DE9207838U1 - Schalldämpfer - Google Patents

Description

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft Schalldämpfer, insbesondere für Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren,, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Reduzierung von unerwünschten Scha I I !component en beispielsweise in Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren werden drei physikalische Grundprinzipien angewendet: die Absorption mit schalldämpfenden Materialien, die Reflexion an plötzlichen Wellenwiderstandssprüngen der scha L I führenden Rohrleitungen und die Interferenz durch Überlagerung gLeichfrequenter Schallwellen, die gegenüber dem Original-Schall um 180 Grad phasenverschoben sind.

Eine technisch relativ einfache Realisierung des Reflexionsprinzips ist der an die abgasführende Rohrleitung angekoppelte Helmholtz-Resonator. Nachteilig ist hierbei, daß jeder Helmholtz-Resonator nur eine Resonanzfrequenz besitzt. Zur Schalldämpfung über einen breiteren Frequenzbereich sind entweder mehrere Resonatoren erforderlich, wodurch ein erheblicher Platzbedarf entsteht, oder die Resonanzfrequenz des He Imho 11z-Resonat&ogr; rs muß über geeignete Stellvorrichtungen verändert werden. Hierzu sind bereits Vorschläge ergangen, etwa in der Form, daß eine Begrenzungswand des Helmholtz-Resonators beweglich gemacht und über einen computergesteuerten Schrittmotor verstellt wird.

Eine weitere technisch einfache Realisierung des Reflexionsprinzips ist die Lambda-VierteL-Leitung in Form eines am Ende verschlossenen Rohrstücks definierter Länge, seitlich an die abgasführende Rohrleitung angekoppelt.

Der vorliegenden Erfindung Liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Scha L Idämpfer der eingangs genannten Art anzugeben, der es ermöglicht, mit einem Helmholtz-Resonator konstanten Volumens und mit einfachen mechanischen Maßnahmen mehrere Frequenzen mit definiertem Frequenzabstand zu dämpfen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen gattungsgemäßen Schalldämpfer mit den Merkmalen gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1.

Die einfachste Realisierung des erfindungsgemäßen Schalldämpferprinzips ist der zwei-halsige Helmholtz-Resonator, ergänzt durch eine Klappe oder ein Ventil, die eines der beiden zum Resonator führenden Rohre verschließen. Ist die Klappe offen, ergibt sich ein hoch-frequenter Resonator. Ist die Klappe geschlossen, ergeben sich ein tiefer-frequenter Resonator und eine Lambda-Viertel-Lei tung.

Der wesentliche Unterschied der Erfindung gegenüber früheren Vorschlägen besteht darin, daß die beiden Koppelhälse mit einem kurzen Verbindungs-Rohrstück gekoppelt sind. Dadurch tritt zwischen beiden eine Phasenkopplung mit vorwählbarer Phasenverschiebung ein. So wird es möglich, die zweite Resonanzfrequenz fast beliebig zur ersten zu wählen, so daß abhängig von der Klappen- bzw. Ventilstellung z. B. die 3/4-Lambda- oder die 5/A-Lambda-Resonanz gedämpft werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können die Koppelhälse unterschiedliche Längen und Durchmesser, haben. Das Rohrstück zwischen den Koppelhälsen kann zur Verbesserung der Reflexionseigenschaften im Durchmesser stark verringert werden. Bei höheren Drehzahlen mit größerem Gasdurchsatz wird dann durch das Öffnen von Klappe bzw. Ventil nicht nur auf die höhere Frequenz umgeschaltet sondern auch der Abgasstrom durch das Resonatorvolumen

geleitet und so der Gegendruck gesenkt.

Im einfachsten FaLL wird in das Ende des verschließbaren Koppelrohrs eine Drehklappe eingebaut. Alternativ dazu kann jedoch auch ein Ventilteller verwendet werden, der auf das Ende des Koppelrohrs aufgesetzt wird.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form dreier einfacher Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen jeweils schematisch

Fig. 1 eine erste Ausführungsf&ogr;rm eines Schalldämpfers mit einem zweihalsigen Helmholtz-Resonator,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsf&ogr;rm eines Schalldämpfers mit einem zweihalsigen Helmholtz-Resonator und

Fig. 3 eine dritte Version eines HeImhoItz-Resonat&ogr;rs mit kurzem, dünnem Verbindungsrohr , bei der der Abgasstrom durch das Resonator-Volumen geleitet werden kann.

Fig. 1 zeigt eine Rohrleitung 1 , beispielsweise Teil einer Abgasanlage von Verbrennungsmotoren. Weiterhin erkennt man einen Helmholtz-Resonator 2, angekoppelt über zwei rohrförmige Koppelhälse 3, 4. Der eine Koppelhals 3 ist kürzer, der andere Koppelhals 4 länger. Beide Koppelhälse 3, 4 sind gegenseitig beabstandet und mittels eines Verbindungsroh rs tueks 5 miteinander verbunden, so daß zwischen beiden eine Phasenverschiebung bezüglich der in der Rohrleitung 1 vorhandenen Sc ha LLfrequenzen besteht. Der längere Koppelhals 4 ist an seinem von der Rohrleitung 1 abgewandten Ende mit einer Drehklappe 5 verschließbar.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung. Hier ist das Abgasrohr 1 durch den Helmholtz-Resonator 2 hindurchgeführt.

Der Längere KoppeLhaLs 4 ist durch einen auf sein Ende aufsetzbaren VentiL te LLer 6 verschLießbar. Beide KoppeLhäLse 3, 4 sind platzsparend gefaltet.

Ein gemäß Fig. 2 ausgeführter Prototyp hatte folgende Werte:

Volumen des HeLmho 11z-Resonat&ogr; rs : 8 L Länge des kürzeren Koppe I ha Lses 3: 200 mm Länge des längeren KoppeLhaLses 4: 400 mm Länge des Verbindungsroh rs 5: 400 mm

Es ergaben sich folgende drei Resonanzfrequenzen:

f1: 60 Hz
f2: 100 Hz

f3: 170 Hz

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausgestaltung. Auch hier ist das Abgasrohr 1 durch den Helmholtz-Resonator 2 hindurchgeführt, jedoch in Form von zwei getrennten Rohrstücken. Das Verbindungsrohr 5 verbindet die beiden Abgas roh rstücke 1, so daß auch bei aufsitzendem Ventilteller 6 eine Abgasströmung möglich ist. Der Durchmesser des Verbindungsrohrs 5 ist gegenüber dem Durchmesser der Abgas roh rs tueke 1 bzw. der Koppelhälse 3, 4 reduziert, so daß ein zusätzlicher Reflexionseffekt entsteht, der eine weitere Reduzierung des Störschalls ermöglicht. Der reduzierte Querschnitt des Verbindungsroh rs 5 stört nicht. Der Ventilteller 6 ist geschlossen, wenn tiefe Resonanzfrequenzen benötigt werden, was bei geringen Drehzahlen der FaIL ist. Bei geringen Drehzahlen ist aber auch der Abgasdurchsatz gering. Bei höheren Drehzahlen wird der Ventilteller 6 geöffnet, um die Resonanzfrequenz des He lmho 11z-Resonato rs 2 zu erhöhen, worauf die Abgase ihren Weg auch durch das Volumen des He lmho 11z-Resonat&ogr; rs 2 nehmen können.

Es versteht sich, daß bei Verwendung weiterer verschließbarer Verbindungsrohre weitere Resonanzfrequenzen erzeugt werden können, wobei das VoLumen des HeLmhoLtz-Resonat&ogr;rs jeweils konstant bleibt.

Claims (8)

; Seita;6. Schutzansprüche :

1. Schalldämpfer, insbesondere für AbgasanLagen von Verbrennungsmotoren, mit einem an eine abgasführende Rohrleitung (1) akustisch angekoppelten Helmholtz-Resonator (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Helmholtz-Resonator (2) wenigstens zwei rohrförmige Koppelhälse (3, 4) besitzt, daß die beiden Koppelhälse (3, 4) gegenseitig beabstandet und über ein Verbindungsrohr (5) miteinander verbunden sind und daß wenigstens ein Koppelhals (4) ganz oder teilweise verschließbar ist.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelhälse (3, 4) unterschiedlich lang sind.

3. Schalldämpfer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelhälse (3, 4) unterschiedliche Durchmesser haben.

4. Schalldämpfer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der längere Koppelhals (4) verschließbar ist.

5. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelhals (4) an dem der Rohrleitung (1) abgewandten Ende verschließbar ist.

6. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in das Ende des Koppelhalses (4) eine Drehklappe (7) eingebaut ist.

7. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Ende des Koppelhalses (4) ein Ventilteller (6) aufsetzbar ist.

8. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch

gekennzeichnet, daß das Verbindungsrohr (5) zwischen den KoppeLhäLsen (3, 4) einen gegenüber diesen verringerten Durchmesser besitzt.