DE2256655A1 - Schalldaempfer - Google Patents

Description

Osnabrück, den l6. November 1912. /Ka

^ »;. · , , -.:,..,.· ·. >; *.., *«* ·*·. ' "Ce— Professor Dr. techn. EtVIND FREDERIKSEN, S0borg, Dänemark Schalldämpfer . 2256655

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer vom Expansionskammertyp zur Minderung der Geräuschfortpflanzung beim Strömen gas-

förmiger Medien durch rohrförmig«? Kanäle, insbesondere Auspuffrohre von Brennkraftmaschinen.

Die Begrenzungswand eines Expansionskammerdämpfers enthält eine Öffnung, an die ein ;Eintrittkanai angeschlossen ist, und eine Öffnung, an die ein Austrittkanal angeschlossen ist, und der Durchmesser und die Länge der Kammer sind grosser als die Durchmesser des Eintritt- und des Austrittkanals. Prinzipiell können mehrere Öffnungen für sowohl Eintritt- als auch Austrittkanäle vorhanden sein, doch soll der Einfachheit, halber .hier_yp.n..die.ser Möglichkeit abgesehen werden.

Die Wirkung eines Expansionskammerdämpfers besteht darin, dass sowohl die Kammer als auch der Austrittkanal je einen grösseren oder kleineren Anteil der durch den Eintrittkanal ankommenden Geräusche zurückhalten.

Seiner Wirkung nach stellt der Austrittkänal einen integrierten Teil des Schalldämpfers dar. Aufbaumässig können Kammer und Austrittkanal dahingegen getrennte Teile bilden, die durch Stutzen, Flansche oder ähnliches zusammenzubauen sind.

Die vom Dämpfer abgegebenen, geminderten Geräusche hängen generell von den durch den Eintrittkanal in die Kammer gelangenden Geräuschen sowie von der Fähigkeit der Kammer und des Austrittkanals ab, diese Geräusche zurückzuhalten.

Zur näheren Erläuterung der Funktion des Dämpfers soll die konventionelle Ausführung betrachtet werden, bei welcher die Expansionskammer aus einem zylindrischen Topf oder Gehäuse mit zwei

309822/0846

planen Stirnwänden besteht, an welche der Eintrittkanal bzw. der Austrittkanal extern und koaxial anzuschliessen sind·

Wie stark die vom Eintrittkanal in die Kammer induzierten Geräusche sind, beruht darauf, zu welchem Ausmass der Geräuschgehalt des Eintrittkanals in der Form ankommender Schallwellen vom Querschnittübergang zwischen Eintrittkanal und Kammer reflektiert wird und von der Bildung von Strömungswirbeln beim Eintreten des anströmenden Mediums in die Kammer·

Wie gross der Anteil der durch den Eintrittkanal ankommenden Schallwellen ist, der durch den genannten Querschnitttibergang in den Kanal zurückgeworfen wird, hängt von mehreren Parametern ab, hierunter insbesondere von der Tonhöhe oder Frequenz der Schallwellen und damit ihrer Wellenlänge, der Strömungsgeschwindigkeit im Kanal sowie dem Verhältnis zwischen den Querschnitten der Kammer und des Eintrittkanals.

Niederfrequente Schallwellen, deren Wellenlänge wesentlich grosser als der Durchmesser der Kammer ist, werden in ganz erheblichem Ausmass vom Querschnittübergang zurückgeworfen, und zwar desto besser, je grosser der Querschnitt der Kammer im Verhältnis zum Querschnitt des Kanals ist.

Hochfrequente Schallwellen, deren Wellenlänge von der gleichen Grössenordnung wie der Durchmesser des Eintrittkanals oder kürzer ist, werden nur zu einem unwesentlichen Teil oder überhaupt nicht vom Querschnittübergang zurückgeworfen, und zwar auch dann nicht, wenn der Querschnitt der Kammer in bezug auf den Kanalquerschnitt gross ist.

Zwischenfrequente Schallwellen mit Wellenlängen von der gleichen Grössenordnung wie der Durchmesser der Kammer werden in nicht unwesentlichem Grad, aber nicht so gut wie niederfrequente Schallwellen, vom Querschnittübergang zurückgeworfen, und zwar desto besser, je grosser der Querschnitt der Kammer in be-

309822/0846

zug auf den Querschnitt des Kanals ist, obwohl diese Tendenz knapp so ausgeprägt ist, wie bei den niederfrequenten Wellen.

Beim herkömmlichen Expansionskammerdämpfer wird die Kammer also stark mit Geräuschen aus dem Eintrittkanal (je nach Geräuschquelle, z.B. einer Brennkraftmaschine) beaufschlagt, die den gesamten hörbaren Frequenzbereich decken, und das Verhalten der verschiedenen Schallwellen am Querschnitttibergang zwischen Kanal und Kammer verrückt diese Belastung in Richtung der Zwischenfrequenzen und insbesondere der hohen Frequenzen. Die Fähigkeit des Dämpfers, die zugeführten Geräusche zu mindern., ist im Niederfrequenzbereich gut, im Zwischenfrequenzbereieh weniger gut, und im Hochfrequenzbereich ist der Dämpfer unwirksam.

Dort, wo der Bedarf an einer merkbaren Geräuschminderung von den ganz niedrigen bis zu den hohen Frequenzen besteht, ist es üblich gewesen, den Expansionskammerdämpfer mit einem zusätzlichen Dämpfer vom Absorbtionstyp zu kombinieren, da ein derartiger Dämpfer gegenüber hohen Frequenzen wirksam, bei Zwischenfrequenzen weniger wirksam und bei niedrigen Frequenzen völlig unwirksam ist· Eine Kombination wie die angegebene kann an sich ausgezeichnet sein, doch besteht eindeutig der Bedarf an einem Expansiorskammerdämpfer, der ohne Hilfe eines zusätzlichen Dämpfers eine zufriedenstellende Geräuschminderung im gesamten Bereich, d.h. von den niedrigen bis zu den hohen Frequenzen , gewährleisten kann* .

Bei einer Modifikation des herkömmlichen Expansionskammerdämpfers ist d$r Eintrittkanal ein grösseres oder ein kleineres Stück in di$ Kammer hinein verlängert. Diese Massnahme bewirkt keine nennenswerte Änderung der starken Geräuschübertragung zur Kammer, doch wird eine Änderung in der Fähigkeit des Dämpfers, die zwischenfrequenten Geräusche zu mindern, er*- reicht. Wird vorausgesetzt, dass die Kammerform regelmässig ist, haben viele der Eigenschwingungen des Kammermediums eine Druckknote ^!im Zentrum der Kammer« Führt man deshalb die Ka-

309822/0840

nalverlängerung bis in dieses Zentrum, wird man hierdurch prinzipiell vermeiden, dass die betreffenden Eigenschwingungen angeregt werden, so dass das Kammermedium und somit auch das Medium im Austrittkanal nicht langer mit der Gchallleistung dieser Eigenschwingungen belastet werden. Falls die Kammer nicht gerade unverhältnismässig gross in sowohl Länge als auch Durchmesser ist, beschränkt sich diese Wirkung auf die niedrigste Eigenfrequenz des Kammermediums, da die Geräuschübertragung aus dem Eintrittkanal in die Kammer nicht nur an einem Punkt erfolgt, sondern über einen gewissen Volumenbereich, dessen Kleinstmass ungefähr dem Durchmesser des Kanals entspricht. Man vermeidet also durch diese Modifikation eigentlich nur eine einzige Zwischenfrequenzresonanz, während eine nennenswerte Änderung der Geräuschzusammensetzung im Dämpfer im Nieder- und Hochfrequenzbereich nicht erwartet werden kann. Durch die Kanalverlängerung tritt der eindringende Gasstrahl dichter an der Lochkante des Austrittkanals in die Kammer ein, und dies kann leicht das Auftreten unerwünschter Kantenwirbeltöne verursachen, was wiederum eine Vergrösserung des Hochfrequenzanteils der Geräusche zur Folge hat. Dem Gasstrahl wird sogar noch die Möglichkeit gegeben, Eigenschwingungen im Austrittkanal anzuregen, so dass die Minderung des zwischenfrequenten Geräuschanteils beeinträchtigt wird. Eine Anwendung dieser Modifikation hat somit nr't geeigneter Vorsichtigkeit zu geschehen, und das erzielte sultat ist bestenfalls eine verhältnismässig beschränkte Verbesserung der durch den Dämpfer bewirkten Minderung der zwischenfrequenten Geräusche.

Eei einer weiteren bekannten Modifikation des herkömmlichen Expansionskammerdämpferc ist die Innenseite der Kammerwand ganz oder teilweise mit einem porösen, schallschluckenden Material, z.B. Mineralwolle, beschichtet. Hierdurch wird prinzipiell eine Minderung der Geräusche des Kammermediums erzielt, im wesentlichen jedoch nur im Bereich der hohen Frequenzen, da die bekannten Schallschluckmaterialien zwischen-

3098 22/0846

frequenten Schall nur weniger gut und niederfreoiienten Schall noch schlechter absorbieren können. Diese Modifikation scheint daher nur zu beschränktem Nutzen zu seih, da man beispielsweise eine bessere Minderung des hochfrequenten Geräuschanteils erreichen kann, wenn man stattdessen den Austrittkanal, in analoger Weise mit,Schallschluckmaterial auskleidet, weil die in dB pro Längeneinheit der Kammer oder des Kanals ausgedrückte Geräuschminderung in etwa umgekehrt proportional dem Durchmesser des Strömungsquerschnitts ist, der ja bei der Kammer erheblich grosser ist als beim Austrittkanal.

Fei einer dritten Varianten des ExpansionskaTirnerdämpfers ist der Eintrittkanal ein geeignetes Stück in die Kammer hinein verlängert und durch eine Querwand abgeschlossen. Damit der Mediumstrom, vom Kanal in die Kammer nicht behindert wird, ißt die Wand der Kanalverlängerung durch Perforation oder Schl.itzung mit Löchern versehen. Hierdurch wird eine Reduktion der kräftigen Geräuschübertragung vom Kanal in die Kammer angestrebt, indem die abschliessende Querwand per se eine Reflektion der ankommenden Schallwellen bewirkt. Die'Geräuschübertragung erfolgt nunmehr durch die Löcher in der Wand der Kanalverlängerung, und die Löcher können je nach den gegebenen Umständen einen Übertragungsw.iderstand bieten, und zwar teils resistiver Art gegen niederfrequente Geräusche, teils reaktiver Art gegen hochfrequente Geräusche. Da der gesamte Durchtritt Querschnitt der Löcher normalerweise jedoch etwas grosser als der Kanalouerschnitt selbst sein muss, damit der Druckverlust im Schalldämpfer nicht zu gross wird, ist der akustische Widerstand der Löcher - wie die Erfahrung gezeigt hat in Wirkli chke-51 ziemlich bescheiden» Ausserdem besteht noch die Schwierigkeit, dass die Löcher nicht nur den direkt aus dem Eintrittkanal ankommenden Schallwellen, sondern auch den von der Querwand ungeschwächt zurückgeworfenen Schallwellen Uhertragungswiderstand bieten sollen<, Hierzu kommt ferner, duns die relativ scharfen-Kanten der Löcher das Auftreten von hoch-Frooiianten Kant-onwlrbeltönen verursachen können. Man erzielt

ο ι .;■ '

BAD ORIGINAL

somit bestenfalls nur eine moderate Minderung der Geräuschübertragung vom Kanal zur Kammer. Bei ungünstiger Ausführung der Löcher können sogar dem Kairmiermedium je nach Anwesenheit und Stärke von Kantenwirbeltönen Insbesondere hochfrequente Geräusche in verstärktem Ausmass zugeführt werden. Schlier.r.-Iich hat diese Variante noch den Nachteil, dass die Löcher in der Wand der Kanalverlängerung, auch wenn sie reichlich bemessen sind, grösseren Strömungswiderstand bieten als eine Kaiv.il-verlängerung ohne Querwand.

Mit der Erfindung wird bezweckt, einen Expansionskarmner-ßcha.lldämpfer für hindurchströmende gasförmige Medien und mit einer derartigen Ausführung zu schaffen, dass der gesamte Gehalt dea Mediumstromes an hörbaren Geräuschen, die von der Geräuschquelle, z.B. dem Auspuffen einer Brennkraftmaschine, herrühren, beim Durchlauf des Mediums durch den Dämpfer in wesentlichem Umfang gemindert werden, und dass dieser Durchlauf mit äusserst niedrigem Widerstand und einem Minimum an Turbulenzgeräuschen verbunden ist.

Genauer gesagt betrifft die Erfindung einen zur Minderung der Geräuschfortpflanzung beim Strömen von gasförmigen Medien durch rohrförrnige Kanäle, insbesondere Auspuffrohre von Brennkraftmaschinen, bestimmten Schalldämpfer, der. aus einem Expansionstopf oder -gehäuse mit Öffnungen für Eintritt- und Austrittrohre besteht, bei welchen das Eintrittrohr in den Topf hinein verlängert ist und das Medium in seitlicher Richtung aus dieser Hohrverlängerung in den Topf einströmt. Erfindungsgemäss ist der Schalldämpfer dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung des Eintrittrohres durch einen vorzugsweise hauptsächlich achssymmetrisch ausgebildeten Querwanddiffuoor abgeschlossen ist, durch welchen der Mediumstrom hauptsächlich in der Form eines dünnen Schleiers in den Topf eingeleitet wird.

Die Erfindung beruht auf einem Erkennen der in mehreren Hinsichten günstigen akustischen Eigenschaften des Querwanddiffusors.

_t' / fj il 4 6

BAD ORIGINAL

Wie bekannt, besteht der Diffusor im wesentlichen aus zwei Scheiben, von welchen die eine eine Strömungsablenkende VoIlscheibe und die andere eine damit im wesentlichen parallele Lochscheibe ist, die mit dem Eintrittkanal des Diffusors verbunden ist und zur Vermeidung unnötiger Strömungsverluste auf. der dem Kanalränd zugekehrten Seite mit passender achssymmetrischer Rundung ausgeführt sein kann, während die Vollscheibe ■ hiernach Querscheibe genannt - in bezug auf die Lochscheibe in zweckmässiger.Weise festgehalten ist.

Die rechtwinklig zur Achsrichtung des Eintrittrohres und der Rohrverlängerung verlaufende Querscheibe wird in wesentlichem Umfang ankommende hochfrequente Geräusche reflektieren, d.h. den Gehalt des Mediumstromes an hohen Tönen in den Eintrittkanal zurückwerfen, weil sich hochfrequente Schallwellen ausgeprägt richtungsbestimmt und im vorliegenden Fall somit rohrparallel ausbreiten, und zwar sowohl in Fortpflanzungsrichtung als auch in Reflektionsrichtung, Allein hierdurch wird eine erhebliche Minderung der hochfrequenten Geräuschübertragung vom Eintrittrohr in den Topf erzielt.

Zwecks Erreichung der Diffusorwirkung ist der Aussendurchmescer der beiden Scheiben des Diffusors grosser als der Durchmesser der RohrVerlängerung, und zwischen den beiden Scheiben und in der Ringsektion, in welcher die Scheiben im wesentlichen parallel sind, wird somit ein spaltförmiger Austrittkanal gebildet. Die Masse des Strömungsmediums in diesem Austrittcpalt trägt durch ihre Trägheit wesentlich su einem erheblichen Widerstand gegen den Durchtritt hoch- und zwischenfrequenter Geräusche bei, was per se der Querscheibe schon dabei behilflich ist, derartige Geräuschanteile in das Eintrittrohr zurückzuwerfen.

Der enge Austrittspalt des Diffusors sichert, dass das Ausströmen des Mediums in den Topf in der Form eines entsprechend schmalen und damit schleierförmigen Gasstrahls erfolgt.

309822/0846

Die von diesem Gasstrahl erzeugten hoch- und zwischenfrequenten Turbulenzgeräusche sind wesentlich geringer als die Turbulenzgeräusche, die von demjenigen Gasstrahl hervorgerufen würden, der sich beim selben Mediumstrom nach einem Entfernen des Diffusers im Topf bilden würde. Dies ist daraufzurückzuführen, dass das Volumen der strömungsturbulenten Mischzone vom Diffusor in einer relevanten erfindungsgemässen Ausführung ,auf ungefähr ein Drittel reduziert wird und dass die Leistungsdichte der hoch- und zwischenfrequenten Geräusche im betreffenden Volumen beim Diffusorstrahl aufgrund der mit der Diffusorwirkung verbundenen, kleineren Partikelgeschwindigkeit in der Ausströmöffnung wesentlich kleiner ist. Auch dieser Urnstand trägt dazu bei, dass durch die Anwendung eines erfindungsgemässen Querscheibendiffusors eine erhebliche Reduktion der hoch- und zwischenfrequenten Geräuschübertragung vom Eintrittrohr in den Topf erreicht wird.

Die gute Wirkung des Dämpfers gegenüber niederfreauenten Geräuschen wird auf an sich herkömmliche Weise durch eine geeignete Dimension]erung des Topfes und des zugehörigen Austrittrohres sichergestellt.

Hierzu kommt noch, dass sich der erfindungsgemässe Querscheibendiffusor ohne Schwierigkeit und unter Beibehaltung seiner guten neräuschmässijren Wirkung derart ausbilden lässt, dass dao DrucVgefälle vom Eintrittrohr zum Topf sehr klein gehalten werden kann, nämlich in der Grössenordnurig eines kleinen Bruchteils des dynamischen Drucks im Mediumstrom des Eintrittrohres. Dies trägt dazu bei, den gesamten Strömungwiderstand des Schalldämpfers sehr niedrig zu haiton, was in vielen Fällen von Wichtigkeit ist, insbesondere wenn es sich bei dem strömenden Medium um die Auspuffgase einer Brennkraftmaschine handelt, und von äusserster Wichtigkeit, wenn eine derartige Maschine mit einem abgasbetriebenen Turbolader ausgerüstet ist.

Erfindungsgemäss kann die Verlängerung des Eintrittrohres vor

3U 9822/0846

225665

dein Querscheibendiffusor einen in Achsrichtung variierenden Querschnittverlauf, vorzugsweise von konisch konvergierender oder konisch divergierender Form, aufweisen. Hierdurch wird der Umstand berücksichtigt, dass es bei der Konstruktion.oder der Auswahl eines Schalldämpfers zu einem gegebenen Anwendungszweck wünschenswert sein kann, die gewünschte Geräuschminderung und die Anforderungen bezüglich des Strcmungswiderotandes, der Platzverhältnisse usw. gegeneinander abzuwägen. An sich ist es bei der genaueren Formgebung des Querscheiberidiffusors möglich, eine derartige Abstimmung von Wünschen und Anforderunger aufeinander in ausgedehntem Umfang vorzunehmen, doch werden dadurch, dass die Form der Verlängerung des F.intrittrohres wie beschrieben variiert werden kann, die Möglichkeiten hierfür noch' verbessert. Ein konisch konvergierendes Rohrstück vor dem Diffusor bewirkt generell eine verbesserte Geräuschminderung durch den Schalldämpfer·und gleichzeitig einen höheren Strömungswiderstand. Bei Anwendung eines konisch divergierenden Rohrstückes vor dem Diffusor wird dieses Verhältnis umgekehrt.

Eine zweckmässige. Ausführungsform des erfindungsgemässen Schalldämpfers ist -dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfer in seiner Gesamtheit achssymmetrischen Aufbau hat und einen Expansionstopf umfasst, der aus einem kreiszylindrischen Mantel und zwei achssymmetrischen Stirnwänden mit je einer zentralen Öffnung für das Eintritt- bzw. das Austrittrohr besteht, und dass die Verlängerung des Eintrittrohres mit dem abschliossenden Querscheibendiffusor koaxial im Topfinneren angeordnet ist. Das Zweckmässige dieser Ausführungsform, deren Längsrichtung so ausgeprägt mit der Symmetrieachse des Dämpfers zusammenfällt, beruht hinsichtlich der erzielten Wirkung insbesondere auf zwei Umständen.

Erstens haben viele der möglichen Eigenschwingungen des Topfmediums longitudinalen Charakter, was bedeutet, dass man durch ' die Wahl der axialen Anordnung des Querschelbendiffusors in

' 309822/0846

bezug auf den Topf die Bildung und Unterdrückung derartiger Schwingungen selektiv beeinflussen kann, und in diesem Zusammenhang ist es ä'usserst wichtig, dass der den Diffusor verlassende Mediumstrom hauptsächlich radiale Richtung und eine schleierartige und damit schmale und wohldefinierte geometrische Form hat. Ordnet man vorteilhaft den Diffusor ungefähr in der Mitte zwischen den beiden Stirnwänden des Topfes an, wird erreicht, dass sogar viele longitudinale Eigenschwingungen gar nicht angeregt werden, da prinzipiell die Hälfte dieser Eigenschwingungen Druckknoten in der Mittelebene zwischen den Stirnwänden oder in deren Nähe hat, d.h. in der Ebene des schleierförmigen Stromes oder deren Nähe, so dass die Bildung entsprechender, hauptsächlich zwischefrequenter Geräusche im Topfmedium vermieden wird.

Zweitens hat es sich erwiesen, dass durch die Bespülung der Innenseite der Topfwand durch den schleierförmigen Strom trotz stossartiger EnergieVerluste ein begrenzter, jedoch nicht unwesentlicher Wiederaufbau des statischen Druckes erreicht werden kann. Diese eigentlich überraschende Wirkung lässt 3ich vermutlich dadurch erklären, dass die Topfwand auf den schleierförmigen Strom etwa wie «in zusätzlicher Querscheibendiffusor wirkt, dem lediglich die eine der .-beiden strömungleitenden Scheiben fehlt. Versuche haben bestätigt, dass man durch Anwendung eines radialen Abstandes zwischen der Peripherie des Querscheibendiffusors und der Innenseite der Topfwand, der ungefähr dem Fünffachen der Spaltbreite des DiT-fusorkanals entspricht, in Verbindung mit einer im übrigen zweckmässigen Ausführung des Querscheibendiffusors einen so grossen zusätzlichen Wiederaufbau des Druckes im Topf erreichen kann, dass der gesamte Druckverlust von Eintrittrohr zum Topf gleich Null oder scgar schwach negativ wird.

Erfindungsgemäss kann die Verlängerung des Eintrittrohres ^iron Schallschluckmaterial umgeben sein, das sich in Querrichtung des Rohres bis zu einem gewissen Abstand von den Wänden deiJ

30 9B 22/0846

Expansionstopfes erstreckt» Das Schallschluckmaterial hat die Aufgabe, den Gehalt des Topfmediums an insbesondere hochfrequenten Geräuschen zu. mindern, und dieses Material kann von bekannter Art sein, z.B. lose Mineralwolle, die auf herkömmliche Weise durch eine sie umgebende Haube aus perforiertem -Blech zusammen- und festgehalten sein kann.

Die Anwesenheit der Rohrverlängerung bietet die besondere Möglichkeit, dass der Körper aus Schluckmaterial aus einem Stapel gepresster Mineralwolleplatten bekannter Art bestehen kann. In jede Platte ist dann ein Loch geschnitten, durch welches das Rohr mit relativ strammer Passung hineinpasst. Ein derartiger Scheibenstapel mit prinzipiell beliebiger Oberflächenform kann durch geeigneten Zusammenbau mit passender axialer Pressung so auf der Rohrverlängerung zwischen der Lochscheibe des Diffusors und der Topfwand angebracht werden, dass eine gute Befestigung und Formstabilität erreicht wird, so dass sich eine kompliziertere Montage erübrigt.

Es sei hervorgehoben,, dass die Bohrverlängerung beim erfindungsgemä'ssen Schalldämpfer nicht perforiert oder geschlitzt sein sollte, da eine derartige Ausführung eine wesentliche Gefahr für das Auftreten unerwünschter und kräftiger Kantenwirbeltöne im Mediumstrom mit sich führen würde.

Erfindungsgemäss können die beiden strömungsleitenden Scheiben des Diffusors diarch zwischenliegende, vorzugsweise radiale R-ippen miteinander verbunden sein, deren Querschnitt an der gegen den Mediumstrom gekehrten Vorderkante abgerundete Form besitzt. Diese Rippen dienen primär dazu, die Querscheibe so an der Lochscheibe zu befestigen, dass die relative Lage der Scheiben und damit die Strömungsgeometrie dee Diffusors unter allen Umständen beibehalten wird. Diese Ausführungsform des Diffusors eignet sich dazu, durch Druckgiessen hergestellt oder aus Blech gearbeitet zu werden. Die Länge, die Querschnitt* form und die Anordnung der Rippen ist beliebig, wenn nur die

309822/0846

Anforderungen an die Befestigung erfüllt werden. Die Rippen dürfen jedoch die geräusch- und strömungsmässigen Eigenschaften des Diffusors nicht wesentlich verringern. Besonders notwendig ist es, dass die gegen den Mediumstrom gekehrte Vorderkante der Rippen abgerundet ist, damit einer Bildung von Kantenwirbeltönen entgegengewirkt wird. In diesem Zusammenhang kann es zweckmä'ssig sein, dass die Vorderkante der Rippen vor die Lochkante der Lochscheibe geführt ist, da sich eventuell bildende Kantenwirbeltßne dann zusammen mit anderen hochfrequenten Geräuschen im anströmenden Medium von der yuerscheibe des Diffusors zurückgeworfen werden. Der vorgezogene Teil der Rippen kann ferner als Zentrierungsführung beim Zusammenbau des Diffusors mit der Verlängerung des Eintrittrohres dienen.

Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Schalldämpfers sind die beiden strömungsleitenden Scheiben des Diffusors an ihren Peripherien zusammengehalten mit Hilfe von vorzugsweise radial ausgerichteten Rippen, deren Querschnitt an der gegen den Mediumstrom gekehrten Innenkante abgerundete Form besitzt, und die beiden Scheiben sind ausserdem mit Hilfe derselben Rippen fest mit der Seitenwand oder den Stirnwänden des Expansionstopfes verbunden. Diese Ausführungsforin eignet sich zur Herstellung durch Blech- und Schweissarbeit. Die Rippen tragen hier dazu bei, den Diffusor im Topf festzuhalten, was in den Fällen erforderlich sein kann, in welchen der Schalldämpfer Schwingungen und Stossbeanspruchungen ausgesetzt ist.

Eine besondere Ausführungsform des Schalldämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen koaxial mit dem Diffusor und der Verlängerung des Eintrittrohres verlaufen und wie Stege mit der Wand des Expansionstopfes an der Öffnung für das Austrittrohr und achssymmetrisch um diese herum verbunden sind, dass die Rippen in der Nähe dieser Öffnung zusätzlich eine Halterung für einen Schild bilden, der zusammen mit der die öffnung umgebenden Topfwand einen zu dieser öffnung führenden

309822/0846

Durchtritt für den Mediumstrom abgrenzt, und dass der zwischen dem Schild und dem Diffusor befindliche Raum innerhalb der Kippen vorzugsweise ganz oder teilweise mit Schallschluckmaterial ausgefüllt ist.

Diese Ausführungsform des Schalldämpfers ist besonders dann interessant,,wenn der Schalldämpfer in seiner Gesamtheit achssymmetrisch ausgebildet ist, insbesondere bei gleichzeitiger Anwendung von Schallschluckmaterial, das aus kreisförmigen Scheiben gepresster Mineralwolle mit einem dem Aussendurchmesser des Diffusors entsprechenden Aussendurchmesser besteht und sowohl um die Verlängerung des Eintrittrohres herum als auch im Raum zwischen dem Diffusor und dem Schild angebracht ist, da hierdurch eine besonders starke Minderung der hochfrequenten Geräusche im Topfmedium erreicht werden kann« Ist der Diffusor in der Mitte zwischen den Stirnwänden des Topfes angeordnet und entspricht der radiale Abstand der Diffusorperipherie von der Topf wand ungefähr dem Fünffachender Breite des Diffusorspalts, und wird ferner ein Austrittrohr von ausreichender Länge benutzt, ist hierdurch ein erfindungsgemässer Schalldämpfer entstanden, der mit einem Minimum an Strömungswiderstand und Platzbedarf alle hörbaren Geräusche im Mediumstrom hochgradig mindert«

Einige Ausfuhrungsformen des e^rfindungsgemässen Schalldämpfers sind auf der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt

Fig.l einen lotrechten Schnitt entlang 'der Linie I-I in Fig«2 durch eine erste Ausführungsform, nach welcher der Schalldämpfertopf* aus einem zylindrischen, lotrechten Mantel mit gewölbten Stirnwänden und mit radial verlaufenden Eintritt- und Austrittstutzen besteht,

Fig.2 einen waagerechten Schnitt entlang der Linie 1I-II in Fig.l,

Fig.2A einen Ausschnitt aus Fig.2 in grösserem Massstab,

Fig.3 einen lotrechten Schnitt entlang der Linie III-III in Fig.l durch den Querscheibendiffusor des Schalldämpfers,

309822/0848

Fig.4 einen Axialschnitt durch eine zweite Ausftihrungsform des Schalldämpfers mit axialem Mediumdurchtritt, und Fig.5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig.4.

Der in Fig.1-3 veranschaulichte Schalldämpfer hat einen Expansionstopf, der aus einem zylindrischen Mantel 1 und zwei nach aussen gewölbten Stirnwänden 2 und 2* besteht. In verschiedenen Höhen ist der Mantel 1 mit öffnungen 3 und 4 für ein radiales Eintrittrohr 5 bzw. ein ebenfalls radiales Austrittrohr 6 versehen. Diese sind ausserhalb des Topfes als kurze Rohrstutzen dargestellt, an welche Rohrstücke mit jeweils geeigneten Abmessungen angeschlossen werden können. Das Eintrittrohr 5 hat eine Verlängerung' 5^f, die bei der gezeigten Ausführungsform bis zur Achse des Topfes zylindrisch ist und danach in eine konisch divergierende Partie 5" übergeht, deren Rand am weiteren Ende glatt mit der Innenkante einer kreisförmigen Lochplatte 7 verschweisst ist, die rechtwinklig zur Achse des Eintrittrohres vorläuft und deren innere Randpartie eine gleichmassige Übergangsrundung mit der Rohrpartie 5" bildet. Parallel mit der Lochscheibe 7 und in geringem Abstand von dieser ist eine kreisförmige Vollscheibe ß angebracht, die nach Fig. 1-3 mit der Lochscheibe 7 mit Hilfe von drei radialen Rippen 9 verbunden ist, deren Höhe die Breite des ringförmigen Spalts zwischen den beiden Scheiben 7 und C bestimmt und deren innere Stirnpartien 11 miteinander verbunden sind und sich ein kurzes Stück in die Rohrpartie 5" hineinerstrecken, wo sie von konkaven Vorderkanten 12 abgeschlossen werden, deren Querschnitt in der gegen den Fediumstrom gekehrten Richtung abgerundet ist, Fig.ZA.

Die Verlängerung 5¹, 5" des Eintrittrohres ist mit porösem, schallschluckendem Material 13 umgeben, das den Raum vom Mantel 1 zur Lochscheibe 7 ausfüllt, jedoch in Querrichtung der Rohrverlängerung eine freiliegende Oberfläche 14 hat. Wie gezeigt, kann dieses schallschluckende Material zweckdienlich

309822/0846

aus einem Stapel Lochscheiben 15 bestehen, die passend stramm auf der Rohrverlängerung 5*, 5" sitzen und sich so verformen lassen, Fig.2, dass sie den genannten Raum vollständig ausfüllen.

In den Fig.k und 5 sind für entsprechende oder analoge Teile die gleichen Bezugsziffern benutzt wie in den Fig.1-3· Der Schalldämpfer nach Fig.4 und 5 umfasst einen Topf, der aus einem Mantel 1 und zwei konischen Stirnwänden 2 und 2* besteht. Ein Eintrittrohr 5 erstreckt sich zentral durch die Stirnwand 2 hindurch und hat eine zylindrische Verlängerung 5¹> die im Bereich der axialen Mitte des Topfes mit einer Lochplatte 7 zusammengebaut ist, deren Randpartie axial und radial festgehalten wird durch Eingriff mit Ausnehmungen in den nach innen gekehrten Kanten von vier äquidistanten Rippen 20, die in geringer Entfernung von der Innenwand des Mantels 1 und parallel mit dessen Achse angebracht sind und von der Stirnwand 2" mit dem Austrittrohr 6 des Schalldämpfers getragen werden. Eine Vollscheibe S ist auf entsprechende Weise und in einer solchen · Stellung festgehalten, dass sie zusammen mit der Lochscheibe 7 einen ringförmigen Austrittspalt 10 bildet.

In verhältnismässig kleinem Abstand von der Stirnwand 2* ist im Raum zwischen den Rippen 20 ein Schild 21 angebracht, der einen Durchtritt 22 abgrenzt. Zwischen dem Schild 21 und der Vollscheibe £ ist Schallschluckmaterial 23 angeordnet, welches von derselben Art wie das die Verlängerung 5^T des Eintrittrobres umgebende Schallschluckmaterial 13 sein kann.

Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass ein und derselbe Schalldämpfertopf zwei oder mehrere Eintrittrohre," z.R. von je einem Zylinder, und eventuell auch mehrere Austrittrohre haben kann, und dass mehrere Schalldämpfer in Serie mit auf geeignete Weise dimensionierten Verbindungskanälen srusammengebaut werden können, die als Eintritt- und Austrittrohre für die verschiedenen Schalldämpfertöpfe dienen. Die Verbindungskanäle

309822/Ö846

brauchen nicht geradlinig zu sein, vras zusammen mit dein geringen Platzbedarf jedes Schalldämpfers in vielen Fällen eine bequeme Anbringung dna gesamten Schalldämpfernggre^ates Gruo'glicht, τ;.P. in¹ Fahrgestell von Bussen oder Lastkraftwagen.

Der erfindungsgemässe Schalldämpfer lässt pich auch vorzüglich in Verbindung mit Absauganlagen, z.B. zur Lufterneueriin<?; in Aufenthaltsräumen,oder als Dämpfer für Ansauggeräusche von Brennkraftmaschinen und Kompressoren verwenden.

ORIÖ1NAL

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Schalldämpfer zur Minderung der Geräuschfortpflanzung bnim Strömen gasförmiger Medien durch rohrförmige Kanäle, insbesondere Auspuffrohre von Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem Expansionstopf oder -gehäuse mit Offnungen für Eintritt- und Austrittrohre, bei welchem das Eintrittrohr in den Topf hinein verlängert ist und das Medium in seitlicher Richtung aus dieser Rohrverlängerung in den Topf einströmt, dadurch gekennζeiebnet, dass die Rohrverlängerung (5^T) durch einen vorzugsweise hauptsächlich achssyrnmetrisch ausgebildeten Querwanddiffusor (7, ?·) abgeschlossen ist, durch welchen der.Mediumstrom hauptsächlich in der Form eines dünnen Schleiers in den Topf (l) eingeleitet wird.

   2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzoi ebnet, clnos die Verlängerung (5^f) des Eintrittrohres vor dem Querwanddiffusor (7, ö) einen in Achsrichtung variierenden Querschnittverlauf (5"), vorzugsweise von konisch konvergierender oder konisch divergierender Form, aufweist.

   3· Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¹?, eichnot, dass der Schalldämpfer in seiner Gesamtheit achssymmetrischon ■Aufbau hat und einen Expansionstopf umfasst, der aus einem kroinzylindrischen Mantel (l) und zwei achssymmetrisehen Stirnwänden (2, 2') mit je einer zentralen Öffnung (3, 4) für das Eintritt-(5) bzw. das Austrittrohr (6) besteht, und dass die Verlängerung (5^!) des Eintrittrohres mit dem abschliessenden Querwanddiffusor (7, #) koaxial im Topfinneren angeordnet ißt.

   ^i. f'ohr'il 1 dämpfer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekemr/.ei ch- _net, dass die Verlängerung (5') des Eintrittrohres von SchallschlWckinateria] (15) umgeben ist, das sich in Querrichtung des Rohres bis zu einem gewissen Abstand von den Wänden (1) des Expansions ' opfes erstreckt.

   30Π82 2/0846 . BAD

   - 16 -

   5. Schal !dämpfer nach Anspruch .1, 2 oder 3» dadurch gekonnsei chnet, dass die beiden strömnngp.lei tenden Scheiben (7, ^) des Querwanddiffusors durch zwi schenliegende, vorzugsweise radiale Rippen (^Q) miteinander verbunden sind, deren Querschnitt an der gegen den Mediunistrom gekehrten Vorderkante (12) abgerundete Form besitzt.

   6. Schalldämpfer nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzei chnet, dass die strömungsleitenden Scheiben (7, £) des Pi ffusors an ihren Feripherien zusammengehalten sind mit Hilfe von vorzugsweise radial ausgerichteten Rippen (20), deren Querschnitt an der gegen den Medi umstrom gekehrten Innenkante abgerundete Form besitzt, und dass die beiden Scheiben ausserdem mit Hilfe derselben Bippen fest mit der Seitenwand (1) oder dou Stirnwänden (2, 2^T) des Expansi ortstopf es verbunden sind.

   7. Schalldämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekonnteichnet, Ίίγπ die Rippen (20} koaxial mit dem Diffusor (7, f>) und der Verlängerung (5¹) des Kintrittrohres verlaufen und wie Stege mit dor Wand (2¹) des Kxpansionr>topfes an der öffnung (A) für das Austrittrohr {(') und achssynmetriscli um diese herum verbunden γ.ίτιΊ, dass die Rippen in der Nähe dieser· Öffnung zusätzlich eine II-i 1 — terung für einen Schi U) (21) bilden, der zusammen mit rler/^· ι '■ niing [Ii) umgebenden Topfwand einen zu dieser Öffnung (/|) fül.>rnnden Durchtritt {??) für den Meciiumptrorn abgrenzt, und dnss der zwi selten dem Schild (21) und dem Diffusor (7, i") befindliche Raum innerhalb der Rippen (20) vorzxigswei se ganz oder teilweise mit Schallschluckmaterial (23) ausgefüllt ist.

   ι o 8 4 6 BAD

   Leerseite