DE1476492A1

DE1476492A1 - Verbrennungsmotor-Kraftaggregat zur Erzeugung elektrischer Energie

Info

Publication number: DE1476492A1
Application number: DE19641476492
Authority: DE
Inventors: Cederbaum Jerzy Henryk
Original assignee: CEDERBAUM JERZY HENRYK
Current assignee: CEDERBAUM JERZY HENRYK
Priority date: 1963-10-22
Filing date: 1964-10-19
Publication date: 1969-10-02
Also published as: GB1088454A; DE1476492B2; SE309499B

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84 62

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P 14 76 492.2 (C 34 137 Ia/46c⁶) A 2195

12. November 1968

JERZY HENRYK CEDERBAUM Timragatan 41, Vällingby / SCHWEDEN

Verbrennungsmotor-Kraftaggregat zur Erzeugung elektrischer Energie

Die Erfindung betrifft ein geräuscharmes, insbesondere fahrbares Verbrennungsmotor-Kraftaggregat zur Erzeugung elektrischer Energie, das π. einem Gehäuse eingeschlossen ist, welches für das Aggregat eine Schallabsorptionskammer bildet.

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Sowohl bei beweglichen als auch bei stationären Verbrennungsmotor-Kraftaggregaten besteht die Forderung, daß diese Aggregate möglichst geräuscharm sein sollen. Dies betrifft insbesondere eine Verwendung derartiger Aggregate für militärische Zwecke, für nächtliche Reparatur- und Straßenarbeiten in Städten und dicht bewohnten Gebieten, sowie zum Antrieb von Generatoren, zur Speisung von Apparaten für Tonfilmaufnahmen, Fernsehaufnahmen usw. oder zum Starten von Flugzeugmotoren usw.

Derartige bekannte Verbrennungsmotor-Kraftaggregate werden hauptsächlich in zweierlei Hinsicht schallisoliert.

In einem Fall schließt man das gesamte Aggregat in einen großen Raum ein, der so groß wie möglich ausgebildet sein soll. Die Belüftung und Ableitung der Abgase erfolgt dabei durch Trommeln. Man geht davon aus, daß, je größer das Luftvolumen ist, welches die vom Aggregat ausgehenden Schallwellen durchlaufen müssen, um an die Umgebungsluft zu gelangen, je größer der Teil der Schallenergie ist, der in Form von Verlusten an das durchlaufene Luftvolumen und an eine etwaige Schallisolierung der Wände des Raumes abgeleitet wird. Der Nachteil dieser Art der Schallisolierung besteht vor allem darin, daß die ge-

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nannten Räume ein großes Bauvolumen und hohes Gewicht haben, was insbesondere bei transportablen Aggregaten sehr störend ist.

Die zweite Art der Schallisolierung geht ebenfalls von Aggregaten aus, welche in einem schalldämpfenden Raum eingeschlossen sind. Während man aber im ersten Fall danach strebt, diesen Raum so groß wie möglich zu machen, begnügt man sich in letzterem Fall mit einem kleineren Raum, der jedoch mit dicken, schalldämpfenden Wänden versehen ist, die mit einem geeigneten schallabsorbierenden Material gefüllt werden. Der Lufteinlaß des Verbrennungsmotor-Aggregates und die Ableitung der Warmluft sowie der Abgase erfolgt dabei durch öffnungen in den Wänden, welche mit Luken überdeckt sind. Nach diesem Prinzip gebaute Aggregate sind wesentlich kleiner und auch leichter zu bedienen als die erstgenannten. Auch das Gewicht ist geringer. Man kann beispielsweise bei einem beweglichen Aggregat von 5-15 kW ein Gewicht von etwa 1,5 t erreichen. Aggregate dieser Art sind jedoch für viele Zwecke > nicht ausreichend geräuscharm. Bei Versuchen wurde festgestellt, daß eine Person mit durchschnittlichem Gehör ein solches Aggregat bis auf eine Entfernung von ca. 200 m hört.

Durch die schweizerischen Patentschriften 219 756 und 219 759 ist es

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bekannt, Führungsbleche aus einem schalldämpfenden Material herzustellen. Hierdurch wird das bekannte Dröhnen von Blechen aus Metall, insbesondere aus Stahl, herabgesetzt. Eine ausreichende Schalldämpfung und Schallisolierung wird jedoch nicht erreicht.

Weiterhin ist es bekannt - schweizerische Patentschrift 251 727, DAS 1 064 749, deutsche Patentschrift 935 823, britische Patentschrift 567 567, amerikanische Patentschrift 2 123 358 - durch eine Auskleidung der Gehäusewände mit stark isolierenden Stoffen eine gewisse Schalldämpfung zu erzielen. Das Ausmaß der erzielten Schallisolierung und -dämpfung ist jedoch in gleicher Weise wie bei dem eingangs genannten bekannten Aggregat nicht ausreichend.

Durch die schweizerische Patentschrift 224 736 ist es ferner bekannt, die Innenwandungen eines Schalldämpfergehäuses mit Vorsprüngen, sogenannten Schikanen, zu versehen, welche eine zusätzliche Beugung und Brechung der Schallwellen bewirken sollen. Auch durch diese Maßnahme wird keine ausreichende Schalldämpfung und -isolierung erreicht.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es nun Aufgabe der Erfindung, den genannten Nachteilen abzuhelfen und ein Verbrennungs -

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motor-Kraftaggregat mit möglichst guter Schalldämpfung und Schallisolierung in Vorschlag zu bringen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Aggregat, welches in einem Gehäuse eingeschlossen ist, welches eine Schallabsorptionskammer bildet, das Gehäuse aus einer oder einer Anzahl von Wandungen besteht, die so ineinander geführt sind, daß zwischen deren Oberfläche mindestens ein Labyrinthkanal gebildet ist, der das Aggregat auf mindestens zwei Seiten umgebend vom Inneren der Schallabsorptionskammer ins Freie führt und zugleich der Gaszu- und/oder -ableitung dient.

Erfindungsgemäß wird eine besonders gute Schalldämpfung und Schallisolierung dadurch erzielt, daß die Intensität der Schallwellen sowohl infolge des Durchlaufens eines langen Weges als auch durch mehrfache Beugung infolge von Richtungsänderungen auf dem erfindungsgemäß durchlaufenen Schallweg stark abnimmt, denn das erfindungsgemäße schalldämpfende Gehäuse besteht aus einer oder einer Anzahl von Wänden, die so ineinander angeordnet sind, daß zwischen den einzelnen Wänden schallführende Kanäle nach Art eines Labyrinthes entstehen, die in das Freie münden.

Es ist von Vorteil* wenn die Schallwellen mindestens zwei, zweck -

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mäßigerweise acht Richtungsänderungen in dem Labyrinthkanal durchführen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Labyrinthkanäle in Form einer oder mehrerer Spiralen angebracht, welche zweckmäßigerweise gleichzeitig als Lufteinlaß für den Motor und als Auslaß für Warmluft und/oder Abgase verwendet werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine besondere Dämpfungskammer angeordnet, durch welche die Kühlluft zum Motor strömt und die Luftzufuhr für den Motor ist so reichlich.! dimensioniert, daß eine besonders wirksame Kühlung des Motors erreicht wird.

Es ist von Vorteil, wenn die Labyrinthkanäle inwendig, zumindest im Bereich der Ecken, mit einem schallisolierenden und schallabsorbierenden Belag, insbesondere aus Steinwolle, versehen sind, welche auf die Kanalwände geklebt ist. Außerdem kann zusätzlich zu dieser Steinwollschicht eine deckende Schicht aus dichtem Glasfasergewebe vorgesehen sein.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind zumindest

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zwei Schalldämpfungs- oder Schallabsorptionskammern mit jeweils einem Labyrinthkanal und eine durch diesen gebildete Mehrfachwand vorgesehen, wobei eine Kammer die Auspuffseite des Verbrennungsmotor-Aggregates und die zweite Kammer die Lufteinsaugseite umgibt.

Z weckmäßiger weise ist das Motoraggregat oder die Motorgenerator einheit in einem geschlossenen Rahmen aufgehängt, der insbesondere als U-Balken ausgeführt ist, wobei die beiden Dämpfungskammergehäuse von beiden Seiten her an diesen angeschlossen und auf geeignete Weise gegen diesen abgedichtet sind. Der Rahmen muß hierbei naturgemäß besonders sorgfältig inwendig mit Steinwolle und eventuell auch mit Glasfasergewebe isoliert werden. Um die beiden Schalldämpfungekammern nach den Stirnseiten hin abzuschließen, wird man dieselben zweckmäßigerweise mit doppelten Blechen abdecken, zwischen welchen eine ausreichend isolierende Schicht, z.B. aus Steinwolle, angebracht ist. Ebenfalls kann diese Schicht in mehrere Isolierschichten aufgeteilt sein.

Um die beiden Schalldämpfungskammern leicht vom Aggregat entfernen zu können, werden sie mit Hilfe von das ganze Aggregat längs durchlaufenden Bolzen auf dem Rahmen befestigt, welche vorteilhafterweise

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sowohl durch den Rahmen als auch durch die Blechstirnseiten geführt werden, so daß man eine fest zusammengeschraubte Einheit erhält.

Die Kammern können mit Hilfe von bekannten Einrastverschlüssen auf dem Rahmen befestigt werden, wobei die Stirnseiten durch ähnliche Verschlüsse an den Kammerwänden befestigt sind. Die gelösten
Kammerwände können beim Auseinandernehmen des Aggregates auf Schienen oder auf einem ähnlichen, das Aggregat tragenden Untergestell verschoben werden.

Handelt es sich um ein stationäres Aggregat, so wird der Rahmen des Aggregates zweckmäßigerweise auf einem Fundament angebracht.
Handelt es sich dagegen um ein transportables Aggregat, so bringt man den Rahmen auf dem Fahrgestell eines Wagens entsprechender Ausbildung an. Die Längsachse der Dämpfungskammer ist hierbei vorteilhafterweise horizontal ausgerichtet. Es kann jedoch auch eine vertikale Ausrichtung in manchen Fällen zweckmäßig sein.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind drei Dämpfungs- oder Schallabsorptionskammern vorgesehen, wobei jeweils eine für den Luftansaugteil des Aggregates (gegebenenfalls Dimensionierung

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für extra Kühlluft), eine für den Kühlluftauslaß des Aggregates und eine für den Auspuff teil angeordnet ist.

Es ist von Vorteil, wenn die die verschiedenen Dämpfungskammern bildenden Labyrinthkanäle aus Blechwandspiralen bestehen, welche für die verschiedenen Kammern so gewickelt werden, daß das Blech abwechselnd einmal in und einmal gegen den Uhrzeigersinn von innen nach außen verläuft, so daß man bei nebeneinander liegenden DämpEungskammern abwechselnd einen Einlaß auf der einen Seite des Aggregates und einen Auslaß auf der anderen Seite desselben erhält.

Die DämpfungskaBomern können im Querschnitt Spiralen bilden, weiche eine im wesentlichen rechteckige Form aufweisen.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Schalldämpfung und Schallisolierung ist es möglich, bei Aggregaten gleicher Leistung den Geräuschpegel auf 1/5 des Wertes herabzusetaen, wie er feel bekannten Aggregaten vorliegt. SIn weiterer Vorteil ist darin au sehen, daß aufgrund;der außerordentliebL guten Schaild&ropfuQg ein gesonderter Einlad für die Kühlluft vorgesehen ist oder aber der Luitetnlaß des Aggregates aehr reichlich diwtftaetoniert ist, ohne d*Ä eiae unerlaubte Erhöhunfd*e

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Geräuschpegels zu verzeichnen ist. Durch diese verbesserte. Kühlung des Motors wird eine Erhöhung der Leistung erreicht.

Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß eine Person mit durehsehnittljlchem Gehör das Verbrennungsmotor-Aggregat in einer Entfernung von 35 m kaum hört, während ein entsprechendes: feefeaiinles Aggregat, wie bereits erwähnt, über etwa 200 m weit, zu hören ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevoEssugfeen Ausf üfcrujsgsiorm ub4 anband der beiliegender» Zeichnung ersichtlich.

Es zeigen:

Flg. 1 eine pejrspekövisehe Umsicht, ttÄweis# a^eJtooehjin,

wobei zur VeraJpyieteauJIetoipg #e mm&lm® f ejfe om~ einander gezogen dajfftsjlellt sind;

Fig. 2 eine perspewivijsche Ansicht der

Fig. 1im naontlerteo

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B„i '.οι- .uisfübrun^sforia der l/rfinduns, die auf den Zeieh- Ϋ nua$ön Gezeigt; ist, wurde voruusgesetst, ög.ss das Verbrennungs-mctr.r-KraftaGSrBgat in Form aiaes Erzeugers I fir elektrische Energie in 3inem Kähnen 2 auf sch inst sei. ¹DuS Vorbrennu'.iTGSOtor-ICrJi jaggröß^ü besteht aus einen VerbraimunjcYiorc: lit einem Luft-· einlass i> und Auspuff 4. Das VerbrennunciSJioüorajjrersc.t sei in dee. t}ezei3tem Beispiel luftsokiihlt. Der Yerbrennungsmotor treibt einea Csnerator 5 und einen auf demselben angeordneten Ventilator 6, welclier über gesonderte ITanäle 7 und 8 dem Motoragsregat einen verstärkten Kühlluft st r ο αϊ zuführt. Die ausströmende Warmluft ist mit einem Pfeil 9 bezeichnet. Die Kühlluft wire von ausson beim Pfeil 10» PiG, 1 und 2, zugeführt, passiert άβια durch das Blech-3 ι gebildeten LsbyrinthKanal 12, 2^ö^^Äi7*%* i-ⁿ die Schall-5l5atauier 15 hincia und folgt dann deo■-Pfeilen X^, 15 und 16 ran Generator und Kotor, Oie iLbgase des liotorc' üug den Idiren

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4· gelangen dabei ebenso .vie die vom Aggregat komiaer.de Warnt!! luft 9 in die och£.>lldämpfung3kaiaiaer 17 und passieren auf dem durcl· iie Pfeile 20-2? angedeuteten V/es durch, einen entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufenden Labyrinthkanal 18 beim Pfeil 19 hinaus ins Freie Die beiden Schalldäiapfunsskamaern 13 und 17 bestehen aus beispiels weise 1 mm dickem Blech., welches im ersten Pail mit und· im zweiton ÜTall gegen den Uhrzeigersinn in Form einer rechtwinkligen Schneckenspiral verläuft. Die Blechwände sind innen mit schallisolierendem Material, beispielsweise Steinwolle bekleidet, wie dies in Fig. 1 bezüglich des Bleches 28 für die Schalldämpfunsskamuer 17 angedeutet ist. Auch das Blech 11 der Schalldäiopfungskaü&;er 13 ist mit Steinwolle bekleidet und ausserdem mit einer Schicht Glasfasergewebe. Das schneckenförmig gewickelte Blech, ist an beiden Enden zu Falzen 29 und 50 bzw Jl und 32 umgebogen. Auf diese W_eise vermeidet nan Vibrationen im Blech und damit auch eine indirekte Schallleitung.

Die Ä'andspiralea der beiden Schalldämpfungskammern schliessen mit jeweils spiralenförmig in einer Ebene verlaufenden Seitenkanten ab, sodass die genannten V.'andspiralen von beiden Seiten zui Anlage an den vertikalen Eahmen 2 gebracht werden können. Durch geeignete Gummistreifen oder dergl. kann man dabei eine vollständige Abdichtung erhalten. Die beiden Schalldämpfungstammerna sind durcfi je eine Blechstirnwand 32 bzv,- 33 abgedeckt, die la gezeigter AuofliLxungsbeispiel durch aus je zwei Blechen bestehende, quaderförnige Blechkonstruktionen gebildet werden. In derem Innere ist eine clicke isolierende Schicht aus beispielsweise Steinwollmatten 5^s 35 angebracht. Auch die Anlasekanten zwischen den beiden Blechstirnseiten $2, 33 und den Schalldämpfu ngskaminern 13 bzw. 17 sind zweckmässifferwaiseL duMh iJuiami streif en oder dergl. abgedichtet.

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Die gesamte Schalldämpfungskonstruktion i7ird geuäss Pig.2 in zusammengebauten Zustand von vier Bolzen 36, 37» 33, 39 zusammengehalten, welche durch frei verlaufende Löcher 40-43 im Eahmen 2 geführt sind. Von diesen sieht man in ?ig. 1 nur die Löcher 40 und 42, während das Loch 41 verdeckt ist und das Loch 4* zusammen mit der oberen rechten Ecke des Rahmens 2 abgeschnitten ist.

Das erfindungsüeaäss schallged^npfte Verbrennungsmotor-KraftacG^öo^ is* i^m Ausführungsbeispiel auf einem !Fahrgestell 44 montiert, dessen eines Ead 45 auf den Zeichnungen gezeigt ist. Zur Befestigung des Aggregates auf dem !Fahrgestell 44 dient eine Konsolenkonstruktion 46.

2in Verbrennungsmotor-Xraftasgregat gemä3s der Erfindung für den gleichen. Kenneffekt, wie die beiden anfangs genannten Aggregate weist nicht nur ein Geräuechniveau auf, welches um ein mehrfaches niedriger ist als das der genannten Aggregate, sondern hat gleichzeitig sowohl ein Volumen als auch ein Gewicht, welches bedeutend geringer als das der genannten Aggregate ist. Das Gewicht ist z.B. für ein Aggregat mit einem Nenneffekt von 15 kW nicht höher als 1,1 ton.

Man erreicht ausserdem eine sowohl herstellungsxaassig als auch bötriebsEiüssig sehr vorteilhafte Aufteilung des Schalldämpfers in drei oder eventuell vier Einheiten, eine für die Belüftung und den Schutz des Generators, eine für die Schallisolierung des Motors und schliesslich eine für die Abgase und die Isolierung des .Schalldämpfers« wozu noch der tragrahmen 4 des Aggregates koiimt. Auf dem !Dragrahmen bringt man zweckaässigerweisc die üeber-.wachungs- und ochaltorganc für das Verbrennungsnotorcj^regat u«d 4.» Gorator

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o die i/rfind-un~ xzi .anschluss an sin Ausfli „hrungs-

e-:eapel derselben bescb.rie'oe2. wurde, kann dieselbe jedoch auf ■beliebige .ieise in Haicien der folgenden Patentansprüche variiert werden.

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Claims

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P 14 76 492.2 (C 34 137 Ia/46c⁶) «jg A 2195

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Patentansprüche

1. Geräuscharmes, insbesondere fahrbares Verbrennungsmotor-Kraftaggregat zur Erzeugung elektrischer Energie, das in einem Gehäuse eingeschlossen ist, welches für das Aggregat eine Schallabsorptionskammer bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einer oder einer Anzahl von Wandungen besteht, die so ineinander geführt sind, daß zwischen deren Oberfläche mindestens ein Labyrinthkanäl gebildet ist, der das Aggregat auf mindestens zwei Seiten umgebend vom Inneren der Schallabsorptionskammer ins Freie führt und zugleich der Gaszu- und/oder -ableitung dient.

2. Verbrennungsmotor-Kraftaggregat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Labyrinthkanäle in Form einer oder mehrerer Spiralen angebracht sind, welche gleichzeitig als Lufteinlaß für den Motor und als Auslaß für Warmluft und/oder Abgase verwendet werden.

3. Verbrennungsmotor-Kraftaggregat gemäß Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine besondere Dämpfungskammer angeordnet ist, durch welche die Kühlluft zum Motor strömt oder daß die Luftzufuhr für den Motor so reichlich dimensioniert wird, daß eine besonders effektive Kühlung des Motors erreicht wird.

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4·. Verbrennungsmotor-Kraftaggrecat gemäss einem oder einigen der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekannzeichnet, dass die Labyrinthkanäle inwendig zumindest im Bereich, der Ecken mit einem schallisolierenden und schallabsorbierenden Beleg versehen sind, beispielswcieo· mit .-:tsinv.olle, welche auf die Kanalvvände geklebt ist, und j>v^-nttie-ii mit einer, diese .Steinwollschicht; deckenden Schicht aus recht dichtem. Glasfaserr^r

$.- Verbrennungsmotor-Kraftaggregat gemäss einem oder einigen der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei deren;ige Schuld äsi£.>fungs- oder Schallabsorption kcu^c.::. u;iü jeweils eineia Lab/rinthkanal und einer durch dioden gebildeten !.'lehrfachv/and angebracht sind, wobei eine Kammer die Auspuffseite des Verbrennunssmotoraggregates und 'dio zweite Kammer dessen Lufteinsau^seite umgibt.

6. Verbrennungsmotor-ilraftag£regat gemäss einem oder einigen der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Motoraggregat oder die feotorgeneratoreinheit selbst in einem geschlossenen Rahmen aufgehängt ist, der be-i-sp-i-e-^-swe-i-se* aus Ü-Balken ausgeführt ist, und dass die beiden Däapfungskammergehäuse von beiden Seiten her an diesen angeschlossen und auf geeignete Weise gegen denselben abgedichtet sind.

7« Verbrennungsmotor-Kraftaggregat gemäss einem oder einigen der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass drei Dämpfungs- oder Schallabsorptionskammern vorgesehen sind, jeweils eine für den Luftansaugteil des Aggregates, welche ©venfcueü für extra Kühlluft dimensioniert ist, eine für den Kühlluftauslass des Aggregates und eine für den Auspuffteil.

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8. Verbrennungsaiotor-Kraftaggregat getaäss einem oder einigen der vorhersehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die verschiedenen Bämpfungskatamern bildenden Labyrinthkanülo aus Blechwandspiralen bestehen, welche für die verschiedenen .Ca-Jimern so gewickelt werden, dass das Blech abv/e-chsclrul oinmal im und einmal gegen den "Uhrzeigersinn von innen nac^ a^:on so verläuft, dass man bei nebeneinander liegenden Bäapfun^s^azamern abwechselnd einen Einlass auf der einen Seite des Aggregates und· einen Auslass auf der anderen Seite desselben erhält.

9. Verbrennunssmotor-ICraftaggregat gsiaäss einem oder einigen dar vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungskaamern ait ihrer Längsachse horizontal auf einem stationären Gestell oder auf einem Fahrgestell angeordnet sind.

10. Verbrennungs'uiotor-Kraftaggregat geinäss einem oder einigen der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekannzeichnet, dass die Eärapfungskaaaiern im Querschnitt Spiralen bilden, welche hauptsächlich rechteckige jform aufweisen.

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