-
Ftir pulsierende Strömungen, inebesondere-fUr den Aus- ,
puff
von Brennkraftmaschinenbestimmte Schalldämpfungs-Vorrichtung Die Erfindung
betrifft für pulsierende Strömungen bestimmte Schalldämpfungsvorrichtungen,
bei denen mehrere Schalldämpfer hintereinander angeordnet sind. Aus
dem Stand der
Technik für das Beispiel den Schalldämpfern
für Brennkraftmaschinen ist bekannt, daß hierbei vorherrschend
zwei getrennte Frequenzgruppen-des Geräusches auftreten. Die Gruppe
tiefer
Töne von 25 bis 700 Hz und die Gruppe hbherer
Töne von.ca 3000
bin 8000 *Hz.
-
Die Bildung der Pulaationen tritt hierbei als
ßigenschwingung den akuntischen Schwingkreisen gebildet aus Zylinder
Und Ventil-
rpalt #. tiefe.. Tßne #. und durch Wirbelbildung
beim Austritt der Oase Aue dem Ringspalt des Auelaäventils
. hohe TlSne auf.
-
Die anwendbaren Däaptungsmittel sind bekannt und sind Reflek.
tion, Absorption, Interferenz, Wirbeleng und Abkühlung.
-
Die Schalldämpfer des technischen Standes für
den Fell des
Beispiele der Schall dänpfer bei Brennkraftmasohinen
bevorzugen fast ausnahmslos die Interferena. in Könbination finit Befi«ion
und Wirbeleng bei Querschnittelbeerung durch den akustisch
notwendigen Raum zum Abgasrohr der Auspuffleitung.
-
Durch die bevorzugte Anwendung der _ Interferenz#Dämpfung
gind diese Schalldämpfer an die Hauart und Auslegung
des Nsotora gebunden. Eine allgemeine Normung des Hauptachalldltmpfere
s.8. nach Hubraumklesasn, ist nicht möglich. Dies bedeutet
vor allen einen erheblichen wirtschaftlichen Nachteil, so In
Preis
der Geräts, in der Lagerhaltung für die Vielfalt
der
Kraftwagentypen und-derglsiohen mehr.
-
Aufgabe der Erfindung ist s4, für Hauptschalldämpfer
die Voraussetzungen einer motorunabhängigen Normung zu schaffen.
-
Zur 8,ohalldfpfung pulsierender Strömungen, wie diese
sun Beispiel
bei '8rennkrattmasohinen in Auspuflsy4t» auftreten,
sieht
die Erfindung die Aufteilung der Schalldämpfung in zwei Teilabschnitten
vor,. Wobei einem Hauptschalldämpfer ein TeßmSchalldämpfer vorgeschaltet
wird, dessen Schalldämpfungaanteil klein sein kann, der aber als
Frequenzwandler eine
Xnderung in der Puleation der Strömung
so bewirkt, dass der-Hauptschalldämpfer bei kleinstmöglichem akustischen
Widergtand unabhängig von: der Motorbauart und Auslegung wirkt.-Die 5ummstion
der beiden Schalldämpferanteile wird zoB. auf ein
gesetzlich vorgeschriebenes
Maß der Schalldämpfung ausgelegt. Die Sohalld.mpfungsvorrichtungnach
der Erfindung ist; wie
vorstbhend am Beispeil der Brennkraftmasehinen
.beschrieben, dadurch wirksam, daß die von der Schallquelle - Zylinder
des
Motors - ausgehenden pulsierenden Schwingungen im Gasstrom
in einem Teil-Schalldämpfer in eine turbulente Wirbelstranung,
die im Abgasleitungsrohr abströmt und in der abgewandelten
Strömungsform dem Hauptschalldämpfer zufließt, umgewandelt werden.
Damit wird der Hauptschalldämpfer unabhängig von der
Bauart und Auslegung
den Motors.
-
Der Toll-Schalldämpfer erhält in der konstruktiven Durchbildurig
z»okmäseig ein nach dUeengesetzlichen Richtlinien ausgebildetes Gehäuse
und im Inneren einen als Prequenzwandier wirksamen Urper,
wie z.B. einen aus Lochblechen verschiedener
aufeinander abgestimmter
Lochungen gebildeten Hohlkörper.
Der Innearanw des Rohlkörperr
kam leer bleiben oder auch eilt metallischen oder keramischen sträonu0teovnieoben
Stör"rpern wählbarer etereometrisoher Forwen ausgeistU11t werden.
-
Für Zweitakt-Notoren, die einen bestimteu Widerstand
In Sehalldlbnpfersystem als Teil den Motors notwendig haben, kann
diese
Forderung im Teil-Schalldämpfer erfüllt werden ohne den Hauptechalldämpfer
zu beeinfluoeen.
-
Der Teil-Sohalldfpfer wird zweckmlbrsig in Haueinheit mit dem
Abgassamler
am Motor ausgebildet oder in unmittelbarer Nähe angetlanscht als austauschbares
Gerät. Die Nähe zum Motor hat eine besondere Bedeutung, da In Abgansamlerbereioh
hohe Temperaturen veaigstem zeitweise rarherrwohen. Hei Otto-Motoren treten
bei Vollgas im Abgassarml.erbereiah TeMeraturen von 400 bis
500°C aufs
bei Noehleietungarotoren eogar bis 700°C. Das bedeuted im akvstiechen
Sinne, daß die Hohlräume zwieohen metallischen oder keramischen etrömLmgstmchni$chen
Störkörpern zieh i@er wieder frei brennen und selbst reinigen,
so dass im Teßr Schalldämpfer die Abeorptlonadämpfuog betriebssicher
angewandt werden kann.
-
Na ist bei Ausbildung des Teil-9aha11dämpfers @oeeckr.!!@^aig,
dieses nach au*a wärmeseitig zu isolieren, so daB die Auaenwandteaperaturen
nicht höher liegen als die Temperaturen der Abgasleitung= La
Aurpufmnterr a
nie durch dos. Teil-3oballdämpfer in *im turbulente
8
ungexamdelte puleiarende Strömung vom Motor geprägt, etrihet durch
das Abgasleitunserohr dem Hanpteohalldämpfer zu. Auf dieser Durchfluftreke
tritt insbesondere bei glatter I xand=g den Abgaerohree eine weitere
Beawxhz,der 3
ein. Diese Rohrlänge sollte weckdienlich eise ge@nae
Lege wie :.B. die des Hauptachaildfwpfere haben.
-
Die Notorvnabhgngekeit für den Hauptrchalldämpfrr lädt den
7
Ort deB Anbaues «f der Unterseite der Karosserie eines Kraftfahrzeugee weitaehendet
dan konstruktiven Gegebe®helten der
xraftwopnkonetruktion anpassen.
-
Die RaumsrfUllung des Hauptaohalldämpfers k»a den teebare Einbauforderungen
wie s.B. Freiheit tOr die maximale Durahtedesu« ins Paarwerk afpasa
t werden. Bei lsraonen-Krsf ttahrzeugsn *IM besonders flache Schalldämpfer
erxOnsaht, Des BahalldRetptunge-Sinted der Erfindung ermöglicht diese Baulordererng
fUr Schalldämpfer.
-
Durch die intensive Vormiuchung des Abgases in Teil-Oohalldämpfer
isst tUr den weiteren :Durchlauf des Abgases die Oefahr einer
Explosion In Hauptschalldämpfer gebannt. Sie xfbrde im Tol-SchalldEmpfer
erfolgen müssen. Dadurch Ist die seitherige Bauforderung !Ur gnhaildlspfer
den technischen Standes auf vorzugsweise zlrlindritabe" 8ob,t@ldi(mpferforren ausser
Wirkung gesetzt.
Bei düsenpsetslieher Ausbildung des Geääuies des
HaupteohalldiWpfere wird diesen formunabhängig. Der Ausbildung eines 8ldoheo@-Schalldäspfers
steht nichts im Wege. Aus bsulioäen Gruaden und zu
Aap@assung
ante -konstruktive Ausbildung der tdhtereeite einer. Karosserie eines Kraftfahrzeuges
wird rann bestirnte Bauabwssuugen bevorzugen. Bei der Querüchnittserweitermg
der Abgasrohrtläabe auf den akustisch notwendigen Rauminhalt wird mm
bei rechteckigen oder ovalen Querachnitt.ein Aehnenverhältnie größer
na 3 Ahlen. )im erhält damit Bauhöhen für den HauptechalldRepfer
von $G bin
100 mg die leicht auf der Unterseite einer Karosserie eines
Krafttahr>@ftuges bei voller Durchfederung unterzubringen sind.
-
Die Sehalfapfunge-Vorrichtung nach der @rtinduag 1»t, wie vorstehend
erläutert, eine Hubraunklassenori@t@g für den Haupt. aohalldfpfer zu.
Wie gttnstig
diese Verhältnisse liegen, *ei
an arohstehendem
Beispiel erläutert. -1Rt& die t#röße eines Schalldämpfern
des teebaitahen
Standen gibt
es mm der Praxis erhärtete Richtlinien. So wird z.B. fUr,Viertakimotore
bei Personenkraftwagen eine Sohalldämprergröße von windesteas
den 4 bis 5-fachen
des Hubrausvolnmmm eapfohlen. FQr
die Sohslldgrpfunar-Vorrichtungen
nach
der Erfindung ergibt. sich s.B, für
die
| amm:laene vaa l,.6 hie 2 ltrs |
| Schall~ergrö" den |
| teebnisdhen Steno .= 2.0 x # I. |
| Teil-Sahaildämpfer : - = 105ltr. |
| BQuptsohalldämpfer s 6,5 itr. |
| oder |
| Schalldämpfer für die Hubrauu*lasse 2,0 bin 2t5 ltr: |
| 8ahalldämpfergMße gess;U den |
| teani*ehen Stand s 2r0 x # 10-ltr. |
| 2i5 = 10 ltr. |
| Teil-Sc alldäsnpfer 2,5 ltr. |
| Ewptsohalsdänpfer s # 795 ltr. |
Durch Verlatlon in Teri-8ehalldimpfer ergo sich theoretisch
die )Ogliohkeit,
einen Einheita-8auptaoballdgrpfer für fie Bub-_ raumklaase von 1..6 hie 2,5 ltr
In
der Prexir wird
en so sseßar unter Beachtung
der Abgaennzgea,,
daä mm
mit s,ni BIW»ito#Aauptschalldäoprem fUr diera aasen 3,6 bis
2,0
xt! und
2,0 bis P-"5 ltr aurkcxmt. Das tat ein bedeutender P«t-Bobritt,
was eich in ?rein
des SahaUdirpfe», In
der Vereintaoder Lattung msd
dereidtntn asunrirkt.
-
D1» adumg ist asahaad von Ausbsispielen näher ar#. ltutenrt
sind mnr zeigen= Pfg. 1 schematisch eine Sohalldämptuf@norriohttag nach der
Erfindung in Verbindung mit einer MM,@akrafiaehioer von der Seite
gesehen
Fig, 2 schematisch eine andere AusfUhrungeform gemäß
Pia. 1
Pia, 3. einen Hauptschalldämpfer nach der Erfindung
von der
Seite gesehen Pia. @1 eine Laufsicht auf eine
Hälfte eines Hauptschalldampfers gemäß Pia. 3 Fig. 5 einen. Schnitt
entlang der Linie A - B gemäß Pia. 4. Pia. 6 einen Schnitt
durch erfindungsghrälien Teiicchall. dämpfen der alafequenzwandler
ausgebildet ist.
-
Wie aus Pia. 1 ersichtlich ist in unmittelbarer Nähe
des Motors 1,
also der Schallquelle, ein Teilsehalldlmpfer
3 in Baueinheit mit
dem Abgassammler 2 angeordnet, von dem
die Abgase tlber die Abganleitung 4 einen Hauptschalldämpfer 5 zugefilhrt,
dann durch die Rohrleitung 6 ins riegelengen.
-
Bei der AusfUhrüngsform nach Pia. 2 ist der als
Frequenswaudler ausgebildete TeüschalldlGapfer 3 in unmittelbarer Näheden
Abgeesnmmlere 2, aber lösbar, angeordnet. Vom Prequenwandier,
der keinerlei Vorotau zulässt, wird die pulsierende Streng in
eine turbulente Wirbelatreung umgewandelt, die dann durch
die
Abgasleitung 4 zum Hauptschalldämpfer 5 zufließt.
-
Das Gehäuse 11 den Hauptschalldämpfern ist nach dUoongeset:liotmta
Richtlinten ausgebildet, Es hat ®ftnuagnrinkel a von vorsugswsise
mehr als 500, geht danG-4 in einen Teil 14 mit konstantem Querschn3.tt
t1Der. Diesem schließt Ich ein konischer Teil 15 an, dessen
Konizität
sich dadurch bestimmt, daß die Austrittsgeteehwinäigiaeit den Abgwastormea..
Innbesondere noch durch einen kleineren Druvhraesser des Austrittsrohres
16 g®gentlber dem Eintritterohrdurohmesser begünstigt,. größer Ist
als die Rintrittegesohwindig# freit den Abgasstromes in
den Naupteohalldäoptar. Durch diese
Quellen- und Senkenwiirkung in
Druckpotential der StrM.mag in
Verbindung mit den Öftnungsrinkeln des
Hauptsohslläämpferge# häuses ist ein Vorstau im Abgasstrom vermied.
-
du Gehäuse 11 sind zwei Loohwanäaohslen 12 und
13 eifbettet. Der akpästisahe StörUrper,. gebildet aus diesen beiden
Loclurmadschalen 12 und 13 hat vorzugsweise bei .der flachen Aunbildung
den ßehäu4es vors einem Aehsenverhtlltniß als 3, einen ovalen Eintrittsquerschnitt
zum Iruw rn des akustischen 8ti@rkörpnca. Dadurch fließt ein Teilstrom
des Abgaurstrow t:, hauptsächlich in der nittigen Zone, Uber
den Störkörper. Diener kleine Abgasatromanteil behält such eine höhere
Durohlaufgisohmindigkeit als der Durohlaufstrom, der in das Innere
den Störkürp*rs eintritt. Der Durohlsufstrm muß die Manteltlgehea
der %ohwuddsohaleu trtlmen.
-
12 und 13 durch* Zur Erzielung einen hnohatmögliohen
Däwpi`umgrtlektes werden verschiedene Lochungen in den beiden Loahwandrohalen
12- und 13
gevählt. Die innere Loahwandsohale 13 erhält
die kleiner Loohmg, die äußere Loohaandsehale erhält die rr
Lochung. Die
Fxeittlläohen der Lochungen werden H sbg«timt, äaß
die freie
Mmtelfläche der äußeren Lochxandsohale
12 größer ist als die
faeie Msnteltiiiobe der Inneren Iooohttandsohale
13. Die Loahdurebnesser bzw. die Lochungsflächen sollen in einer ungraden
Verhältnis stehen. Bei der Loohsandschale 12 ist die Wahl
der
Loehuog so zu treffen, daß die Brocken -m
[woben den Webern möillohs t
groß sind, wodurch örtlich eine Reflektiem
der Durohlautsträwng zwischen den iwv@r@näschalen 12 und 13 eintritt.
-
Mit den drei schalen il, 12 und 13 wird die eine
Hillfte des Hauptschalldftpfera gebildet. Man hat also mit sechs Schalen
den Hauptsohallägmpter zussubauea, die nur in Teilsob»itbm und Diohtsohueiihum
erfolgt. Des ist in - dieser Brutreise die einfaohst möaliahe
KOOastruktion, die in Verbiknduna mit der vorbeschriebaua itubUlasssvetg
der Schalldämpfer einen xirtsahstliohen Prein ermugioht, verböden mit einer
einfachen ligerhaltung in Ferti.-Mg und Ersatz.
-
Auahder Teisoba lldämPfer 3 »eist, wie mm !i6.
6 ersichtlich ist, ein nach dUsengeaetzliahen Richtlinien ausgebildetes Cihäu»
30 auf und besitzt in seinem Inneren einen akwrtisohen stärktfrper,31, der
vor$use durch einen rshrwandigw @obiköarpsr mit ver@sohiedeinem Loohuogen 3a den
üantelfläohsa 32 und " ®ebil"t wird. Dabei kaue der als Haiflkörper ausgebildete
akustische Störkörper 3l mit »tallisaimm oder kerrslachen kleinen 8turlrörpera
3 awgefUit: »in, die In ihrer gröle und steseametrrisohm Yorr outv-
ad aäöit werden.