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Schalldämpfer, insbesondere für Brennkraftmaschinen Nach dem Patent
698 589 sind bei einem Schalldämpfer, insbesondere für Brennkraftmaschinen, innerhalb
der rohrförmig bzw. kegel- oder exponentialtrichterförmig ausgebildeten Schalleitung
Blenden mit einer oder mehreren Öffnungen vorgesehen, durch deren entsprechend bemessene
Querschnitte Schallüberdruckwellen teils als Über-, teils als Unterdruckwellen gleicher
Größe reflektiert werden.
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Es wird nun in vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes
des Patents 698 589 vorgeschlagen, :eine rückschallfreie Blende innerhalb des Schalldämpfers
einzubauen, so daß der vor der abgeblendeten Kammer liegende Resonator eine Eigenschwingung
besitzt, die höher ist als jene Motorgrundfrequenz, die ,der höchsten Motordrehzahl
entspricht. Man kann in weiterer Ausgestaltung aber vor der abgeblendeten Kammer
eine Resonatorenkette anordnen, die als solche eine Eigenschwingung besitzt, die
höher ist als jene Motorgrundfrequenz, die der 'höchsten Motordrehzahl entspricht.
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Die in einer der Schalleitungen zwischen den Kammern vorgesehene Blende
kann an einer beliebigen Stelle der betreffenden Schalleitung angebracht werden.
Die Blende kann auch durch Drosselöffnungen in der Rohrwandung ersetzt werden, wobei
in diesem Fall natürlich das Austrittsende
der Schalleitung verschlossen
ist. Der Gesamtquerschnitt der Drosselöffnungen muß dann gleich sein .dem Öffnungsquerschnitt
der sonst notwendigen Blende.
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Es ist vielfach versucht worden; die Leistung von Verbrennungsmotoren
unabhängig von der Drehzahl zu steigern.
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Man ist dabei so vorgegangen, da.ß viele kleine Expansionskammern
hintereinandergeschaltet wurden, so, daß also sowohl ein hoher Gegendruck als auch
eine hohe Grenzfrequenz, unterhalb welcher keine Dämpfung mehr möglich ist, zustande
kommt. Auf diese Art werden dann gerade die sehr weit hörbaren, tiefen Töne
nicht mehr gedämpft.
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Gemäß der Erfindung wenden diese Nachteile vollständig vermieden.
Sie ergibt eine Bauweis,e des Schalldämpfers, der im voraus genau berechnet werden
kann, da die Resonanzdes oder der vorgeschalteten Resonatoren sich rechnungsmäßig
festlegen läßt.. Entsprechend der gegebenen Motorgrundfrequenz .können mit Hilfe
der bekannten Resonanzgleichung die Volumen, Rohrlängen und -querschnitte entsprechend
-dimensioniert werden. Die Resonanzgleichung lautet:
wobei y in dieser Formel die Motorgrundfrequenz, c,die Schallgeschwindigkeit, F
der Querschnittdes Verbindungsrohres zweier Kammern, l die Länge dieses Verbindungsrohres
und v das Volumen der demVerbindungsrohr vorhergehendfenKammern ist.
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In der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Die Fig. i bis 4 zeigen verschiedene Ausführungen mit Blenden, während
in Fig.5 eine solche mit einer Drosselstelle dargestellt ist.
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In Fig. i ist ein Schall:dämpfeir dargestellt, der aus , .drei Kammern
1, 2 und 3 besteht. In, der Kammer i werden die Abgase durch das Rohr 4 eing eleitet
und gehen dann .durch das Röhr 5 in die Kammer 2. Die Verbindung von der Kammer
2 zu der Kammer 3 wird durch ein Rohr 6 hergestellt, welches mit einer Blende 7
versehen ist. Schließlich treten ,die Abgase durch,das Rohr 8 aus dem Schalldämpfer
wieder aus. Die Größe der Kammer i bzw. dieLänge und derDurchmesser des Rohres 5
werden im voraus rechnerisch so bestimmt, @daß die Eigenfrequenz dieses Resonators
aus Kammer i und Rohr 5 bestehend. höher ist, als jene Motorgrundfrequenz, die der
höchsten Motordrehzahl entspricht.
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In der Kammer :2 hat das Rohr 5 keine Wirkung mehr, die Blende 7 im
Rohr 6 ergibt jedoch einen resonanzfreien Zustand. Durch den hinter " der Blentder
7 noch angeschlossenen Resonato.r kann eine bestimmte gewünschte Frequenz-gedämpft
werden und besteht natürlich .dieMöglichkeit,eine beliebige Anzahl von, Resonatoren
hier anzuordnen, um einige bestimmte weitere Frequenzen zu löschen.
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Vor die Kammer i können offenbar noch mehrere Resonatoren gelegt werden,
die alle der gleichen Bedingung igenügen müssen, d. h. alle diese Resonatoren zusammen,
ob sie nun in Reihen oder parallel oder in gemischter Schaltung angewendet werden,
müssen eine Eigenfrequenz besitzen, die nach der Lehre der Erfindung höher sein
muß, als jene Motorgrundfrequenz, die der höchsten Motordrehzahl entspricht. Ein
Beispiel hierfür ist in Fig. 2 ,dargestellt, wo vor die Kammer i i, in welcher hier
ein exponentialtrichterförmiges Rohr mit Blende als Verbindung zur nächsten Kammer
vorgesehen ist, mehrere Resonatoren vorgeschaltet (Kammern 9 und io) sind, bei denen
außer der direkten Verbindung durch das Rohr r5 nach Kammer io und das. Rohr 16
von Kammer io nach i i noch eine direkte Verbindung von Kammer 9 nach i i durch
das Rohr 17 erfolgt. Die bei 18 eintretenden Abgase gelangen schließlich in die
Kammer i i und wenden durch,die .dort eingebaute mit einer Blende ig versehene Leitung
2o rückschallfrei reflektiert. Die sich anschließenden Kammern i2, 13 und 14 stehen
durch Rohre 21 und 22 in Verbindung, und schließlich treten die Abgase durch das
Rohr 23 aus dem Dämpfer wieder aus. Auch hier dienen die hinter der Kammer i i vorgesehenen
Resonatoren zur weiteren Aus dämpfung bestimmter Frequenzen. .
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Es ist nun nicht unbedingt notwendig, die Blende an das Austrittsende
einer Schalleitung zu legen, sondern es wird vielmehr der gleiche Erfolg erreicht,
, wenn man die Blendre, wie z. B. in Fig. 3 dargestellt, an das Eintrittsende eines
Verbindungsrohres zwischen zwei Kammern setzt. Der aus vier Kammern bestehende Schalldämpfer
hat in der Kammer 2-5, in dem Rohr 28 an seinem Eintrittsende eine Blende 29. Der
Vorgang ist hier ider gleiche wie beiden bisher beschriebenen Schalldämpfern.
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Man kann die Blende ebenso an irgendeine beliebige Stelle eines zwei
Kammern verbindenden Rohres legen, wie in Fig. 4, die das die Kammer n 31 und 32
verbindende Rohr 34 mit Blende 35 zeigt.
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Schließlich ist es auch möglich, das gleiche mit Hilfe einer Drossel
zu erreichen. Ein solches Beispiel zeigt die Fig. 5, bei (der ein aus drei Kammern,
bestehender Schalldämpfer zwischen den Kammern 37 und 38 ein Verbindungsrohr 39
besitzt, dessen Ende verschlossen ist. In der Wandung dieses Rohres sind in der
Kammer 38 einige Drosselöffnungen 4o, vorgesehen, denen Querschnitt zusammengenommen
die gleiche Größe haben muß wie die sonst notwendige Blende.
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Die Berechnung der Blenderöffnung kann nun gemäß der Lehre ,des Hauptpatents
an Hand der bekannten Lutzschen Formel erfolgen.: Diese bekannte Blendenformel
gibt,die Möglichkeit, die genauen Abmessungen für die Blenden jederzeit bestimmen
zu können.
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Mit -dem erfindungsgemäßen Schalldämpfer wird erreicht, daß die Iden
Leistungsverlust verursachenden Grund- und Oberschwingungen am Auspuffventil vollständig
verschwinden und dadurch eine über den ganzen Drehzahlbereich bessere Ausnutzurig
der Motorleistung zustande kommt. Gerade darin, daß sowohl -die gute Schalldämpfung
als auch
die Verringerung des Leistungsverlustes für einen größeren
Drehzahlbereich möglich ist, liegt der große Vorteil des Erfindungsgegenstandes.