DE2527111A1 - Schalldaempfer - Google Patents

Description

DIPL.ING.A.BÄRNREUTHER > ^ ^J/'■' PATENTANWALT MÖNCHEN 71 (SOLLN) DRYGALSKI-ALLEE125 · TEL (OIS) 79 47 05 2527111

Artur Halvdan Andersson, Luleä/Schweden

Schalldämpfer

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalldämpfer, der in erster Linie für Dämpfung des Ausblasschalles von Luftmotoren und anderen Motoren mit gasförmigem Treibmittel vorgesehen, jedoch auch für Verbrennungsmotoren anwendbar ist.

Die Forderung, daß der Ausblasschall von Motoren der hier betroffenen Art nicht allzu stark sein darf, hat in Laufe der Zeit immer stärkeren Ausdruck gefunden, und es wurden internationale Regeln für den höchstzulässigen Schall aufgestellt. Da in den Motorkonstruktionen selber zum Zwecke der Lärmverminderung nicht viel getan werden konnte, ging es darum, den vom Motor abgegebenen Schall zu dämpfen. Das Problem konzentrierte sich damit auf einen Dämpfer für den Ausblasschall.

An Schalldämpfer der hier in Betracht, -kommenden Art wird eine Reihe von Wünschen und Punktionsforderungen gestellt, die teilweise widersprüchlich sind. Ein selbstverständlicher Wunsch ist gute Schalldämpfung, meistens gepaart mit dem Wunsch niedrigen Gewichts und/oder geringen Volumens. Die Anwendung des Schalldämpfers darf außerdem die Motorleistung nur gerinstmöglich

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senken. Für Druckluftmotoren bedeutet dies z. B., daß der Gegendruck des Schalldämpfers aufgrund des Strömungswiderstandes für die Gase usw. im Schalldämpfer so niedrig wie möglich sein soll. Bei Druckluftmotoren soll ferner die Einfriergefahr bei niedriger Temperatur und hoher Feuchtigkeit so gering wie möglich sein.

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Es wurde eine Vielfalt von Schalldämpfern konstruiert, bei denen versucht wurde, die verschiedenen vorliegenden Punktionsforderungen in Kombination zu erfüllen. Die Ergebnisse waren jedoch vielfach unzufriedenstellend, wenn man den nach dem Schalldämpfer erhaltenen Schallpegel mit dem in den internationalen Normen vorgeschriebenen vergleicht, und wenn man bedenkt, wie groß die von den Schalldämpfern bewirkte Senkung der Motorleistung war.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb,, einen nach den vorstehend genannten Wunschvorstellungen verbesserten Schalldämpfer zu finden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in den Ansprüchen genannten Merkmalen gelöst. In eingehenden Versuchen, sowohl im Labor als auch in der Praxis, mit Schalldämpfern nach der Erfindung wurde eine solche Schalldämpfung festgestellt, daß der verbleibende Ausblasschall innerhalb der Grenzen der internationalen Normen liegt und daß gleichzeitig, aufgrund der geringfügigen Drosselung in Schalldämpfern nach der Erfindung, die Motorleistung nicht merkbar gesenkt wird. Die Dämpfungsei genschaft en erwiesen sich im gesamten hörbaren Frequenzbereich als gut und das Dämpfungsprinzip stellte sich für die verschiedenen Größen von Schalldämpfern als effektiv heraus. Die Erfindung kann infolgedessen einer Vielfalt verschiedener Motoren der hier aktuellen Art angepaßt v/erden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, daß dank der geringen Drosselung bei Schalldämpfern nach der Erfindung die bei anderen Schalldämpfern vorliegende Gefahr des Einfrierens bei niedriger Temperatur und hoher Feuchtigkeit ausgeschaltet ist.

Die Arbeitsweise des Schalldämpfers nach der Erfindung kann auf eine etwas vereinfachte Weise wie folgt beschrieben werden. Die Auspuffgase des Motors, dessen Ausblasschall gedämpft werden soll, werden zu der Einlaßöffnung des Schalldämpfers geleitet, die sich im wesentlichen direkt vor einer Dämpfungskammer von zylindrischer oder anderer geeigneter Form befindet. Die Kammer ist an ihrem dem Einlaß des Dämpfers abgewendeten Ende geschlossen und dort innen mit Dämpfmatte ausgekleidet. Nach

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Schalldämpfung in dieser Kammer strömen die Auspuffgase durch geeignete Löcher in eine zweite, vorzugsweise ringförmige, peripher liegende Dampfkammer, die an ihrem dem Einlaß des Schalldämpfers abgewendeten Ende geschlossen und mit schallschluckendem Material gefüllt ist. Nach Schalldämpfung in dieser zweiten Dämpfkammer strömen die Auspuffgase durch einen zentral angeordneten Auslaß, der teilweise mit Schallschluckmaterial ausgekleidet ist, und durch Auslaßlöcher in die Umgebung hinaus.

Der Schalldämpfer nach der Erfindung weist deshalb anscheinend gewisse Ähnlichkeiten mit den Schalldämpfern auf, die durch die US Patentschriften 737 443, 2 667 940 und 3 75¹J 620 vorbekannt sind. Wie aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des Schalldämpfers gem. der Erfindung hervorgeht, unterscheidet sich der Schalldämpfer .jedoch vresentlich von z. B. den genannten vorbekannten Schalldämpfern.

In der Zeichnung zeigt Pig. I einen Längsschnitt des Schalldämpfers, wo die Gaswege durch Pfeile angedeutet sind, während Fig. 2 und 3 einen in Beziehung zur Einlaßöffnung des Schalldämpfers vorderen Querschnitt bei A-A bzw. hinteren Querschnitt bei B-B zeigen.

Der Schalldämpfer hat ein zylinderförmiges Gehäuse 2 mit einer Einlaßöffnung 1 und einem Auslaßrohr 14. Die Innenwände des Gehäuses sind mit schallschluckendem Material 3 bekleidet. Im Gehäuse befindet sich eine erste zylinderförmige Dampfkammer 4 im wesentlichen direkt gegenüber de^r Einlaßöffnung und konzentrisch mit.dem Gehäuse. Die Dämpfkammer ist an ihrem der Einlaßöffnung abgewendeten Ende mit einer Wand 6 verschlossen, die mit schallschluckendem Material 5 bekleidet ist. In einer für Schalldämpfung bei Druckluftmaschinen vorgesehenen Ausführungsform des Schalldämpfers besteht das schallschluckende Material 3

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und 5 aus einer von Trelleborgs Gummifabrik vertriebenen Schallisolierungsmatte, die aus Glimmer, Asbest usw. besteht und vorzugsweise Niederfrequenzschall dämpft. Die Viand 6 bildet die Halterung für die erste Dämpfkammer .im Gehäuse und hat eine Anzahl Löcher J₃ die zu einer zweiten.Dämpfkammer 8 im Gehäuse führen. Die zweite Dampfkammer ist ringförmig und an ihrem der Einlaßöffnung des Schalldämpfers abgewendeten Ende geschlossen und dort mit schallschluckendem Material 9 gefüllt. Das Schallschluckmittel 9 kann, in praktischer Ausführung für Druckluftdämpfung, aus einem hochporösen Schaumstoff bestehen, während es für Schalldämpfung bei Verbrennungsmotoren aus Glaswolle bestehen kann. Das Gehäuse hat ferner einen Auslaß 10, der sich an seinem von der Einlaßöffnung weg gerichteten Ende konisch ausweitet und dort mit Schallschluckmaterial 11 ausgekleidet ist j das vom selben Typ wie das Schallschlucteraterial 9 sein kann.

Bei Anwendung des Schalldämpfers werden die Auspuffgase von dem Motor, dessen Ausblasschall gedämpft werden soll, zur Einlaßöffnung des Schalldämpfers geleitet. Die Gase strömen von der Einlaßöffnung im wesentlichen in die erste Dämpfkammer hinein, deren mit Dämpfmatte 5 versehene Endwand 6 die Gase aus der ersten Dämpfkammer hinaus zurückdrängt, wobei gleichzeitig eine gewisse Dämpfung des Schalles, vor allem des Niederfrequenzschalles, bewirkt wird. Der Hauptteil der Gase gelangt dann durch Löcher 7 in die zweite Dämpfkammer 8. Da diese Dämpfkammer an ihrem der Einlaßöffnung abgewendeten Ende geschlossen und dort mit Schallschluckmaterial gefüllt ist, werden die Gase zurückgedrängt, wobei gleichzeitig eine gewisse Dämpfung des Schalles, vor allem des Hochfrequenzschalles, bewirkt wird. Die Gase setzen ihren Weg von den Löchern 7 und der zweiten Dämpfkammer fort durch den Auslaß 10, wo eine gewisse Dämpfung dadurch erfolgt, daß der Auslaß sich konisch erweitert und mit Schallschluckmaterial 10 ausgekleidet ist. Die Gase gelangen schließlich durch ein größeres oder mehrere kleinere Löcher 12

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in der Rückwand 13 des Dämpfers und über ein Rohr 14 in die Umgebung hinaus.

Die Erfindung wurde nur mit Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern es sind Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsform möglich. Das Gehäuse und die Dämpfkammerη ζ. Β. brauchen nicht genau konzentrisch oder zylinderförmig zu sein, und für Schalldämpfung und Schallschluckung kann anderes Material als die Dämpfmatte von Trelleborgs Gummifabrik bzw. Schaumstoff und Glaswolle angewendet werden. Das beste Ergebnis wurde jedoch bei Anwendung verschiedener Materialtypen in Teil 5 und 9 erzielt. Natürlich können auch die Abmessungen des Schalldämpfers geändert werden. Die Schalldämpfung des Schalldämpfers entsteht jedoch nicht nur bei den Reflektionen gegen die Endwände der Kammern mit schalldämpfendem und schallisolierendem Material und dem Durchgang durch den konischen Auslaß, sondern sie hängt auch von der Form der Kammern sowie davon ab, wie die Kammern in Beziehung zueinander orientiert sind und miteinander in Verbindung stehen. Wesentliche Änderungen dieser letzteren Umstände können deshalb eine schlechtere Schalldämpfung als mit der bevorzugten Ausführungsform zur Folge haben.

- - PatentansOrüche

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   / 1. jSchalldämpfer, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Einlaß-Öffnung, einer im Gehäuseinneren liegenden ersten Dampfkammer mit einem im wesentlichen der Einlaßöffnung direkt gegenüberliegenden offenen Ende und einem der Einlaßöffnung abgewendeten geschlossenen Ende, einer zweiten im Gehäuse, von der Einlaßöffnung her gesehen, jenseits der ersten Dämpfkammer liegenden Dampfkammer, deren Querschnittsfläche aus der Fläche zwischen zwei einander nicht schneidenden geschlossenen Kurven besteht, einem Mittel, mit dem die erste Dämpfkammer im Gehäuse befestigt ist und das eine Anzahl zwischen der Außenseite der Dampfkammer und der Innenseite des Gehäuses liegende Öffnungen aufweist, über die die Dämpfkammern miteinander verbunden sind, wo die zweite Dampfkammer ein der Einlaßöffnung zugewendetes offenes Ende und ein der Einlaßöffnung abgewendetes geschlossenes Ende hat, dadurch gekennzeichnet, daß das abgewendete geschlossene Ende der ersten (4) bzw. zweiten (8) Dämpfkammer mit schalldämpfendem Material (5) bekleidet bzw. mit schallschluckendem Material (9) gefüllt ist, das in erster Linie Schall mit hohen Frequenzen dämpft, daß das offene Ende der zweiten Dämpfkammer (8) jenseits der genannten Öffnungen (7) im Mittel (6), von der Einlaßöffnung (1) her gesehen, "liegt, daß ein mit genannten Öffnungen (2) im Mittel (6) direkt verbundener Auslaß sich von genanntem offenen Ende der zweiten Dämpf kammer (8) innen vor der inneren der genannten einander nicht schneidenden, geschlossenen Kurven erstreckt und sich in seinem der Einlaßöffnung (1) abgewendeten Teil jenseits der zweiten Dampfkammer (8) erweitert, wo er mit einem, in erster Linie Schall mit hohen Frequenzen dämpfenden Schallschluckmaterial (11) ausgekleidet ist.

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2. 2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dampfkammer (4) im wesentlichen kreisrund-zylindrisch ist und eine innere Querschnittsfläche hat, die im wesentlichen von gleicher Größe wie die Querschnittsfläche des Auslasses am offenen Ende der zweiten Dämpfkammer (8) ist.

   3· Schalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Dämpfkammer (8) und der Auslaß im wesentlichen rotationssymmetrisch sind.

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