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Schalldämpfer in Gestalt eines Hochpaßfilters Zur Schalldämpfung in
den Ansang- und Auspuffleitungen von Breanlkraftmaschinen sowie in den Saug- und
Druckleitungen. von Gebläsen, Kompressoren usw. werden mit Er-
folg akustische
Filter verwendet. Die akustischen Filter haben. ;gegenüber den auf der Dxosselwirkung
beruhenden Dämpfern den Vorteil des geringeren Strömungswiderstandes und bieten
die Möglichkeit, ;gegebenenfalls nur ;ganz bestimmte Frequenzbereiche zu dämpfen.
Ihr Nachteil liegt in den großen Abmessungen, wenn insbesondere bei langsam laufenden
Maschinen eine befriedigende Dämpfung erzielt werden soll. Vielfach muß man sich
in solchen Fällen aus räumlichen Gründen nur mit einer teil"veisen Dämpfung des
Störgeräusches begnügen.
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Bei,den akustischen Filtern sind .die beiden Formen des Hochpaß- und
Tiefpaßfilters zu unterscheiden. Nach den bekannten akustischen Gesetzmäßigkeiten
besteht in seiner ursprünglichen und einfachsten Form erstens der Hochpaßfilter
,aus einem glatt durchlaufenden Rohr, das in bestimmten Entfernungen. einzelne Öffnungen
oder Öffnungsreihen besitzt, die so das Rohrinnere unmittelbar mit der Atmosphäre
verbinden. Zweitens besteht der Tiefpaßfilter zunächst ebenfalls aus einem ;glatt
durchlaufenden Rohr mit einzelnen Öffnungen oder Öffnungsreihen in bestimmten Entfernungen,
die mit besonderen Kammern verbunden sind, oder aber es, ist um das' durchlaufende
Rohr ein Mantelrohr ;gelegt, das den öffnungenentsprechend in Kammern unterteilt
isst. Beim Tiefpaßfilter steht somit das Rohrinnere nicht mit der freien. Atmosphäre
in Verbindung. Hinsichtlich ider Dämpfungsfähigkeit hat der Hochpaßfilter gegenüber
dem Tefpaßfilter den sehr ,großen Vorteil, daß sein erster Dämpfungsbereich stets
mit der Frequenz Null beginnt, während der Tiefpaßfilter für die tieferen
Frequenzen
durchlässig ist. Erst bei sehr großen und technisch nicht durchführbaren Abmessungen
dämpft er in seinem ersten Dümpfungsbereich auch tiefere Frequenzen, niemals aber
bis zu Null herunter wie der Hochpaßfilter. Gerade bei großen und langsam laufenden
Maschinen oder solchen mit nur wenigen Zylindern ist daher nur der Hochpaßfilter
,geeignet.
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Erfindungsgemäß wird ' für einen Hochpaßfilter eine Bauart angegeben,
:die einen geringen Raum bei .gleich guter oder sogar verstärkter Dämpfung gegenüber
dem üblichen Filter erfordert und daher den bestehenden Nachteil der großen Abmessungen
beseitigt. Im Falle der verstärkten Dämpfung ist der Raumgewinn und die Gewichtsersparnis
nicht so groß wie bei gleichbleibender Dämpfung.
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Bei dem bekannten Hochpaßfilter (Abb. i sind in dem glatt durchlaufenden
Rohr i vom Durchmessend in Abständena auf dem Umfang Öffnungsreihen 2 angebracht.
Wegen der unmittelbaren Verbindung des Rohrinneren mit der Umgebung ist der Hochpaßfilter
z. B. bei Kraftmaschinen am besten auf der Ansaugseite und nur in den Sonderfällen,
wenn z. B. die Umgebung den Austritt von Auspuffgasen längs eines Rohrstückes erlaubt,
auf der Auspuffseite verwendbar.
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Durch die unmittelbare Verbindung des Filterinnern mit der Atmosphäre
tritt das anzusaugende odgr auszustoßende Gas oder die Luft nicht nur durch den
Endquerschnitt 3, sondern auch längs des Filters durch die Öffnungsreihen 2 ein
oder aus. Dadurch verringert sich :die Gasgeschwindigkeit von öffnungsreihe zu Öffnungsreihe,
was nicht nötig ist und zu einer Raum- und Werkstoifvergeudung führt. Erfindungsgemäß
wird nun der Rohrquerschnitt nach jeder Öffnungsreihe oder jeder zweiten usf. vom
Durchmessier @di auf den Durchmesser d, von 4 auf d3 usw. (Abb.2) vermindert,
so daß die Strömungsgeschwindigkeit und dadurch der Druckverlust in jedem Abschnitt
ungefähr gleich groß bleiben. Dadurch wird die erfindungsgemäße Raum- und Gewichtsersparnis
erzielt.
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Durch die Verminderung des Durchmessers von Abschnitt zu Abschnitt
wird bei gleichbleibender Abschnittslänge ai, ,a2, a3 usw. die Filterkonstante (eine
die Breite des Dämpfungsbereiches und die Stärke der Dämpfung entscheidende Größe)
weitgehend vermindert. 'Die Filterkonstante ist das Verhältnis des Rohrquerschnitts
zur Leitfähigkeit der Öffnungen und der Abschnittslänge. Die Verminderung dieses
Kennwerts zeigt eine verbesserte Dämpfung und eine Verbreiterung des Dümpfungsbereiches
an. Erfindungsgemäß kann zur weiteren Raum- und Gewichtsersparnis die Abschnittslänge
von Abschnitt zu Abschnitt verkürzt werden, und zwar nicht nur so weit, :daß der
letzte Kennwert gegenüber dem vorhergehenden Abschnitt erreicht wird, sondern ,gegebenenfalls
auch so weit, daß dieser Kennwert größer wird. Die dadurch eintretende Verminderung
der Dämpfung wird durch die infolge der erfindungsgemäßen Bauart erzielten zusätzlichen
Dämpfung an .den Querschnittsänderungen beim Durchtritt vom Durchmesser .d1 zu d.,
von th .zu zß usw. ausgeglichen. Man hat es durch entsprechende Bemessung der .
einzelnen Durchmesser- und Abschnittslängen in der Hand, ob die zusätzlichen Dämpfungen
an den Querschnittsänderun,gen zur weiteren Verkleinerung des Raum- und Gewichtsbedarfs
voll oder nur teilweise herangezogen werden.
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Die Wirkung des Schalldämpfers wird ferner erfindungsgemäß dadurch
verstärkt, daß die Abstände zig, z@3 usw. zwischen den öffnungsreihen, die als letzte
bzw. erste an den Querschnittsänderun,gen liegen, gleich den Abständen a1 bzw. a.
bzw. a3 usw. sind, die die oder einige Öffnungsreihen innerhalb eines Abschnitts
mit gleichem Rohrdurchmesser haben. Bei der Schalldämpferbanart kann innerhalb eines
Rohrabschnitts eine beliebige Zahl von Öffnungsreihen angebracht werden, so daß
die einzelnen Rohrabschnitte verschieden viele Öffnungsreihen mit verschiedenen
Abständen besitzen, wenn .der gedämpfte Frequenzbereich besonders breit und ohne
Durchlaßbereiche sein soll.
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Es wird ferner erfindungsgemäß bei der Verwendung des Filters nur
für Ansaugdämpfer eine besondere zusätzliche Dämpfungswirkung erreicht, wenn die
Strömungsgeschwindigkeit entgegengesetzt ihrer Richtung von Abschnitt zu Abschnitt
erhöht uvird, weil dann infolge der gleichfalls höheren Ei.nströmgeschivindi,gkeit
in die Öffnungen durch die Richtwirkung des strömenden Gases weniger störende Schallenergie
durch die üffnungen in die Umgebung abgestrahlt wird. Darüber hinaus führt diese
Maßnahme infolge der verstärkten Verkleinerung des Durchmessers von Abschnitt zu
Abschnitt zu einer weiteren Raum- und Gewichtsersparnis.
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Ferner wird erfindungsgemäß bei der Verwendung nur als .Auspuffschalldämpfer
eine besondere Dämpfungswirkung erzielt, wenn die Str ömungsgeschw-indigkeit in
ihrer Richtung von Abschnitt zu Abschnitt vermindert wird, und zwar in kleinerem
Ausmaß, als es sonst bei ,glatt durchgehendem Rohr von selbst der Fall ist. Der
Grenzfall dieser Anordnung würde demnach der sein, bei dem die abschnittsweise Verkleinerung
des Durchmessers in Strömungsrichtung so weit getrieben wird, daß die StrömungsgeschwIndigkeit
in allen Abschnitten gleich groß bleibt.
Durch die Verminderung
der Strömungsgeschwindigkeit wird erreicht, daß, ähnlich, wie bei dem Ansaugschalldämpfer,
durch die geringere Geschwindigkeit die austretende Schallenergie herabgesetzt und
damit die Dämpfun verbessert wird.
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Die an sich bekannte Auskleidung mit Schallschluckstoffen, die die
höheren Frequenzen dämpfen, erhält erfindungsgemäß in Verbindung mit den neuen Schalldämpfern
eine besonders starke Wirkung, und zwar nicht nur für die höheren, sondern auch
für ,die mittleren Frequenzen, indem die Auskleidung nicht, wie bisher, in einer
mehr oder weniger dicken Schicht auf -die Innenwand aufgelegt wird, sondern indem
ein oder mehrere Ringe q., 5 (vgl. Abb. 3) mit einem Abstand 6l, b2 usw. von der
Innenwand und voneinander ,gebildet werden. Bei der wirklichen Ausführung werden
diese Ringe mit Lochblech oder ähnlichem abgedeckt und durch Streben an der ,gewünschten
Stelle gehalten. An den Stellen der öflnuggsreihen in der Rohrwand erhalten diese
Ringe entsprechende Durchbrechung. Eine -besonders zweckmäßige Bauart ergibt sich,
wenn der Abstand b1 bzw. 62 usw. so ,gewählt wird, .daß sich ;gerade ein Anliegen
,an die Innenwand des nachfolgenden im Durchmesser kleineren Abschnitts ergibt.