen den Resonator 2 abgeschlossen.The gas flows in the direction of the arrow through the pipe 1, in which the Helmholtz resonator 2 is installed as a silencer for low frequencies. The resonator volume is in a known manner with the pipe 1 via openings 4 provided with pipe sockets 3 in unimpeded connection. According to the invention, a second chamber 13 is provided within the Helmholtz resonator 2 to dampen the secondary maxima of the noise generated by the gases vibrating in the pipe socket 3, the wall of the pipe 1 being made up of a connection to the pipe socket 3 and openings 4 via its part Chamber 13 producing perforated sheet 5 is, the hole area is relatively large to its total area and is at least 20%. The chamber 13 is covered with sound absorbing material, e.g. B. steel wool 12 and mineral wool 14, filled and closed off from the resonator 2 by a gas-impermeable sheet metal jacket 7.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Rohres 1, das in Strömungsrichtung vor, zwischen und hinter den Öffnungen perforiert ist, werden die im Bereich dieser Öffnungen 4 in dem Rohr 1 entstehenden und sich von dort ausbreitenden Störungen und Turbulenzen in der Nähe ihres Entstehungsortes von dem Absorptionsmaterial weitgehend wieder geschluckt, so daß von dieser Schallquelle aus nur wenig Lärm ins Freie gelangt. Wie schon erwähnt, treten die genannten Störungen und Turbulenzen vor allem bei relativ hohen Strömungsgeschwindigkeiten in dem die Gase führenden Rohr 1 als zusätzlicher Lärm in Erscheinung. Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Anordnung ist daher bis zu Gasgeschwindigkeiten von 130 m/sek untersucht und nachgewiesen worden.The inventive design of the tube 1, which is in the direction of flow in front of, between and behind the openings are perforated in the area of this Openings 4 in the pipe 1 arising and spreading from there disturbances and turbulence in the vicinity of where it originates from the absorbent material to a large extent swallowed again, so that only a little noise from this sound source gets into the open air. As already mentioned, the above-mentioned disturbances and turbulence occur primarily relatively high flow velocities in the pipe 1 carrying the gases as an additional Noise in evidence. The effectiveness of the arrangement according to the invention is therefore up to has been investigated and verified at gas velocities of 130 m / sec.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist der Resonator 2, der für das Auspuffrohr einer Diesellokomotive bestimmt ist, durch die massive gasundurchlässige Wand 10, die die Öffnungen 4 und die Rohrstutzen 3 enthält, in den das Resonanzvolumen bildenden Raum 8, den das strömende Gas führenden Kanal 9 und die zweite Kammer 13 geteilt. Außer von der Wand 10 wird der Kanal 9, der in diesem Beispiel rechteckig ausgebildet ist, durch die den Abschluß gegen die Kammer 13 bildende Lochplatte 5 begrenzt. Die zwischen den Blechen 5 und dem Resonatorgehäuse verbleibende Kammer 13 ist wiederum mit schallschluckenden Materialien gefüllt. In einem bereits ausgeführten Beispiel dieses Schalldämpfers ist dabei das Lochblech 5 durch ein feinmaschiges Drahtgitter 11 abgedeckt, auf das in der Kammer 13 in Richtung auf das Resonatorgehäuse hin zunächst eine Schicht Stahlwolle 12 und dann eine Schicht Mineralwolle 14 folgt. Diese Anordnung hat sich als vorteilhaft erwiesen, um das Verbrennen des schallschlukkenden Materials 12,14 durch die heißen Auspuffgase möglichst weitgehend zu verhindern.In the embodiment according to FIG. 2 is the resonator 2, the is intended for the exhaust pipe of a diesel locomotive, due to the massive gas-impermeable Wall 10, which contains the openings 4 and the pipe socket 3, in which the resonance volume forming space 8, the channel 9 carrying the flowing gas and the second chamber 13 shared. In addition to the wall 10, the channel 9, which in this example is rectangular is formed, through which the closure against the chamber 13 forming perforated plate 5 limited. The chamber remaining between the metal sheets 5 and the resonator housing 13 is again filled with sound-absorbing materials. In an already executed An example of this muffler is the perforated plate 5 through a fine-meshed one Wire mesh 11 covered, on the in the chamber 13 in the direction of the resonator housing first one Layer of steel wool 12 and then a layer of mineral wool 14 follows. This arrangement has been found to be advantageous in reducing the burning of the sound-absorbing material 12, 14 as much as possible through the hot exhaust gases to prevent.

Akustisch hat der Resonator nach F i g. 2 in bezug auf die Nebenmaxima des Lärms die im Zusammenhang mit F i g. 1 geschilderte Wirkung.Acoustically, the resonator according to FIG. 2 with respect to the secondary maxima of the noise related to F i g. 1 described effect.

Claims

Claim: Silencer for gases flowing in pipes, in particular for the exhaust gases from diesel engines, with a gas flow pipe, the wall of which at least two provided with pipe sockets, one behind the other in the direction of flow, establishing the unimpeded connection with one Helmholtz resonance chamber in each case openings and a perforation that connects to a second chamber characterized in that the perforation (5) is in the wall of the gas flow tube (1) seen in the direction of flow in front of, between and behind the with pipe socket (3) provided openings (4) is located and that in a known manner with sound absorbing material (12,14) filled second chamber (13) through a gas-impermeable wall (7 in F i G. 1, 10 in FIG. 2) is closed off from the resonance chamber (2) that encloses it (F i g.1) or is arranged next to it (F i g. 2).