DE460593C - Schalldaempfer fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Der neue Schalldämpfer gehört zu der Gattung von Schalldämpfern für Verpuffungsmotoren, bei welchen zwei _gegeneinandergerichtete Auspuffrohre in einem Kugeltopf einen sogenannten Gasteller erzeugen (vgl. Patent 306933). Dem Bedürfnis, bei solchen Schalldämpfern den Rückdruck auf den Motorkolben möglichst zu verringern, konnte aber durch diese Bauweisen in der Praxis nur sehr teilweise entsprochen werden, so daß der wesentliche Energieverlust durch Schalldämpfer zur Einführung der sogenannten Auspuffklappen führt, welche einen direkten Auspuff bei gewissen Drucküberschreitungen unter Umgehung des Schalldämpfers ermöglichten, aber nunmehr nicht mehr zulässig sind.

Die neue Erfindung hat in. erster Linie den Zweck, den Rückdruck auch bei vollständiger Schalldämpfung ganz oder bis auf ein Mindestmaß zu verringern. Dabei ist der Schalldämpfer aber so gebaut, daß- die neue Bauweise, namentlich durch Vermeidung von Rohrgabelungen und schwerer Metallarbeit, billiger durch reines Blechdrückverfahren herstellbar ist. Die Auspuffgase werden dabei bis auf etwa Handwarme abgekühlt. Als eine besondere Eigentümlichkeit des den Schalldämpfer verlassenden Gasstromes haben Versuche noch erwiesen, daß die Fortleitung dieser Gase in einem längeren Auspuffrohr bis zum hinteren Ende des Wagens den Rückdruck noch sehr merkbar verringert, statt ihn zu erhöhen, wie bei den gebräuchlichen Schalldämpfern.

Diese Ziele werden durch zwei Mittel erreicht, und zwar durch Behandlung der Gase nach Verlassen des Kugeltopfs und durch eine Behandlung in dem Kugeltopf bzw. bei der Einströmung in den Kugeltopf.

Die Gase verlassen den Kugeltopf durch eine Öffnung seitlich der Mittelachse und treten in einen zylindrischen Raum von etwas größerem Durchmesser als der Kugeltopf. Ein Trichter führt die Gase in einen zweiten zylindrischen Raum von demselben Durchmesser und richtet den Gasstrom wieder axial. Die Abströmung aus diesem Raum wird durch einen zweiten umgekehrten Trichter bedingt, der die zentral eintretenden Gase an dem Umfang des zweiten Raumes in das Abzugsrohr treten läßt.

Die Zuströmung zu dem Kugeltopf und die Verhältnisse in dem Kugeltopf sind dadurch umgestaltet, daß diese Zuströmung nicht mehr in durch Zuströmungsrohre scharf begrenzten Strömungen erfolgt, sondern daß die Abgase zuerst die eine Hälfte des Kugeltopfes umströmen und durch einfache Löcher in der Wandung des Kugeltopfes in diese eintreten und sich dementsprechend in ihm verbreiten. Dabei sind die Einströmungslöcher so angeordnet, daß sie nahe der senkrechten Verbindungsebene der beiden Kugelschalen liegen und die beiden Gasströme infolgedessen mit einer erheblichen axialen Komponente von außen zu diesen Löchern kommen und diese axiale Komponente in dem Kugeltopf selbst beibehalten. Weiter sind die Löcher nicht

einander diametral gegenüberliegend angeordnet, sondern näher aneinander, und zwar auf der Seite der wagerechten Kugeltopfachse, welche der exzentrischen Ausströmungsöffnung gegenüberliegt, so daß die Gase auch eine Eewegungskomponente in Richtung auf diese Ausströmungsöffnung erhalten.

Die leichte Herstellung, insbesondere des Einströmungsteils des Schalldämpfers, und zugleich eine gute Kühlung der Gase schon hier unter Vermeiden von besonderen Röhren, wird dadurch erzielt, daß die eine Hälfte der den Gasteller aufnehmenden Kugel als eine doppelte Halbkugel gebildet ist und das Gas durch den Zwischenraum der beiden Halbkugelschalen strömt, um durch zwei Öffnungen in der inneren Halbkugel in zwei gegeneinandergerichteten Strömen in das Kugelinnere zu gelangen. Die Basis der beiden ge- nannten Halbkugelschalen dient zum leichten Anschluß der einschaligen weiteren Halbkugel an dieselben und der Annäherung des zylindrischen Außenmantels. Dieser besteht aus zwei Schüssen, an deren Verbindungsstellen leicht der Trichter befestigt werden i;ann. Die Befestigung des Führungskegels am Ende des zweiten Schusses ist gerade so leicht. So versteifen der Trichter und der Führungskegel den ganzen Bau, so daß für die Außenwände ganz dünnes, durch leichte Blecharbeit gestaltbares Blech verwendet und ein Höchstmaß von Kühlwirkung erzielt werden kann. Aus den beiliegenden Zeichnungen geht eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung hervor.

Abb. ι und 2 sind zwei Längsschnitte, teilweise Ansicht der Vorrichtung.

Abb. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie A-A der Abb. 1.

4.0 Abb. 4 ist ein Querschnitt nach der Linie B-B der Abb. 1.

Abb. 5 zeigt ein schematisiertes Bild des Strömungs verlaufs.

Die Abgase gelangen durch den Stutzen« der Blechhalbkugel in den bei c durch Flanschen abgeschlossenen Zwischenraum der beiden Halbkugeln δ und d. Die beiden Öffnungen ee der inneren Kugel sind durch drei Lageneigentümlichkeiten ausgezeichnet.

Sie sitzen exzentrisch (Abb. 1) nicht weit von der senkrechten Mittelebene der Kugel. Ihre gerade Verbindungslinie liegt etwas seitlich der wagerechten Längsachse der Kugel; und sie sitzen so, daß die Radien vom Kugehnittelpunkt nach dem Mittelpunkt der Öffnungen ee ungefähr einen Winkel von 170⁰ oder weniger bilden. An die Blechhalbkugel schließt sich mit Flansch die Blechhalbkugel/ mit der Öffnung g an, deren lichte Weite zweckmäßig größer als die lichte Weite der beiden Einströmungsöffnungen ee zusammen ist und welche zweckmäßig die gezeichnete Form hat, d. h. breit an der Stoßstelle der beiden Halbkugeln ist, und sich von da bis ungefähr zur Längsachse der Kugel zusammenzieht. Diese Ausflußöffnung ist an einer solchen Stelle schräg gegen die Einströmungsöffnungen angeordnet, so daß sich folgender Strömungsverlauf 'ergibt:

Die Abgase nehmen in dem Zwischenraum zwischen den beiden Kugelschalen b, d, zuletzt unter schon erheblicher Abkühlung an der äußeren Kugelschale,' eine Richtung in der Längsachse der Vorrichtung ein. Infolgedessen und der beschriebenen Lage der Einströmungsöffnungen ee prallen sie in der Kugel in einem Winkel aufeinander,'der noch kleiner als 170° ist, und bilden einen keilförmigen Gasteller. Dieser aber erhält selbst eine Verschiebungsbewegung, etwa in Richtung auf die Kugelstelle f¹ zu, teilweise in die Öffnung g· selbst hinein, so daß die mehr radial aber schräg auf die Kugelwand gerichtete Bewegung sich an der Kugelwand in eine rotierende Bewegung umbiegt, die den ganzen Gasteller mitnimmt und so den stauungsfreien Abfluß der gesamten Gasmasse bewirkt. Selbstverständlich sind hier die Gas- . bewegungen ideal "schematisiert angegeben und ebenso durch die Pfeile der Zeichnung, während in Wirklichkeit natürlich keine scharf begrenzten Gasvolumina und keine ganz einheitlichen Bewegungsrichtungen in den Gasströmungen vorhanden sind, wie sich schon daraus ergibt, daß die einströmenden Gase keine bestimmte Formung durch eine Düse erhalten, sondern nur durch Löcher einer dünnen Blechwand strömen.

Dazu kommen die Wirbelbewegungen und bekannten Saugungen in den von den Hauptströmungen freien Zwickeln des Kugeltopfes. Die ausströmenden Gase werden durch eine zweite äußere Trichterform h aufgefangen und zentral in die Längsachse der Vorrichtung gerichtet und zusammengeschnürt. Dabei bleiben aber wiederum Winkelräume h¹, h¹ von der Hauptströmung frei. In ihnen bilden sich Gaswirbel ohne Druck. Deren Bedeutung ist, einmal den Staurückdruck bei dem Aufprallen auf den Trichter h zu vermindern. Weiter aber bestreichen diese Wirbel die Außenwandung h² und tragen so erheblich zur Kühlung bei.

In der. dritten Stufe prallen die Gase auf den Führungskegel k und werden hier nach der Außenwand der Vorrichtung getrieben, wiederum unter Bildung von ähnlichen Wirbeln wie in der zweiten Stufe mit denselben Funktionen hinsichtlich der Kühlung an den Wandflächen. Durch genau bemessene Öffnungen m des Sammeltrichters k gelangen die Gase zu dem Auslaßrohr ti, dessen Durchmes-

ser, ζ. B. bei einem Durchmesser des Anlaßstutzens von 50 nim, etwa 35 mm beträgt. Es ist ersichtlich, daß der anfangs in der Achsrichtung der Vorrichtung verlaufende Gasstrom nie ganz aus dieser Richtung hinweggebrochen wird, daß überall, wo sanfte Stauungen, Drucksteigerungen und Richtungsänderungen stattfinden, sich seitlich von der Hauptströmung freie Räume zur Druckentspannung befinden, so daß diese Drucksteigerungen deshalb und wegen der kinetischen Energie der ganzen Strömung nicht rückwärts wirken können und hiermit die Rückdrucksfreiheit der ganzen Vorrichtung erklärt wird.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen mit in einem Kugeltopf aufeinanderprallenden Gasströmen, gekennzeichnet durch die Anordnung dreier Elemente von folgender Art und Verbindung: Aus einer seitlich zur Mittelachse angeordneten Öffnung (g) des Kugeltopfes (d, f) tritt der Gasstrom in einen zylindrischen Raum (A²) vom Ausmaß etwas größer als der Kugeldurchmesser. Ein Trichter (A) führt diesen Luftstrom axial gerichtet in einen zweiten zylindrischen Raum (A¹) von demselben Durchmesser. Ein umgekehrter zweiter Trichter (Ji) bewirkt die Abströmung in das Abzugsrohr (n) an der Außenseite des Raumes (A¹).
2. 2. Ausbildung des Kugeltopfes nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verbindung folgender Merkmale: Der Kugeltopf besteht aus zwei Hälften [d,/), welche mit Flanschen in dem äußeren Gehäuse (b, A²) gefaßt sind. Die Zuströmung erfolgt in dem Zwischenraum zwischen dem Gehäuse (b) und der ersten Kugelschale (d) durch einfache Löcher (e) in derselben. Diese Löcher sind nahe der senkrechten Verbindungsebene der beiden Kugelschalen und auf einer Seite der senkrechten Ebene durch die Mittelachse angeordnet. Die Ausströmungsöffnung (g) in der zweiten Kugelschale (/) ist gegenüber den vorgenannten Löchern (e) auf der anderen Seite der senkrechten Ebene durch die Mittelachse angeordnet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.