DE2321649C2

DE2321649C2 - Schalldämpfer, insbesondere Abgasschalldämpfer

Info

Publication number: DE2321649C2
Application number: DE2321649A
Authority: DE
Inventors: Richard E. van Minneapolis Minn. Doeren
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 1972-04-28
Filing date: 1973-04-28
Publication date: 1981-09-17
Also published as: DE2321649A1; US3776364A; JPS4941738A; SU576972A3; CA981130A; AU472372B2; GB1431662A; FR2182463A5; IT998103B; AU5459773A

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer, insbesondere Abgasschalldämpfer, gemäß iVm Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Abgasschalldämpfer dieser Art ist in der US-Patentschrift 32 63 772 beschrieben, bei dem außer einem Dämpferelement, das mit Fasermaterial, wie Asbestfasern, Stahlwolle, Glasfasern od. dgl. arbeitet, ein Dämpferelement eingesetzt wird, das aus einer den eigentlichen Abgaskanal umgebenden Kammer besteht. Diese Kammer ist mit dem Abgaskanal über Koppe! glieder verbunden, wobei diese Koppelglieder Öffnungen in der gemeinsamen Trennwand sind.

Über die Größe der Öffnungen und deren Anordnung im Sinne einer Durchmesserstufung ist in den Unterlagen dieser Patentschrift nichts erwähnt. Es wird ausgeführt, daß der Zwischenbereich zwischen den Löchern in axialer Richtung vom Abgabeende des eigentlichen Abgaskanals eine Entfernung aufweisen soll, die einem ungeraden Vielfachen der Wellenlänge der Gassäule entsprechen soll, die in der den Ausflußkanal umgebenden Kammer gebildet wird. Weiterhin wird in dieser Literaturstelle ausgeführt, daß der Zwischenbereich zwischen den Löchern in axialer Richtung von einem Ende des Abgaskanales einen Abstand aufweisen soll, der im wesentlichen dem ungeraden Vielfachen eines Viertels der interessierenden Wellenfrequenz entsprechen soll. Auch enthält diese Literaturstelle den Hinweis, daß die Öffnungen vom Ende des Abgaskanals eine Entfernung aufweisen sollen, die einem Viertel oder einem Dreiviertel der Länge des Abgaskanales entsprechen sollen. Die Zusammenfassung dieser Ein/.elangaben führt aber nicht zu einem Abgasschalldämpfer, der den sich heule stellenden Anforderungen entspricht.

In der US-Patentschrift 28 20 203 sind Richtungskoppler für Mikrowellenzwecke dargestellt und be schrieben. So ist es u.a. durch diese Literaturstelle bekanntgeworden, daß die in Richtung des Wellenstromes aufeinanderfolgenden öffnungen so abgestuft in ihrer Größe ausgebildet sein sollen, daß die größte öffnung in der Mitte liegt Darüberhinaus wird in dieser Literaturstelle die Lehre gegeben, daß durch den Einsatz einer größeren Anzahl von Öffnungen die zu beherrschende Bandbreite verbessert werden l-ann. Die einfachste Lochanordnung besteht nach diesem bekannlu ten Vorschlag aus drei Öffnungen, die einen Abstand einer Viertelwellenlänge voneinander aufweisen, wobei die mittlerste Öffnung so gestaltet ist, daß sie gegenüber jeder Endöffnung den doppelten Kopplereffekt aufweist

Trotz umfangreicher Bemühungen, insbesondere in den letzten Jahren, bestehen in industriellen Anlagen immer noch große Probleme bezüglich der Dämpfung des Schalls, der von bewegten Medien in Kanälen oder Leitungen hervorgerufen wird In wissenschaftlichen Studien ist auch der Einsatz von Richtungskoppler!! für akustische Zwecke untersucht worden, jedoch sind diese wissenschaftlichen Untersuchungen in der Praxis nicht eingesetzt worden und geben auch keinen Hinweis auf den Einsatz in der Praxis, da insbesondere hierbei eine Kopplungsvorrichtung vorgeschlagen wurde, die eine die Kammer und den Kanal verbindende Mittelwand aufwies, die eine hohe Stärke besitzen mußte (P. Lagasse, I. Sound Vib. (1971) 15 (3), 367 - 372).

In der Literaturstelle »Bussien« Automobiltechniw sches Handbuch, 13. Auflage, 1. Band, Berlin 1965, Seite 864 ff, wird zwar die Analogie zwischen elektrischen und akustischen Erscheinungen, z. B. die Resonanzmöglichkeit usw_n erläutert aber es wird kein Hinweis darauf gegeben, wie die sich aus der wissenschaftlichen w Untersuchung von »Lagasse« ergebenden Vorurteile und aufgezeigten, der Übertragung entgegenstehenden Hinderungsgründe zu überwinden waren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Geräuschdämpfung von in Kanälen od. dgl. geführten, bewegten Strömungsmitteln, den Medienfluß durch den Kanal nicht wesentlich zu beschränken, d. h. dafür zu sorgen, daß kein unerwünschter Druckabfall im Kanal entsteht, andererseits eine hohe Geräuschdämpfung zu erzielen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

In überraschender Weise hat sich gezeigt daß durch

eine solche Ausbildung eines Abgasschalldämpfers, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, die Leistung derselben nur geringfügig verringert wird, gleichzeitig aber eine hohe Schalldämpfung erzielbar ist

Der Schalldämpfer kann gleichfalls als Ansaugschalldämpfer für Brennkraftmaschinen verwendet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Schalldämpfers v> sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele des Schalldämpfers nach der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines Schall-Mi dämpfers im Schnitt, in

F i g. 2 einen Schnitt gemäß der Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 eine abgeänderte Ausführungsform des Schalldämpfers nach der Erfindung, in

Fig.4 eine rein schematischc Darstellung einer b'< weiteren abgeänderten Ausführungsform des Schalldämpfers nach der Erfindung und

Fig. 5 eine rein schematische Darstellung einer weiteren abgeänderten Ausführungsform.

Ein Schalldämpfer 10 enthält einen Kanal 11 mit einer Eintrittsöffnung 1 und einer Austrittsöffnung 3. Neben dem Kanal 11 liegt zu diesem parallel eine Kammer 12 mit offenen Endteilen 2 und 4. Der Kanal 11 und die Kammer 12 sind über eine bestimmte Entfernung durch eine gemeinsame, relativ dünne Wand 13 voneinander getrennt, in der öffnungen 14 und 15 vorgesehen sind. Bei einem Abgasschalldämpfer für Brennkraftmaschinen können der Kanal 11 und die Kammer 12 aus dünnwandigen Stahlrohren bestehen, so daß die Wand 13 durch eine Doppelwand gebildet wird. Die öffnungen 14 und 15 können eine Membranabdeckung aufweisen. Bei einem Abgasschalldämpfer treten die zu dämpfenden Abgase bei der Eintrittsöffnung 1 in den Kanal 11 ein und ein Teil der Abgase gelangt durch die öffnungen 14 und 15 in die Kammer 12, wobei der Gasstrom nicht eingeschränkt wird.

Mit der Bezeichnung 0 db ist eine vollständige Leistungsübertragung von einer Leitung zur anderen bezeichnet, während die Bezeichnung 3 db auf die übertragung nur einer halben Leistung hinweist. Deshalb würde, wenn der Schalldämpfer iJ gemäß F i g. 1 als 0 db Koppler ausgelegt wäre, bei einer bestimmten Frequenz oder einem bestimmten Frequenzbereich alle Schallenergie innerhalb dieses Frequenzbereiches von dem Kanal 11 an die Kammer 12 übertragen werden, ohne den freien Durchgang der Abgase durch den Kanal 11 wesentlich zu beeinträchtigen.

Bei der Ausfühningsform in Fig.3 wird ein Schalldämpfer dargestellt, bei dem die Abgase einer Brennkraftmaschine in einen Kanal 17 durch die Eintrittsöffnung 1 eintreten. Die Abgase verlassen den Kanal 17 durch die Austrittsöffnung 3, wobei der Kanal 17 mit einer Kammer 19 über die öffnungen 20 in Verbindung steht, die in der gemeinsamen Wand zwischen Kanal 17 und Kammer 19 vorgesehen sind. Die Anordnung der Öffnungen 20 wird so gewählt, daß der Abstand untereinander ein ungerades Vielfaches der Viertelwellenlänge der abzuscheidenden Welle der Schallenergie bei deren mittlerer Frequenz ist. Die Größe der aufeinanderfolgenden öffnungen ist dabei so abgestuft, daß die größte Öffnung in der Mitte liegt. Die tatsächliche Wahl der Öffnungsgröße und -verteilung erfolgt entsprechend der bekannten elektromagnetischen Kopplungstechnik.

In der Kammer 19 können Einsätze 21 aus

lu schallschluckendem Werkstoff vorgesehen sein, wobei die Enden der Kammer 19 geschlossen sind.

Es ist möglich, mehrere Kammern 19 mit dem Kanal 17 zu verbinden, die vorzugsweise dann in Reihe geschaltet sind, um so einen relativ weiten Frequenzbe-

reich abzudecken.

Bezüglich der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist darauf hinzuweisen, daß die cias offene Endteil 4 verlassende Welle in Bezug auf die an der Austrittsöffnung 3 austretenden Welle in der Phase um 90° verschoben ist. Auf diese We!'. ist in einem symmetrischen 3 db Koppler, bei de.jf pine 1 lälfte der Energie in die Kammer 12 gekoppelt wird, die am offenen Endteil 4 austretende Schallenergie in bezug auf die an der Austrittsöffnung 3 austretende Schallenergie um 90° phasenverschoben, wodurch eine Schalldämpfung durch Löschung erreichbar ist.

Bei dem in Fig.4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kanal 11 mit der Kammer 12 durch eine Leitung 32 verbunden, wobei das offene Endteil 2 die

so Abgabeöffnung für die Abgase darstellt.

Die Zahl 0.0 an dem offenen Endteil 2 zeigt an, daß keine Schallenergie innerhalb des ausgewählten Frequenzbereiches das offene Endteil 2 verläßt.

Die in Fig.5 dargestellte Ausführungsform ermög-

r> licht einen geraden, durchgehenden, biegungsfreien Kanal 11 (1—3). Bei dieser Schalldämpferausführung ist häufig eine größere Länge erforderlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schalldämpfer, insbesondere Abgasschalldämpfer, der zur Führung wellenförmiger Schallenergie eines Strömungsmittels einen Kanal aufweist, neben dem eine Kammer vorgesehen ist, die vom Kanal durch eine mit als Koppelglieder wirkenden, entlang des Schallweges im Abstand eines Mehrfachen einer Viertelwellenlänge der Welle der Schallenergie angeordneten Öffnungen versehene dünne Wand getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Öffnungen (14 und 15 bzw. 20) ein ungerades Mehrfaches einer Viertelwellenlänge beträgt und die Größe der aufeinanderfolgenden Öffnungen (14 und 15 bzw. 20) so abgestuft ist, daß die größte Öffnung in der Mitte liegt.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (19) neben dem Kanal (17) geschlossene Enden und Einsätze (21) aus schallschlucKendem Werkstoff aufweist

3. Schalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kammern (19) in Reihe geschaltet sind.

4. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (11) mit der Kammer (12) durch eine Leitung (32) verbunden ist, wobei ein offenes Endteil (2) der Kammer (12) als Ausströmöffnung dient.