DE9315426U1

DE9315426U1 - Silencer

Info

Publication number: DE9315426U1
Application number: DE9315426U
Authority: DE
Original assignee: JETMARINE AG ZUG
Current assignee: JETMARINE AG ZUG
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 1993-12-23
Anticipated expiration: 2003-10-13

Description

Schalldämpfersilencer

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für die Auspuff-Schalldämpfung, mit mindestens einem porösen Absorber als Absorbtionsdämpfer, insbesondere für einen Antriebsmotor eines Wasserfahrzeuges.The invention relates to a silencer for exhaust sound attenuation, with at least one porous absorber as an absorption silencer, in particular for a drive motor of a watercraft.

Schalldämpfer sind in vielfacher Ausbildung bekannt. Ihre Wirkung beruht auf der Ausdämpfung der Schallschnelle, d.h. der Wechselströmung durch Reibung in porösen Stoffen von großer innerer Oberfläche wie Asbest-, Glas- und Metallwolle. Die Anordnung des Absorbtionsmaterials ist derart, daß der Abgasstrom mittels Berührerzwischenwand von der Oberfläche des Schluckstoffes getrennt ist, so daß akustische Kettenglieder, d.h. Resonatoren gebildet werden, von denen mindestens zwei bis fünf Resonatoren innerhalb eines zylindrischen Gehäuses angeordnet sind; vgl. Bussien "Automobiltechnisches Handbuch", Band 1, 18. Aufl., Berlin 1965, S. 866.Silencers are known in many different designs. Their effect is based on the damping of the sound velocity, i.e. the alternating flow through friction in porous materials with a large internal surface such as asbestos, glass and metal wool. The arrangement of the absorption material is such that the exhaust gas flow is separated from the surface of the absorbing material by means of a contact partition, so that acoustic chain links, i.e. resonators, are formed, of which at least two to five resonators are arranged within a cylindrical housing; cf. Bussien "Automobiltechnisches Handbuch", Volume 1, 18th edition, Berlin 1965, p. 866.

Abgesehen davon, daß Asbest-, Glas- und Metallwolle relativ hohe Strömungswiderstände aufweisen, ist ihre Verwendung im Bereich der Schalldämmung für Schiffsmotoren wenig geeignet, da dort sowohl durch das Auspuffgas/Kühlwassergemisch als auch durch Spritzwasser solche Gewebe sich rasch voll Wasser saugen und ihre Schalldämpfungseigenschaft schnell verlieren, ganz abgesehen davon, daß dabei der Strömungswiderstand stark ansteigt, was sich auf die Motorleistung negativ auswirkt.Apart from the fact that asbestos, glass and metal wool have relatively high flow resistances, their use in the field of soundproofing for ship engines is not very suitable, since such fabrics quickly become full of water due to both the exhaust gas/cooling water mixture and splash water and quickly lose their soundproofing properties, not to mention the fact that the flow resistance increases significantly, which has a negative effect on the engine performance.

Zur Geräuschminderung der aus den Entlüftungsleitungen fluidischer Systeme austretenden und sich dabei entspannenden Druckluft werden Schalldämpfer verwendet,Silencers are used to reduce the noise of compressed air escaping from the vent lines of fluid systems and expanding in the process.

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die einen porösen Körper aus Sintermetall oder Kunststoff aufweisen, durch den der Luftstrahl ins Freie geleitet wird.which have a porous body made of sintered metal or plastic through which the air jet is directed to the outside.

Solche Schalldämpfer können in aller Regel bei Verbrennungsmotoren nicht angewendet werden, da ihr Strömungswiderstand für mit Verbrennungspartikeln durchsetzte Auspuffgase zu hoch ist und diese Temperaturen bis über 900° Celsius betragen können.Such silencers cannot generally be used in combustion engines because their flow resistance is too high for exhaust gases containing combustion particles and these temperatures can reach over 900° Celsius.

Andererseits besteht insbesondere für kleine Bootseinheiten ein erheblicher Bedarf für kleinbauende einfach zu handhabende Schalldämpfer, da dort der zur Verfügung stehende Raum sehr beengt ist.On the other hand, there is a considerable need for small, easy-to-handle silencers, especially for small boats, as the space available is very limited.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen neuen Schalldämpfer für die Auspuff-Schalldämpfung eines Schiffs- oder Bootsmotors zu schaffen, der aus modularen Bausteinen bestehend zu beliebigen Auspuffgrößen und dementsprechend unterschiedlichen Kammergrößen zusammenfügbar ist. The invention is therefore based on the object of creating a new silencer for the exhaust soundproofing of a ship or boat engine, which can be assembled from modular components to form any exhaust size and correspondingly different chamber sizes.

Ausgehend von einem Schalldämpfer für die Auspuff-Schalldämpfung mit mindestens einem porösen Absorber als Absorbtionsdämpfer ist gemäß der Erfindung diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein fester, blasenförmig offenporig strukturierter Keramikschaum mit 10 bis 30 Poren pro 2,54 cm (10 bis 30 ppi) in rechteckiger quadratischer oder runder Querschnittsform als die Querschnittsfläche des Auspuff-Strömungskanals mindestens teilweise bedeckender Absorber ausgebildet ist.Starting from a silencer for exhaust sound attenuation with at least one porous absorber as an absorption damper, this object is achieved according to the invention in that a solid, bubble-shaped, open-pore structured ceramic foam with 10 to 30 pores per 2.54 cm (10 to 30 ppi) in a rectangular, square or round cross-sectional shape is designed as an absorber that at least partially covers the cross-sectional area of the exhaust flow channel.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Absorber Teil eines Einkammer-Schalldämpfers.
35According to a further feature of the invention, the absorber is part of a single-chamber silencer.
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In Abhängigkeit der Motorleistung ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Absorber jeweilsDepending on the engine power, according to a further feature of the invention, the absorber is

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Teil einer Reflexionskammer eines mehrere Reflexionskammern aufweisenden Schalldämpfers.Part of a reflection chamber of a silencer having several reflection chambers.

Vorteilhafterweise sind die Außenwandungen des Schalldämpfers als ein Gummi- oder Neoprenschlauchstück ausgebildet, in das ein oder mehrere Absorber zwecks Bildung ein oder mehrerer Reflexionskammern eingesetzt sind und dessen Stirnseiten ein Ein- bzw. Auslaßstück zugeordnet sind.
10Advantageously, the outer walls of the silencer are designed as a piece of rubber or neoprene hose into which one or more absorbers are inserted to form one or more reflection chambers and whose front sides are assigned an inlet or outlet piece.
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Unabhängig von seiner geometrischen Ausbildungsform weist der Schalldämpfer neben dem Gasauslaß wenigstens eine Wasserabflußöffnung auf.Regardless of its geometric design, the silencer has at least one water drainage opening in addition to the gas outlet.

Durch die Erfindung wird ein wenig Raum beanspruchender, an beliebige Einbauverhältnisse und an unterschiedliche Motorleistung leicht anpaßbarer, wohlfeiler Schalldämpfer geschaffen, der, wie Versuche gezeigt haben, eine hervorragende Lärmdämpfung ohne nennenswerte Minderung der Leistung des Verbrennungsmotores ermöglicht. Der blasenförmig, offenporig strukturierte, feste Keramikschaum ist gegenüber Wasser völlig unempfindlich, behält auch bei hohen Temperaturen (bis über 1000°) seine struktur und weist, was besonders vorteilhaft ist, einen sehr niedrigen Strömungswiderstand für die durchströmenden Auspuffgase auf. Die vorteilhafte Ausbildung des Absorbers als Einsatz ermöglicht diesen an jede handelsübliche Schlauchgröße anzupassen, was zu einer großen Flexibilität in der Ausgestaltung des Auspuffsystems insbesondere unter Berücksichtigung der beengten Raumverhältnisse bei Wasserfahrzeugen z.B. in Form von Booten führt. Darüberhinaus ist der neue Schalldämpfer überaus einfach herstellbar, da im wesentlichen handelsübliche Bauelemente verwendet werden, die entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall auf einfache Weise zusammenfügbar sind.The invention creates a low-cost silencer that takes up little space, can be easily adapted to any installation conditions and to different engine power, and which, as tests have shown, enables excellent noise reduction without significantly reducing the performance of the combustion engine. The bubble-shaped, open-pored, solid ceramic foam is completely insensitive to water, retains its structure even at high temperatures (up to over 1000°) and, what is particularly advantageous, has a very low flow resistance for the exhaust gases flowing through it. The advantageous design of the absorber as an insert enables it to be adapted to any commercially available hose size, which leads to great flexibility in the design of the exhaust system, particularly taking into account the confined space conditions in watercraft, e.g. in the form of boats. In addition, the new silencer is extremely easy to manufacture, since it essentially uses commercially available components that can be easily put together according to the respective application.

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Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Im einzelnen zeigen
5The invention is described below with reference to an embodiment shown in the drawing. In detail,
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Figur 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer als Anbaueinheit ausgebildeten Anordnung für die Vortriebserzeugung für ein Wasserfahrzeug mit dem Schalldämpfer gemäß der ErfindungFigure 1 is a partially sectioned side view of an arrangement designed as an add-on unit for generating propulsion for a watercraft with the silencer according to the invention

Figur 2 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch den Schalldämpfer gemäß Figur 1,Figure 2 shows an enlarged section through the silencer according to Figure 1,

Figur 3 einen Querschnitt durch den SchalldämpferFigure 3 a cross section through the silencer

gemäß Figur 2 undaccording to Figure 2 and

Figur 4 mögliche Einbaulagen des Schalldämpfers gemäß der Erfindung.Figure 4 possible installation positions of the silencer according to the invention.

Am Heck eines in Figur 1 nicht näher dargestellten Wasserfahrzeuges - z.B. am Bootsspiegel BS eines Schlauchbootes - ist eine dort befestigte Anordnung A zur Erzeugung des gewünschten Vortriebes in Form eines Wasserstrahlantriebes dargestellt. Die Anordnung A umfaßt ein Motoraggregat M und ein Pumpenaggregat P, das über einen Einlauf E Wasser aufnimmt, beschleunigt, und über eine Düse D ausstößt. Die Motor- und die Pumpenaggregate M und P stehen über eine Kraftübertragungsvorrichtung K miteinander in Antriebsverbindung. Die mit Kühlwasser versetzten Verbrennungsabgase des Motoraggregats M werden über einen Abgaskrümmer AK einem Schalldämpfer S zugeführt und über ein Auspuffrohr R ausgestoßen.At the stern of a watercraft not shown in detail in Figure 1 - e.g. on the transom BS of an inflatable boat - an arrangement A is shown attached there to generate the desired propulsion in the form of a water jet drive. The arrangement A comprises a motor unit M and a pump unit P, which takes in water via an inlet E, accelerates it and expels it via a nozzle D. The motor and pump units M and P are connected to one another via a power transmission device K. The combustion exhaust gases of the motor unit M mixed with cooling water are fed to a silencer S via an exhaust manifold AK and expelled via an exhaust pipe R.

Wie Figur 2 zeigt, umfaßt der Schalldämpfer S ein Schlauchstück 10 aus hitzebeständigem Gummi, KunststoffAs shown in Figure 2, the silencer S comprises a hose section 10 made of heat-resistant rubber, plastic

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oder Metall, ebensolche Einlaß- und Auslaßstücke 11 und 12, zwischen denen einzelne Kammern, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei aktive Kammern 13 und 14, gebildet sind. Diese Kammern werden von napfförmigen ebenfalls aus hitzebeständigem Kunststoff oder Metall bestehenden, im Durchmesser geringfügig größer als der Innendurchmesser des Schlauches gehaltenen, und dadurch im Einbauzustand durch Klemmung fixierten Einsatzstücken 16 begrenzt, die auf ihren dem Auslaßstück 12 zugewandten Flächen außermittig angeordnete auf den Einsatzstücken dort vorgesehene Durchbrüche 19 abdeckende Absorber 20 tragen.or metal, inlet and outlet pieces 11 and 12 of the same type, between which individual chambers, in the present embodiment two active chambers 13 and 14, are formed. These chambers are delimited by cup-shaped insert pieces 16, which are also made of heat-resistant plastic or metal, are slightly larger in diameter than the inner diameter of the hose and are thus fixed in place by clamping when installed, and which carry absorbers 20 arranged off-center on their surfaces facing the outlet piece 12 and cover openings 19 provided on the insert pieces.

Wie insbesondere aus Figur 3 hervorgeht, weisen die Einsatzstücke ferner in ihrem unteren Randbereich angeordnete Durchbrüche 21 auf, die als Abflußöffnungen für das beim Dämpfungsvorgang aus dem Auspuffgas ausfallende Wasser dienen. Die Lage der Durchbrüche 21 kann auf der Außenhaut des Schlauchstückes 10 durch Marken 30 angegeben sein, so daß die Einbaulage entsprechend der unterschiedlichen Bootstypen auf einfache Weise erkannt und der Einbau auch von ungeübten Arbeitskräften ausgeführt werden kann.As can be seen in particular from Figure 3, the inserts also have openings 21 arranged in their lower edge area, which serve as drainage openings for the water that falls out of the exhaust gas during the damping process. The position of the openings 21 can be indicated on the outer skin of the hose section 10 by means of marks 30, so that the installation position can be easily recognized according to the different boat types and the installation can also be carried out by untrained workers.

Es ist ferner möglich, sowohl die Durchbrüche 19 als auch die Durchbrüche 21 radial am Randbereich der Einsatzstücke 16 oder auf diesem verteilt anzuordnen, wobei der Durchbruchsquerschnitt den Erfordernissen entsprechend der zu bedienenden Motorleistung zu bemessen sind.It is also possible to arrange both the openings 19 and the openings 21 radially on the edge area of the inserts 16 or distributed thereon, wherein the opening cross-section is to be dimensioned according to the requirements of the engine power to be served.

Die Einlaß- und Auslaßstücke sowie die Einsatzstücke sind mit dem Schlauchstück 10 gasdicht verbunden, wobei erstere mittels Schlauchbindern 22 oder Federklemmmanschetten in ihrer Lage gehalten sind, über die Stutzen 23 und 24 vom Ein- und Auslaßstück sind die Zu-The inlet and outlet pieces as well as the insert pieces are connected to the hose piece 10 in a gas-tight manner, whereby the former are held in position by means of hose clamps 22 or spring clamp sleeves, the inlet and outlet pieces are connected via the connectors 23 and 24.

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und Ableitungen ebenfalls in an sich bekannter Weise z.B. mittels Kupplungsglieder 25 gasdicht verbunden.and discharge lines are also connected in a gas-tight manner in a conventional manner, e.g. by means of coupling elements 25.

Die Absorber 20 bestehen aus einem festen, blasenförmig 5 offenporig strukturierten Keramikschaum mit 10 bis 30 Poren pro 2,54 cm (10 bis 30 ppi) und können außer der dargestellten rechteckigen Form auch eine quadratische oder runde Querschnittsform aufweisen. Ein solcher Keramikschaum ist unter dem Warenzeichen SIVEX F der Firma Foseco Gesellschaft für Chemisch-metallurgische Erzeugnisse mbH Borken, Gelsenkirchener Straße 10 erhältlich. Die Absorber werden mittels nicht dargestellter Klammern klipp-artig in an sich bekannter Weise, oder durch aus der Raumfahrt bekannte, hitzebeständige Kleber im Durchbruch 19 des Einsatzstückes 16 gehalten.The absorbers 20 consist of a solid, bubble-shaped 5 open-pore structured ceramic foam with 10 to 30 pores per 2.54 cm (10 to 30 ppi) and can have a square or round cross-sectional shape in addition to the rectangular shape shown. Such a ceramic foam is available under the trademark SIVEX F from Foseco Gesellschaft für Chemisch-metallurgische Erzeugnisse mbH Borken, Gelsenkirchener Straße 10. The absorbers are held in the opening 19 of the insert piece 16 by means of clips (not shown) in a manner known per se, or by means of heat-resistant adhesives known from aerospace.

Je nach Art und Leistung des Motoraggregates M sind die Größe der Einsatzstücke und der zugeordneten Absorber durch einfache Versuche bestimmbar. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Einsatzstücke derart in das entsprechend auszuwählende Schlauchstück eingesetzt, daß die Absorber 20 gegeneinander versetzt zur Wirkung gelangen. Auf diese Weise entsteht ein aus modulasen Bausteinen bestehender Schalldämpfer aus einer Kombination von Schallabsorber und Reflexionsschalldämpfer. Hierbei ist darauf zu achten, daß die Durchbrüche 19 jeweils in Bezug auf Figur 3 nahe dem Rand der Einsatzstücke angeordnet sind. Ebenso ist die Größe der einzelnen Kammern und damit auch die Länge des Schlauchstückes 10 durch einfache Versuche rasch bestimmbar. Nach Aufsetzen und Befestigen von Ein- und Auslaßstück an den Stirnseiten des Schlauchstückes 10 ist der beschriebene Schalldämpfer betriebsbereit.Depending on the type and performance of the engine unit M, the size of the inserts and the associated absorbers can be determined by simple tests. In the example shown, the inserts are inserted into the appropriately selected hose section in such a way that the absorbers 20 are offset from one another. In this way, a silencer consisting of modular components is created from a combination of sound absorber and reflection silencer. Care must be taken here that the openings 19 are arranged close to the edge of the inserts in relation to Figure 3. The size of the individual chambers and thus also the length of the hose section 10 can also be quickly determined by simple tests. After placing and fastening the inlet and outlet pieces on the front sides of the hose section 10, the silencer described is ready for use.

Selbstverständlich können, wenn damit gute Schalldämpfungsergebnisse erzielbar sind, alle Absorber 20Of course, if good soundproofing results can be achieved, all absorbers 20

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gleichachsig zum Schlauchstück 10 angeordnet sein. Bei Motoraggregaten sehr geringer Leistung kann auch lediglich ein Einsatzstück mit entsprechend dimensioniertem Absorber zur geforderten Schalldämpfung ausreichend sein.be arranged coaxially with the hose section 10. In the case of very low-power motor units, just one insert with an appropriately dimensioned absorber may be sufficient to achieve the required sound insulation.

Mögliche Einbaulagen des Schalldämpfers sind in der Figur 4 dargestellt. Bei gleicher Baulänge X und gleichem Durchmesser Y sind dort dem jeweiligen Schlauchstück 10 unterschiedlich geformte Ein- und Auslaßstücke 11 und 12 zugeordnet, um den vorstehend beschriebenen Schalldämpfer den jeweiligen Raumverhältnissen anpassen zu können.Possible installation positions of the silencer are shown in Figure 4. With the same overall length X and the same diameter Y, differently shaped inlet and outlet pieces 11 and 12 are assigned to the respective hose section 10 in order to be able to adapt the silencer described above to the respective spatial conditions.

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Claims

SchutzansprücheProtection claims

1. Silencer for exhaust sound dampening, with at least one porous absorber as absorption damper, in particular for a drive motor of a watercraft, characterized in that a solid, bubble-shaped, open-pore structured ceramic foam with 10 to 30 pores per 2.54 cm (10 to 30 ppi) in rectangular, square or round cross-sectional shape is designed as an absorber 20 which at least partially covers the cross-sectional area of the exhaust flow channel.

2. Silencer according to claim 1, characterized in that the absorber (20) is part of a single-chamber silencer.

3. Silencer according to claim 1, characterized in that the absorber (20) is part of a reflection chamber of a silencer (S) having several reflection chambers (13, 14).

4. Silencer according to claims 1 to 3, characterized in that the outer wall of the reflection chambers (13, 14) is formed by a piece of hose (10) into which one or more inserts (16) carrying absorbers (20) are inserted.

5. Silencer according to claims 1 to 4, characterized in that water drainage openings (21) are provided in the insert pieces (16).

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6. Silencer according to claims 1 to 5, characterized in that a hose piece (10) with a circular cross-section (10) comprises a plurality of cup-shaped insert pieces (16) which delimit reflection chambers (13, 14) and which carry absorbers (20) covering openings (19) provided on the insert pieces, and that an inlet piece (11) and an outlet piece (12) are assigned to the end faces of the hose piece (10).
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7. Silencer according to claims 1 to 6, characterized in that the position of the marks (30) identifying the openings (21) are arranged on the outer surface of the hose piece (10).

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