DE8014453U1

DE8014453U1 - Schalldaempfer

Info

Publication number: DE8014453U1
Application number: DE19808014453U
Authority: DE
Original assignee: Roth Technik GmbH
Current assignee: Roth Technik GmbH
Priority date: 1980-05-29
Filing date: 1980-05-29
Publication date: 1981-11-12
Also published as: DE3020492A1; JPS6155604B2; US4422525A; JPS5718413A; GB2076893A; IT1142521B; IT8148540A0; ES502561A0; GB2076893B; ES8204054A1; DE3020492C2; FR2483516B1; FR2483516A1

Description

ROTH-TECHNIK GmbH L 11.383 Z

5 · 756o Gaggenau

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer laut Oberbegriff des Anspruchs 1.

Schalldämpfer sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. So gibt es zum Beispiel solche, die auf dem Prinzip der Absorptionsschalldämpfung beruhen, wobei das Abgas mittels Rohren herangeführt wird, die auf ihrem Umfang mit Löchern versehen sind, durch die die Schalldruckwelle gleichmäßig verteilt austreten kann und mittels der diese Rohre umgebenden Steinwolle um einen bestimmten Betrag gedämpft wird. Diese Absorptionsschalldämpfer werden beispielsweise als Hauptschalldampfer (DE-OS 22 57 854) - auch Nachschall- dSmpfer genannt - eingesetzt, um insbesondere den hochfrequenten Geräuschanteil des ausgestoßenen Abgases zu dämpfen.

Neben diesen Absorptionsschalldämpfern sind auch gattungsgemäße, sog. Reflexionsschalldämpfer laut Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt geworden. Hierbei tritt, ähnlich wie bei den Absorptionsschalldämpfern, das Abgas durch eine "Eingangsbrause", das heißt einen Körper mit einer Vielzahl von Austrittsöffnungen in Reflexionskammern aus und wird dann mittels verschiedener Rohre in verschiedene weitere Reflexionsräume geleitet, wo das Abgas wiederum über Austrittsöffnungen (z.B. perforierte Rohre) austreten kann, um schließlich über das Abgasaustrittsrohr ins Freie zu strömen.

Das bei den Reflexiorisschalldämpfern verwendete Prinzip beruht also darauf, daß der Schall durch Querschnittsänderungen und Umlenkungen vermindert wird.

Durch die unterschiedliche Reaktanz in den einzelnen Elementen erfolgt eine Reflexion der Schallenergie und dämpft bevorzugt den tieffrequenten Bereich.

Nachteilig bei diesen bekannten Schalldämpfern sind die Übergänge zwischen den Rohren und den Reflexionskammern, was einen hohen Strömungswiderstand und damit Rückstau zum Motor mit sich bringt. Darüberhinaus lassen sich nur bestimmte, auch von den Abmessungen des Schalldämpfers abhängige Frequenzen wirksam dämpfen, insbesondere was hochfrequente Anteile anbelangt.

ROTH-TECHNIK GmbH

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Um die Leistung des Motores nicht allzusehr zu beeinträchtigen, ist zur Erzielung eines niedrigeren Abgasgegendruckes erforderlich, den Querschnitt der Rohre im Reflexionsschalldämpfer vergleichsweise groß zu wählen.

Da die Rohre jedoch innerhalb der Reflexionskammern geführt sind, wird der zur Reflexion erforderliche Raum der Kammern zu klein, was wiederum eine schlechte Dämpfung der Geräuschanteile verschiedener Frequenzen zur Folge hat. Aus diesem Grund müssen die Abmessungen der herkömmlichen Reflexionskammern größer gestaltet werden.

Dies bedingt somit eine größere Bauweise des Schalldämpfers, um dieselben Dämpfungseigenschaften wie mit einem Absorptionsdämpfer zu erreichen, was wiederum einen größeren Materialaufwand mit sich bringt und dadurch die bisher bekannten Reflexionsdämpfer verteuert.

Des weiteren ist von besonderem Nachteil, daß für verschiedene Motoren einer Baureihe unterschiedliche Frequenzspektren auftreten, die gedämpft werden müssen. Dies bedingt bei den bisher bekannten Reflexionsschalldämpfern verschiedene Baugrößen, was selbst bei Motoren einer Baureihe, beispielsweise mit verschiedenen Leistungen, erforderlich und daher in hohem Maße nachteilig und unerwünscht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfer laut Oberbegriff des Anspruchs 1 mit guter Dämpfung eines möglichst breiten Frequenzbereiches, insbesondere des hochfrequenten Geräuschanteils ohne erhöhten Leistungsverlust bei gleichzeitig kleiner Baugröße und geringer Körperschallabstrahlung so auszubilden, daß er darüberhinaus ohne großen Aufwand für verschiedene Motoren eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Schalldämpfer laut Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Aufgrund der Anordnung eines gewellten und darüberhinaus gekrümmten, vorzugsweise zweigeteilten Blechs an der Innenseite des Gehäuses, ergibt sich eine Vielzahl von zueinander paralleler Zwischenkanäle, die im Verhältnis zum Querschnitt des Abgaseintrittsrohrs einen großen Gesamtquerschnitt aufweisen, so daß das Durchströmen dieser Zwischenkanäle von der eingangsseitigen durch mehrere andere bis zur ausgangsseitigen Reflexionskammer nur einen sehr kleinen Strömungswiderstand verursacht, wodurch keine oder nur vernachläßigbar geringe Leistungsverluste entstehen.

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Das Abgaseintritts-und Austrittsrohr, welche von einem abgeschlossenen Kammergehäuse umgeben sind, bilden dadurch ebenfalls eine Reflexionskammer. Das Reflexionskammergehäuse liegt an der Innenseite des gewellten Blechs an, wobei durch die Wellen des Blechs mit den Wellen des Reflexionskammergehäuses eine Vielzahl voneinander getrennter Führungskanäle gebildet wird, die über Durchgangsöffnungen mit dem Innenraum des Reflexionskammergehäuses verbunden sind.

Somit kann das in das Reflexionskammergehäuse einmündende Abgas über die Durchgangslöcher und Führungskanäle in die außerhalb der Reflexionskammer gebildeten weiteren Reflexionskammern geleitet werden. Erst von dieser Reflexionskammer wird das Abgas über die Zwischenkammer in die weiteren Reflexionskammern geleitet, von denen das Abgas letztlich in das Abgasaustrittsrohr einströmt.

Durch die Vielzahl von Reflexionskammern und den vielen kleinen Strömungskanälen ergibt sich eine gute Dämpfung des hochfrequenten Geräuschanteils, insbesondere dadurch, weil die Wandungsfläche aller Kanäle zusammengenommen um ein Vielfaches größer als beim Stande der TEchnik ist. Neben dem großen Reibungswert durch die große Wandungsfläche können die Strömungskanäle mittels Durchgangsöffnungen mit den Reflexionskammern so abgestimmt werden, daß dies auch zur Dämpfung tiefer frequenter Geräuschanteile günstig ist, wobei gleichzeitig die Leistung des Verbrennungsmotores nicht oder nur vernachlässigbar beeinträchtigt wird.

Hinzu kommt ferner, daß aufgrund der Verwendung einer Vielzahl von Reflexionskammergehäuse eine kompakte Bauweise erzielt wird. Weiterhin ist die Körperschallabstrahlung des Schalldämpfergehäuses durch die parallel anliegenden Zwischenkanäle kaum noch vorhanden. Schließlich wird das sich in jedem Schalldämpfer bildende Abgaskondensat bei bereits kurzer Betriebszeit des erfindungsgemäßen Schalldämpfers durch das Abgas aus dem Gehäuse heraustransportiert, da die Strömungskanäle immer an der tiefsten Stelle des Schalldämpfers angeordnet sind, so daß nach der Lehre der Erfindung eine geringere Korrosionsbildung und damit eine höhere Lebensdauer des Schalldämpfers zu erwarten ist.

Von besonderem Vorteil der Erfindung sind die Bauteile des Schalldämpfers, welche im Baukastensystem aufgebaut sind. So kann die Angleichung an verschiedene Motoren mit unterschiedlichen Motorleistungen in einfacher Weise dadurch ausgeführt werden, daß an dem Kammergehäuse und/oder dem Eintrittsbereich des gewellten Blechs und/oder dem im Gehäuse befindlichen Teil des Abgaseintrittsrohrs Abstimmöffnungen angebracht werden.

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Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet .

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsform. Es zeigt:

Figur 1 den erfindungsgemäßen Schalldämpfer,
im schematischen Querschnitt;

Figur 2

einen Schnitt Il-Il gemäß Figur 1;

Figur 3

einen Schnitt III-III gemäß Figur 1 und

Figur 4

einen Schnitt IV-IV gemäß Figur 1.

Der insgesamt mit Io bezeichnete Schalldämpfer weist ein Gehäuse 11 auf, das von einem äußeren ersten Boden 12 und einem äußeren zweiten Boden 13 abgeschlossen ist. Durch diese beiden Böden 12, 13 sind das Abgaseintrittsrohr 14 und das Abgasaustrittsrohr 15 herein- bzw. herausgeführt und in dieser Ausführung etwa
im zentralen Bereich des im Querschnitt ovalen (Figur 2) Bodens.

Dipl.-lng. Otto IHUgCl₁ Dipl.-lng. Muiilred Silger, Patcnlanwiiltc, Cosimastr, 81, D-8 München 81

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An der Innenseite des Gehäuses 11 liegt ein sich über die gesamte Länge des Gehäuses erstreckendes, mit einer Vielzahl von Wellen ausgebildetes Blech 16 an, welches ,jeweils mit Abstand von den beiden Böden 12, 13 endet. Durch das gewellte Blech 16 und die Innenseite des Gehäuses 11 werden eine Vielzahl von Zwischenkanälen 17 gebildet.

Das 'Abgasaustrittsrohr 15 ist von einem eine abgeschlossene Reflektionskammer 18 bildenden Kammergehäuse 19 umgeben, welches zweiteilig ausgebildet ist und in die eine Schale des ebenfalls zweiteilig ausgebildeten Gehäuses 11 so pingBBBtzt werden kann, daß bb das well^nförmi{?,e Blech 16 beröhrt. Hierbei werden zwischen dem Mantel des Kammergehäuses 19 und der Innenseite des Bleches 16 eine Vielzahl voneinander getrennter Führungskanäle 20 gebildet, die parallel zu den Zwischenkanälen 17 verlaufen.

Das ausgangsseitige Kammergehäuse 19 weist Durchgangslöcher 21 auf, die in die Führungskanäle 20 münden. Des weiteren ist das ausgangsseitige Kammergehäuse 19 mit Abstand von dem zweiten Gehäuseboden 13 unter Bildung einer Reflektionskammer 22 angeordnet. Des weiteren ist auf der der Reflektionskammer 22 entgegengesetzten Seite des Kammergehäuses 19 mit Abstand von dieser eine Trennwand 23 vorgesehen, Wodurch eine weitere Reflektionskammer 24 gebildet wird.

Das Abgas-Austrittsrohr 15 weist im Bereich der Reflektionskammer 24 eine Gruppe von Durchgangs löchern 25 auf. Ebenso ist im Bereich der Reflektionskammer 22 eine Reihe von Durchgangslöchern 26 vorgesehen. Im Innenraum 18 des ausgangsseitigen Kammergehäuses 19 sind ebenfalls zwei Gruppen von Durchgangs löchern 27, 28 vorgesehen. Das Abgasaustrittsrohr 15 ist bis zu der Trennwand 23 herangeführt, und wird von dieser abgedichtet.

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Auf der dem ausgangsseitigen Kammergehäuse 19 entgegengesetzten Seite der Trennwand 23 ist das eingangsseitige Kammergehäuse 29 hereingeführt, das im wesentlichen dem Ausgangskammergehäuse 19 entspricht, wobei beide Kammergehäuse 19, 29 noch die Führunpskanäle 20 dadurch im Querschnitt vergrößert sind, daß die Mantel fläche des Kammergehäuses ebenfalls gewellt so ausgebildet iot, daß ein Wellental des gewellten Blechs 16 mit einem Wellenberg des Kammergehäuses 19 sich berührt (vgl. Figur 2). Oas eingangsseitige Kammergehäuse 29 unterscheidet sich von dem Kammergehäuse 19 lediglich dadurch, daß das Abgasrohr nicht vollständig durch es hindurchgeführt ist, sondern nur an einer Seite und im Innenraum des Kammergehäuse 29 in abgeschrägter Form 3D mündet. Das eingangsseitige Kammergehäuse 29 weist des weiteren einen Abstand von dem GehäusBbaden 12 unter Bildung βϊπβγ Reflektionskammer 31 auf.

Das gewellte Blech 16 weist im Bereich der Kammer 31 zusätzliche öffnungen 32 auf, ebenso wie im Bereich der Reflektionskammer 24 zusätzliche öffnungen 33 und in der Reflektionskammer 22 zusätzliche öffnungen 34 vorhanden sind.

Das gemäß Richtungspfeil 35 (Figur 1) in das Abgaseintrittsrohr 14 einströmende Abgas tritt durch die abgeschrägte Mündung 30 in das Innere des eingangsseitigen Kammergehäuses 29 ein und durch dessen Durchgangs löcher 21 in die Führungskanäle 2Π (Figur 3) in die RefIsktionskammer 31. Von dort wird das Has umgelenkt und tritt zum Teil auch über die öffnungen 32 in die Kanäle 17 auf und wird bis zu der Kammer 22 geleitet, wo es über die öffnungen 34 zusätzlich austreten kann. Von dort gelangt es über die Führungskanäle 20 (Figur 2) einerseits über die Durchgangs löcher 21 in den Innenraum 1B des Kammergehäuses 19, andererseits in die Reflektions kammer 24. Sowohl von der Reflektionskammer 24 als auch von dem Innenraum 1Θ des Kammer-

Hip].-Inc,. [)l.l:n I lü^:), Dip].-In₁'. M. niTit-irJ !«V/ir, ü'uüimnLr.01, D-O ITmchnn ROTH-TECHNIK GMBH - 11 - L 11.383 Z

gehäuses 19 gelangt das Abgas über Durchgangs löcher 25 bzw. 27, 28 in das Abgasaustrittsrohr 15. Ein Teil des Abgases kann auch von der Kammer 22 direkt über die Durchgangs 1öcher 26 in das Abgasaustrittsrohr gelangen.

Zusätzlich zu den hier dargestellten öffnungen und Ourchgangslöchern können noch weitere, zur Abstimmung dienende sogenannte Abstimmlächer vorgesehen werden, wie dies beispielsweise mittels der Durchgangs löcher 36 auf den Mantel des Abgaseintrittsrohrs im Bereich der Reflektions kammer 31 der Fall. ist. Zusätzlich ·'· können auch die zweiteiligen Kammergehäuse 19, 29 im Bereich ihrer Auflagefläche Abstimmöffnungen 37 bzw. 38 aufweisen.

Claims

ANSPRÜCHE

Schalldämpfer für Verbrennungskraftmaschinen mit einem in zumindest zwei hintereinander angeordnete Reflektionskammern unterteilten Gehäuse, in dessen eingangsseitig erste Reflektionskammer ein Abgaseintrittsrohr mündet, mit Zwischenkanälen zur Verbindung zwischen den Reflektionn kammern und mit einem Abgasaustrittsrohr, das in der letzten Reflektionskammer mündet, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite des 'Gehäuses (11) zumindest ein an dessen Krümmung angepaßtes mit einer Vielzahl von Wellen ausgebildetes Blech (16) unter Bildung je eines Zwischenkanals (17) durch eine Welle des Blechs (16) und der Innenseite des Gehäuses (11) angeordnet ist, daß der Bereich der Mündunp (30) des Abgaseintritts und des Abgasaustrittsrohrs

(15) von je einem eine abgeschlossene Reflektionskammer (18) bildenden Kammergehäuse (19, 29) umgeben ist und daß das Kammergehäuse (19, 29) an der Innenseite des gewellten Blechs (16) unter Bildung einer Vielzahl voneinander getrennter Führungskanäle (20) anliegt .

Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch

g e -

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· das Gehäuse (11) das

Dlpl.-lng. OKo Hügel, Ui|il.-lng. Miiiilrcil Siigcr, I'alciilaiiwiillc, Cosimnstr. Rl, D-H München SI RGTH-TECHNIK GMBH L 11.383 Z

mit Wellen versehene Blech C1B3 und/oder das Kammergehäuse (19, 29) zumindest zweiteilig ausgebildet sind.

3. Schalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11 ), das beispielsweise mäanderförmig ausgebildete Blech (15) und das Kammergehäuse (19, 29) eine;n im wesentlichen ovalen Querschnitt aufweisen und zweigeteilt ausgebildet sind.

4. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eingangsseitige Kammergehäuse (29) von dem äußeren ersten Gehäuseboden (12) einen Abstand unter Bildung einer weiteren Reflektions kammer (31) aufweist.

5. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der der weiteren Reflektionskammer (31) entgegengesetzten Seite des eingangsseitigen Kammergehäuses (29) eine dessen Führungskanäle (20) abschließende Trennwand (23) angeordnet ist.

B. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgaseintrittsrohr (14) abgeschrägt (3D) ist und daß diese Abschrägung in dem eingangsseitigen ersten Kammergehäuse (29) mündet.

7. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das eingangsseitige Kammergehäuse (29) auf der dem gewellten Blech (16) zugewandten Seite Durchgangs löcher (21) aufweist.

Dipl.-Ing. UIIo Hügel, Di|il.-Ing. Manl'rcü Siiger. l'iilcnlniiwiillc, Cosiinnstr. 81, I)K München 81

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B. Schalldämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangs löcher (21) nur in dem der Trennwand (23) zugewandten Bereich angeordnet sind.

9. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis B, dadurch gekennzeichnet, daß das gewellte Blech (16) mit Abstand von dsn bsiden - dem ersten und dem zwaitsn - äußeren Geh8us3boden (12, 13) endet.

10. Schalldämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das gewellte Blech (16) im Bereich seiner beiden Enden mehrere zusätzliche öffnungen (16, 34) aufweist.

11. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 1Π, dadurch gekennzeichnet, daß auf

•der dem eingangsseitigen Kammergehäuse (29) entgegengesetzten Seite der Trennwand (23) genau ein weiteres, ausgangsseitiges Kammergehäuse (19) angeordnet ist, das von der Trennwand (23) und dem äußeren zweiten Gehäuseboden (13) unter Bildung weiterer Reflektions kammern (22, 24) einen Abstand aufweist.

12. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kammergehäuse (19) auf der dem Blech (16) zugewandten Seite Durchgangs löcher (21) aufweist.

13.

Schalldämpfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangs löcher (21) nur in dem der Trennwand (23) zugewandten Bereich angeordnet sind. ·'!··"· ·^{: :} ' · ·'

Dinl.-liig. OtIo llügcl, Dipl.-Ing. Minified Siiger, l'iilunliitiwiillc, Cusimnstr. 81, D-8 München SI

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14. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasaustrittsrohr (15) das gesamte ausgangsseitige Kammergehäuse (19] durchtritt und" bis zur Trennwand (23) reicht.

15. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasaustrittsrohr (15) von zwei zueinander konzentrischen Rohren mit an ihrem Mantel angebrachten Durchgansslöchern gebildet ist.

16. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Abgasaustrittsrohr (15) im Bereich der weiteren Reflektionskammern (22, 24) und im Bereich des ausgangsseitigen Kammergehäuses (19) Gruppen von Durchgangslöchern (25-2B) aufweist.

17. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgaseintritts- und das Abgasaustrittsrohr (14 bzw. 15), das Kammergehäuse (19, 29) und das gewellte Blech (16) zusätzliche Abstimmöffnungen aufweisen.