DE891343C - Anordnung zur Unterdrueckung von Durchlass-Resonanzen bei Rohrstuecken - Google Patents

Description

• Anordnung zur Unterdrückung von Durchlaß-Resonanzenbei Rohrstücken Glatte Rohre begrenzter Länge, die z. B. als Ansaug- oder Abgasleitungen benutzt werden, rufen infolge von Resonanzvorgängen stets eine erhöhte Schallabstrahlung hervor. Abb. i zeigt beispielsweise das Resonanzverhalten für ein einseitig offenes Rohrstück i (in Abb. 2),: das am einen Ende 2 zu Schwingungen durch die periodischen Ansaugimpulse eines Verbrennungsmotors 3 angeregt wird. In Abb. i ist das Verhältnis der Schalldruckamplitude am offenen Ende q. des Rohres zu der Amplitude der Anregungsseite 2 des Rohres als ausgezogene Kurve aufgetragen, und zwar in Abhängigkeit von der Frequenz f der Saugimpulse. Es ist ersichtlich, daß im allgemeinen eine beträchtliche Verstärkung der Schalldruckamplituden am Rohrende 4 auftritt und nur im günstigsten Fall für bestimmte Frequenzen (Stellen 5 in Abb. i) sich keine Verstärkung ergibt.
• In analoger Weise traten die Resonanzvorgänge bei allen Rohren begrenzter Länge auf, z. B, den Verbindungsleitungen zwischen Motor und Schalldämpfer, ,den Endrohren hinter einem Schalldämpfer und vor allem auch bei den Rohrstücken innerhalb ,der Schalldämpfer. Diese Resonanzvorgänge führen zu besonders großen Störungen, -,venn sehr große Pulsationsamplituden vorliegen, wie z. B. in Auspuffströmungen. Die Resonanz des Verbindungsrohres Motor-Schalldämpfer beschränkt sich dann nicht allein auf die Verstärkung der Auspuffgrundfrequenz oder einer ihrer Obertöne. Es treten vielmehr neue, hohe Frequenzen mit extrem großen Amplituden auf, die der nachfolgende ,Schalldämpfer nicht ausreichend zurückhalten kann, so daß ein lautes, schmetterndes Geräusch zu hören ist (sog. pseudoharmonischer Zerfall), das man vor allem bei Lastfahrzeugen häufig beobachten kann.
• Zur Unterdrückung dieser Resonanzen soll erfindungsgemäß der Schallströmung innerhalb der Rohre Schwingungsenergie in solcher Weise entzogen werden, daß die Gleichströmung nicht nachteilig beeinflußt wird. Es läßt sich experimentell und theoretisch zeigen:, .daß dies nach Abb. 3 durch eine erfindungsgemäße Dämpfungskammer 6 möglich ist, die Schallschluckmaterial 7 enthält und über eine Öffnung 8 mit dem Rohrstück i in Verbindung steht. In Abb. i ist als gestrichelte Kurve das Verhältnis der Schalldruckamplituden am Rohrende 4. zur Amplitude am Rohranfang 2 für die Anordnung nach Abb. 3 aufgetragen. Der große Vorteil gegenüber dem glatten Rohr, ohne angebaute Dämpfungskammer, ist aus dem Vergleich der beiden eingezeichneten Kurven ersichtlich. Die Wirkungsweise -der Dämpfungskammer beruht auf dem Energieentzug durch Eindringen einer Schallwelle 9 (s. Abb. 3) in die Dämpfungskammer 6@ Durch dieerfindungsgemäße große Längserstreckung von 6 wird die eingedrungene Welle auch bei tiefen Frequenzen nur zu einem ganz geringen Teil wieder in das Rohr 4 zurückgeworfen. Damit diese Schal.lschluckwirkung genügend groß ist, muß die Dämpfungskammer genügend lang und soll der Strömungswiderstand des Dämpfungsmaterials optimal gewählt werden. Die Wirkung wird noch gesteigert, wenn die Dichte des Dämpfungsmaterials 7 in der Nähe der Eintrittsöffnung 8 gering und in der Nähe des Bodens io@ der Dämpiungskammer groß gewählt wird (erleichtertes Eindringen der Schallwelle 9). Dies kann z. B. durch verschieden dicht gepreßte Formlinge aus Schallschluckmaterial erreicht werden (s. Abb. 4).
• Zur Ausbildung und Anordnung der Dämpfungskammer 6 soll noch - folgendes festgestellt werden Die Querschnittsform der Kammer kann beliebig sein. Die Längserstreckung muß nicht geraidlinig, sondern kann auch gekrümmt, z. B. aus Raurnersparnisgründen auch spiralig geformt sein. Das Verhältnis !der Ouerschnittsfläehe der Dämpfungskammer 6 zur O_uerschnittsfläche des Rohrstücks ii soll etwa zwischen o,5 und 3 liegen. Kleinere Querschnitte von 6 sind zu wenig wirksam, größere Querschnitte sind unwirtschaftlich. Die Öffnung 8 kann aus einer Öffnung oder zur Verringerung des Gleichstromwiderstandes aus zahlreichen kleineren Einzelöffnungen gebildet sein, wie dies z. -I3. Abb. 5 zeigt. Der Gesamtquerschnitt der Eintrittsöffnungen 8 soll etwa gleich dem Querschnitt der Dämpfungskammer 6 oder etwas größer sein. An einem zu dämpfenden Rohrstück kann eine Dämpfungskammer oder es können mehrere Kammern angeordnet werden (Abb.6). Diese können, wie dies Abb.5 zeigt, akustisch parallel geschaltet werden.
• Als zweckmäßig, jedoch nicht als grundsätzlich nötig,- hat es sich erwiesen, die Dämpfungskammern entlang ,des Rohrstücks i oder überhaupt rund um das Rohrstück u zu legen, wie dies die Abb. 4, 5 und 6 zeigen. Die Warndung des Rohrstücks i bildet dann gleichzeitigdie Innenwandung der Dämpfungskammern.
• Abb. 7 zeigt schließlich beispielsweise, auf welche Weise bei einem Schalldämpfer die Resonanzstellen der -Verbindungsrohre und des Endrohres durch die erfindungsgemäßen Dämpfungskammern 6 unterdrückt werden können.
• Der technische Fortschritt der Erfindung gegenfber dem bisherigen Zustand besteht darin, daß eine wesentlich wirksamere - Unterdrückung der Resonanzerscheinung von Rohren bei geringem Raumbedarf möglich ist, ohne daß ein erhöhter Gleichstromwiderstand sich ergibt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Unterdrückung von Durchlaß-Resonanzen bei Rohrstücken, die von pulsierender Strömung durchflossen werden, vor allem für Ansäug- und Abgasleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß an :das Rohrstück (.i) eine oder mehrere langgestreckte Dämpfungskammern (6) beliebiger Querschnittsform über eine oder mehrere Öffnungen (8) akustisch angeschlossen werden und wobei diese Dämpfungskammern etwa den o,5- bis 3fachen Querschnitt des Rohrstücks aufweisen.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, @daß die angeschlossenen Dämpfungskammern (6) mit porösem Schallschluckmaterial (7) ganz oder teilweise gefüllt sind, und wobei gegebenenfalls der Strömungswiderstand des Schallschluckmaterials in der Nähe der Öffnung (8) gering, in größerem Abstand von der Öffnung groß gewählt wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungskammern das resonanzfrei zu machende Rohrstück (@i) umgeben.