DE2126654B2 - Schalldämpfer für strömende Gase - Google Patents

Schalldämpfer für strömende Gase

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Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für strömende Gase, insbesondere Auspuffgase von Brennkraftmaschinen, mit einer Gas-Luft-Strahlpumpe, die eine mittige, sich verengende Mischdüse, die über einen radialen Ringspalt zu einer umhüllenden, miv dem Gaszufuhrkanal in Verbindung stehenden Ringkammer hin offen ist, sowie einen Austrittsdiffusor mit sich erweiterndem Querschnitt für das Gas-Luft-Gemisch aufweist.
Schalldämpfer dieser Art sind durch die schweizerische Patentschrift 119 301 wie auch durch die französischen Patentschriften 720 974 und 804 213 und die deutsche Patentschrift 400 345 bekanntgeworden; diese weisen jedoch unter anderem noch eine relativ unbefriedigende Luftförderung und/oder Mischung auf, abgesehen von einer darüber hinaus verhältnismäßig geringen Dämpfung.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, die Luftförderung und Mischung gegenüber den bekannten Schalldämpfern zu verbessern; weiterhin soll der erfindungsgemäße Schalldämpfer gleichzeitig eine kräftige Dämpfung im gesamten Bereich der hörbaren Frequenzen bei konstruktiver und betrieblicher Einfachheit, geringen Maßen, minimalem Matcvälaufwand, langer Betriebslebensdauer und Verringerung der Luftverunreinigung durch die Expansionsgase bewirken.
Diese Aufgabe wird mit einem Schalldämpfer cijr eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die stromabwärts gelegene Wand des Ringspalts unter dessen Erweiterung konvex gekrümmt ausgebildet ist (Coanda-Düse). Zwar wird nach den deutschen Auslegeschriften 1 231 484 und 1 231 957 der Coanda-Effekt bei Schalldämpfern für
ίο den Bodenbetrieb von Triebwerken verwendet, wobei Luftmischeinrichtun^en für die Abgase vorgesehen sind; die Ausbildung eines Ringspalts für eine Coanda-Düse ist hier jedoch nicht offenbart.
Eine besonders gute Schalldämpfung erhält man dadurch, daß der Luftzufuhrdüse ein Eingangsdämpfer kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitts nachgeschaltet ist, dessen Wand in bekannter Weise mit Löchern versehen ist. die von schallschluckendem Material umgeben ist. und daß der Luftzufuhrdüse ein Rohrstück mit einem über den Umfang verteilten Netzwerk von Schlitzen nachgeschaltet ist.
Auch läßt sich der Schalldämpfer dadurch verbessern, daß das mit Schlitzen versehene Rohrstück stirnseitig von einem Dämpfungsschirm abgeschlossen ist und daß dem Austrittsdiffusor von sich erweiterndem Querschnitt ein Ausgangsdämpfer unveränderten Querschnitts und diesem eine Auslaßdüse mit zunehmendem Querschnitt nachgeschaltet ist und die beiden letzten Teile in bekannter Weise mit Löchern versehene "Wände aufweisen, die von schallschluckendem Material umgeben sind.
Bei einem Schalldämpfer der vorerwähnten Art werden die Gase zunächst mittels der Coanda-Düse entspannt, wobei gleichzeitig mit der Lamellierung des Strahls die strukturelle Abänüeiung des akustischen Spektrums und seines Richtvermögens sowie eine wesentliche Abnahme der Geschwindigkeit, der Temperatur und der Konzentration der Gase bewirkt werden, während dann eine Absorption der akustischen Wellen durch die schallschluckende Wirkung eines oder zweier aktiver Schalldämpfer erfolgt, die stromaufwärts und/oder -abwärts von der Coanda-Düse angeordnet sind.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die einen Längsschnitt der Vorrichtung darstellt, beschrieben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer Luftzufuhrdüse 1, einem Eingangsdämpfer 2, einer Gas-Luft-Strahlpumpe 3 mit Coanda-Düse, einem Ausgangsdämpfer 4 und einer Auslaßdüse 5.
Die Luftzufuhrdüse 1 wird von einem Netzwerk
von Schlitzen 6, einem sich verengenden Kanal 7 und einem Dämpfungsschirm 8 gebildet und hat die Autgabe, die Zufuhr von Umgebungsluft in die Vorrichtung sicherzustellen und die Fortpflanzung des Eigengeräusches der Gas-Luft-Strahlpumpe nach außen hin zu verhindern.
Der Eingangsdämpfer 2 ist ein Kanal mit kreisrundem oder 1 echteckigem Querschnitt, dessen Wand in bekannter Weise mit Löchern versehen und von schallschluckendem Material umgeben ist, wobei die Länge des Kanals und dessen Gestaltung durch den geforderten Grad der Schalldämpfung bestimmt werden.
Die Gas-Luft-Strahlpumpe 3 besteht aus einer mittigen, sich verengenden Mischdüse 9, die über
einen eingangsseitigen radialen Ringspalt b zu einer umhüllenden, mit dem Gaszufuhrkanal 12 in Verbindung stehenden Ringkammer α hin offen ist. Die stromabwärts gelegene Wand des Ringspalts b ist unter dessen Erweiterung konvex gekrümmt, so daß eine Coanda-Düse ausgebildet wird. Die Mischdüse 9 weist einen zylindrischen Endabschnitt 10 auf, an den sich der Austrittsdiffusor 11 mit sich erweiterndem Querschnitt anschließt; diesem ist ein Ausgangsdämpfer 4 unveränderten Querschnitts und anschließend eine Auslaßdüse 5 mit zunehmendem Querschnitt nachgeschaltet. Die beiden letzteren Teile weisen in bekannter Weise mit Löchern versehene Wände auf, die on schallschluckendem Material umgeben sind.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist wie folgt:
Die in die Atmosphäre abzulassenden Gase werden durch den Gaszufuhrkanal 12 in die Ringkammer α geleitet, von wo aus sie den Ringspalt b als ringförmiger Strahl durchströmen. Infolge des Coanda-Effekts schmiegt sich der Strahl an dessen stromabwärts gelegene, konvex gekrümmte Wand an, wird also zum zylindrischen Endabschnitt 10 de.r Mischdüse 9 abgebogen. In deren sich verengenden Teil wird stromaufwärtig kräftig Luft ausgesaugt. Die heißen Gase vermischen sich mit der kalten Luft und kühlen sich stark ab, wobei sie sich du>"ch den Austrittsdiffusor 11 und den Ausgangsdämpfer 4 mit bedeutend verminderter Geschwindigkeit weiter fortbewegen. Aus dem Ausgangsdämpfer 4 geht das Gas-Luft-Gemisch in die Auslaßdüse S über, wo es infolge der allmählichen Zunahme des Querschnitts verzögert wird und von da aus in die Atmosphäre S strömt.
Die Bewegung der Gase durch den Ringspalt b verursacht eine Abänderung der Struktur de? vom freien Strahl erzeugten Geräusches bei Versetzung des akustischen Spektrums in den Bereich der hohen
in und der sehr hohen Frequenzen, die durch die schallschluckende Umhüllung des Kanals leicht gedämpft werden. Die Ablenkung des ringförmigen Strahls im Inneren der Gas-Luft-Strahlpumpe 3 mit der Coanda-Düse ändert die Richtfahigkeit des von
x5 der Gas-Luft-Strahlpumpe erzeugten Geräusches bei Orientierung der vorherrschenden Komponenten des Geräusches gegen den schallschluckenden Belag des Eingangsdämpfers. Auf diese Weise wird die akustische Energie der einfallenden Wellen schnell zerstreut und das stromabwärts von der Vorrichfing fortgepflanzte Geräusch stark vermindert. Gleichf ills wird infolge des vor der Gas-Luft-Strahlpumce vorhandenen starken Unterdrucks die Fortpflanzung der vom ringförmigen Strahl stromaufwärts gerichtet erzeugten Schallwellen wesentlich erschwert. Da in der Auslaßdüse 5 die Geschwindigkeit des Gas-Luft-Gemisches entsprechend abnimmt, erfolgt der Auspuff des Gemisches in die Atmosphäre praktisch eeräuschlos.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Schalldämpfer für strömende Gase, insbesondere Auspuffgase von Brennkraftmaschinen, mit einer Gas-Luft-Strahlpumpe, die eine mittige, sich verengende Mischdüse, die über einen eingangsseitigen radialen Ringspalt zu einer umhüllenden, mit dem Gaszufuhrkanal in Verbindung stehenden Ringkammer hin offen ist. sowie einem Austrittsdiffusor mit sich erweiterndem Querschnitt für das Gas-Luft-Gemisch aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die stromabwärts gelegene Wand des Ringspalts (b) unter dessen Erweiterung konvex gekrümmt ausgebildet ist (Coanda-Düse).
2. Schalldä-.-pfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftzufuhrdüse (1) ein Eingangsdämpfer (2) kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitts nachgeschaltet ist, dessen Wand in bekannter Weise mit Löchern versehen und von schallschluckendem Material umgeben ist. und daß der Luftzufuhrdüce ein Rohrsiück mit einem über den Umfang verteilten Netzwerk von Schlitzen (6) vorgeschaltet ist.
3. Schalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Schlitzen (6) versehene RohrsUkk stirnseitig von einem Dämpfungsschirm (8) abgeschlossen rt.
4. Schalldämpfer nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem A.ustrittsdiffusor (11) von sich erweiterndem Querschnitt ein Ausgangsdämpfer (4) unveränderten Querschnitts und diesem eine Auslaßdüse (5) mit zunehmendem Querschnitt nachgeschaltet ist und daß die beiden letzteren Teile in bekannter Weise mit Löchern versehene Wände aufweisen, die von schallschluckendem Material umgeben sind.
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