DE976032C - Schalldaempfer mit Abzweigfilter und Reihenfilter - Google Patents
Schalldaempfer mit Abzweigfilter und ReihenfilterInfo
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Description
(WiGBl. S. 175)
AUSGEGEBENAM 24. JANUAR 1963
INTERNAT. KLASSE F 02f
E
285
Ia/
46c«
ist als Erfinder genannt worden
Fa. J. Eberspächer, Eßlingen/Neckar
Patentanmeldung bekanntgemacht am 20. September 1951
Patenterteilung bekanntgemacht am 3. Januar 1963
Die Erfindung betrifft Schalldämpfer, die mit
Abzweigfilter und Reihenfilter und mit einem durchlaufenden, aus einem Stück hergestellten,
teilweise perforierten Innenrohr, das schallschluckstofffrei ist, versehen sind.
In dieser Art sind mehrkammerige Abzweigfilter und Reihenfilter bekanntgeworden, bei denen die
Kammervolumina, insbesondere im Verhältnis 2 : 3 : 4·5 gestaffelt sind und außerdem solche, bei
ίο denen eine geometrische Staffelung des Filters vorliegt.
Auch ist es bekannt, die Lochreihen bzw. die Rohrabschnitte zwischen diesen Lochreihen des
durchlaufenden Innenrohres im Hinblick auf die gestaffelten Kammervolumina in solchen Längen
abzustimmen, daß jeder Rohrabschnitt eine andere Resonanz hat.
Bei den Schalldämpfern mit innerem, durchgehendem schallschluckstofffreiem Abgasrohr, bei
denen über die Gesamtlänge desselben verteilte Perforierung in Gestalt von Längsschlitzen oder
Löchern angeordnet ist, ist lediglich auf die Saugresonanzbereiche durch verschieden große Ausbildung
der Kammern, also auf die Funktion als Abzweigfilter allein· Rücksicht genommen. Diese
Dämpfer berücksichtigen aber nicht die Tatsache, daß unterhalb der Saugresonanz die Kammern mit
den \7erbindungsöffnungen von Kammer zu Kammer
wie normale, in Reihe geschaltete Helmholtzsche Resonatoren, also als Reihenfilter wirken.
Bekannt sind hierbei hinsichtlich der Dämpfung und Leistung folgende verschlechternde Störquellen:
Es liegen die Eigenfrequenzen der Helmholtzschen Resonatoren, gebildet aus Kammervolumen
und folgendem Bodendurchbruch, sehr hoch, so daß auch die Dämpfung erst oberhalb einer hohen
Eigenfrequenz beginnt. Außerdem treten bei sehr
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ungleichen Kammervolumina störende Koppelfrequenzen auf, wenn die Eigenfrequenzen der HeImholtzschen
Resonatoren zu weit auseinanderliegen. Auch bilden sich in den Kammern Eigenschwingungen
aus, bei denen die Dämpfung Null wird. Weiterhin wird stets das starke Geräuschecho an
den inneren Böden vollständig und speziell bei den Eigenschwingungen der Kammern über die Perforation
in das Abgasinnenrohr und damit auf die ίο zu dämpfende Strömung wieder rückwärts übertragen.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde bei den bekannten Dämpfern bereits vorgeschlagen, einen
Schalldämpfer mit Abzweigfilter und Reihenfilter, to der ein durchlaufendes, aus einem Stück hergestelltes,
teilweise perforiertes, schallschluckstofffreies Innenrohr besitzt, so auszubilden, daß die Staffelung
des Reihenfilters im Verhältnis 2:3 :4,5 geschieht und weiterhin ein zwischen zwei Kammern
befindlicher, perforationsfreier Rohrabschnitt, der zwischen den perforierten, längeren Rohrabschnitten
des Innenrohres liegt, vorgesehen wird, wobei die Länge dieses perforationsfreien Rohrabschnittes
gleich oder größer als der Rohrinnendurchmesser ist.
Um nun die Kammereigenschwingung und das Bodenecho gleichzeitig weitgehender Absenkung
der Helmholtzeigenresonanz völlig auszuschalten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Länge
mindestens eines nichtperforierten Rohrabschnittes etwa halb so groß zu machen wie die Länge
der vorhergehenden Kammer. Durch diese Maßnahme wird dann immer die Kammerresonanz
durch die Rohrsperr-Resonanz gedämpft, da die Kammer mit der halben Wellenlänge schwingt, das
Rohr aber mit einer Viertelwellenlänge sperrt.
In bezug auf die Staffelung des Reihenfilters, d. h. seine Kammerlängen, ist aus fertigungstechnischen
Gründen eine Toleranz der Staffelung von etwa 10% nötig. Hierin liegen auch die der Erfindung
zugrunde liegenden akustischen wirksamen Effekte.
Der Erfindungsgedanke wird wie folgt begründet: Zur Senkung der Eigenfrequenz der HeImholtzschen
Resonatoren wird die akustische Masse, dargestellt durch den die Verbindungsöffnung
zwischen zwei Kammern darstellenden Bodendurchbruch, dadurch vergrößert, daß die Perforation)
wie schon erwähnt, nicht unmittelbar am Boden selbst, sondern erst in einem gewissen Abstand
vom Boden beginnt. Ist die akustische Masse eines gewöhnlichen runden Bodendurchbruches durch
den Ausdruck IjD gegeben, worin D den Lochdurchmesser
in Zentimeter bedeutet, so bekommt beispielsweise durch den nichtperforierten Rohrabschnitt
von der Länge / und dem Querschnitt F jetzt die akustische Masse den Wert I + 0,7 D. Es
läßt sich leicht nachweisen, daß schon bei einer nichtperforierten Rohrlänge von der Länge des
eigenen Durchmessers bereits bis zu 4 Phon Dämpfung zusätzlich erzielt werden.
Man wird praktisch natürlich den nichtperforierten Rohrabschnitt so groß machen, wie andererseits
der übrigbleibende akustische Leitwert, gebildet aus der stehengebliebenen Perforation,
nicht darunter leidet.
Weiter wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Eigenfrequenzen der Resonatoren einander anzupassen,
derart, daß das Produkt von jeweils perforationsfreier Rohrlänge und davorliegender
Kammerlänge annähernd konstant ist und mindestens eine Kammer, insbesondere jedoch die
längste und die am Dämpferende liegende Schallschluckstoff-Füllung besitzt. Dies geschieht dadurch,
daß man diese Eigenfrequenzen, gebildet aus Volumen V einer Kammer, mit nachfolgendem
nichtperforiertem Rohrabschnitt I entweder etwa gleichmacht oder nach einer geometrischen Reihe
staffelt. In beiden Fällen treten dann keine störenden Koppelfrequenzen auf. Wichtig für die Berechnung
ist dann lediglich das Produkt V · I. Vorausgesetzt, daß die Fläche F = const., was bei Dämpfern
mit glattem Durchgang der Fall ist. Ist für alle Resonatoren aber V · I = const., dann sind
auch sämtliche Eigenfrequenzen gleich. Will man dagegen eine geometrische Reihe anwenden, dann
muß sich das Produkt V · I beispielsweise wie folgt verhalten:
F1 · I1 : F2 · I2 : V3 · I3 — 1 : 1,42 :2.
Eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme besteht nun darin, in den beschriebenen abgestimmten
Dämpfern mit glattem Durchgang zusätzlich Schallschluckstoff zu verwenden. Hierbei wird der
Schallschluckstoff entweder unmittelbar auf die Perforation oder aber in einem bestimmten Abstand
als Hülse um die Perforation gelegt, während das übrige Kammervolumen frei von Schallschluckstoff
bleiben kann. Im letzteren Falle wird dann die Schallschluckstoffhülse weder von Rußteilchen
noch von Verbrennungsprodukten oder öl usw. getroffen. Wichtig ist hierbei, daß in beiden Fällen
die Schallschluckstoffhülle erfindungsgemäß von einem für die tiefen Frequenzen durchlässigen perforierten
Blech abgedeckt ist,
Eine weitere Verbesserung der Dämpfung, die darin besteht, die Kammerresonanz im hohen Frequenzgebiet
abzudämpfen, wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß für die tiefen Frequenzen
allseitig durchlässige Schallschluckstoffpatronen unmittelbar über den Stellen der Perforation angebracht
werden.
Da die Schalldämpfung mittels Schallschluckstoffes mit zunehmender Länge der Schallschluckstoffhülle
zunimmt, wird die Schallschluckstoffhülle selbst erfindungsgemäß in der längsten Dämpfungskammer untergebracht, wobei diese Dämpferkammer
am Dämpferende liegen soll, damit gleichzeitig zusammen mit dem stets langen Auslauf rohr erstens
ein tief abgestimmter Helmholtzscher Resonator zustande kommt, dessen Dämpfung besonders intensiv
ist, zweitens die immer an der Perforation zusätzlich entstehenden Strömungsgeräusche am
Ende des Dämpfers geschluckt werden.
Für den erfindungsgemäß angeordneten Schall- 1S5
schluckstoff selbst wird beispielsweise langsfasrige,
geschmeidige und temperaturfeste Mineralwolle, insbesondere Basaltwolle gewählt. In besonderen
Fällen kann man aber auch korrosionsfeste, d. h. oberflächenbehandelte Metallwolle (gebonderte oder
brünierte Stahlwolle) verwenden.
Die erfindungsgemäße Perforation der Rohre wird zweckmäßigerweise nicht rechteckig ausgeführt,
sondern die Schlitzbegrenzungen verlaufen an ihren Enden in halbkreisförmigen, ellipsenförmigen
oder in ähnlichen abgerundeten Raumkurvenformen. Durch eine derartige Formgebung
werden Strömungsgeräusche vermieden.
Da der erfindungsgemäße Schalldämpfer infolge des fehlenden Überdruckes an seinen Abschlußboden
nicht dicht ausgebildet zu sein braucht, besteht in erfindungsgemäßer Weise die Möglichkeit,
die Abschlußböden an den Enden durch Bördelung, durch Sicken, durch Einziehen oder ähnliche
bekannte Maßnahmen zu haltern, so daß das kostspielige Einschweißen der Böden vermieden
wird.
Beispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung schematisch dargestellt:
Die Fig. 1 bis 4 zeigen Ausführungsarten im Längsschnitt durch den Schalldämpfer. Innerhalb
des Schalldämpfermantels 1 befindet sich das durchlaufende, teilweise perforierte Innenrohr 2. Die
Zwischenboden 3 und 4 teilen den Innenraum in die Kammern 7, 8 und 9 auf, wobei die nichtperforierten
Rohrabschnitte 10, 11 und 12 des Rohres 2 an
den Stellen der Zwischenboden 3 und 4 bzw. am Abschlußboden angebracht sind.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeigt die Maßnahme der geometrischen Staffelung unter den
Kammern 7, 8, 9 und für die nichtperforierten Rohrabschnitte 10, 11 und 12. Hier verhalten sich
sowohl die Kammerlängen (J1, S2, J3) als auch die
nichtperforierten Rohrabschnitte (I1, I2, ls) und damit
auch die Produkte J · / zueinander wie die im Text erwähnte geometrische Reihe. Außerdem ist
die nichtperforierte Rohrlänge erfindungsgemäß jeweils gleich der halben vorhergehenden Kammerlänge.
Fig. 2 zeigt den Fall, wo die Eigenfrequenzen für jeden Resonator untereinander gleich sind, denn es ist hier die Länge der Kammer 13 multipliziert mit der Länge des nichtperforierten Rohrabschnittes 16 gleich den entsprechenden übrigen Produkten der folgenden Resonatoren, d. h. zur großen Kammer gehört jeweils die darauffolgende, kurze, nichtperforierte Rohrlänge und umgekehrt, nämlich 14 zu 17 und 15 zu 18. In allen Fällen ist deutlich zu erkennen, daß außerdem das Schallecho an den Zwischenwänden nicht mehr auf die innere Abgasströmung übertragen werden kann.
Fig. 2 zeigt den Fall, wo die Eigenfrequenzen für jeden Resonator untereinander gleich sind, denn es ist hier die Länge der Kammer 13 multipliziert mit der Länge des nichtperforierten Rohrabschnittes 16 gleich den entsprechenden übrigen Produkten der folgenden Resonatoren, d. h. zur großen Kammer gehört jeweils die darauffolgende, kurze, nichtperforierte Rohrlänge und umgekehrt, nämlich 14 zu 17 und 15 zu 18. In allen Fällen ist deutlich zu erkennen, daß außerdem das Schallecho an den Zwischenwänden nicht mehr auf die innere Abgasströmung übertragen werden kann.
Weiterhin zeigt Fig. 3 den Fall, wo zusätzlich Schallschluckstoff 19 in der langen Endkammer 20
in Gestalt einer Hülse untergebracht ist, wobei perforierte Bleche 21 und 22 in einem bestimmten
Abstand von der perforierten Rohrwand 23 die Schallschluckstoffhülle abdecken.
Außerdem zeigt Fig. 3 eine Schallschluckstoffpatrone 24, die mit perforierten Blechen 25 und
abgedeckt ist und sich unmittelbar über dem perforierten Rohrabschnitt 27 befindet.
Schließlich zeigt Fig. 4 noch weitere Möglichkeiten, Schallschluckstoffschichten 28, 29 und 30
an der Dämpferwand 31, am Innenmantel 1 oder
unmittelbar auf der Perforation 33 unterzubringen. Man kann die erwähnten Dämpfer natürlich auch
so ausbilden, daß sich der glatte Durchgang nur über einen Teil des Dämpfers erstreckt.
Claims (8)
1. Schalldämpfer mit Abzweigfilter und bezüglich der Länge der Filterkammern im Verhältnis
2:3: 4,5 in beliebiger Reihenfolge gestaffeltem Reihenfilter mit durchlaufendem,
aus einem Stück hergestelltem, teilweise perforiertem, schluckstofffreiem Innenrohr, dessen
perforationsfreie Rohrabschnitte zwischen den Kammern angeordnet sind, wobei die Länge
des perforationsfreien Rohrstückes zwischen den beiden Kammern gleich oder größer ist als
der Rohrinnendurchmesser, für pulsierende Strömungen, insbesondere für Verbrennungsmotoren,
dadurch gekennzeichnet, daß die Länge mindestens eines nichtperforierten Rohrstückes
etwa halb so groß ist wie die Länge der vorhergehenden Kammer.
2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, bei dem die Reihenfilter ausschließlich in beliebiger
Reihenfolge gestaffelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt von jeweils perforationsfreier
Rohrlänge und davorliegender Kammerlänge annähernd konstant ist und mindestens eine Kammer, insbesondere jedoch die
längste und die am Dämpferende liegende Schallschluckstoff-Füllung besitzt.
3. Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß sich Absorptionsstoff unmittelbar auf der Perforation oder in der Nähe der Perforation,
lediglich als für die tiefen Frequenzen durchlässige, und für die hohen Frequenzen absorbierende
Hülle entlang des perforierten Innenrohres selbst in veinem bestimmten Abstand
davon erstreckt.
4. Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,
daß für die tiefen Frequenzen zusätzlich allseitig durchlässige Schallabsorptionspatronen
unmittelbar über den Stellen des perforierten Abgasinnenrohres angebracht sind.
5. Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,
daß für den Schallschluckstoff langfasrige und geschmeidige, temperatur- und korrosionsfeste
Wolle in Gestalt von oberfiächenbehandelter Metallwolle verwendet wird.
6. Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schallschluckstoff aus Mineralwolle besteht.
7· Schalldämpfer /nach Anspruch ι oder 2
und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforation der Rohre in der Weise
ausgeführt ist, daß die an den Enden der Schlitze vorgesehenen Begrenzungen halbkreisförmig,
ellipsenförmig oder in ähnlicher Räumkurvenform gestaltet sind. ■ ·
.
8. Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,
daß derselbe an seinen Abschlußböden undicht ausgebildet ist und die Abschlußböden
an den Enden durch Bördelung, durch Sicken, durch Einziehen oder ähnliche bekannte Maßnahmen
gehaltert werden.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 732345, 732733; schweizerische Patentschrift Nr. 258948;
französische Patentschrift Nr. 809 206;
USA.-Patentschrift Nr. 2 527 052;
VDI-Zeitschrift, Bd. 81 (1937), Nr. 26, S. 770
bis 776;
MTZ, 1940, S. 377 bis 384; 1941, S. 11 bis 16;
Kauf f mann-Schmidt, »Schalldämpfer für
Automobilmotoren«, Verlag Krayn, Berlin, 1932, S. 80.
In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 760 362.
Deutsches Patent Nr. 760 362.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 209762/5 1.63
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEE285A DE976032C (de) | 1949-11-22 | 1949-11-22 | Schalldaempfer mit Abzweigfilter und Reihenfilter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEE285A DE976032C (de) | 1949-11-22 | 1949-11-22 | Schalldaempfer mit Abzweigfilter und Reihenfilter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE976032C true DE976032C (de) | 1963-01-24 |
Family
ID=7064700
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DEE285A Expired DE976032C (de) | 1949-11-22 | 1949-11-22 | Schalldaempfer mit Abzweigfilter und Reihenfilter |
Country Status (1)
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