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Brennkraftmaschine mit schalldämpfender Kühlluftführung Den Vorteilen
der Luftkühlung von Brennkraftmaschinen gegenüber der Wasserkühlung steht als Hauptnachteil
die starke Geräuschentwicklung gegenüber. Während der wassergekühlte Motor im Bereich
der Zylinder doppelwandig ausgeführt ist und sich zwischen den Wänden noch die stark
dämpfende Schicht der Kühlflüssigkeit befindet, wird der luftgekühlte Motor nur
einwandig gebaut. Er ist in Form der Kühlrippen noch gewissermaßen mit Großmembranen
ausgestattet, die den Schall besonders intensiv abstrahlen.
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Auch erhält die hinter dem Zylinder ausströmende Kühlluft durch die
schwingenden Kühlrippen Schallschwingungen aufgedrückt, die durch die Kühlluftleitungen
verstärkt und nach außen abgeleitet werden. Da die Ummantelung des Zylinders für
die Führung der Kühlluft in der Regel aus einfachem Blech besteht, werden darüber
hinaus durch Resonanzschwingung des Kühlluftmantels und der Abluftleitungen nicht
nur die Schallschwingungen des Kühlluftstromes erheblich verstärkt, sondern darüber
hinaus wird der Motorenlärm noch gesteigert durch die Körperschallabstrahlung, ausgehend
von den kühlluftführenden Blechteilen. So erweist sich die gesamte Luftkühlungsanlage
als hochwirksamer Geräuschverstärker.
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Diese Geräuschentwicklung ist oft ein entscheidendes Hindernis für
die Einführung luftgekühlter Brennkraftmaschinen für viele Verwendungszwecke. Daher
sind bereits vielfach Maßnahmen zur Verhinderung dieser unerwünschten Lärmentwicklung
getroffen worden.
Es ist beispielsweise vorgeschlagen worden, in
den luftführenden Blechverkleidungen Versteifungen, Sicken, Schikanen, künstliche
Vorspannungen u. a. m. anzubringen.
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Dadurch soll die Körperschallabstrahlung dieser Blechteile verhindert
werden, indem man deren Eigenfrequenzen so verändert, daß die von den Motorschwingungen
angeregten Resonanzschwingungen dieser Kühlluftverkleidungen nicht mehr.so stark
auftreten.
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Zahlreiche Bemühungen wurden auch darauf gerichtet, die Lärmbelästigung
dadurch zu vermindern, daß man die als unvermeidlich hingenommene Geräuschabstrahlung
auf den die Maschine unmittelbar umgebenden Raum beschränkt und je nach den vorherrschenden
Einbauverhältnissen den Motorraum gegenüber den angrenzenden, gegebenenfalls von
Personen benutzten Räumen durch schalldämpfende Trennwände gegen die Schallbelästigung
isoliert hat.
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Bei anderen bekannten Anordnungen wird die Aufgabe der Geräuschbekämpfung
dadurch gelöst, daß man den ganzen Motor bzw. das Aggregat sowie notfalls die angeschlossene
Maschine in einen hasten einschließt und damit weitgehend unzugänglich macht. Nachteilig
sind außer dem Platzbedarf die erheblichen Aufwendungen für eine solche Einrichtung.
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Auch die Einschaltung eines Schalldämpfers in den Kanal der Kühlluftableitung,
insbesondere dann, wenn dieser in einen von Personen benutzten Raum austritt, trägt
zwar zur Geräuschminderung in den zu schützenden Räumen bei, stellt aber ebenfalls
keine befriedigende Maßnahme zur grundsätzlichen Lösung des Problems der Geräuschdämpfung
von luftgekühlten Brennkraftmaschinen dar.
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Demgegenüber hat sich die Erfindung von vornherein und in der Erkenntnis
der Unzulänglichkeit der bisherigen Maßnahmen die Aufgabe gestellt, eine »leise«
luftgekühlte Brennkraftmaschine zu schaffen, d. h. den Geräuschpegel einer solchen
luftgekühlten Maschine derjenigen von wassergekühlten Motoren anzugleichen, um damit
die vielfachen Hindernisse für deren Anwendung zu beseitigen, die auf die zu starke
Geräuschbildung und Lärmentwicklung zurückzuführen sind.
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Der Grundgedanke beruht dabei in der Aufgabenstellung, das bei luftgekühlten
Brennkraftmaschinen sehr starke Geräusch in der Maschine selbst so herabzusetzen,
daß der die Maschine unmittelbar umgebende Luftraum weitgehend geräuschfrei bleibt
und infolgedessen auf sekundäre Geräuschisolierungsmaßnahmen gegenüber anschließenden
Räumlichkeiten verzichtet werden kann, so daß die Maschine ohne Rücksicht auf die
Art und Umstände des- Einbaues, ihrer Anordnung oder sonstigen Betriebsverhältnisse
stets in geräuscharmer Weise betriebsbereit ist, ohne daß irgendwelche zusätzlichen
Maßnahmen zur Geräuschminderung getroffen werden müssen.
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In Erkenntnis der Tatsache, daß nicht allein eine Schalldämpfung der
unmittelbar vom Zylinder kommenden Wellen durch Dämpfungsmittel in dieser Luftleitung
anzustreben ist, sondern vor allem verhindert werden muß, daß die Schallwellen auf
zu große Flächen von Verkleidungen oder Leitungen einwirken können, soll bei einer
luftgekühlten Brennkraftmaschine mit Kühlgebläse und einem in nahem Abstand die
Kühlrippen des Zylinders umgebenden ein- oder doppelwandigen Kühlluftmantel gemäß
der Erfindung der Kühlluftmantel als Schallisolator ausgebildet und unmittelbar
an der Kühlluftaustrittsseite des Kühlluftmantels ein Kühlluftschalldämpfer, beispielsweise
ein Helmholtzscher Resonator, angeordnet werden. Dabei soll gemäß der Erfindung
im Falle eines einwandigen Kühlluftmantels dieser außen oder innen oder auf beiden
Seiten mit einem schallschluckenden Material belegt, im Falle eines doppelwandigen
Kühlluftmantels der Zwischenraum zwischen den Wandungen mit einer schallschluckenden
Masse ausgefüllt oder von Kühlluft durchströmt werden.
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Auf diese Weise wird zunächst eine Abstrahlung von Schallwellen durch
die Zylinderverkleidung verhindert. Durch die unmittelbare Nachschaltung eines Schalldämpfers
an den Kühlluftmantel wird diese schallisolierend und schalldämpfend auszubildende
Fläche auf das geringstmögliche Maß reduziert, und die von der Isolation nicht verschluckten
Schallwellen werden dann vom Schalldämpfer vor ihrem Austritt ins Freie absorbiert.
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Bei der erfindungsgemäßen Kombination ergibt sich als weiterer Vorteil,
daß der Schalldämpfer keinen sehr großen Schluckfaktor zu haben braucht, da ein
großer Teil der Schallwellen schon durch die Isolation vernichtet wird. Vorteilhaft
ist ferner, daß somit der Strömungswiderstand des Schalldämpfers verhältnismäßig
gering sein kann und der Kühlstrom dann einen weniger starken Verlust an Geschwindigkeit
erleidet. Normalerweise rechnet män bei einer intensiven Schalldämpfung eines Gasstromes
immer mit einem erheblichen Stau im Schalldämpfer.
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Die Vereinigung eines schallisolierend und schalldämpfend ausgebildeten
Kühlluftmantels mit dem unmittelbar anschließenden Kühlluftschalldämpfer bringt
demnach eine befriedigende Lösung des Problems der Schalldämpfung luftgekühlter
Motoren.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
das im folgenden näher beschrieben wird.
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In der Abb. i sind der luftgekühlte Motorzylinder i und der Zylinderkopf
2 von einem Kühlluftmantel 3 umgeben. Die von dem Schleudergebläse 4. gelieferte
Kühlluft strömt im Inneren des Kühlluftmantels 3 um den Zylinder i und den Zylinderkopf
2 und durch ihre Kühlrippen. An dem Austritt 5 des Kühlluftmantels ist ein Schalldämpfer
6, im vorliegenden Beispiel ein sogenannter Helmholtzscher Resonator, angebaut.
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Wie die Abb. 2 zeigt, ist der Kühlluftmantel3 doppelwandig ausgeführt
und der Zwischenraum zwischen den beiden Wänden mit einer schallschluckenden Masse,
beispielsweise Asbest oder Schlackenwolle, ausgefüllt. Der äußere Mantel braucht
nicht unbedingt aus Blech ausgeführt zu
werden, da er bei weitem
nicht so heiß wird wie der innere. Man kann ihn beispielsweise auch aus einem besonders
gut schalldämpfenden Material herstellen. In manchen Fällen wird es auch genügen,
wenn der Kühlluftmantel nur einwandig ausgeführt und außen oder innen oder beidseitig
mit einem schallschluckenden Material belegt wird.
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Sollte durch die Isolationsmasse die Wärmeabfuhr zu schlecht werden,
weil im Gegensatz dazu der einwandige unisolierte Blechmantel stark wärmeabstrahlend
wird, so kann man auch den Kühlluftmantel doppelwandig, aber ohne Füllmaterial ausbilden.
In diesem Falle empfiehlt es sich, die Kühlluft nicht nur in den Zylinder, sondern
auch durch den Zwischenraum des Doppelinantels zu führen, da sie die Wärme zwischen
den Wänden mit hinausnimmt und eventuell noch Schallschwingungen der stehenden Zwischenluft
vernichtet. Diese Ausführung ist in Abb.3 dargestellt.