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Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen Fast alle bisher bekanntgewordenen
Schalldämpfer bringen eine Dämpfung durch eine mehr oder weniger scharfe Drosselung
des Abgasstromes hervor bzw. unterdrücken bereits entstandene Schallschwingungen
durch schalltechnische Maßnahmen, die auch drosselnd wirken. Alle diese Schalldämpfer
besitzen zu eng bei ' einander liegende Leistungsgrenzen und vermindern die
Leistung des Motors, besonders bei höherer Drehzahl/min. Von diesen Schalldämpfern
unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand grundsätzlich dadurch, daß er vorwiegend
strörnungstechnische Maßnahmen anwendet, und zwara) eine möglichst strömungsgerechte
Verteilung der Abgase, die in der Stromrichtung geringen bzw. abnehmenden, in der
entgegen gesetzten Richtung jedoch größeren bzw. zunehmenden Widerstand aufweist,
b) Überschallgeschwindigkeit mit anschließendem Verdichtungsstoß, der c)
eine planmäßige Wirbelbildung hervorbringt, die mit einfacher oder doppelter Umkehr
verbunden ist, d) einen abschnittweise zunehmenden, jedoch geringen Gleichstromwiderstand
in Verbindung mit Wirbelräumen und Umkehr bei hohem Wechselstromwiderstand, so daß
die Abgase in der Stromrichtung sich schnell entfernen können, nach rückwärts zum
Motor hin jedoch großen Widerstand finden, und zwar in der Weise, daß eine gegenseitige
überlagerung zweier Widerstandsfolgen dieser Art entsteht (verschränkter Widerstand).
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Durch den Erfindungsgegenstand werden insbesondere folgende neuen
Vorteile erzielt: i. Mittels stroinlinienartiger Einbauten für den Abgasstrom wird
nach rückwärts zum Motor -hin ein erhöhter Widerstand, in der ,Stromrichtung
aber ein abnehmender Widerstand und Überschallgeschwindigkeit mit nachfolgendem
Verdichtungsstoß erzeugt. Dieser Verdichtungsstoß bringt in besonderen Wirbelräumen
planmäßige Wirbelbildung (Turbulenz) hervor, an die sich ein Wechsel der Richtung
des Gasstromes um i8o' anschließt.
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:2. In angemessenen Rohrerweiterungen mit Lavaldüsensteigung sind
Filterplatten mit vielen kleinen Öffnungen von Lavaldüsenlängsschnitt angeordnet,
die eine strömungsgerechte Unterteilung des Gasstromes mit geringem Gleichstrom-,
aber hohem Wechselstromwiderstand bewirken.
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3. Die Lavaldüsenbohrungen der Filterplatten sind zur Erzeugung
planmäßiger Turbulenz in einem dahinter angeordneten Wirbelraum schräg gestellt.
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4. Die Abgase werden mittels eines tropfenförmigen Vorverteilers zwischen
parallel geschaltete Stromlinienkörper geleitet und so in Teilströme zerlegt, daß
sie in den lavaldüsenähnlichen Kanälen zwischen den Stromlinienkörpern Überschallgeschwindigkeit
erreichen
und einen abnehmenden Gleich-, aber zunehmenden Wechselstromwiderstand
vorfinden.
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5. Die Anordnung einer Doppelumkehrvor,-e' richtung, bestehend
aus einer Düse und einem-,-# von gekrümmten stromlinienförmigen Kö#--e#m' pern gestützten
Umkehrbecher, die eine zwei--'
malige Umkehr von i8o' mit nachfolgender planmäßiger
Wirbelbildung erzeugt.
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Die schematisch gehaltenen Zeichnungen zeigen in den Abb-. i bis
5 einen Dämpfer flacher Form und in den Abb, 6 bis 8 eine Ausführung
mit kreisrundem Querschnitt. Insbesondere bringt: Abb. i einen Achsenlängsschnitt
durch die Breite des flachen Dämpfers, Abb. 2 einen zu dem der Abb. i senkrecht
stehenden Achsenlängsschnitt (durch die Höhe), Abb. 3 bis 5 die Schnitte
A-B, C-D und E-F der Abb. i, Abb. 6 einen Blick vom großen Wirbelraum aus
(entgegen dem Gasstrom) durch die Stromlinienkörperzone, Abb- 7 einen Längsschnitt
durch die runde Ausführungsform des Schalldämpfers, . Abb. 8 einen
Abwicklungsausschnitt des Mantels des Vorverteilerrohres, der die gegenseitige Anordnung
der stromlinienförmigen Störkörper zeigt, Abb. 9 den Querschnitt eines Lavalsiebfilters,
Abb. io. die Draufsicht des Filters nach Abb. g.
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Die Abgase müssen die dem Erfindungsgegenstand vorzuschaltende Beschleunigungsstufe
(Ejektor, z. B. Patent 557311) mit hoher Geschwindigkeit verlassen, um einen möglichst
scharfen Sog in dieser vorgeschalteten Stufe bilden zu können, und dürfen daher,
wenn ein diese Ejektorarbeit störender Rückstau vermieden werden soll, nicht sofort
verlangsamt werden, sollen vielmehr, damit Platz für die schnell folgenden GasstÖße
bleibt, in dem genügend groß zu bemessenden Aufnahmeraum (aus Vorverteilerraum i,
Verteilern,2, 4, 4, und Wirbelraum 3 bestehend) nur einen sehr geringen Widerstand
in der Strömungsrichtung finden, während er in der entgegengesetzten Richtung (zum
Motor hin) möglichst ein Vielfaches betragen soll, damit die Weiterleitung und Neuentstehung
von Frequenzen stark behindert wird. Die Unterteilung des Abgasstromes in zwei (bei
der flachen Form) oder mehrere gleich starke Gasströme wird durch einen Vorverteiler
i vorbereitet, der mit stromlinienartigem Querschnitt (in den Abb. i und
7 nur Halbkreis gezeichnet) versehen ist und bei der flachen Form dem Flugzeugflügel-,
bei der runden Form dem Regentropfenquerschnitt ähnelt. Dieser Vorverteiler i verteilt
die Abgase gleichmäßig auf einen erheblich größeren -Querschnitt, als ihn das Zuführungsrohr
bef,C5 zt. Er kann, muß aber nicht, unmittelbar AZer der Ejektorvexengung dier vorgeschalte--C
#n ersten Stufe (Patent 5 5 7 3 11) angeordnet .werden. Hinter dem
Vorverteiler i gelangen die Abgase in die durch Störbuckel 8 und Stromlinienkörper:2,
4 und 4a gebildete Verteilervorrichtung des Aufnehmers und werden hier in zwei (flache
Form) oder mehrere (runde Form) gleich starke Ströme getrennt, bevor sie in den
großen Wirbelraum 3 eintreten. Die Querschnitte dieser Verteilervorrichtung
sind so gehalten, daß sie, ähnlich wie Lavaldüsen, in der Stromrichtung eine für
die Beschleunigung des Gasstromes günstige Steigung des Durchmessers besitzen, wodurch
eineÜberschallgeschwindigkeit erzeugt » wird, während in umgekehrter Richtung
starker Strömungswiderstand vorhanden ist. Vor dem Wirbelraum 3 haben die
Stromlinienkörper 4" (Abb. 7) bzw. die Leitbleche 4 (Abb. i) eine Turbinenleitschaufeln
entsprechende Kurve, so daß mit ihrer Hilfe alle Einzelgasströme so gerichtet werden,
daß sie in dem Raum 3 einen die zentrale Achse 7
(Auspuffrohr) in gleichgerichtetem
Sinne umkreisenden Wirbel erzeugen, der kräftig genug ist, um stehende Schwingungen
zu verhindern und dabei die strömende Energie der Abgase aufzubrauchen. Im Wirbelraum
3
tritt ein ganz leichter Stau ein, der durch die schnell folgendenAbgasstöße
aufrechterhalten wird und den Abfluß der Gase, nach Umkehr der Strömungsrichtung,
durch stromlinienförmige Leitköfper 9 (nur in Abb. 6 und
7
gezeichnet) hindurch in den kleinen Wirbelraum 5 hinein bewirkt,
wobei sie gegenüber dem Zufluß zuWirbelraum 3 einen verjüngten Querschnitt
und somit etwas erhöhten Widerstand finden. Auch im Wirbelraum 5 kann der
Wirbel ganz oder teilweise das enge Rohr 6 umkreisen, je nachdem,
wie weit dieses Rohr bis an die Innenwand des Vorverteilers i herangeführt wird.
Soll es mit diesem verbunden werden, dann erhält es seitliche, möglichst schräg
gestellte Schlitze. Die innerhalb des Auspuffrohres 7 der Abb.
7
noch angeordneten Doppelumkehrvorrichtungen io, i i werden in der Regel
nicht mehr erforderlich sein, können aber dann unter Umständen nötig werden, wenn
der Erfindungsgegenstand nicht als zweite Stufe, sondern für sich allein verwendet
werden soll. Auch ist es dann möglich, noch weitere Störbleche innerhalb des Auspuffrohres
anzuordnen.
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Die bisher beschriebenen Einrichtungen dienen vorzugsweise zur Vernichtung
der niederen Frequenzen. Um auch hohe und
höchste Schwingungen abzufiltern,
wie sie besonders unmittelbar am Motor entstehen (Ventil), dienen Filter von der
Art, wie.siedie Abb. 9 und io im. Schnitt und in Ic* zeigen. Es handelt sich
um siebartig durcilöcherte, angemessen starke Platten mit einer sehr großen Zahl
kleiner Öffnungen von Lavaldüsen, Längsschnitt, bei denen die Gesamtsumme der Durchtrittsquerschnitte
etwa gleich dem-zuführenden Rohrquerschnitt bzw. etwas größer beinessen ist, so
daß diese Laxalsiebfilter in angemessenen Rohrerweiterungen unterzubringen sind,
die vor dem Sieb. lavaldüsenähnliche Steigung und hinter dem Sieb erhöhten Ouerschnitt
(gegenüber dem Zuführungsrohr, nicht gegenüber dem Siebgesamtdurchmesser) besitzen,
wobei auch das abführende Rohr angemessen zu verjüngen ist. Soll hinter dem Sieb
ein kreisender Wirbel entstehen, so werden die Löcher des Alters sinngemäß schräg
angeordnet. Auf diese Weise ist es auch möglich, durch Anordnung mehrerer Lavalsiebfilteraggregate
(Filter mit vorgeschalteter Lavaldüse und Ableitung) mit zwischengeschalteten Wirbelräumen
eine Dämpfung ohne Umkehr und ohne andere Mittel, allein mit diesen Siebaggregaten
und Wirbeln, zu erzeugen, wobei natürlich die Ouerschnitte zuerst zu vergrößern
sind, da,-mit kein Rückstau entsteht. Die Abmessungen der Siebdurchtrittsöffnufigen
ergeben sich aus der Frequenzzahl bzw. der zugehörigen Wellenlänge (kleiner als
1/, dieser Wellenlänge).
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Die ganze Konstruktion ist so eingerichtet, daß sie zwecks Reinigung
leicht und schnell auseinandergenommen werden kann, wobei sich verschiedene Möglichkeiten
bis zu völliger Zerlegung ergeben, die je nach Lagerung des Einzelfalles,
abhängig von der Auto-oder Flugzeugkonstruktion, zweckentsprechend getätigt werden
können.
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Die Umkehrvorrichtungen io, ii können ebenfalls in angegebener Weise
strömungstechnisch ausgebildet, d. h. mit Einrichtungen zur Erzeugung eines
kreisenden Wirbels versehen werden, wo es, wie z. B. bei Verwendung des Dämpfers
für sich allein ohne Vorschaltstufe, erforderlich sein konnte. Wo der Einzeldämpfer
zu groß ausfallen sollte oder wo es aus anderen Gründen notwendig ist, kann sowohl
eine Parallelschaltung wie auch eine Hintereinanderschaltung mehrerer strömungstechnisch
durchgebildeter Schalldämpfer der vorstehend beschriebenen Art erfolgen, ganz gleich,
ob sie von einer gemeinsamen oder mehreren Vorschaltstufen gespeist oder ob sie
ohne diese Vorschaltstufen verwendet werden.