DE967637C - Schalldaempfer mit Eingangs-Schallstromwandler fuer Kraftrad-Motoren - Google Patents

Description

Bei den bisher bekannten Schalldämpfern für pulsierende Strömungen extrem großer Welligkeit, insbesondere für Ein- und Zweizylindermotoren, ist die Dämpfungstheorie nach Helmholtz und Stuart Lindsay nur angenähert erfüllt. Dies liegt daran, daß bei einigen Einzylindermotoren keine Linearität mehr zwischen Schalldruck und Schallstrom besteht, d. h. Ausschlag und Geschwindigkeit der Gasteilchen sind nicht mehr eindeutig linear miteinander verknüpft, sondern haben quadratische oder noch höher potenzierte Abhängigkeit. Damit ist eine Abstimmung von akustischen Kettenleitern erschwert und die Dämpfung entspricht nur annähernd dem theoretischen Wert.

Um nun diesem Nachteil zu begegnen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei akustisch abgestimmten mehrgliedrigen Kettenleitern von gleichem Wellenwiderstand und etwa gleicher Grenzfrequenz das Einlaufrohr in die Eingangskammer des Dämpfers als Schallstromwandler von solcher Intensität auszubilden, daß hinter diesem der Schallstrom und Schalldruck annähernd wieder lineare Abhängigkeit haben. Dieser Schallstromwandler besteht hier aus einem langgezogenen perforierten und brauseartig ausgebildeten Einlauf rohr von ganz bestimmtem Durchflußquerschnitt und damit ganz bestimmter Strahlungsdämpfung.

Die vorliegende Erfindung ist eine Kombination eines mehrkammerigen Kettenleiters mit einem vorangehenden perforierten Rohrstück als Einlaufleitung, deren Anordnung und Bemessung eine akustisch überraschende Wirkung sichert. Der aus Leistungs-

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gründen widerstandsschwankungsfrei ausgebildete, Wellenwiderstands- und grenzfrequenzgleiche Kettenleiter allein besitzt Durchlaßfrequenzen im hohen Frequenzbereich, was eine bestimmte Lästigkeit im Auspuffgeräusch zur Folge hätte. Diese Lästigkeitsanteile werden nun durch die vorangeschaltete, als Kugelstrahler höherer Ordnung vielporig ausgebildete Einlaufbrause bereits im Eingang des Dämpfers weitgehend gedämpft.

ίο Es sind Schalldämpfer bekanntgeworden, die aus Wellenwiderstandsgleichen Helmholtzschen Resonatoren bestehen, bei denen innere, lochperforierte Kanäle vorgesehen sind mit ausgesprochen geringer Anzahl verhältnismäßig großer Öffnungen. Diese bekannten perforierten Rohrstücke konnten lediglich eine gewisse Lautstärkeverminderung, aber keine Lästigkeitsabsenkung bringen.

Ferner ist eine langgestreckte, konisch verjüngte und am Ende offene Einlaufbremse bekanntgeworden, die mit einer großen Anzahl kleiner Bohrungen versehen ist; der Schalldämpfer selbst ist dabei jedoch abweichend ,vom Erfindungsgegenstand demnach nicht als mehrkammeriger Resonator besonderer Art ausgebildet. Außerdem sind keine Angaben über die Bemessung und Lage der Perforation gemacht.
In der Zeichnung ist in

Fig. ι der zeitliche Schallstromverlauf ohne den Wandler durch die Linie α dargestellt, wobei die große Höhe zur Breite des Impulses das Überschreiten der Linearität zum Ausdruck bringt; in

Fig. 2 dagegen ist durch die Linie δ der gewandelte Sehallstromimpuls dargestellt, bei dem das Verhältnis von Höhe zur Breite wesentlich kleiner geworden ist.

Damit werden die hieraus durch harmonische Analyse gewonnenen Schalldruckwerte in bezug auf ihre Amplitude ebenfalls wesentlich kleiner und damit lineare Verhältnisse zwischen Schallfluß und Schalldruck geschaffen. Dabei soll erfindungsgemäß, dieser

Schallstromwandler 200 bis 400 feinporige Öffnungen erhalten. Der Gesamtquerschnitt der Öffnungen soll bis auf ± 25 °/₀ dem Zulaufquerschnitt, d. h. der 0,75-bis i,25fachen Zulauf durchflußfläche entsprechen. Die Länge der Perforation soll sich über (2 bis 4) · Dzuiaufrohr ausdehnen. Erst durch diese Einrichtung wird es möglich, in Verbindung mit akustischen Kettenleitern bekannten klassischen Aufbaus auch die theoretisch maximalen Dämpfungswerte zu erreichen.

Weiter wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, diesen Schallstromwandler wegen seiner ausgedehnten Länge innerhalb einer kegelstumpfförmig ausgebildeten Eingangskammer von 6 bis I2° Kegelwinkel vorzusehen, die als Expansionsvorvolumen den Schallstromwandler umkleidet. Ganz besonders vorteilhaft wirkt sich dieser Schallstromwandler dadurch aus, daß der eigentliche Dämpfer selbst die einfachste Bauform behalten kann, also beispielsweise nur aus einem durchgehenden und zusammenhängenden, gegebenenfalls perforierten oder mit Strömungsunterbrechungen versehenen Abgasrohr besteht, das mehrere, insbesondere drei bis fünf wellenwiderstandsgleiche und grenzfrequenzgleiche Kammern durchsetzt.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel bezüglich des Schallstromwandlers innerhalb einer kegelstumpff örmigen Kammer, wobei erfindungsgemäß die Summe aller Perforationsöffnungen etwa gleich oder kleiner ist als der Zulaufquerschnitt F₀ und wobei auf einer Oberfläche von mindestens (2 bis 4) · π D² cm² die Verteilung der kleinsten Einzelöffnungen erfolgt. Die Abgase treten hierbei durch das Zulaufrohr 1 in den Wandler 2 und hier durch die Öffnungen 3 in den Expansionsraum 4. Hieran schließt sich der eigentliche Dämpfer 8 an, bestehend aus den Kammern 5, 6. und 7, die als akustische Kettenglieder den konstanten Wellenwiderstand

F-V
besitzen. Das bedeutet in vorliegendem Fall:

h h __ h

F . V F · V F-V

-C₁ ν χ J^2 " 2 ^3 ^v 3

Die mit dieser Dämpfungskombination erzielte Lautstärkenabsenkung beträgt gegenüber dem normalen Zustand bis zu 15 Dezibel und erreicht faktisch das reine Maschinengeräusch der Motorräder.

Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schalldämpfungsanlage, bestehend aus in Reihe und/oder im Abzweig geschalteten Helmholtzschen Resonatoren mit perforierter langgestreckter Einlaufbrause in der Eingangskammer des Schalldämpfers, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatoren in an sich bekannter Weise als etwa Wellenwiderstands- und grenzfrequenzgleicher, drei- bis fünfkammeriger Kettenleiter ausgebildet sind und die Einlaufbremse am Rohrumfang über eine Rohrlänge von dem 2- bis 4fachen Durchmesser des Zulaufrohres verteilt 200 bis 400 feinporige Öffnungen aufweist, deren Gesamtquerschnitt bis auf ± 25 % dem Zulaufquerschnitt entspricht.

2. Schalldämpfungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangskammer in an sich bekannter Weise kegelstumpfförmig mit einem Kegelwinkel von 6 bis 12° ausgebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 217 365, 338 453,

522618, 580923, 743710, 800924;

USÄ.-Patentschrift Nr. 1 387 614; ifygp

Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1378 276,1397.740; Jahrbuch der Brennkrafttechn. Ges.

Berlin, 1938,

S. 73, Abb. 12, Fig. 2.

Deutsche Patentanmeldung E 6275la/46c⁶.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen,

© 709' 782/36 11. St