DE642603C - Schalldaempfer, insbesondere fuer Zweitaktbrennkraftmaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 10. MÄRZ 1937

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 46 c⁶ GRUPPE loi

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. Mai 1935 ab

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer, insbesondere für Zweitaktbrennkraftmaschinen, -welcher als akustisches Filter für die Dämpfung der im Hörbeneich liegenden Frequenzen ohne Anpassung an den Motor ausgebildet ist und den Bereich der hohen, etwa zwischen 800 und 10 000 Hz liegenden Frequenzen durch eine beispielsweise aus Glaswolle bestehendes Absorptionsmaterial und den restlichen Frequenzbereich durch Querschnittsänderungen dämpft. Der Schalldämpfer ist so ausgebildet, daß durch die entsprechende Bemessung der Länge der den· Schalldämpfer bildenden Querschnittserweiterung der erste Dämpfungshöchstwert. etwa bei Y₄ des durch das Absorptionsmaterial nicht gedämpften Bereiches (200 Hz) liegt, während der entsprechende, bei etwa 400 Hz Kegende Dämpfungsmindestwert durch einen weiteren Dämpfungshöchstwert überdeckt ist, welcher durch reine Einschnürung des Schalldämpfers ungefähr in dessen Mitte 'und die hierdurch gebildeten zwei kurzen Querschnittserweiterungen entsteht. Die größte Dämp- fung der Einzelkammerabschnitte des Schalldämpfers fällt also mit dem Durchlaßbereich des gesamten Dämpfers zusammen.

Die Wahl des ersten Dämpfungshöchstwertes bei ungefähr V_± des vom Absorptionsmaterial nicht erfaßbaren Frequenzbereiches stellt den Bestwert an Ausnutzung der Dämpfungsmöglichkeiten dar, da bei jedem anderen Quotienten entweder eine Dämpfungskurvenüberdeckung oder eine Lücke in der Dämpfungsburve entsteht.

Es sind bereits Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen bekanntgeworden, bei denen die Dämpfung durch akustische Filter erfolgt, derart, daß in den Abgasweg Filter hintereinandergeschaltet sind, welches jedes für sich entsprechend seiner Bauart auf ein bestimmtes der vom Motor abgegebenen Frequenzbänder abgestimmt ist. Hierbei besitzt das Filterhauptrohr in eindeutig festgelegten Abständen seitliche in ihrer Größe von den Abständen abhängige Öffnungen, iund es ist außerdem von einer Kammer umgeben, die mehrmals unterteilt ist. Dierartige Schalldämpfer haben den Nachteil, daß sie jeweils nur für einen ganz bestimmten Motor anwendbar sind, da bei jedem anderen Motor ein völlig anderes Frequenzspektrum vorliegt, das jeweils eine ganz bestimmte Schalldämpferausbildung voraussetzt. Demzufolge wäre beispielsweise eine Motorfabrik gezwungen, eine Unzahl verschiedenartigster Schalldämpfergrößeii auf Lager zu halten.

In ähnlicher Weise ist ein weiterer Schalldämpfer vorgeschlagen worden, bei dem drei Resonatoren liinteneinandergeschaltet sind, derart, daß der Durchlaßbereich eines jeden Resonators stets durch Sperrbereiche der anderen Resonatoren überdeckt werden soll. Hierdurch soll die Verwendbarkeit des Schall-

dämpfers für jedes beliebige Auspufrgcräusch möglich sein. Hierbei ist es nachteilig, daß bei Anwendung von drei verschieden abgestimmten Resonatoren im gesamten Hörbereich mehrere Frequenzgebiete auftreten, bei denen die Durchlaßbereiche aller drei Resonatoren zusammenfallen, so daß an diesen Stellen keine schalldämpfende Wirkung auftritt. Weiterhin ist ein derartiger Schalldämpfer räumlich sehr groß, da alle drei Resonatoren auf verhältnismäßig tiefe Frequenzen abgestimmt sein müssen. Infolge der für den Gasdurchtritt unerläßlichen großen Öffnungen sind somit sehr gnoße Hohlräume für die Abstimmung erforderlich. Es ist ferner ein Schalldämpfer in Vorschlag gebracht worden, bei dem kein durchgehendes Abgasrohr Anwendung findet, sondern verschieden abgestimmte akustische FiI-ter parallel geschaltet sind. Derartige Schalldämpfer sind einerseits teuer in der Herstellung und bedingen andererseits eine sehr erschwerte Reinigung oder Reparatur.

Der erfindungsgemäße Schalldämpfer besteht demgegenüber im Prinzip aus einer einfachen Querschnittserweiterung, deren Länge so bemessen ist, daß der erste Durchlaßbereich bei ungefähr 500 Hz und der zweite Durchlaßbereich bei ungefähr 1000 Hz liegt, so daß die größte Dämpfung demgemäß bei 250 bzw. 750 Hz erfolgt.

Die Dämpfung der im Bereiche von 500 Hz auftretenden Töne wird dadurch erreicht, daß die Querschnittserweiterung durch eine Einschnürung in zwei annähernd gleiche Teile geteilt wird. Durch diese Einschnürung entstehen zwei neue Erweiterungen, von denen jede ihre größte Dämpfung bei etwa 500 Hz, d.h. an der Stelle des Durchlaßbereiches der gesamten Kammer, besitzt. Diese Kammern löschen also durch Teiltöne des Auspuffgeräusches, welche in der Gegend des Durchlaßbereiches des Hauptdämpfers liegen, aus.

Durch das Zusammenwirken der Hauptkammer mit ihren Unterteilungen wird also ein Frequenzbereich von ungefähr 150 bis 850 Hz bestrichen.

Die Dämpfung der Töne unter 150 Hz ist zwar bei diesem Schalldämpferprinzip nicht besonders stark, sie ist jedoch infolge der geringen Empfindlichkeit des menschlichen Ohres für tiefe Frequenzen auch nicht erforderlich.

Die über 850 Hz liegenden Frequenzen werden durch Absorptionsmaterial gedämpft. Das Absorptionsmaterial hat die Eigenschaft, daß die Dämpfung ziemlich plötzlich in der Gegend von 850 Hz einsetzt und bis etwa 10 000 Hz reicht. Das Absorptionsmaterial kann entweder in besonderen Kammern vor oder hinter der QuerschnittserWeiterung oder in dieser selbst untergebracht sein.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es also möglich, ohne vorherige Kenntnis des Frequenzspektrums eines bestimmten Verbrennungsmotors einen für jeden beliebigen Motor geeigneten Schalldämpfer zu schaffen, da ein Dämpfer nach der Erfindung für sämtliche Frequenzen, also von den tiefsten praktisch noch hörbaren bis zu den höchsten Frequenzen, wirksam ist. Die Auswahl des Dämpfers ist lediglich von der Menge der Abgase, welche der Dämpfer abführen muß, d.h. also von der Größe des Verbrennungsmotors, abhängig. Nach dieser Abgasmenge richtet sich demnach der freie Durchtrittsquerschnitt und damit der Außendurchmesser des Schalldämpfers.

Da die Dämpfung von den Querschnitt-Verhältnissen, der Länge der Querschnittsverengungen und der Anordnung des Dämpfungsmaterials abhängt, kann durch deren jeweilige Wahl die erwünschte Dämpfungskurve erzielt werden.

Die bauliche Ausbildung des erfindungsgemäßen Schalldämpfers ist so gewählt, daß alle Einzelteile, insbesondere Abgasrohrabschnitte, Absorptionsabschnitte und deren Abstand haltende Blechrohre, innerhalb eines rohrartigen Gehäuses schachtelartig aneinandergereiht und durch eine im Innern einer das Gehäuse' abschließenden Kappe befindliche Feder fest gegeneinander gepreßt werden. Dadurch ist das Auswechseln und Erneuern beispielsweise der Absorptionsmaterialkammern sowie das Reinigen des Dämpfers äußerst einfach.

Die Erfindung ist in der Zeichnung teils schematisch, teils konstruktiv beispielsweise dargestellt; es bedeuten

Abb. ι Teilschnitt und -ansicht durch den Schalldämpfer bei Aufteilung der Kammerabschnitte in kleine Absorptionsmaterialkammern, . ...

Abb. 2 konstruktiver Teilschnitt gemäß Abb. i,

Abb. 3 Schnitt durch eine weitere Äusführungsform des Schalldämpfers.

Der Schalldämpfer gemäß Abb. 1 besteht aus dem Mantel 1 lund dem durchgehenden Abgasrohr 2. Der Mantel ist durch eine Kappe 3 abgeschlossen. Das Abgasrohr 2 besitzt eine größere Zahl seitlicher Öffnungen, an die die mit schallabsorbierenden Stoffen 4 ausgekleideten bzw. angefüllten Ringkammern S angeschlossen sind. Die Ausbildung der Absorptionskammern ist aus Abb. 2, die eine beispielsweise Gestaltungsform, darstellt, deutlich ersichtlich. Zwecks Erlangung eines einfachen Aufbaus bestehen die einzelnen Absorptionskammern 5 aus Blechen 6, die so-

wohl am Hände als auch in der Mitte senkrechte Abbördelungen 7 besitzen. Die mittlere Umbördelung ist so gewählt, daß die dadurch entstehende öffnung dem inneren D'urch-S messer des Abgasrohres 2 entspricht. Damit die Schallwellen beidseitig dieser Ringkammern .5 in das Absorptionsmaterial eindringen können, besitzen die Bleche 6 im Boden einen Ringschlitz 8. Es sind auch je zwei selbständige Ringe mit Seitenbördelungen möglich, von denen der eine dem Manteldurchmesser und der andere Ring dem Abgasrohrdurchmcsser angepaßt ist.

Um das .Absorptionsmaterial 4, beispielsweise Glaswolle, räumlich zu begrenzen, ist ein vorteilhaft geteiltes Maschensieb 9 in jeder Kammer. 5 vorgesehen. Der Abstand zwischen den einzelnen Kammern 5 wird durch schmale Blechrohrabschnitte 10 gesichert, die eine Abbördelung 11 besitzen, derart, daß diese Umbördelung eine kreisförmige Öffnung 12. von einem Durchmesser bilden, der die Kammern 5 entsprechend dem. Ringschlitz 8 der Bleche 6" oflen läßt. Die Höhe der Rohrabschnitte 10 ist von der erwünschten Dämpfungskurve abhängig; im gezeichneten Beispiel ist diese Höhe gleich der Umbördelung 7 der · Kammerbleche 6 gewählt. Die inneren · Umbördelungen 7 der Kammerbleche 6 bilden die Fortsetzung der Abgasrohrabschnitte 2', 2" und 2'".

Da sich die Kammerbleche 6 mit ihren Umbördelungen 7 an die Rohrabschnitte 10 anlehnen, ist die Auffüllung des Mantels 1 in !einfachster Weise durch Aufeinanderstapelung der Schalldämpferelemente möglich, wobei die Füllung der Absorptionskammern 5 fabrikmäßig getrennt erfolgt.

Bei der Ausbildung des Schalldämpfers nach den Abb. 1 und 2 sind zwei derartige Ringkammerabteilungen vorgesehen, die durch das Abgasrohrtei] stück 2" miteinander verbunden sind.

Am anderen Ende des Schalldämpfers, also hinter dem zweiten Absorptionskammerabschnitt, treten die Abgase durch den Restteil 2'" des Abgasrohres 2 über den Eintrittsstutzen 13 in den Schalldämpfer ein.

Die Kappe 3 des Mantels 1 kann in beliebiger Weise an letzterem befestigt sein. Um im Inneren des Mantels 1 besondere Haltevorrichtungen zu vermeiden, ist im Kappeninnenraum eine Spiraldruckfeder 14 vorgesehen, die sich gegen die Ringkammern S nebst Abstandhalter 10 anlehnt. Die Anlage erfolgt zweckmäßig in der Kröpfungskante des ersten Abstandhalters 10. In der Kappe 3 kann der erste Teil des Abgasrohres 2' befestigt sein, so daß nach Abnahme der Kappe 3 freier Zutritt zu den Ringkammern 5, nebst Abstandhaltern 10 geschaffen ist.

Das Abgasrohrteil 2!" kann entweder im Mantel einsteckbar oder an diesem befestigt sein. Das mittlere Abgasrohrstück 2" ist, ähnlich den Zwischenstücken 10 und den Ringkammern 5, als Einsatz ausgebildet. Das Abgasrohrteil 2' ist zweckmäßig an der Kappe 3 befestigt.

Bei dieser Anordnung des Schalldämpfers kommen die durchströmenden Abgase mit dem schalldämpfenden Stoff 4 nicht oder doch nur sehr wenig in Berührung, ao daß 'ein Vierkrusten 'und ein Unwirksamwerden dieses schalldämpfenden Stoffes vermieden ist. Die Schallwellen, deren Träger der Abgasstrom ist, strahlen jedoch in die von den Abstandhaltem 10 geschaffenen freien Ringräume lund teilen sich über das Maschensieb 0. dgl. 9 dem schalldämpfenden Stoff 4 mit, wodurch sie vernichtet werden.

Die von den Abstandhaltern 10 gebildeten Ringräume 15, die Absorptionskammern 5 und die um die Q'uerschnittsverengungen herumliegenden Ringräume stellen die Querschnittserweiterung für den Abgasstrom dar, wobei diese durch das Abgasrohrmittelstück 2" zufolge der dadurch gebildeten Einschnürung in zwei annähernd gleiche Teile geteilt ist. Hierdurch entstehen zwei neue Erweiterungen. Durch diese Ausbildung wird erreicht, go daß zweimal eine größte Dämpfung bei etwa 500 Hz erfolgt, so daß auch diejienigen Teiltöne des Auspuffgeräusches gelöscht werden, die in der Gegend des Durchlaßbereiches des Gesamtdämpfers liegen. Wie bereits einleitend ausgeführt, wird durch das Zusammenwirken der Gesamtkammer mit den Teilkammern ein Frequenzbereich von etwa 150 bis 850 Hz bestrichen. Höhere Frequenzen werden· durch die Absorptionskammern 5 bzw.· deren Absorptionsmaterial 4 vernichtet. Tieferliegende Frequenzen sind für das menschliche Ohr nicht störend.

Bei der Gestaltungsform des Schalldämpfers nach Abb. 3 ist derselbe Grundaufbau wie bei der Ausgestaltung nach Abb. 1 gewählt. An Stelle von Absorptionskammern 5 nebst den die Querschnittserweiterung bedingenden Ringkammern 15 dienen bei der Ausführung nach Abb. 3 Gitterrohre 16 als Absorptionsmaterialbegrenzer. Die Ausbildung des Abgasdurchgangrohnes 2 in Teilabschnitte 2', 2" und 2"' erfolgt wie bei Abb. 1. Der Raum zwischen dem Mantel 1 einerseits und dem Abgasrohr 2 nebst Käfigrohren 16 andererseits ist mit Absorptionsmaterial 4 ausgefüllt.

Damit die Abgase "nicht unmittelbar mit dem Absorptionsmaterial 4 in Berührung kommen, besitzt das Gitter- oder gelochte Rohr 16 einen größeren Durchmesser als das Abgasrohr 2 bzw. dessen Teilstücke.

Wenngleich es grundsätzlich möglich ist, die Unterteilung des Schalldämpfers in mehreren Kammern vorzunehmen, so ist die Aufteilung in zwei Kammern der Vorzug zu geben; denn hierdurch fällt die größte Dämpfung mit dem Durchlaßbereich zusammen. Da der erfindungsgemäße Schalldämpfer zufolge der Viernichtung von Frequenzen auch des breitesten Spektrums in bezug auf seine ίο Größenbemessung nur von der von einem Motor gelieferten Abgasmenge abhängig ist, kann der Schalldämpfer für die verschiedensten Motorengrößen als einheitlicher Dämpfer hergestellt werden.

Infolge des Schachtelungsprinzips ist es femer möglich, durch Verringerung oder Vergrößerung der Ringkammerabschnitte 5 und 10 die Länge der Dämpf ungseinzelkammern nach Belieben zu verkleinern und zu vergrößern. Es ist ohne weiteres möglich, die Kappe 3 so lang auszubilden, daß bei gleichbleibendem Mantel 1 beliebig lange Schalldämpfer herstellbar sind. Das Abgasrohrstück 2' kann, in diesem Falle in der Kappe 3 verschiebbar gelagert sein.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Schalldämpfer, insbesondere für Zwei-

   taktbrennkraftmaschinen, welcher als akustisches Filter für die Dämpfung der im Hörbereich liegenden Frequenzen ohne Anpassung an den Motor ausgebildet ist und den Bereich der hohen, etwa zwischen 800 und 10 000 Hz liegenden Frequenzen durch ein beispielsweise aus Glaswolle bestehendes Absorptionsmaterial und den restlichen Frequenzbereich durch Querschnittsänderungen dämpft, dadurch gekennzeichnet, daß durch die entsprechende Bemessung der Länge der den Schalldämpfer bildenden Querschnittserweiterung der erste Dämpfungshöchstwert etwa bei Y₄ des durch das Absorptionsmaterial nicht gedämpften Bereiches (200 Hz) liegt, während der entsprechende, bei etwa 400 Hz liegende Dämpfungsmindestwert durch einen weiteren Dämpfungshöchstwert überdeckt ist, welcher durch eine Einschnürung des Schalldämpfers ungefähr in dessen Mitte und die hierdurch gebildeten zwei kurzen Querschnittserweiterungen entsteht.
2. 2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zylindrischen Gehäuse (1) Abgasrohrabschnitte (2', 2", 2'"), Absorptionsabschnitte (S, 6) und deren Abstand haltende Blechrohre (10, 11) schachtelartig aneinandergereiht sind, die durch eine im Innern einer das Gehäuse abschließenden Kappe befindliche Feder fest gegeneinander gepreßt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen