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Schalldämpfer Gegenstand der Erfindung ist ein Schalldämpfer mit geradem
Schall- und Gas-Hauptdurchgangskanal, dessen Wand gelocht ist und der von einem
mit schallschluckendem Material vollständig gefüllten Mantel umgeben ist.
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Der Hauptmangel der bekannten Schalldämpfer dieser Art liegt in der
verhältnismäßig schwachen Dämpfung niederfrequenter Schallwellen. Bei den üblichen
vollgepackten Schalldämpfern hängt die niedrigste Frequenz, für die eine erhebliche
Dämpfung erreicht wird, vom radialen Abstand des Hauptkanals von der Wand des
- umgebenden Mantels ab. Ist dieserAbstand gleich einem Viertel einer Schallwellenlänge,
so erhält man bei sonst gleichen Verhältnissen ein Maximum der Dämpfung. Natürlich
können niederfrequente Schallwellen dadurch gedämpft werden, daß man Schalldämpfer
von großem Durchmesser verwendet, doch sind solche Schalldämpfer häufig infolge
der räumlichen Verhältnisse der Anlage nicht anwendbar und außerdem zu teuer. Da
ferner die Regel der radialen Tiefe für eine maximale Dämpfung auch auf das Hochfrequenzende
des Schallspektrums zutrifft, kann jeder Dämpfungsgewinn im Bereich der
niedrigen
Frequenzen durch einen Dämpfungsverlust im Bereich der hohen Frequenzen mehr oder
weniger entwertet werden. Überdies kann eine dicke Lage von schallschluckendem Material
in Schalldämpfern von großem Durchmesser wirksam für die Dämpfung niedrigier Frequenzen,
aber völlig unwirksain fürdie Dämpf unghoher Frequenzen sein.
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VerschiedeneVersuche sind gemacht worden, um die Wirksamkeit von Schalldämpfern
bei niederfrequenten Schallwellen zu verbessern. Beispielsweise ist vorgeschlagen
worden, zur Verbesserung des Einflusses auf niedrige Frequenzen den gelochten Hauptkanal
mit einem zweiten gelochten Rohr innerhalb des umschließenden Mantels züi umgeben
und das. schallschluckende Material nur zwischen den beiden gelochten Rohren anzuordnen.
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Ferner ist vorgeschlagen worden, bei einem Schalldämpfer, bei dem
der Raum zwischen dem gelochten Rohr und dem Mantel der Kammer vollständig mit schallschluckendem
Material angefüllt ist, in dieses mehrere Lagen eines durchlässigen Flä,chengebil-des,
z. B. eine in, Spiralwindungen vom Rohr zum Außenmantel laufende Bahn aus Drahtgeflecht,
Drahtgewebe oder gelochtem Blech einzubetten.
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Weiterhin sind vollgepackte Schalldämpfer hergestellt worden, bei
denen der gerade Hauptkanal exzentrisch zum zylindrischen Mantel angeordnet ist,
so daß zwischen beiden, verschiedene radiale Abstände Wechselnde bestehen' radiale
Abstände zwischen dem Hauptkanal und dem Außenmantel haben sich auch schon dadurch
ergeben, daß dem Außenmantel zur Verbesserung der Wärmeabgabe Wellenform gegeben
wurde, doch wurde dadurch bei gegebenem Außendurchmesser die Aufnahmefähigkeit für
schallschluckendes Material -herabgesetzt. Außerdem können sich die in denWellentälern
auftreffenden Schallwellen nicht genügend frei quer zur Längsrichtung ausbreiten.
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Schließlich sind, um den Absorptionskoeffizienten für niedrige Frequenzen
zu erhöhen, schallschluckende Umhüllungen hergestellt worden, bei denen Schichten
von schallschlucke-ndem Material und dünne, biegsame Trennwände abwechseln, die
im Sinne einer akustischen Beschwerung des Materials zusammenwirken und es dadurch
bei niedrigen Frequenzen wirksamer machen.
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Gemäß der Erfindung wird von dem Prinzip des verschiedenen radialen
Abstandes zwischen dem Hauptkanal und einer undurchlässigen Wand Gebrauch gemacht,
die entweder durch den äußeren Mantel des Schalldämpfers oder durch eine oder mehrere
in das schalldämpfende Material eingebettete unnachgiebige undurchlässigeStauplatten
gebildet sein kann. Der außerhalb einer eingebetteten Stauplatte liegende Teil des
Mat erials steht mit dem Hauptkanal'nicht durch die eingebetiete Wand, sondern durch
das schalldämpfende Material in Verbindung, das einen Teil des Hauptkanals umgibt,
der nicht von der erwähnten Stauplatte umgeben ist. Hieraus ergibt sich ein längerer
akustischer Weg von einem Teil des Hauptkanals, der nicht von einer eingebetteten
Stauplatte umgeben ist, als es allein auf Grund des radialen Abstandes der Fall
ist.
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In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
schematisch dargestellti Fig. i ist ein Längsschnitt ' durch einen üblichen
vollgepackten Schalldämpfer; Fig.:2 zeigt in ähnlicher Darstellung wie Fig. i einen
gemäß der Erfindung ausgeführten einfachen Schalldämpfer; Fig. 3 zeigt, ebenfalls
in ähnl icher Darstellung, eine abweichende Bauart; Fig. 4 ist ein Querschnitt nach
der Linie 4-4 der Fig. 3;
Fig. 5 zeigt in ähnlicher Darstellung wie
Fig. 2 und 3 eine weitere Ausführungsform; Fig. 6 ist ein Querschnitt
nach der Linie 6-6 der Fig. 5;
Fig. 7 ist ein Längsschnitt einer
weiteren Ausführungsform nach der Linie 7-7 der Fig. 8;
Fig.
8 ist ein Querschnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 7;
Fig.
9 zeigt im Längsschnitt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel; Fig. io ist
ein Längsschnitt durch einen aus mehreren Abschnitten zusammengesetzten Schalldämpfer;
Fig. ii zeigt ebenfalls im Längsschnitt einen anders ausgeführten zusammengesetzten
Schalldämpfer; Fig. 12 ist ein Querschnitt nach der Linie 1:2-1:2 der Fig. ii; Fig.
13 zeigt in einem Diagramm die Leistungskurven, die sich bei Versuchen mit
den in Fig. I bis 8 dargestellten Schalldämpfern ergeben haben; Fig. 14 zeigt
die entsprechende Leistungskurve des Schalldämpfers der Fig. io.
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In Fig. i ist ein üblicher vollgepackter Schalldämpfer zum Vergleich
seiner Bauart und Wirkungsweise mit den erfindungsgemäß ausgeführten Schalldämpfern
dargestellt. Dieser bekannte Schalldämpfer besitzt einen im allgemeinen zylindrischen
Mantel 2o, der an den Enden durch Stirnwände:2i und 22, abgeschlossen ist und in
einem Abstand ein gelochtes Rohr:23 umgibt, das durch in der Mitte der Stirnwände
vorgesehene öffnungen hindurchgeht. Das Rohr:23 begrenzt den Hauptschall- und -gaskanal
2,4, der durch die Löcher des Rohres .23 mit der zwischen demMante12o und dem gelochten
Rohr:23 liegenden Kammer 26 akustisch verbunden ist. Die Kammer:26 ist mit
einer schallschluckenden Masse 27 vOllgefüllt. Dieser vollgepackte Schalldämpfer
entspricht in der Ausführung der T-TSA.-Patentsclirift 1811762.
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Bei jeder der in Fig. ?, bis 8 dargestellten Ausführungen von
Schalldämpfern sind ein Mantel, Stirnwände, ein gelochtes Rohr und eine schalldämpfende
Packung vorgesehen, die in jeder Beziehung mit den entsprechenden Teilen gemäß Fig.
i übereinstimmen und deshalb dieselben Bezugszeichen'tragen. Beim Ausprobieren der
verschiedenen neuen Dämpferausführung#n zum Vergleich
mit den üblichen
Dämpfern hatte jede Vorrichtung einen Mantel 2o von je 45,75 cm Durchmesser
und Länge, ein gelochtes Rohr 23 von 15,2,5 cm Durchmesser und enthielt als
schallschluckendes Material gesiebten Koks von etwa 62okg/m3Durchschnittsgewicht.
BeiD-urchführung der Versuche wurden ein Rauschgeräuscherzeuger mit Verstärkern
und ein Lautsprecher verwendet und je ein Mikrophon in dem Hauptschallkanal
zwischen dem Geräuscherzeuger und dem Schalldämpfersund hinter dem Schalldämpfer
in einem Abführungsrohr angeordnet, das mit dem Hauptschallkanal in Verbindung stand.
Bei Durchführung des Versuches mit dem Dämpfer gemäß Fig. io, dessen Ergebnis in
Fig. 14 dargestellt ist, war das zweite Mikrophon im Hauptschallkanal dicht bei
dem Schalldämpfer angeordnet und kein Abführungsrohr vorgesehen. Es ist daher anzunehmen,
daß die Kurve der Fig. 14 weniger günstige Ergebnisse widerspiegelt, als bei Verwendung
eines Abführungsrohres erzielt worden wären. Beim Ausprobieren des bekannten Schalldämpfers
gemäß Fig. i wurden die durch die Kurve A in Fig. 13 festgelegten
Werte aufgezeichnet.
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In Fig.:2 ist ein aus einem einzigen Abschnitt bestehender Schalldämpfer
gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei dem in einem vollgepackten Dämpfer
verschiedene Dicken von schallschluckendem Material den Schallwellen ausgesetzt
sind, um die Wirkung insbesondere am niederfrequentenEnde desSchallspektrums zu
verbessern. Hier erstreckt sich eine gebogene Stauplatte in Form einer zylindrischen
Hülse:29 von der Stirnwand 21 aus in der Längsrichtung des Mantels etwa bis zu seiner
Mitte. Die Hülse 29 ist konzentrisch mit dem inneren gelochten Rohr:23 angeordnet
und außerhalb von ihm befestigt. Sie hat einen Durchmesser von etwa 30,5 cm
und eine Länge von 23 cm, ist also etwa halb so lang wie der Mantel:2o und
hat etwa zwei Drittel des Manteldurchmessers und den doppelten Durchmesser des gelochten
Rohres 23.
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Es ist ersichtlich, daß in dem Gehäuse des Schalldämpfers wenigstens
drei verschiedene akustische Abstände vorhanden sind. Der kleinste Abstand ist der
zwischen dem Hauptkanal:24 und der gebogenen Platte 29. Der nächstgrößere Abstand
ist der zwischen dem Hauptkanal 24 und dem äuße.ren Mantel:2o, und der größte Abstand
ist- der Weg vom Hauptkanal auswärts durch die schallschluckende Masse
26 und weiter in der Längsrichtung zu der Stirnwand:2i. jeder dieser
Ab-
stände entspricht natürlich einem breiten Frequenzband, für das er die
maximale Dämpfung zustande bringt.
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Die Kurve B der Fig. 13 veranschaulicht die Wirkung der Vorrichtung
gemäß Fig. 2. Der Vergleich der Kurve B mit der Kurve A zeigt, daß der Dämpfer
gemäß Fig. 2 so gut wie in jedem Oktavband ein stärkere Dämpfung als der bekannte
Schalldämpfer (Fig. i) bietet.
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In Fig. 2 ist in der der Hülse 29 gegenüberliegenden Stirnwand 22
eine überkappte Füllöffnung 3o dargestellt, die das Füllen des Mantels 2o mit dem
schagschluckenden Material 27 erleichtert. Das Einfüllen kann am besten bei
aufrechter Stellung des Schalldämpfers, d. h. bei im wesentlichen senkrechter
Längsachse erfolgen.
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Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 und 4 hat die Stauplatte die
Form eines Halbzylinders 31, der sich zwischen den Stirnwänden 21 und :22 erstreckt,
ungefähr in der Mitte zwischen dem gelochten Rohr 23 und dem Mantel 2o verläuft
und das Rohr 23 wenigstens zur Hälfte konzentrisch umfaßt. Nach Fig. 4 erstreckt
die Trennwand 3 1 sich über einen Bogen von mehr als i8o'. Zufriedenstellende
Ergebnisse werden erzielt, wenn der Krümmungsbogen zwischen etwa i8o und etwa 240'
liegt. Eine durch eine Kappe abgeschlossene Füllöffnung 32
ist an der Oberseite
des Mantels 2o vorgesehen, so daß der Schalldämpfer mit schallschluckendem Material
vollgepackt werden kann, wenn er sich in waagerechter Stellung, d. h. mit
waagerecht verlaufender Längsachse, befindet.
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Die Versuchsergebnisse mit der Vorrichtung gemäß Fig. 3 und
4 sind durch die Kurve C der Fig. 13 dargestellt, und auch hier ist ersichtlich,
daß sie im Vergleich mit den mit dem bekannten Schalldämpfer erzielten, durch die
Kurve A dargestellten Ergebnissen sehr günstig sind.
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Fig. 5 und 6 stellen eine andere Ausführungsform eines
vollgepackten Schalldämpfers dar, bei der die Schallwellen durch verschieden dicke
Schichten des schallschluckenden Materials beeinflußt werden. Hier ist eine halbzylindrische
Stauplatte 33 vorgesehen, die in der Längsrichtung des Mantels 2o von der
Stirnwand:2i konzentrisch mit dem gelochten Rohr:23 bis über die Mitte der Mantellänge
verläuft und sich über einen Bogen von mindestens i8o' erstreckt, so daß sie das
Rohr 23 mindestens zur Hälfte umfaßt. Eine zweite halbzylindrische Stauplatte
23 verläuft von der Stirnwand:2:2 ebenfalls in der Längsrichtung des Mantels.2o
bis über dessen Mitte hinaus in einem radialen Abstand von dem Rohr 23 und
von der Stauplatte 33 und erstreckt sich ebenfalls mindestens über i8o' in
Übereinstimmung mit der Stauplatte 33 und konzentrisch zu ihr und zumRohr
23.
Die Stauplatte 33 befindet sich ungefälhr in einem Viertel des
radialen Abstandes zwischen dem Rohr 23 und dem Mantel 2o, während die Stauplatte
34 etwa in der Mitte dieses radialen Abstandes -liegt. EG ist ferner ersichtlich,
daß die freien Enden der Stauplatten 33 und 34 sich überlappen. Das schallschluckende
Material 27 für die Kammer 26 kann durch eine im Mantel 2o angeordnete
überkappte Füllöffnung und/oder durch eine überkappte Füll.7 öffnung 36 in
der Stirnwand 22 eingeführt werden. Das Füllen kann also bei waagerechter oder senkrechter
Lage des Schalldämpfers stattfinden.
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Die Leistungskurve D der Fig. 13 gibt die Versuchsergebnisse
mit dem Schalldämpfer gemäß Fig. 5 und 6 wieder. Die Versuchsergebnisse
lassen eine gleichmäßigere Dämpfung über den ganzen Frequenzbereich erkennen. Es
hat sich ferner gezeigt, daß am unteren Ende des Schallspektrums
die
Leistung des Schalldämpfers erheblich besser als bei dem bekannten Schalldämpfer
ist.
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Bei der Ausführung des Schalldämpfers gemäß Fig. 7 und
8 ist das gelochte Rohr:23 exzentrisch zu dem Mantel 2o angeordnet. Hier
ist auch eine im wesentlichen halbzylindrischeStanplatte 37 vorgesehen, die
sich zwischen den Stirnwänden 2,1 und .?2 erstreckt und exzentrisch zu' dem Rohr:23
und dem Mantel 2o angeordnet ist. Der Bogen der Stauplatte 37 nimmt annähernd
i8o' ein, und ihre eine Längskante 38 befindet sich im wesentlichen .mitten
zwischen dem Rohr 2,3 und dem nahen Teil des Mantels:2o, während ihre andere
Kante 39 im wesentlichen in der Mitte zwischen dem Rohr:23 und dem entfernten
Teil des Mantels 2o, liegt. Es befindet sich also zwischen der gelochten Wand des
Hauptschallkanals ünd der Stauplatte 37 bzw. dem Mantel 2o eine schalldämpfende
Schicht von sich stetig verändernder Dicke. Diese besondere Ausführung des Erfindungsgegetistandes
kann. vorteilhaft bei Anlagen Anwendung finden, bei denen die Raumverhältnisse die
Verwendung von Schalldämpfern von verhältnismäßig großem Durchmesser gestatten.
Das schallschluckende Material kann durch eine Mantelöffnung4o bei waagerechter
Lage des Schalldämpfers oder bei senkrechter Stellung durch eine in der einen Endwand
befindliche öffnung eingefüllt werden.
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Auch hier lassen die Versuchsergebnisse eine Verbesserung der Wirkung
im Vergleich mit dem bekannten Schalldämpfer erkennen, wie - sich aus einem
Vergleich der Kurve E der Fig. 13 mit der Kurve A ergibt.
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Bei dem Schalldämpfer gemäß Fig. 9 ist der im ,vesentlichen
zylindrische Mantel 41 durch Stirnwände 4:2, 43 abgeschlossen, die in mittlere
Öff-
nungen das den Hauptsdhallkanal 45 umschließende gelochte Rohr 44 aufnehmen.
Das die Kammer 46 zwischen deni Rohr 44 und dem Mantel 41 ausfüllende schallschluckende
Material 47 kann durch eine Füllöffnung 48 in der Stirnwand 4:2 eingeführt werden.
Bei dieser Ausführung ist an der Stirnwand 43 konzentrisch zu dem gelochten Rohr
44 eine kegelsturnpfförmige Hülse 49 befestigt, die etwa bis zur Mitte des Mantels
41 reicht und mit dem- verengten inneren Ende um etwa ein Drittel des radialen Abstandes
zwischen dem Mantel und dem Rohr 44 von diesem entfernt ist. Die HÜlse 49 hat die
Wirkung, daß die Schallwellen in der der Stirnwand 43 benachbarten Hälfte des Rohres
44 durch eine veränderliche Schicht von schallschluckendem Material beeinflußt werden,
um die Zwecke der Erfindung zu erfüllen.
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In Fig. io ist ein zusammengesetzter Schalldämpfer dargestellt, der
einen durch Stirnwände 51 und 52 mit konzentrischen Aufnahmeöffnungen für
das gelochte Rohr 53 abgeschlossenen zylindrischen Mantel 5o besitzt. Das
Rohr 53 umschließt denHauptschall- und -gaskana154. Mehrere zwischen dem
gelochten Rohr 53 und dem Mantel 5o verlaufende Querwände 50 teilen
den Schalldämpfer in eine Anzahl von Abschnitten ioo, ioi, 102, 103. Da die Trennwände
55 in ungleichmäßig-en Abständen längs des Rohres 53 angeordnet sind-,
haben die Schalldämpferabschnitte ioo bis 103 verschiedene Länge. Aber jeder _Abschnitt
ist ähnlich dem in Fig. 5 und 6 dargestellten Schalldämpfer, und jeder
von ihnen enthält eine innere gebogene Stauplatte 56 und eine äußere gebogene
Stauplatte 57. jeder Abschnitt ist mit schallschluckendem Material
58 vollgepackt, das in der Kammer zwischen dem Mantel 5o, dem gelochten Rohr
53 und den entsprechenden Stirnwänden untergebracht ist. Das schallschluckende.Material
kann in die einzelnen Abschnitte durch Füllöffnungen 59 im Mantel 5o eingebracht
werden.
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In Fig. 14 veranschaulicht die Kurve F die hochgradigen Versuchsergebnisse,
die mit dem in Fig.« 10 dargestellten Schalldämpfer erzielt wurden.
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Fig. ii zeigt eine weitere Schalldämpferausführung mit mehreren Abschnitten
104, io5, io6, 107 und io8, die durch einen Mantel 6o und dessen Stirnwände 61 und
62 begrenzt werden. Ein zwischen den Stirnwänden verlaufendes gelochtes Rohr
63 umschließt den Hauptschall- und -gaskanal 64. Zwei überkappte Füllöffnungen
65, 65 sind an sich diametral gegenüberliegenden Stellen in der Stirnwand
62 angeordnet. Die verschiedenen Ab-
schnitte des Schalldämpfers werden
ferner durch Querwände 66 abgegrenzt, die in unregelmäßigen Abständen längs
des Rohres 63 und in gleichen radialenAbständen von ihm angeordnet sind.
jeder der Abschnitte io,4 bis io8 enthält zwei diametral einander gegenüberliegende
geb o«gene Stauplatten 67 und 68, die in der Längsrichtung annähernd
bis zur Mitte eines jeden Abschnittes von einer Stirnwand oder von einer Zwischenwand
66 aus verlaufen. Die gebogenen Stauplatten 67 und 68 liegen
konzentrisch zum Rohr ' 63 und zum Mantel 6o, sind aber vom Rohr
63 verschieden weit entfernt. Die gebogenen Stauplatten 68 sind vom
gelochten Rohr 63 ebensoweit entfernt wie die Innenkanten der Querwände
66, und die Stauplatten 67 liegen in-größerer Entfernung vom Rohr
63 als die Innenkanten derWände66. Es weist also jeder Abschnitt eine Kammer
69 auf, die zwischen dem Mantel 60
und dem Rohr 63 liegt und
mit dem Hauptkanal 64 durch die Lochungen des Rohres 63 und durch die ringförmige
Öffnung 70 zwischen der Innenkante seiner Querwand 66 und dem Umfang
des Rohres 63 akustisch verbunden ist, wobei die ringförmige öffnung
70 eine Verbindung zwischen benachbarten Abschnitten darstellt. Die benachbarten
Ab-
schnitte enthalten die -Stauplatten 67 und 68 in versetzter
Anordnung, d. h. wenn die Stauplatte 68
sich in einem Abschnitt oben
befindet, liegt im benachbarten Abschnitt die Platte 67 oben.
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Bei allen dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen des -Erfindungsgegenstandes-
ist eine undurchlässige Stauvorrichtung vorgesehen, um Schallwellen auf eine undurchlässige
Wand treffen zu lassen, nachdem sie von demHauptschallkanal durch eine schallschluckende
Packung wechselnder wirksamer Dicke gegangen sind. Bei jeder Schalldämpferausführung
ist die durch den den Hauptkanal umschließenden Mantel bestimmte
Kammer
mit schallschluckendem Material vollgepackt. Für jeden Fachmann sind die Vorteile
ersichtlich, die sich aus der wechselnden Stärke der schalldämpfenden Packung infolge
der Anordnung der Stauwände im Sinne einer Erhöhung derWirksamkeit der vollgepackten
Schalldämpfer über den ganzen Bereich des Schallspektrums ergeben. Die Dämpfung
wird über einen größeren -Bereich der Schallfre(#uenzeir verbessert.
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Es ist im Übrigen klar, daß verschiedene andere Bauarten durch Kombination
verschiedener der dargestellten Ausführungsformen geschaffen werden können.