DE202011000530U1

DE202011000530U1 - Schalldämpfer für ein Motorgerät

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Publication number: DE202011000530U1
Application number: DE202011000530U
Authority: DE
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2012-06-12
Anticipated expiration: 2021-03-10

Abstract

Schalldämpfer (100) für einen Zweitaktmotor (10) eines Motorarbeitsgerätes, insbesondere für ein handbetriebenes Motorarbeitsgerät wie ein Garten- und Grünanlagenpflegegerät oder für ein Kleinkraftrad, einen Bootsmotor und dergleichen, wobei – der Schalldämpfer einen Schalldämpfereinlass (11) aufweist, an den sich ein Strömungskanal (12) anschließt, sodass – der Strömungskanal (12) mittels dem Schalldämpfereinlass (11) an einen Auslass eines Brennraumes (13) des Zweitaktmotors (10) anbringbar ist, – wobei der Strömungskanal (12) am dem Schalldämpfereinlass (11) gegenüberliegenden Kanalende (14) in eine erste Kammer (15) mündet, – wobei ferner eine zweite Kammer (16) vorgesehen ist, – in die Abgas durch ein vom Strömungskanal (12) abgezweigter Hauptauslass (17) einströmt und aus der das Abgas durch einen Auslass (19) ausströmt, – wobei die erste Kammer (15) durch die zweite Kammer (16) vorzugsweise ums (12) zwischen dem Schalldämpfereinlass (11) und der ersten Kammer (15) derart strömungsgünstig ausgeformt...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für einen Zweitaktmotor eines Motorarbeitsgerätes, insbesondere für ein handbetriebenes Motorarbeitsgerät wie ein Garten- und Grünanlagenpflegegerät oder für ein Kleinkraftrad, einen Bootsmotor und dergleichen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, wobei der Schalldämpfer einen Schalldämpfereinlass aufweist, an den sich ein Strömungskanal anschließt, sodass der Strömungskanal mittels dem Schalldämpfereinlass an einen Auslass eines Brennraumes des Zweitaktmotors anbringbar ist, wobei der Strömungskanal am dem Schalldämpfereinlass gegenüberliegenden Kanalende in eine erste Kammer mündet, wobei ferner eine zweite Kammer vorgesehen ist, in die Abgas durch ein vom Strömungskanal abgezweigter Hauptauslass einströmt und aus der das Abgas durch einen Auslass ausströmt, wobei die erste Kammer durch die zweite Kammer vorzugsweise umschlossen ist, und wobei der Strömungskanal zwischen dem Schalldämpfereinlass und der ersten Kammer derart strömungsgünstig ausgeformt ist, dass das in den Schalldämpfereinlass einströmende Abgas aufgrund seiner Massenträgheit überwiegend in die erste Kammer einströmt und nach einer Befüllung der ersten Kammer wieder zurückströmt und sich hierdurch in Richtung zum Brennraum ein Gegendruck bildet.
STAND DER TECHNIK
Aus der DE 20 2008 005 168 U1 ist ein gattungsbildender Schalldämpfer in Anordnung an einem Zweitaktmotor gezeigt, der für ein Motorarbeitsgerät wie ein Garten- und Grünanlagenpflegegerät oder ein Kleinkraftrad, einen Bootsmotor oder ein Handwerkzeug wie eine Kettensäge, ein Trennschleifer und dergleichen Verwendung findet. Der gezeigte Schalldämpfer verfügt über einen Schalldämpfereinlass, der mit dem Auslass des Brennraumes des Zweitaktmotors verbunden ist. An den Schalldämpfereinlass schließt sich ein Strömungskanal an, der über ein Kanalende in eine erste Kammer mündet. Der Strömungskanal und die erste Kammer sind durch eine größere zweite Kammer umschlossen. Um das Abgas nach der Abgasrückströmung in Richtung zum Schalldämpfereinlass abströmen zu lassen, ist eine Strömungsverbindung in Form eines Hauptauslasses gezeigt, der sich rechtwinklig von der Kanalströmungsrichtung weg erstreckt und in die zweite Kammer mündet. Schließlich kann das Abgas die zweite Kammer durch einen Auslass verlassen und ins Freie gelangen.
Beim Bau derartiger Schalldämpfer wird grundsätzlich das Ziel verfolgt, den Strömungskanal zwischen dem Brennraum des Zweitaktmotors und der ersten Kammer derart strömungsgünstig auszuformen, dass das aus dem Auslass des Brennraumes strömende Abgas aufgrund seiner Massenträgheit überwiegend zunächst in die erste Kammer einströmt und nicht bereits durch den Hauptauslass in die zweite Kammer eintritt. Durch das Einströmen des Abgases in die erste Kammer wird diese befüllt, bis das Abgas in der ersten Kammer einen Überdruck bildet. Anschließend strömt das Abgas aufgrund des Überdruckes von der ersten Kammer durch den Strömungskanal zurück in Richtung zum Schalldämpfereinlass. Dadurch kann sich in Richtung zum Brennraum des Zweitaktmotors eine Gasbarriere in Form eines Gasgegendrucks bilden, durch den ein schädlicher Nachauslass von unverbranntem Kraftstoff-Luftgemisch verringert oder sogar vermieden wird. Auch bereits in den Schalldämpfer gelangtes unverbranntes Kraftstoff-Luftgemisch kann durch das rückströmende Abgas in den Brennraum des Zweitaktmotors zurückbefördert werden. Durch dieses Prinzip können die Abgaswerte beim Betrieb des Zweitaktmotors erheblich verbessert werden, ferner kann der Verbrauch an Kraftstoff verringert werden.
Ist der erzeugte Abgasgegendruck zu niedrig, so kann unverbranntes Kraftstoff-Luftgemisch in den Strömungskanal des Schalldämpfers gelangen, wohingegen bei einem zu hohen Abgasgegendruck beim Ladungswechsel zu wenig Kraftstoff-Luftgemisch in den Zylinder des Zweitaktmotors gelangt und sogar Abgas wieder in den Brennraum zurückgespült werden kann, das anschließend dem unverbrannten Kraftstoff-Luftgemisch verdichtet wird. Folglich ergibt sich im Strömungskanal ein Zusammenspiel aus der Abgasströmung in Richtung zur ersten Kammer, aus dem Rückströmen des Abgases in Richtung zum Schalldämpfereinlass und schließlich aus dem Austreten des Abgases aus der ersten Kammer über den Strömungskanal und die Strömungsverbindung in die zweite Kammer. Weiterhin muss die im Strömungskanal entstehende Strömung in Zusammenspiel mit der ersten Kammer derart ausgelegt sein, dass die Abgasrückströmung mit der Hubbewegung des Kolbens des Zweitaktmotors korrespondiert. Erst wenn die Abgasrückströmung in einem Zeitfenster erfolgt, in dem der Auslass des Brennraumes noch geöffnet ist, wenn sich der Kolben des Zweitaktmotors im Bereich des unteren Totpunktes befindet, kann das Prinzip des Abgasgegendruckes wirkungsvoll genutzt werden, um die vorstehend beschriebenen Effekte zu erzielen. Insbesondere ist es wünschenswert, das beschriebene Schalldämpferprinzip über einen weiten Drehzahlbereich des Zweitaktmotors zu nutzen, und es hat sich gezeigt, dass durch eine sinnvolle Modifikation der Strömungsverbindung zwischen dem Schalldämpfereinlass und der ersten Kammer, insbesondere durch eine Modifikation des Strömungskanals, das Verhalten des Abgases zwischen dem Brennraum des Zweitaktmotors und der ersten Kammer des Schalldämpfers positiv beeinflusst werden kann.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Strömungspfad des Abgases vom Schalldämpfereinlass bis zum Eintreten in die zweite Kammer weiter zu optimieren, sodass eine zusätzliche Verbesserung der Abgaswerte, insbesondere eine Verringerung des Anteils unverbrannten Kraftstoffs im Abgas, erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Schalldämpfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Strömungskanal wenigstens abschnittsweise in mindestens einen ersten Teilkanal und einen zweiten Teilkanal aufgeteilt ist.
Damit besitzt die erste Kammer erfindungsgemäß einen ersten Strömungsanschluss und einen zweiten Strömungsanschluss, und in den ersten Strömungsanschluss mündet der erste Teilkanal, und in den zweiten Strömungsanschluss mündet der zweite Teilkanal. Durch die Aufteilung in zwei Teilkanäle lassen sich besondere Effekte nutzen, die bei der Verwendung eines einzigen Strömungskanals zwischen der ersten Kammer und dem Schalldämpfereinlass nicht nutzbar wären. Bei entsprechender Anordnung der beiden Teilkanäle kann eine bessere Füllung der ersten Kammer erfolgen, und durch separate Modifikation der Teilkanäle kann eine bessere Abstimmung zur Abgasreduzierung erreicht werden. Insbesondere können Strömungskollisionen wirkungsvoll vermieden werden, wenn das Abgas vom Brennraum des Zylinders über den Schalldämpfereinlass in den Strömungskanal einschießt, und die erste Kammer füllt. Dabei kann es zu zeitlichen Überschneidungen führen, wenn das Abgas bereits wieder aus der ersten Kammer in Richtung zum Schalldämpfereinlass den Strömungskanal durchströmt, sodass Wirbelbildungen im Abgas das Zurückströmen des Abgases in Richtung zum Brennraum und die Bildung der Druckbarriere vor dem Auslass des Brennraumes behindern. Ist der Strömungskanal wenigstens abschnittsweise in zwei Teilkanäle aufgeteilt, können in den Teilkanälen vorteilhafte Strömungsverhältnisse geschaffen werden, die insbesondere einer bevorzugten Strömungsrichtung entsprechen und um das Strömungsverhalten zur Bildung des Gegendruckes gegen den Brennraum weiter zu verbessern.
Mit besonderem Vorteil können die Teilkanäle Mittel aufweisen, durch die ein erster Teilkanal zur Strömung von Abgas vom Schalldämpfereinlass in die erste Kammer bestimmt ist und ein zweiter Teilkanal zur Strömung von Abgas von der ersten Kammer zurück in den Schalldämpfereinlass bestimmt ist. Die erste Kammer kann folglich in einer Vorzugsrichtung mit Abgas durchströmt werden, insbesondere wenn der erste Teilkanal in örtlicher Trennung vom zweiten Teilkanal an die erste Kammer angeschlossen ist. Das Volumen der ersten Kammer kann so bestimmt sein, dass die Zeit vom Ausströmen des Abgases aus der Brennkammer in den Strömungskanal und das Rückströmen des Abgases von der ersten Kammer in Richtung zum Schalldämpfereinlass kleiner ist als die Zeit, die die Öffnung des Brennraumes durch den Kolben bei Durchlaufen des Bereiches des unteren Totpunktes freigegeben ist.
Die Mittel zur Bestimmung der Strömungsrichtung im ersten und im zweiten Teilkanal können durch Ventile gebildet sein, sodass wenigstens in einem der Teilkanäle ein Ventil angeordnet ist. Das wenigstens eine Ventil kann auf verschiedenste Weise ausgebildet sein, und insbesondere kann in jedem der Teilkanäle ein Ventil vorgesehen sein, und die Ventile in den Teilkanäle können so eingebaut sein, dass die Ventile eine entgegengesetzte Strömung in den Teilkanälen zulassen. Damit kann in einem ersten Teilkanal Abgas vom Schalldämpfereinlass zur ersten Kammer strömen, jedoch kann durch den ersten Teilkanal Abgas nicht zurück in Richtung zum Schalldämpfereinlass strömen. Durch den zweiten Kanal kann hingegen das Abgas von der ersten Kammer zum Schalldämpfereinlass strömen, jedoch kann das Abgas nicht durch den zweiten Teilkanal vom Schalldämpfereinlass in Richtung zur ersten Kammer strömen.
Das wenigstens eine Ventil kann als Tesla-Ventil ausgebildet sein. Tesla-Ventile funktionieren ohne bewegliche Elemente und beruhen auf der Eigenschaft, dass eine Fluidströmung in einem Kanal je nach Strömungsrichtung geteilt werden kann. Dabei gibt es eine Sperrrichtung, in der ein Strömungsteil per Umlenkungen so zurückgeleitet wird, dass diese Strömung dem anderen Teil der Strömung entgegenwirkt. Hingegen findet in Durchlassrichtung des Tesla-Ventils keine Strömungsteilung statt, weil durch Massenträgheit als Ausdruck kinetischer Energie ein Weg durch das Ventil ohne Strahlteilung möglich ist. Insbesondere bei der Druckpulsation des Abgases, die im Strömungskanal stattfindet, können Tesla-Ventile besonders vorteilhaft eingesetzt werden.
Mit weiterem Vorteil weisen Tesla-Ventile keinen Verschleiß auf, da diese lediglich durch eine geometrische Ausgestaltung des Strömungskanals gebildet werden können, ohne Teile oder Elemente gegeneinander zu bewegen.
Nach einer weiteren möglichen Ausführungsform kann in wenigstens einem der Teilkanäle ein Flatterventil, ein Tellerventil und/oder ein Klappenventil angeordnet sein. Flatterventile sind auch als sogenannte Reed-Ventile oder als Rückschlagventile bekannt, und das das Ventil schließende Element kann lediglich aufgrund elastischer Verformung zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition beweglich sein. Ist das wenigstens eine Ventil als Tellerventil ausgebildet, kann das Tellerelement des Tellerventils eine Hubbewegung ausführen, und die Bewegungsrichtung der Hubbewegung entspricht der Kanalströmungsrichtung des Teilkanales. Ist das wenigstens eine Ventil als Klappenventil ausgebildet, so kann eine Ventilklappe vorgesehen sein, die beweglich im Strömungskanal gelagert ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die Teilkanäle eine unterschiedliche Länge aufweisen, insbesondere kann ein Teilkanal einen Strömungsbogen umfassen, wobei der weitere Teilkanal eine direkte Verbindung zwischen dem Schalldämpfereinlass und der ersten Kammer bildet. Damit weisen die Teilkanäle eine unterschiedliche Strömungslänge auf. Der Strömungsbogen zur Verlängerung der Strömungskanäle eines der Teilkanäle kann vorzugsweise in dem Teilkanal eingebracht sein, der zur Strömung von Abgas vom Schalldämpfereinlass in die erste Kammer bestimmt ist. Dadurch ergeben sich für das Abgas unterschiedliche Durchströmzeiten vom Schalldämpfereinlass in die erste Kammer und von der ersten Kammer zurück zum Schalldämpfereinlass. Durch die unterschiedliche Strömungslänge der Teilkanäle kann eine Feinabstimmung der Abgasrückströmung erfolgen, insbesondere kann die Länge des Strömungsbogens veränderlich ausgeführt sein, um den Effekt der Gasbarriere vor dem Auslass der Brennkammer weiter zu optimieren und beispielsweise der Drehzahl des Zweitaktmotors anzupassen.
Mit weiterem Vorteil kann der Strömungskanal ein Anschlussstück umfassen, aus dem die Teilkanäle abgezweigt sind, sodass sich das Anschlussstück zwischen den Teilkanälen und dem Schalldämpfereinlass erstreckt. Alternativ können die Strömungskanäle auch unmittelbar bis zum Schalldämpfereinlass geführt sein, sodass die Länge des Anschlussstückes auf Null reduziert ist.
Gemäß einer weiteren Maßnahme zur Verbesserung des Schalldämpfers kann in wenigstens einem der Teilkanäle ein Katalysator angeordnet sein. Der Katalysator kann als Katalysatorelement oder Katalysatorschicht im Teilkanal eingebracht sein. Mit besonderem Vorteil kann das Katalysatorelement in den Teilkanal eingebracht sein, der die Strömung des Abgases vom Schalldämpfereinlass in Richtung zur ersten Kammer führt. Damit wird der Katalysator lediglich von einer Strömungsrichtung durchströmt, sodass die thermische Belastung des Katalysators gesenkt werden kann. Im Ergebnis kann der Katalysator kleiner gebaut werden, und der Katalysator im ersten Teilkanal hätte einen erforderlichen Abstand zum Schalldämpferaustritt, der in der zweiten Kammer angeordnet ist, insbesondere kann dadurch eine Flammenbildung am Auslass des Schalldämpfers verhindert werden.
Der Hauptauslass kann in wenigstens einem der Teilkanäle, jedoch bevorzugt im Anschlussstück angeordnet sein. Dabei kann der Hauptauslass etwa mittig zwischen der Verzweigung des Anschlussstückes in die Teilkanäle und dem Schalldämpfereinlass angeordnet sein, und das Abgas kann aus dem Anschlussstück in die zweite Kammer des Schalldämpfers gelangen.
Die erste Kammer kann eine kugelförmige oder eine quaderförmige Gestalt aufweisen, wobei die Teilkanäle etwa parallel zueinander verlaufend senkrecht in die erste Kammer münden. Sind die Teilkanäle beabstandet zueinander an die erste Kammer angeschlossen, so wird die erste Kammer in einer bevorzugten Strömungsrichtung durchströmt. Dabei kann die erste Kammer der Durchströmungsrichtung angepasst sein, und beispielsweise in Durchströmungsrichtung länglich ausgeführt sein. Nach einer Weiterbildung kann die erste Kammer als Verbindungsstück zwischen den Teilkanälen ausgebildet sein, und beispielsweise lediglich als Verdickung der Teilkanäle und damit als Verbindung zwischen den Teilkanälen dienen. Damit wird die erste Kammer nicht lediglich befüllt, um in der ersten Kammer einen Überdruck zu erzeugen, sodass das Abgas von der ersten Kammer zurück in Richtung zum Schalldämpfereinlass strömt, sondern das Prinzip der Hin- und Herströmung wird insofern entartet, als dass das Abgas eine durch die Teilkanäle und die erste Kammer gebildete Schleife durchläuft, und zum größten Teil zurück in Richtung zum Schalldämpfereinlass strömt, um die gewünschte Gasbarriere zu bilden.
Nach einer weiteren Ausführungsform können die Teilkanäle auch konzentrisch in die erste Kammer münden, beispielsweise kann der erste Teilkanal, durch den das Abgas vom Schalldämpfereinlass in die erste Kammer strömt, vom zweiten Teilkanal umschlossen ausgebildet sein, und das Abgas strömt nach Befüllen und nach Erzeugen eines Überdrucks in der ersten Kammer von der ersten Kammer zurück in Richtung zum Schalldämpfereinlass. Umschließt der zweite Teilkanal dabei den ersten Teilkanal ringförmig, so kann die erste Kammer beispielsweise kugelförmig ausgestaltet sein.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Schalldämpfers in Anordnung an einem Zweitaktmotor mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung,
2 eine Teilansicht des Schalldämpfers nach einem ersten Ausführungsbeispiel mit Tesla-Ventilen,
3 ein zweites Ausführungsbeispiel des Schalldämpfers mit Teilkanälen, in denen ein Flatterventil angeordnet ist,
4 ein drittes Ausführungsbeispiel des Schalldämpfers mit Teilkanälen, in denen ein Tellerventil angeordnet ist,
5 ein viertes Ausführungsbeispiel des Schalldämpfers mit Teilkanälen, in denen ein Klappenventil angeordnet ist und
6 ein fünftes Ausführungsbeispiel des Schalldämpfers mit Teilkanälen unterschiedlicher Strömungslängen.
1 zeigt einen Schalldämpfer 100 in der Anordnung an einem Zweitaktmotor 10. Der Zweitaktmotor 10 weist einen Zylinder 18 auf, in dem ein Brennraum 13 gebildet ist. Der Brennraum 13 ist beweglich begrenzt durch den Kolben 21, der im Zylinder 18 hubbeweglich geführt ist und über eine Pleuel 23 mit einer Kurbelwelle 22 zur Bildung eines Kurbeltriebes verbunden ist. Der Zylinder 18 ist auf bekannte Weise an einem Kurbelgehäuse 24 angeordnet, in dem die Kurbelwelle 22 gelagert ist.
In der Wandung des Zylinders 18 ist ein Auslass angeordnet, an dem der Schalldämpfer 100 über einen Schalldämpfereinlass 11 in nicht näher gezeigter Weise angeflanscht ist. Befindet sich der Kolben 21 in der gezeigten Position des unteren Totpunktes, so gibt der Kolben 21 den Auslass des Brennraumes 13 frei, und das Abgas kann vom Brennraum 13 durch den Schalldämpfereinlass 11 in den Schalldämpfer 100 gelangen.
An den Schalldämpfereinlass 11 schließt sich ein Strömungskanal 12 an, der mit einem dem Schalldämpfereinlass 11 gegenüberliegenden Kanalende 14 in eine erste Kammer 15 mündet. Ferner weist der Schalldämpfer 100 eine zweite Kammer 16 auf, die größer ausgebildet ist als die erste Kammer 15 und die die erste Kammer 15 beispielhaft vollständig sowie einen Teil des Strömungskanals 12 umschließt, wobei die erste Kammer 15 auch außerhalb der zweiten Kammer 16 liegen kann. Das in den Schalldämpfereinlass 11 eintretende Abgas kann zunächst wenigstens zum größeren Teil zunächst in die erste Kammer 15 gelangen, wobei am Strömungskanal 12 ein Hauptauslass 17 angeordnet ist, und das Abgas kann aus dem Strömungskanal 12 durch den Hauptauslass 17 in die zweite Kammer 16 gelangen. Ferner besitzt die erste Kammer 15 einen Nebenauslass 20, sodass Abgas auch aus der ersten Kammer 15 direkt in die zweite Kammer 16 einströmen kann. Das Abgas kann durch einen Auslass 19, der in der Wandung der zweiten Kammer 16 eingebracht ist, den Schalldämpfer 100 verlassen und ins Freie gelangen.
Der Strömungskanal 12 ist erfindungsgemäß derart günstig ausgeformt, dass das in den Schalldämpfereinlass 11 einströmende Abgas aufgrund seiner Massenträgheit überwiegend in die erste Kammer 15 einströmt und nach einer Befüllung der ersten Kammer 15 wieder zurückströmt, und sich hierdurch in Richtung zum Brennraum 13 ein Gegendruck bildet. Der Strömungskanal 12 weist erfindungsgemäß einen ersten Teilkanal 12a und einen zweiten Teilkanal 12b auf. Ferner ist der Strömungskanal 12 durch ein Anschlussstück 30 gebildet, das sich zwischen dem Schalldämpfereinlass 11 und der Verzweigung erstreckt, an der sich die Teilkanäle 12a und 12b aus dem Anschlussstück 30 abzweigen und örtlich getrennt am Kanalende 14 in die erste Kammer 15 münden. Der Hauptauslass 17 ist dabei am Anschlussstück 30 angeordnet gezeigt, sodass das Abgas aus dem Anschlussstück 30 in die zweite Kammer 16 gelangen kann.
Durch die Teilung des Strömungskanals 12 in den ersten Teilkanal 12a und in den zweiten Teilkanal 12b kann bewirkt werden, dass die Teilkanäle 12a und 12b mit dem Abgas jeweils in unterschiedlichen Richtungen durchströmt werden. Beispielsweise kann das Abgas, das aus dem Brennraum 13 durch den Schalldämpfereinlass 11 zunächst in das Anschlussstück 30 gelangt, über den ersten Teilkanal 12a in die erste Kammer 15 gelangen. Ist in der ersten Kammer 15 ein Überdruck gebildet, so kann das Abgas durch den zweiten Teilkanal 12b und das Anschlussstück 30 wieder in Richtung zum Schalldämpfereinlass 11 strömen. Um die Vorzugsrichtung der Abgasströmung in den Teilkanälen 12a und 12b zu bewirken, können verschiedene Mittel vorgesehen sein, die in den folgenden Figuren näher dargestellt werden.
2 zeigt eine Teilansicht des Schalldämpfers mit dem Strömungskanal 12, der aus dem Anschlussstück 30 mit dem Schalldämpfereinlass 11 gebildet ist, und das Anschlussstück 30 geht in Richtung zur ersten Kammer 15 über in einen ersten Teilkanal 12a und einen zweiten Teilkanal 12b. Der Hauptauslass 17 ist am Anschlussstück 30 angeordnet, und dass Abgas, das durch den Schalldämpfereinlass 11 in den Strömungskanal 12 eintritt, kann durch Eintritt in die erste Kammer 15 und anschließendem Austritt aus der ersten Kammer 15 gegen den Schalldämpfereinlass 11 einen Gegendruck bilden, um anschließend durch den Hauptauslass 17 in die zweite Kammer 16 zu entweichen.
Die Teilkanäle 12a und 12b weisen jeweils ein Tesla-Ventil 25 auf. Das Tesla-Ventil 25 im ersten Teilkanal 12a bewirkt eine Durchflussrichtung vom Schalldämpfereinlass 11 in Richtung zur ersten Kammer 15, und das Tesla-Ventil 25 im zweiten Teilkanal 12b bewirkt eine Strömungsrichtung des Abgases von der ersten Kammer 15 zurück in Richtung zum Schalldämpfereinlass 11. Die Teilkanäle 12a und 12b sind vom Anschlussstück 30 abgezweigt, und das Abgas durchströmt das Anschlussstück 30 in beiden Richtungen.
Gezeigt sind die Tesla-Ventile 25 mit Umlenkungen, und durch die Ausrichtung der Umlenkungen der Tesla-Ventile 25 kann die erzeugbare Vorzugsrichtung der Abgasströmung in den Teilkanälen 12a und 12b erzeugt werden. Damit wird der Vorteil erreicht, dass eine Ventilanordnung geschaffen wird, die keine bewegten Bauteile umfasst. Die Tesla-Ventile 25 beruhen lediglich auf der geometrischen Ausbildung der Umlenkungen, und die Abgasströmung kann in Sperrrichtung aufgeteilt werden in einen Teil, der die Umlenkungen durchströmt, und somit entgegen der Strömungsrichtung wirkt. Werden die Tesla-Ventile 25 jedoch in gezeigter Pfeilrichtung durchströmt, so wird die Sperrwirkung der Umlenkungen in den Tesla-Ventilen 25 nicht erzeugt, und die Tesla-Ventile 25 können entsprechend durchströmt werden. Beispielhaft gezeigt sind die Tesla-Ventile 25 mit jeweils zwei Umlenkungen, wobei die Tesla-Ventile 25 auch jeweils nur eine Umlenkung oder mehr als zwei Umlenkungen aufweisen können.
3 zeigt den Strömungskanal 12 zwischen dem Schalldämpfereinlass 11 und der zweiten Kammer 16 und dieser umfasst wiederum das Anschlussstück 30, an dem der Hauptauslass 17 angeordnet ist, und zwischen dem Anschlussstück 30 und der zweiten Kammer 16 erstreckt sich der erste Teilkanal 12a und der zweite Teilkanal 12b. In den Teilkanälen 12a und 12b ist jeweils ein Flatterventil 26 gezeigt, und die Einbaurichtung des Flatterventils 26 im ersten Teilkanal 12a ermöglicht eine Strömung des Abgases vom Schalldämpfereinlass 11 zur zweiten Kammer 16, und die Einbaurichtung des Flatterventils 26 im zweiten Teilkanal 12b ermöglicht eine Abgasströmung von der zweiten Kammer 16 zurück zum Schalldämpfereinlass 11. Die Flatterventile können auf Ventilelementen beruhen, die zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung allein durch eine elastische Verformung bewegbar sind. Damit kann eine Verschleißfreiheit der Flatterventile 26 erreicht werden, und die Schwingfrequenz, mit der die Ventilelemente der Flatterventile 26 bevorzugt schwingen können, kann etwa der Pulsationsfrequenz des Abgases im Strömungskanal 12 entsprechen.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Strömungskanals 12 zwischen dem Schalldämpfereinlass 11 und der ersten Kammer 15. In den Teilkanal 12a und 12b sind Tellerventile 27 angeordnet, und die Einbaurichtung der Tellerventile 27 ist derart vorgesehen, dass der erste Teilkanal 12a aus Richtung des Schalldämpfereinlasses 11 und der zweite Teilkanal 12b aus Richtung der ersten Kammer 15 durchströmt werden kann.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Strömungskanals 12 zwischen dem Schalldämpfereinlass 11 und der ersten Kammer 15, und in den Teilkanälen 12a und 12b sind Klappenventile 28 angeordnet. Damit können die Klappenventile 28 die Strömungsrichtung des Abgases in den Teilkanälen 12a und 12b vorgeben, die durch Pfeile angedeutet ist. Ferner gezeigt ist ein Katalysator 31 im ersten Teilkanal 12a, der mit Abgas aus Richtung des Schalldämpfereinlasses 11 zur ersten Kammer 15 durchströmt wird. Durch die lediglich einmalige Durchströmung des Katalysators 31 aus Richtung des Schalldämpfereinlasses 11 ist die Wahl eines kompakten, kleinbauenden Katalysators 31 ermöglicht, und die thermische Belastung des Katalysators 31 kann durch die einseitige Durchströmung verringert werden.
6 zeigt ein letztes Ausführungsbeispiel des Strömungskanals 12 zwischen dem Schalldämpfereinlass 11 und der ersten Kammer 15. Die Teilkanäle 12a und 12b sind vom Anschlussstück 30 abgezweigt, und im ersten Teilkanal 12a ist ein Strömungsbogen 29 eingebracht. Durch den Strömungsbogen 29 verlängert sich die Durchströmzeit des Abgases durch den ersten Teilkanal 12a gegenüber der Durchströmzeit des Abgases durch den zweiten Teilkanal 12b, wodurch das Strömungsverhalten des Abgases zur Bildung eines Abgasgegendruckes gegen den Schalldämpfereinlass 11 weiter verbessert werden kann. Der Strömungsbogen 29 ist lediglich beispielhaft als halbkreisförmiger Bogen gezeigt, und der erste Teilkanal 12a kann beispielsweise auch dadurch eine Verlängerung erhalten, indem der erste Teilkanal 12a an einer vom Schalldämpfereinlass 11 beziehungsweise vom Anschlussstück 30 abgewandten Seite an der ersten Kammer 15 angeordnet wird, sodass die Teilkanäle 12a und 12b bereits dadurch unterschiedliche Längen aufweisen.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumliche Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Insbesondere sind verschiedene Ausführungsbeispiele mit Mitteln 25, 26, 27 und 28 gezeigt, durch die der erste Teilkanal 12a vom Schalldämpfereinlass 11 in Richtung zur ersten Kammer 15 durchströmt wird, und der zweite Teilkanal 12b wird von der ersten Kammer 15 in Richtung zum Schalldämpfereinlass 11 durchströmt. Der gezeigte Katalysator 31 kann mit jeder Ausführungsform der gezeigten Mittel, insbesondere mit verschiedenen Ventilen 25, 26, 27 und/oder 28 kombiniert werden. Ferner können mehr als zwei Teilkanäle 12a und 12b einen Teilabschnitt des Strömungskanals 12 bilden, und die Teilkanäle 12a und 12b können sich unter Wegfall des Anschlussstückes 30 direkt zwischen dem Schalldämpfereinlass 11 und der ersten Kammer 15 erstrecken.
Bezugszeichenliste

100: Schalldämpfer
10: Zweitaktmotor
11: Schalldämpfereinlass
12: Strömungskanal
12a: erster Teilkanal
12b: zweiter Teilkanal
13: Brennraum
14: Kanalende
15: erste Kammer
16: zweite Kammer
17: Hauptauslass
18: Zylinder
19: Auslass
20: Nebenauslass
21: Kolben
22: Kurbelwelle
23: Pleuel
24: Kurbelgehäuse
25: Tesla-Ventil
26: Flatterventil
27: Tellerventil
28: Klappenventil
29: Strömungsbogen
30: Anschlussstück
31: Katalysator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202008005168 U1 [0002]

Claims

Schalldämpfer (100) für einen Zweitaktmotor (10) eines Motorarbeitsgerätes, insbesondere für ein handbetriebenes Motorarbeitsgerät wie ein Garten- und Grünanlagenpflegegerät oder für ein Kleinkraftrad, einen Bootsmotor und dergleichen, wobei – der Schalldämpfer einen Schalldämpfereinlass (11) aufweist, an den sich ein Strömungskanal (12) anschließt, sodass – der Strömungskanal (12) mittels dem Schalldämpfereinlass (11) an einen Auslass eines Brennraumes (13) des Zweitaktmotors (10) anbringbar ist, – wobei der Strömungskanal (12) am dem Schalldämpfereinlass (11) gegenüberliegenden Kanalende (14) in eine erste Kammer (15) mündet, – wobei ferner eine zweite Kammer (16) vorgesehen ist, – in die Abgas durch ein vom Strömungskanal (12) abgezweigter Hauptauslass (17) einströmt und aus der das Abgas durch einen Auslass (19) ausströmt, – wobei die erste Kammer (15) durch die zweite Kammer (16) vorzugsweise umschlossen ist, und wobei – der Strömungskanal (12) zwischen dem Schalldämpfereinlass (11) und der ersten Kammer (15) derart strömungsgünstig ausgeformt ist, dass das in den Schalldämpfereinlass (11) einströmende Abgas aufgrund seiner Massenträgheit überwiegend in die erste Kammer (15) einströmt und nach einer Befüllung der ersten Kammer (15) wieder zurück strömt, und sich hierdurch in Richtung zum Brennraum (13) ein Gegendruck bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (12) wenigstens abschnittsweise in mindestens einen ersten Teilkanal (12a) und einen zweiten Teilkanal (12b) aufgeteilt ist.
Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkanäle (12a, 12b) Mittel aufweisen, durch die ein erster Teilkanal (12a) zur Strömung von Abgas vom Schalldämpfereinlass (11) in die erste Kammer (15) bestimmt ist und ein zweiter Teilkanal (12b) zur Strömung von Abgas von der ersten Kammer (15) zurück in den Schalldämpfereinlass (11) bestimmt ist.
Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Teilkanäle (12a, 12b) ein Ventil (25, 26, 27, 28) aufweist.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem der Teilkanäle (12a, 12b) ein Tesla-Ventil (25) angeordnet ist.
Schalldämpfer nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem der Teilkanäle (12a, 12b) ein Flatterventil (26) angeordnet ist.
Schalldämpfer nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem der Teilkanäle (12a, 12b) ein Tellerventil (27) angeordnet ist.
Schalldämpfer nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem der Teilkanäle (12a, 12b) ein Klappenventil (28) angeordnet ist.
Schalldämpfer nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkanäle (12a, 12b) eine unterschiedliche Länge aufweisen, insbesondere dass ein Teilkanal (12a) einen Strömungsbogen (29) umfasst, wobei der Strömungsbogen (29) vorzugsweise in dem Teilkanal (12a) eingebracht ist, der zur Strömung von Abgas vom Schalldämpfereinlas (11) in die erste Kammer (15) bestimmt ist.
Schalldämpfer nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (12) ein Anschlussstück (30) umfasst, aus dem die Teilkanäle (12a, 12b) abgezweigt sind, sodass sich das Anschlussstück (30) zwischen den Teilkanälen (12a, 12b) und dem Schalldämpfereinlass (11) erstreckt.
Schalldämpfer nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem der Teilkanäle (12a, 12b) ein Katalysator (31) angeordnet ist.
Schalldämpfer nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptauslass (17) in wenigstens einem der Teilkanäle (12a, 12b) und/oder vorzugsweise im Anschlussstück (30) angeordnet ist.
Schalldämpfer nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (15) eine kugelförmige und vorzugsweise eine quaderförmige Gestalt aufweist, wobei die Teilkanäle (12a, 12b) etwa parallel zueinander verlaufend senkrecht in die erste Kammer (15) münden.