Bekannt sind Schalldämpfer, bei denen als Dämpfungselemente Helmholtzsche
Resonatoren Verwendung finden. Solche Dämpfer können ausschließlich aus Resonatoren
bestehen, die in Form einer Filterkette aneinandergereiht sind, oder aus Kombinationen
von Resonatoren und anderen Dämpfungselementen. Der Hehnholtzsche Resonator beruht
auf dem Prinzip der Reflexionsdämpfung, die derzeit die wirkungsvollste Dämpfungsart
darstellt. Er besteht bekanntlich aus einem Volumen V und einem Rohr vom Querschnitt
F und der Länge 1, und seine Resonanzfrequenz ist durch folgende Gleichung gegeben:
Dabei bedeutet c die Schallgeschwindigkeit und d den Rohrdurchmesser. Die wirksame
Rohrlänge ist gegeben durch die wirkliche Rohrlänge 1, vergrößert um den Korrekturfaktor
Da der Korrekturfaktor gegen die Rohrlänge im allgemeinen sehr klein ist, so kann
er vernachlässigt werden. Die Gleichung für die Resonanzfrequenz lautet dann
Diese Resonatoren haben die Eigenschaft, daß sie alle höheren Frequenzen, die mehr
als doppelt so groß sind als die Eigenfrequenz, sehr wirksam dämpfen. Die Bedingung,
die an einen solchen Resonator zu stellen ist, lautet, die Resonanzfrequenz so klein
wie möglich zu halten, damit auch möglichst kleine Frequenzen noch miterfaßt und
gedämpft werden. Dieser Forderung sind aber Grenzen gesetzt. Meist ist bei einem
Schalldämpfer der Rohrquerschnitt mit Rücksicht auf kleinen Gleichstromwiderstand
gegeben, und dem Volumen V sowie der Gesamtlänge sind bauliche Grenzen gesetzt.
Frei kann nur die Rohrlänge 1 gewählt werden, die jedoch aus baulichen Gründen,
insbesondere mit Rücksicht auf die Baulänge, innerhalb des zur Verfügung stehenden
Dämpfervolumens VD untergebracht werden muß. In der Abbildung ist ein solcher Schalldämpfer
schematisch dargestellt. Das wirksame Volumen V besteht dann nur noch aus Dämpfervolumen
VD abzüglich Rohrvolumen VR = l - F. Also ist V = VD - VR,
und damit wird
Mit der zunehmenden Rohrlänge L ist naturgemäß auch eine Vergrößerung des Rohrvolumens
VR verbunden und somit eine Verkleinerung des wirksamen Volumens V. Durch Vergrößerung
der Rohrlänge l läßt sich also die Grenzfrequenz nicht beliebig verkleinern.Sound absorbers are known in which Helmholtz resonators are used as damping elements. Such dampers can consist exclusively of resonators that are strung together in the form of a filter chain, or of combinations of resonators and other damping elements. The Hehnholtz resonator is based on the principle of reflection damping, which is currently the most effective type of damping. As is known, it consists of a volume V and a tube with a cross-section F and a length of 1, and its resonance frequency is given by the following equation: Here, c is the speed of sound and d is the pipe diameter. The effective pipe length is given by the real pipe length 1, increased by the correction factor Since the correction factor against the pipe length is generally very small, it can be neglected. The equation for the resonance frequency is then These resonators have the property that they very effectively attenuate all higher frequencies that are more than twice as large as the natural frequency. The condition that must be placed on such a resonator is to keep the resonance frequency as low as possible so that the lowest possible frequencies are also detected and attenuated. However, there are limits to this requirement. In the case of a silencer, the pipe cross-section is usually given with a view to the small DC resistance, and the volume V and the total length are subject to structural limits. Only tube length 1 can be freely selected, but for structural reasons, particularly with regard to the overall length, it must be accommodated within the available damper volume VD. Such a silencer is shown schematically in the figure. The effective volume V then only consists of the damper volume VD minus the pipe volume VR = 1 - F. So V = VD - VR, and thus becomes With the increasing pipe length L, an increase in the pipe volume VR is naturally associated with a reduction in the effective volume V. By increasing the pipe length l, the limit frequency cannot be reduced as desired.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, die Rohrlänge 1 so zu dimensionieren,
daß die Resonanzfrequenz f Res ein Minimum wird. Dies ist dann der Fall, wenn der
Nenner X X =1 - (VD-VR) unter der Wurzel ein Maximum wird, wobei VR
= 1- F ist. Diese günstigste Rohrlänge ergibt sich durch Nullsetzung des
ersten Differentialquotienten, und zwar als
Mit diesen Rohrlängen können erfindungsgemäß auch die einzelnen Kammern einer akustischen
Filterkette miteinander verbunden werden.According to the invention it is now proposed to dimension the pipe length 1 so that the resonance frequency f Res becomes a minimum. This is the case when the denominator X X = 1 - (VD-VR) below the root becomes a maximum, where VR = 1- F. This most favorable pipe length is obtained by setting the first differential quotient to zero, namely as According to the invention, the individual chambers of an acoustic filter chain can also be connected to one another with these pipe lengths.
Solche Dämpferelemente sind für Kraftfahrzeuge geeignet. Die Erfindung
betrifft nicht allgemein Helmholtzsche Resonatoren, bei denen in einem Dämpfervolumen
ein Rohr oder eine Rohrspirale angeordnet ist, sondern solche mit ganz bestimmten
Verhältnissen gemäß dem Anspruch.Such damper elements are suitable for motor vehicles. The invention
does not apply generally to Helmholtz resonators in which a damper volume
a tube or a spiral tube is arranged, but those with very specific ones
Relationships according to the claim.