DE3724087C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasschalldämpfer, insbesondere für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, der in eine oder mehrere Kammern unterteilt und mit einem Ein- und Austrittsrohr versehen ist, die den Dämpfer durch­ setzen, wobei das Schalldämpfer-Gehäuse doppelwandig mit Innenmantel und Außenmantel ausgebildet ist, zwischen wel­ chen Absorptionsmaterial angeordnet ist, und der Innenman­ tel abschnittweise oder durchgehend mit Perforationen ver­ sehen ist.

Bei einem derartigen, aus der Schweizer Patentschrift 4 78 336 bekanntgewordenen Abgasschalldämpfer soll speziell ein starker Köprerschall bedämpft werden, wie er vor allem bei Kreiskolbenmotoren auftritt. Zu diesem Zweck ist in der Schweizer Patentschrift vorgesehen, daß eine zurückgebogene Eintrittsrohrleitung vorhanden ist, damit ein allmählicher Druckabbau der in den Schalldämpfer eintretenden Abgase er­ zielt wird, wobei die Abgase durch seitliche Entspannungs­ öffnungen mindestens indirekt mit einer Resonatorkammer verbunden sind. Über die spezifische Ausbildung des Absorp­ tionsmaterials ist dabei nichts ausgesagt. Dieser relativ kompliziert aufgebaute Abgasschalldämpfer ermöglicht auf­ grund seiner Ausgestaltung allerdings allenfalls die Kör­ perschallreduzierung, während das normale Abgasgeräusch nicht optimal bedämpft werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ab­ gasschalldämpfer der eingangs genannten Art so auszugestal­ ten, daß das Abgasgeräusch und der Körperschall gleicher­ maßen reduziert werden und die Herstellung vereinfacht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die beiden endseitigen Bereiche des Schalldämpfer-Ge­ häuses in Richtung ihrer stirnseitigen Enden zur Mittel­ achse des Schalldämpfers konisch zulaufen mit abnehmender Dicke des Absorptionsmaterials und daß das Eintrittsrohr an der im Schalldämpfer liegenden Endseite mit einer Aufwei­ tung versehen ist, welche den Durchmesser des Eintrittsroh­ res um etwa 20-50% vergrößert und mit einem Blech ver­ schlossen ist, wobei der davor befindliche Abschnitt des Eintrittsrohres mit Klappen, Rund- oder Schlitzlochungen versehen ist, durch die der Gasstrom nahezu senkrecht zur Rohrachse in das Schalldämpfer-Gehäuse eintreten kann.

Durch die doppelwandige Ausgestaltung des Schalldämpfer-Ge­ häuses mit zwischen perforierten Innenmantel und Außenman­ tel eingesetztem Absorptionsmaterial von vorzugsweise we­ nigstens 5 mm Dicke wird die Körperschallabstrahlung des Schalldämpfers weitgehend verhindert. Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß das Absorptionsmaterial aufgrund des ge­ lochten Innenmantels mit einem Anteil der freien Lochfeld­ fläche von mehr als 25% zur Dämpfung des Abgasstromes bei­ trägt. Schließlich bewirken die Umlenkungsvorrichtungen eine optimale Beaufschlagung des Absorptionsmaterials, da der Gasstrom hierdurch senkrecht auf das Absorptionsmaterial zugeführt wird. Die trichterförmige Erweiterung der ersten Umlenkvorrichtung ermöglicht hierbei ein optimales Einströ­ men in den Vorraum des Austrittsrohres, wodurch der Druck­ verlust in diesem Vorraum wesentlich abgebaut wird.

Um einen erfindungsgemäßen Abgasschalldämpfer möglichst einfach herstellen zu können, ist in Ausgestaltung der Er­ findung vorgesehen, daß das Gehäuse aus Schalen gebildet ist, wobei die Längskanten der Schalen des Innengehäuses mit den Längskanten der Schalen des Außenmantels miteinan­ der aufeinanderliegend verschweißt sind.

Mit besonderem Vorteil kann weiter vorgesehen sein, daß das Austrittsrohr in den vor der Aufweitung des Eintrittsrohrs gebildeten Hohlraum derart hineinragt, daß eine zweimalige Gasstromumlenkung entsteht.

Schließlich liegt es auch noch im Rahmen der Erfindung, das Austrittsrohr abschnittsweise mit Klappen, Rund- oder Schlitzlochungen zu versehen und nach diesem am stromab­ wärtsliegenden Ende eine ringförmige Einschnürung aufweist, wobei deren Querschnittsfläche um mindestens 15% kleiner ist als die Querschnittsfläche des Austrittsrohrs. Eine derartige Querschnittsverengung im Austrittsrohr erhöht den statischen Druck, wodurch eine Senkung der Strömungsge­ schwindigkeit von der Einschnürung im Austrittsrohr ein­ tritt, was zu einer weiteren exponentiellen Steigerung der Dämpfung führt.

Schließlich hat es sich gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung noch als zweckmäßig erwiesen, eine das Austrittsrohr umgebende Schalldämpferkammer zumindest im endseitigen Bereich des Gehäuses mit Absorptionsmaterial auszufüllen, so daß es in seiner Längsrichtung unterschied­ liche Tiefe aufweist. Eine derartige unterschiedliche Schichtdicke des Absorptionsmaterials um das Austrittsrohr ermöglicht eine breitbandige Dämpfung des Schalls.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung erge­ ben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Abgasschalldämpfer mit einem doppelwandig ausgebildeten und mit Absorptions­ material versehenen Schalldämpfer-Gehäuse und

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch einen Abgasschalldämpfer gemäß Fig. 1 längs der Linie II-II.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Abgasschalldämpfer besteht das doppelwandig ausgebildete Schalldämpfer-Gehäuse 1 aus einem Innenmantel 2 und einem Außenmantel 3, zwischen die Absorptions­ material 4 zur weitgehenden Verhinderung der Körperschallab­ strahlung des Schalldämpfers eingebracht ist. Darüber hinaus ist der Innenmantel 2 abschnittsweise oder wie hier durchgehend mit Perforationen 5 versehen, so daß zusätzlich auftretende Abgasgeräusche durch eine verbesserte Aufnahmemöglichkeit des Absorptionsmaterials reduziert werden. Zur Vereinfachung der Bauweise dieses doppelwandigen Schalldämpfer-Gehäuses 1 verlau­ fen die beiden endseitigen Bereiche 6 und 7 in Richtung ihrer stirnseitigen Enden 8 und 9 zur Mittelachse des Schalldämpfers geneigt. Dabei umfassen das stirnseitige Ende 8 das Eintritts­ rohr 10 und das stirnseitige Ende 9 das Austrittsrohr 11 dicht und sind beispielsweise jeweils mit diesen verschweißt. Um zu gewährleisten, daß das Absorptionsmaterial 4 die Körperschallab­ strahlung des Schalldämpfers ausreichend reduziert und das Abgasgeräusch wirkungsvoll dämpft, ist eine Schichtdicke des Absorptionsmaterials 4 von mindestens 5 mm zwischen Innen- und Außenmantel sowohl in den konisch zulaufenden Bereichen 6 und 7 als auch im nahezu zylindrischen Bereich 12 vorgesehen. Das Eintrittsrohr 10 des Abgasrohres mündet in eine erste, als Reflexionskammer ausgebildete Schalldämpferkammer 13 ein und ist in diesem Bereich mit Klappen, Rund- oder Schlitzlochungen 14 versehen. Der endseitige Bereich 15 des Eintrittsrohres 10 ist mit einer Aufweitung 16 versehen, die mit einem Blech 17 verschlossen ist. Das Blech 17 ist hierbei in an sich bekannter Weise mit dem Eintrittsrohr 10 durch Verschweißen od.dgl. fest verbunden. Am Ende 18 ist das Austrittsrohr 10 schließlich mit einer trichterförmigen Erweiterung 19 versehen, wodurch die Gasstromführung opti­ miert wird und somit ein im Vorraum 20 erzeugter Druckverlust abgebaut wird. Die erste als Reflexionskammer ausgebildete Schalldämpferkammer 13 wird von einem Zwischenblech 21, welches in an sich bekannter Weise an der perforierten Innenwand 2 des Schalldämpfer-Gehäuses befestigt ist und gleichzeitig zur Halte­ rung des Austrittsrohrs 11 verwendet wird, ebenso wie die mit Absorptionsmaterial 22 ausgefüllte, zweite Schalldämpferkammer 23 begrenzt. Das Ende 24 des Austrittsrohres 11 erstreckt sich in den Vorraum 20. Das Austrittsrohr 11 ist des weiteren in dem Bereich der zweiten Schalldämpferkammer 23 nach dem Zwischen­ blech 21 zunächst mit Klappen, Rund- oder Schlitzlochungen 25 ausgestattet und weist hiernach eine Einschnürung 26 auf, deren Querschnittsfläche 27 um mindestens 15% kleiner ist als die Querschnittsfläche 28 des Austrittsrohres 11. Durch die Anord­ nung des das Austrittsrohr umschließenden Absorptionsmaterials 22, die Klappen, Rund- oder Schlitzlochungen 25 und die Ein­ schnürung 26 wird die bereits erzielte Reduzierung der Körper­ schallabstrahlung des Schalldämpfers und Dämpfung des Abgasge­ räusches durch das doppelwandig ausgebildete Schalldämpfer- Gehäuse 1 zusätzlich verbessert.

Der durch das Eintrittsrohr 10 eingeleitete Gasstrom wird durch das Blech 17 gestaut, wird zwangsläufig umgelenkt und tritt durch die Klappen, Rund- oder Schlitzlochungen 14 aus dem Ein­ trittsrohr 10 in die Reflexionskammer 13 aus und trifft senk­ recht in Pfeilrichtung 29 auf die perforierte Innenwand 2 auf. Daran abgeleitet wird der Gasstrom anschließend an der als erste Umlenkungsvorrichtung vorgesehenen trichterförmigen Erweiterung 19 in Pfeil­ richtung 30 umgelenkt, gelangt in den Vorraum 20 und wird durch das in den Vorraum 20 hineinragende und als zweite Umlenkungs­ vorrichtung vorgesehene Ende 24 des Austrittsrohres 11 in Pfeil­ richtung 31 umgelenkt. Um eine exponentiell zunehmende Dämpfung des Abgasstromes zu erhalten, ist die Strömungsgeschwindigkeit in der Reflexionskammer 13 gegenüber der Geschwindigkeit im Eintrittsrohr 10 bzw. Austrittsrohr 11 erhebliche gesenkt.

Sowohl die Perforationen 5 der Innenwand 2 als auch die Klap­ pen, Rund- oder Schlitzlochungen 14 und 25 des Eintrittsrohres bzw. des Austrittsrohres 11 ermöglichen einen ständigen Kontakt des Gasstromes mit den Absorptionsmaterialien 4 bzw. 22, so daß hierdurch eine ausgesprochen gute Dämpfung erreicht wird. Die Einschnürung 26 im Austrittsrohr 11 schließlich erhöht den statischen Druck und senkt damit die Strömungsgeschwindigkeit nach der Einschnürung im Austrittsrohr 11, was ebenfalls zu einer expotentiellen Steigerung der Dämpfung führt.

Fig. 2 verdeutlicht den einfachen Aufbau sowie die symmetrische Bauweise des Abgasschalldämpfers, welche eine schnelle Montage sämtlicher Einzelbauteile zu einer Einheit und damit zusammen­ hängend eine hohe Wirtschaftlichkeit zur Folge haben. Die unte­ re Schale 32 und die obere Schale 33 der perforierten Innenwand 2 umschließen das Eintrittsrohr 10 und das mit Absorptionsmate­ rial 22 umgebene Austrittsrohr 11, die mit diesen über die stirnseitigen Enden und über das Zwischenblech 21 verbunden sind. Das Absorptionsmaterial 4 ist wiederum von der unteren Schale 34 und der oberen Schale 35 des Außenmantels 3 umschloss­ sen. Schließlich sind die abgekanteten Falze 36 und 37 der beiden Schalen des Innenmantels 2 mit den abgekanteten Falzen 38 und 39 der beiden Schalen des Außenmantels 3 miteinander verschweißt.

Claims (5)

1. Abgasschalldämpfer, insbesondere für Brennkraftma­ schinen in Kraftfahrzeugen, der in eine oder mehrere Kammern (13, 23) unterteilt und mit einem Ein- und Austrittsrohr (10, 11) versehen ist, die den Dämpfer durchsetzen, wobei das Schalldämpfer-Gehäuse (1) dop­ pelwandig mit Innenmantel (2) und Außenmantel (3) ausgebildet ist, zwischen welchen Absorptionsmaterial (4) angeordnet ist, und der Innenmantel (2) ab­ schnittsweise oder durchgehend mit Perforationen (5) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden endseitigen Bereiche (6, 7) des Schalldämpfer-Gehäu­ ses (1) in Richtung ihrer stirnseitigen Enden (8, 9) zur Mittelachse des Schalldämpfers konisch zulaufen mit abnehmender Dicke des Absorptionsmaterials (4) und daß das Eintrittsrohr (10) an der im Schalldämp­ fergehäuse (1) liegenden Endseite (15) mit einer Auf weitung (16) versehen ist, welche den Durchmesser des Eintrittsrohres (10) um etwa 20-50% vergrößert und mit einem Blech (17) verschlossen ist, wobei der da­ vor befindliche Abschnitt des Eintrittsrohres (10) mit Klappen, Rund- oder Schlitzlochungen (14) verse­ hen ist, durch die der Gasstrom nahezu senkrecht zur Rohrachse in das Schalldämpfergehäuse (1) eintreten kann.

2. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (1) aus Schalen (32, 33, 34, 35) gebildet ist, wobei die Längskanten (36, 37) der Schalen (32, 33) des Innengehäuses mit den Längsskanten (38, 39) der Schalen (34, 35) des Außen­ mantels miteinander aufeinanderliegend verschweißt sind.

3. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsrohr (11) in den von der Aufweitung (169) des Eintrittsrohres (10) gebilde­ ten Hohlraum (20) derart hineinragt, daß eine zweima­ lige Gasstromumlenkung (30, 31) entsteht.

4. Abgasschalldämpfer nach einem der vorherigen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsrohr abschnittsweise mit Klappen, Rund- oder Schlitz­ lochungen (25) versehen ist, und nach diesen am stromabwärtsliegenden Ende eine ringförmige Einschnü­ rung (26) aufweist.

5. Abgasschalldämpfer nach einem der vorherigen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß eine das Austritts­ rohr (11) umgebende Schalldämpferkammer (23) zumin­ dest im endseitigen Bereich (7) des Gehäuses (1) mit Absorptionsmaterial (22) ausgefüllt ist, so daß es in seiner Längserstreckung unterschiedliche Tiefe auf­ weist.