EP0020508A1 - Silencer for piston engine of on aircarft. - Google Patents

Silencer for piston engine of on aircarft.

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EP0020508A1
EP0020508A1 EP79901368A EP79901368A EP0020508A1 EP 0020508 A1 EP0020508 A1 EP 0020508A1 EP 79901368 A EP79901368 A EP 79901368A EP 79901368 A EP79901368 A EP 79901368A EP 0020508 A1 EP0020508 A1 EP 0020508A1
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EP
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cooling
plates
slot
sheets
outlet opening
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Phillip Erich Stauch
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/20—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having flared outlets, e.g. of fish-tail shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/08—Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling

Definitions

  • the invention relates to a silencer for piston aircraft engines with inner perforated plates and at least one tubular connecting piece for connection to an exhaust pipe.
  • Perforated plates within silencers have the task of interrupting and diverting the exhaust gas flow in order to destroy sound energy.
  • Piston aircraft engine propeller airplanes which are mainly used as private travel and sports aircraft, normally do not have silencers.
  • the noise limits set by the authorities therefore make it necessary to design the engines so that the exhaust noise does not exceed these limits. So you don't have a free hand to optimize the valve times and the speed with a view to a possible maximum performance of the engine.
  • the official regulations on noise limits result in a kind of throttling of aircraft engines as long as they work without a silencer.
  • a silencer always meant a certain loss of performance.
  • the invention has for its object to provide a silencer for piston aircraft engines, which lowers the noise level without affecting the speed-dependent performance of the aircraft engine.
  • the solution to this problem is by the claim 1 in the characterizing part of Pat Features specified a) to c) achieved.
  • the feature a) determines the external design of the muffler according to the invention, which has a rectangular cross section with a changing configuration in the flow direction. Due to the divergence of the side end plates, which is gradually greater than the convergence of the front and rear outer plates representing the long sides of the cross-sectional rectangle, the surfaces of the converging outer plates are greatly enlarged up to the slot-like outlet opening without the cross-sectional area of the interior of the muffler must increase in the direction of flow. Characteristic b) creates cooling chambers below the outer plates that widen in the flow direction, into which the exhaust gases flow through perforated plates that run parallel to the outer plates.
  • a further improvement in the cooling effect results if the silencer according to claim if of. an open in the area of the side end plates cooling slots is permeated, which allows the entry of outside air into the interior of the muffler and the side walls extending into the slot-like outlet opening are washed by the exhaust gases.
  • the exhaust gases are cooled not only by heat transfer via the converging outer plates, but also by heat transfer on the inner walls of the cooling slot.
  • the cross section of the slot-like outlet opening for the exhaust gases should be approximately as large as the cross section of the connecting piece. This means that an expansion of the exhaust gases within the muffler is not sought, since the suction smoothing the sound waves is achieved according to the invention by strong cooling and a decrease in volume of the exhaust gases. Because of the decrease in volume of the exhaust gases, the slit-like outlet opening can even be smaller in cross section than that of the connecting piece.
  • the total cross-section of the holes in the perforated plates is expediently larger than the cross-section of the inlet-side connecting piece, in order to avoid any backflow of exhaust gases within the muffler.
  • the front and rear outer panels suitably include a convergence angle of 12 and the side end panels a divergence angle of 40 °.
  • the cooling air i.e. sheet metal that is coated with the propeller wind
  • the cooling air can be provided with web plates to enlarge the heat-transferring surfaces and to guide the cooling air.
  • FIG. 1 is a plan view of a front outer panel of an embodiment, the outer panel partially cut away
  • FIG. 3 is a plan view similar to FIG. 1 of another embodiment
  • FIG. 5 is a plan view similar to FIG. 1 of a third embodiment with an internal cooling slot, partly in longitudinal section along the line V-V in FIG. 6,
  • Fig. 6 is a side view of Fig. 5 and
  • FIG. 7 is a view of Fig. 5 from below.
  • a silencer according to the invention consists in all embodiments of a tubular connecting piece 1 for connecting the silencer to an exhaust pipe, a square transition flange 2 as a connection for other outer wall parts of the silencer, which result in a rectangular cross section of an interior.
  • These outer wall parts consist of front and rear outer plates 3 and 4, which converge at an angle of approximately 12 °, as shown in FIG. 2, and of narrower side end plates 5 and 6, which diverge in the direction of flow and enclose a divergence angle of approximately 40 °.
  • the converging outer sheets 3 and 4 are dimensioned in length so that they result in a slot-like outlet opening 7.
  • the length of the slot-like outlet opening 7 results from the divergence of the lateral end plates 5 and 6, and it is ensured by these dimensional relationships that the cross section of the slot-like outlet opening 7 is approximately as large as the cross section of the inlet-side connecting piece 1.
  • each perforated plate with a bevel, a front or rear outer plate and areas of the lateral, mutually divergent end plates forms a cooling chamber 10 or 11.
  • Each cooling chamber runs into the slot-like outlet opening 7.
  • the perforated plates 8 and 9 can be brought together in the area of the outlet opening 7, but they can also leave a narrow, proportionate slot in the outlet opening 7 free.
  • Connection piece 1 is a vortex chamber 12 defined by the outer and end plates 3 to 6, in which 1 a strip-like baffle angle 13 extending between the side end plates 5, 6 is arranged.
  • the side end plates 5, 6, which are likewise acted upon by the propeller wind, are also acted upon from the inside by exhaust gases, but the surface of the side end plates 5, 35 6 is relatively small.
  • 6 cooling hoods 16 and 17 are therefore provided outside the side end plates 55, their channel-like Interiors are connected to the swirl chamber 12 via holes 18 in the upper region of the end plates 5, 6.
  • the interiors of the cooling hoods 16, 17 are also connected to the two cooling chambers 10, 11 via holes 19, so that two partial flows from the swirl chamber 12 into the cooling hoods and from there into the cooling chambers 10, 11 open at the bottom.
  • the flow of the exhaust gases is shown in Fig.
  • the embodiment according to FIGS. 5 to 7 corresponds essentially to the embodiment according to FIGS. 1 and 2.
  • the deviation consists in an inner cooling slot 22, which is limited on the inflow side by the strip-shaped baffle angle 13, on which there are a pair of mutually parallel walls 20 and 21 connects. These walls 20, 21 extend through the narrowing space 14 (FIG. 2) between the lateral cooling chambers 10, 11 into the region of the outlet opening 7.
  • the outlet slot 23 is located for the cooling slot 22 between the partial outlet slots 24, 25 of the cooling chambers 10, 11.
  • the cooling slot 22 is open to the side for the entry of cooling air in that the side end plates 3. 6 over the distance of the
  • Walls 20, 21 are open, as can be seen from the sectional view according to FIG. 5, right half.
  • the direction of the incoming cooling air is also shown in dashed arrows, whereas in all other figures the solid arrows indicate the direction of flow of exhaust gases.
  • a pair of web plates 26, 27 are placed on the side end plates 5, 6 on both sides of the cooling slot 22, which not only enlarge the heat-transferring surfaces to improve the cooling effect, but also serve to guide the cooling air .
  • a pair of web plates 27 are inclined to one another in the flow direction in such a way that the cooling air flow coming from above is forced into the cooling slot 22 by narrowing a flow channel.

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Abstract

The noise damping device for piston motors in aircrafts, which allows the simultaneous cooling of the exhaust gases, offers a square cross section and a variable configuration according to the direction of the exhaust. The exterior sheets (3,4) converge towards the exhausts direction into a slot-like output aperture (7), while the lateral sheets (5,6) diverge in the same direction so that the profile of the exterior sheets diverges and that of the lateral sheets converges. Perforated sheets (8,9) are placed in parallel to and at a distance from the internal surfaces of the exterior converging sheets (3,4) and comprise edges (8a, 9a) forming cooling chambers (10,11) which are open towards the outlet aperture (7). The diverging lateral sheets (5,6) can also be fitted with holes which open into lateral supplementary cooling chambers, which chambers are open towards the side of the outlet aperture.

Description

Schalldämpfer für Kolben-FlugmotorenSilencer for piston aircraft engines
Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für Kolben-Flugmotoren mit inneren Lochblechen und mindestens einem rohrförmigen Anschlußstutzen zum Anschluß an eine Abgasleitung. Lochbleche innerhalb von Schalldämpfern haben die Aufgabe, den Abgasstrom zu unterbrechen und umzuleit en, um dadurch Schallenergie zu vernichten.The invention relates to a silencer for piston aircraft engines with inner perforated plates and at least one tubular connecting piece for connection to an exhaust pipe. Perforated plates within silencers have the task of interrupting and diverting the exhaust gas flow in order to destroy sound energy.
Propeller-Flugzeuge mit Kolben- Flugmotorenantrieb, die in der Hauptsache als private Reise- und Sportflugzeuge Verwendung finden, haben normalerweise keine Schalldämpfer. Die behördlich festgesetzt en Lärmgrenzwerte machen es daher erforderlich, di e Motoren so auszulegen, daß der Auspufflärm diese Grenzwerte nicht übersteigt . Man hat also keine freie Hand, die Ventilzeiten und die Drehzahl im Hinblick auf eine mögliehe Höchstleistung des Motors zu optimieren. Letztlich führen di e behördlichen Vorschrift en über Lärmgrenzwerte zu einer Art Drosselung der Flugmotoren, solange sie ohne Schalldämpfer arbeit en. Andererseits bedeutete j edoch ein Schalldämpfer stets einen gewissen Leistungsverlust.Piston aircraft engine propeller airplanes, which are mainly used as private travel and sports aircraft, normally do not have silencers. The noise limits set by the authorities therefore make it necessary to design the engines so that the exhaust noise does not exceed these limits. So you don't have a free hand to optimize the valve times and the speed with a view to a possible maximum performance of the engine. Ultimately, the official regulations on noise limits result in a kind of throttling of aircraft engines as long as they work without a silencer. On the other hand, however, a silencer always meant a certain loss of performance.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Schalldämpfer für Kolben-Flugmotoren zu schaffen, der den Lärmpegel herabsetzt , ohne die drehzahlabhängige Leistung des Flugmotors zu beeinträchtigen. Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Pat entanspruches 1 angegebenen Merkmale a) bis c) erzielt.The invention has for its object to provide a silencer for piston aircraft engines, which lowers the noise level without affecting the speed-dependent performance of the aircraft engine. The solution to this problem is by the claim 1 in the characterizing part of Pat Features specified a) to c) achieved.
Das Merkmal a) bestimmt die äußere Gestaltung des Schalldämpfers gemäß der Erfindung, der einen rechteckigen Querschnitt mit in Durchströmrichtung sich ändernder Konfiguration besitzt. Durch die Divergenz der seitlichen Abschlußbleche, die graduell größer ist als die Konvergenz der die langen Seiten des Querschnitt-Rechtecks darstellenden vorderen und hinteren Außenbleche, werden die Oberflächen der konvergierenden Außenbleche bis zur schlitzartigen Austritts öffnung stark vergrößert, ohne daß die Querschnittsfläche de Innenraumes des Schalldämpfers in Durchströmrichtung zunehmen muß. Durch das Merkmal b) werden unterhalb der sich in Durchströmrichtung verbreiternden Außenbleche Abkühlkammern geschaffen, in die die Abgase über parallel zu den Außenblechen verlaufende Lochbleαhe einströmen. Da an den Außenblechen der Propellerwind vorbeistreicht, erfahren die Abgase innerhalb der Abkühlkammern vor ihrem Austritt eine Abkühlung, die von einer Volumenabnahme begleitet ist. Diese Volumenabnahme ist der neuartige Effekt des Schalldämpfers gemäß der Erfindung, denn sie übt einen gewissen konstanten Sog auf die pulsierenden Schallwellen am Eingang des Schalldämpfers aus und wirkt insoweit glättend.The feature a) determines the external design of the muffler according to the invention, which has a rectangular cross section with a changing configuration in the flow direction. Due to the divergence of the side end plates, which is gradually greater than the convergence of the front and rear outer plates representing the long sides of the cross-sectional rectangle, the surfaces of the converging outer plates are greatly enlarged up to the slot-like outlet opening without the cross-sectional area of the interior of the muffler must increase in the direction of flow. Characteristic b) creates cooling chambers below the outer plates that widen in the flow direction, into which the exhaust gases flow through perforated plates that run parallel to the outer plates. Since the propeller wind blows past the outer plates, the exhaust gases inside the cooling chambers experience a cooling before they exit, which is accompanied by a decrease in volume. This decrease in volume is the novel effect of the muffler according to the invention, because it exerts a certain constant suction on the pulsating sound waves at the entrance of the muffler and has a smoothing effect in this respect.
Es wird empfohlen, zwischen dem Bereich der Abkühlkammern und dem Anschlußstutzen eine von den Außen- und Abschlußblechen umgrenzte Wirbelkammer vorzusehen, in der ein sich verlaufender/ zwischen den seitlichen Abschlußblechen /leistenartiger Prallwinkel angeordnet ist. Dieser Prallwinkel wirkt als Reflexionsflache für Schallwellen und zugleich zur Umlenkung und Aufteilung des Abgasstromes, um die Geschwindigkeitskomponente des Abgasstromes herabzusetzen und zu begünstigen, daß die Abgase in möglichst alle Löcher in den sich im wesentlichen in Strömungsrichtung erstreckenden Lochblechen eintreten. Soweit bisher beschrieben, sind die divergierenden seitlichen Abschlußbleche, an denen ebenfalls der Propellerwind vorbeistreicht, nur im Bereich der Wirbelkammer und der Stirnseiten der beiden vorerwähnten Abkühlkammern für den Kühleffekt ausgenutzt. Durch die Merkmale des Patentanspruches 3 wird erreicht, daß Teilströme der Abgase auch im Bereich der schmalen seitlichen Abschlußflächen des Schalldämpfers der Kühlung durch vorbeistreichende Luft unterworfen werden.It is recommended that between the area of the cooling chambers and the connecting piece a vortex chamber delimited by the outer and end plates, in which a running / between the side end plates / strip-like baffle angle is arranged. This impact angle acts as a reflection surface for sound waves and at the same time for deflecting and dividing the exhaust gas flow in order to reduce the velocity component of the exhaust gas flow and to favor that the exhaust gases enter as many holes as possible in the perforated plates which extend essentially in the flow direction. As far as described so far, the diverging side end plates, on which the propeller wind also passes, are only used for the cooling effect in the area of the vortex chamber and the end faces of the two aforementioned cooling chambers. The features of patent claim 3 ensure that partial flows of the exhaust gases are also subjected to the cooling by passing air in the region of the narrow lateral end faces of the muffler.
Eine weitere Verbesserung des Kühleffekts ergibt sich, wenn der Schalldämpfer nach Patentanspruch if von. einem im Bereich der seitlichen Abschlußbleche offenen Kühlschlitze durchzogen ist, der den Eintritt von Außenluft in das Innere des Schalldämpfers erlaubt und dessen sich bis in die schlitzartige Austrittsöffnung erstreckenden Seitenwände von den Abgasen umspült sind. Die Abgase werden bei dieser Ausführungsform nicht nur durch Wärmeübergang über die konvergierenden Außenbleche, sondern auch durch Wärmeübergang an den inneren Wandungen des Kühlschlitzes gekühlt.A further improvement in the cooling effect results if the silencer according to claim if of. an open in the area of the side end plates cooling slots is permeated, which allows the entry of outside air into the interior of the muffler and the side walls extending into the slot-like outlet opening are washed by the exhaust gases. In this embodiment, the exhaust gases are cooled not only by heat transfer via the converging outer plates, but also by heat transfer on the inner walls of the cooling slot.
Der Querschnitt der schlitzartigen Austrittsöffnung für die Abgase soll etwa so groß sein wie der Querschnitt des Anschlußstutzens. Dies besagt, daß eine Expansion der Abgase innerhalb des Schalldämpfers nicht angestrebt wird, da ja der die Schallwellen glättende Sog erfindungsgemäß durch starke Kühlung und Volumenabnahme der Abgase erzielt wird. Wegen der Volumenabnahme der Abgase kann die sehlitzartige Austrittsöffnung im Querschnitt sogar kleiner sein als derjenige des Anschlußstutzens.The cross section of the slot-like outlet opening for the exhaust gases should be approximately as large as the cross section of the connecting piece. This means that an expansion of the exhaust gases within the muffler is not sought, since the suction smoothing the sound waves is achieved according to the invention by strong cooling and a decrease in volume of the exhaust gases. Because of the decrease in volume of the exhaust gases, the slit-like outlet opening can even be smaller in cross section than that of the connecting piece.
Die Querschnittssumme der Löcher in den Lochblechen ist zweckmäßig größer als der Querschnitt des einlaßseitigen Anschlußstutzens, um innerhalb des Schalldämpfers möglichst keinen Rückstau an Abgasen zu erhalten. Die vorderen und hinteren Außenbleche schließen zweckmäßig einen Konvergenzwinkel von 12 und die seitlichen Abschlußbleche einen Divergenzwinkel von 40º ein.The total cross-section of the holes in the perforated plates is expediently larger than the cross-section of the inlet-side connecting piece, in order to avoid any backflow of exhaust gases within the muffler. The front and rear outer panels suitably include a convergence angle of 12 and the side end panels a divergence angle of 40 °.
Wie bei Wärmeaustauschern an sich bekannt, können die von der Kühlluft,, d.h. dem Propellerwind bestrichenen Bleche mit aufgesetzten Stegblechen versehen werden, um die wärmeübertragenden Flächen zu vergrößern und die Kühlluft zu führen.As is known per se with heat exchangers, the cooling air, i.e. sheet metal that is coated with the propeller wind can be provided with web plates to enlarge the heat-transferring surfaces and to guide the cooling air.
In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele eines Schalldämpfers gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigenIn the drawing, three embodiments of a muffler according to the invention are shown, namely show
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein vorderes Außenblech einer Ausführungsform, das Außenblech teilweise weggeschnitten,1 is a plan view of a front outer panel of an embodiment, the outer panel partially cut away,
Fig. 2 einen senkrechten Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 ,2 is a vertical section along the line II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht ähnlich Fig. 1 einer anderen Ausführungsform,3 is a plan view similar to FIG. 1 of another embodiment,
Fig. 4 ¬inen Längsschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3,4 ¬ a longitudinal section along the line IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 eine Draufsicht ähnlich Fig. 1 einer dritten Ausführungsform mit innerem Kühlschlitz teilweise im Längsschnitt nach der Linie V-V in Fig. 6,5 is a plan view similar to FIG. 1 of a third embodiment with an internal cooling slot, partly in longitudinal section along the line V-V in FIG. 6,
Fig. 6 eine Seitenansicht von Fig. 5 undFig. 6 is a side view of Fig. 5 and
Fig. 7 eine Ansicht von Fig. 5 von unten. Ein Schalldämpfer gemäß der Erfindung besteht bei allen Ausführungsbeispielen aus einem rohrförmigen Anschlußstutzen 1 zum Anschluß des Schalldämpfers an eine Abgasleitung, einem quadratischen Übergangsflansch 2 als Anschluß für weitere Außenwandungsteile des Schalldämpfers, die einen rechteckigen Querschnitt eines Innenraumes ergeben. Diese Außenwandungsteile bestehen aus vorderen und hinteren Außenblechen 3 und 4, die unter einem Winkel von etwa 12° konvergieren, wie Fig. 2 zeigt, sowie aus schmaleren seitlichen Abschlußblechen 5 und 6, die in Strömungsrichtung divergieren und einen Divergenzwinkel von etwa 40° einschließen. Die konvergierenden Außenbleche 3 und 4 sind in ihrer Länge so bemessen, daß sie eine schlitzartige Austrittsöffnung 7 ergeben. Die Länge der schlitzartigen Austrittsöffnung 7 ergibt sich aus der Divergenz der seitlichen Abschlußbleche 5 und 6, und es ist durch diese Abmessungsverhältnisse sichergestellt, daß der Querschnitt der schlitzartigen Austrittsöffnung 7 etwa so groß ist wie der Querschnitt des einlaßseitigen Anschlußstutzens 1.Fig. 7 is a view of Fig. 5 from below. A silencer according to the invention consists in all embodiments of a tubular connecting piece 1 for connecting the silencer to an exhaust pipe, a square transition flange 2 as a connection for other outer wall parts of the silencer, which result in a rectangular cross section of an interior. These outer wall parts consist of front and rear outer plates 3 and 4, which converge at an angle of approximately 12 °, as shown in FIG. 2, and of narrower side end plates 5 and 6, which diverge in the direction of flow and enclose a divergence angle of approximately 40 °. The converging outer sheets 3 and 4 are dimensioned in length so that they result in a slot-like outlet opening 7. The length of the slot-like outlet opening 7 results from the divergence of the lateral end plates 5 and 6, and it is ensured by these dimensional relationships that the cross section of the slot-like outlet opening 7 is approximately as large as the cross section of the inlet-side connecting piece 1.
Wie der Längsschnitt nach Fig. 2 zeigt, verlaufen parallel zu und im Abstand von den zueinander konvergierenden, vorderen und hinteren Außenblechen 3, 4 ebenso konvergierende Lochbleche 8 und 9, die einströmseitig mit zu den Außenblechen 3, 4 verlaufenden Abkantungen 8a und 9a versehen sind, sodaß jedes Lochblech mit einer Abkantung, einem vorderen bzw. hinteren Außenblech und Bereichen der seitlichen, zueinander divergierenden Abschlußbleche eine Abkühlkammer 10 bzw. 11 bildet. Jede Abkühlkammer läuft in die schlitzartige Austrittsöffnung 7 aus. Die Lochbleche 8 und 9 können im Bereich der Austrittsöffnung 7 zusammengeführt sein, jedoch können sie auch noch einen schmalen anteiligen Schlitz der Austrittsöffnung 7 frei lassen.As the longitudinal section according to FIG. 2 shows, run parallel to and at a distance from the mutually converging, front and rear outer plates 3, 4 also converging perforated plates 8 and 9, which are provided on the inflow side with bevels 8a and 9a extending to the outer plates 3, 4 , so that each perforated plate with a bevel, a front or rear outer plate and areas of the lateral, mutually divergent end plates forms a cooling chamber 10 or 11. Each cooling chamber runs into the slot-like outlet opening 7. The perforated plates 8 and 9 can be brought together in the area of the outlet opening 7, but they can also leave a narrow, proportionate slot in the outlet opening 7 free.
Zwischen dem Bereich der Abkühlkammern 10, 11 und demBetween the area of the cooling chambers 10, 11 and
Anschlußstutzen 1 ist eine von den Außen- und Abschlußblechen 3 bis 6 umgrenzte Wirbelkammer 12 vorgesehen, in der 1 ein sich zwischen den seitlichen Abschlußblechen 5, 6 verlaufender leistenartiger Prallwinkel 13 angeordnet ist.Connection piece 1 is a vortex chamber 12 defined by the outer and end plates 3 to 6, in which 1 a strip-like baffle angle 13 extending between the side end plates 5, 6 is arranged.
Der bisher beschriebene Aufbau des Schalldämpfers gemäß der 5 Erfindung trifft für alle Ausführungsbeispiele zu. Dies gilt auch für den Verlauf der Abgasströmung, die in Anlehnung an Fig. 1 und 2 wie folgt beschrieben wird:The structure of the muffler according to the invention described so far applies to all exemplary embodiments. This also applies to the course of the exhaust gas flow, which is described as follows based on FIGS. 1 and 2:
Die über den Anschlußstutzen 1 und den Übergangsflansch '2The over the connecting piece 1 and the transition flange '2
10 einströmenden Abgase treffen zunächst auf den leistenförmigen Prallwinkel 13 und werden hierdurch in der Wirbelkammer 12 verwirbelt. Der Prallwinkel 13 hat zusätzlich die Wirkung, eine Schalldämpfung durch Reflexion herbeizuführen. Die Abgase treten dann in den sich verengenden Zwischenraum 15 14 zwischen den Kühlkammern 10 und 11 ein und werden über die Löcher 15 der Lochbleche 8 und 9 von den Kühlkammern 10 und 11 aufgenommen. In der rechten Hälfte von Fig. 1 ist dargestellt, daß die Abgase von unterhalb des Lochbleches 8 durch die Löcher 15 in die Kühlkammer 10 in Pfeilrichtung10 incoming exhaust gases first meet the strip-shaped baffle angle 13 and are thereby swirled in the swirl chamber 12. The impact angle 13 also has the effect of bringing about sound absorption by reflection. The exhaust gases then enter the narrowing space 15 14 between the cooling chambers 10 and 11 and are received by the cooling chambers 10 and 11 via the holes 15 in the perforated plates 8 and 9. In the right half of Fig. 1 it is shown that the exhaust gases from below the perforated plate 8 through the holes 15 in the cooling chamber 10 in the direction of the arrow
20 eintreten, da in der rechten Hälfte von Fig. 1 das vordere Außenblech 3 teilweise weggeschnitten dargestellt ist. Der sich verengende Zwischenraum 14 fördert das Übertreten der Abgase in die Kühlkanäle 10, 11, wogegen die Divergenz der seitlichen Abschlußbleche 5, 6 eine Ausweitung des Abgas¬20 occur because in the right half of Fig. 1, the front outer panel 3 is shown partially cut away. The narrowing intermediate space 14 promotes the passage of the exhaust gases into the cooling channels 10, 11, whereas the divergence of the side end plates 5, 6 expands the exhaust gas
25 Stromes in Längsrichtung der schlitzartigen Austrittsöffnung 7 begünstigt. Wesentlich ist, daß die Abgase innerhalb der Abkühlkammern 10, 11 an den vom Propellerwind beaufschlagten breiter werdenden Außenblechen 3, 4 vorbeistreich und dadurch gekühlt wird.25 stream in the longitudinal direction of the slot-like outlet opening 7 favors. It is essential that the exhaust gases within the cooling chambers 10, 11 are swept past the widening outer sheets 3, 4 which are acted upon by the propeller wind and are thereby cooled.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 sind die ebenfalls vom Propellerwind beaufschlagten seitlichen Abschlußbleche 5, 6 zwar ebenfalls von innen von Abgasen beaufschlagt, jedoch ist die Oberfläche der seitlichen Abschlußbleche 5, 35 6 verhältnismäßig klein. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 sind daher außerhalb der seitlichen Abschlußbleche 55 6 Abkühlhauben 16 und 17 vorgesehen, deren kanalartige Innenräume über Löcher 18 im oberen Bereich der Abschlußbleche 5, 6 mit der Wirbelkammer 12 in Verbindung stehen. Im unteren Bereich stehen die Innenräume der Abkühlhauben 16, 17 über Löcher 19 auch mit den beiden Abkühlkammern 10, 11 in Verbindung, sodaß zwei Teilströme aus der Wirbelkammer 12 in die Abkühlhauben und von dort in die unten offenen Abkühlkammern 10, 11 gehen. Der Strömungsverlauf der Abgase ist in Fig. 3 durch Pfeile dargestellt, und zwar in der rechten Zeichnungshälfte, in der das vordere Außenblech 3 sowie eine Seitenwand der Abkühlhaube 16 weggeschnitten sind. In der Schnittdarstellung nach Fig. 4 erkennt man den Eintritt von Stromfäden durch die Löcher 19 in den Randbereichen des seitlichen Abschlußbleches 5 in die Kühlkammern 10 und 11. Im unteren Bereich von Fig. 4 ist ein Teil der Abkühlhaube 17 in Ansicht erkennbar.In the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, the side end plates 5, 6, which are likewise acted upon by the propeller wind, are also acted upon from the inside by exhaust gases, but the surface of the side end plates 5, 35 6 is relatively small. In the exemplary embodiment according to FIGS. 3 and 4, 6 cooling hoods 16 and 17 are therefore provided outside the side end plates 55, their channel-like Interiors are connected to the swirl chamber 12 via holes 18 in the upper region of the end plates 5, 6. In the lower area, the interiors of the cooling hoods 16, 17 are also connected to the two cooling chambers 10, 11 via holes 19, so that two partial flows from the swirl chamber 12 into the cooling hoods and from there into the cooling chambers 10, 11 open at the bottom. The flow of the exhaust gases is shown in Fig. 3 by arrows, in the right half of the drawing, in which the front outer panel 3 and a side wall of the cooling hood 16 are cut away. 4 shows the entry of current threads through the holes 19 in the edge regions of the lateral end plate 5 into the cooling chambers 10 and 11. In the lower region of FIG. 4, part of the cooling hood 17 can be seen.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 bis 7 entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2. Die Abweichung besteht in einem inneren Kühlschlitz 22, der einströmseitig von dem leistenförmigen Prallwinkel 13 begrenzt ist, an dem sich ein Paar von zueinander parallelen Wänden 20 und 21 anschließt. Diese Wände 20, 21 erstrecken sich durch den sich verengenden Zwischenraum 14 (Fig. 2) zwischen den seitlichen Kühlkammern 10, 11 bis in den Bereich der Austrittsöffnung 7. Wie aus der Ansicht gegen die Austrittsöffnung nach Fig, 7 hervorgeht, liegt der Austrittsschlitz 23 für den Kühlschlitz 22 zwischen den partiellen Austrittsschlitzen 24, 25 der Kühlkammern 10, 11. Der Kühlschlitz 22 ist seitlich zum Eintritt von Kühlluft dadurch offen, daß die seitlichen Abschlußbleche 3. 6 über den Abstand derThe embodiment according to FIGS. 5 to 7 corresponds essentially to the embodiment according to FIGS. 1 and 2. The deviation consists in an inner cooling slot 22, which is limited on the inflow side by the strip-shaped baffle angle 13, on which there are a pair of mutually parallel walls 20 and 21 connects. These walls 20, 21 extend through the narrowing space 14 (FIG. 2) between the lateral cooling chambers 10, 11 into the region of the outlet opening 7. As can be seen from the view against the outlet opening according to FIG. 7, the outlet slot 23 is located for the cooling slot 22 between the partial outlet slots 24, 25 of the cooling chambers 10, 11. The cooling slot 22 is open to the side for the entry of cooling air in that the side end plates 3. 6 over the distance of the
Wände 20, 21 geöffnet sind, wie aus der Schnittdarstellung, nach Fig. 5, rechte Hälfte, hervorgeht. Hier ist auch in gestrichelt eingezeichneten Pfeilen die Richtung der einströmenden Kühlluft dargestellt, wogegen in allen anderen Figuren die durchgezogenen Pfeile die Strömungsrichtung von Abgasen bedeuten. Wie aus Fig. 5 und 6 hervorgeht, sind auf die seitlichen Abschlußbleche 5, 6 beiderseits des Kühlschlitzes 22 je ein Paar von Stegblechen 26, 27 aufgesetzt, die nicht nur die wärmeübertragenden Flächen zur Verbesserung des Kühleffekts vergrößern, sondern auch zur Führung der Kühlluft dienen. Wie Fig. 6 zeigt, verläuft ein Paar von Stegblechen 27 in Strömungsrichtung derart geneigt zueinander, daß der von oben kommende Kühlluftstrom durch Verengung eines Strömungskanals in den Kühlschlitz 22 hineingezwungen wird.Walls 20, 21 are open, as can be seen from the sectional view according to FIG. 5, right half. Here, the direction of the incoming cooling air is also shown in dashed arrows, whereas in all other figures the solid arrows indicate the direction of flow of exhaust gases. 5 and 6, a pair of web plates 26, 27 are placed on the side end plates 5, 6 on both sides of the cooling slot 22, which not only enlarge the heat-transferring surfaces to improve the cooling effect, but also serve to guide the cooling air . As shown in FIG. 6, a pair of web plates 27 are inclined to one another in the flow direction in such a way that the cooling air flow coming from above is forced into the cooling slot 22 by narrowing a flow channel.
Amtliche Schallpegelmessungen nach den Richtlinien des LBAOfficial sound level measurements according to the guidelines of the LBA
11/144-606.4/75 für das Flugzeug D-EHFM haben in vier Meßflügen ergeben, daß der Schallpegel von durchschnittlich 76 dB (A), gemessen ohne Schalldämpfer, sich bei Einsatz von Schalldämpfern gemäß der Erfindung verringert auf durchschnittlich 72 dB (A). Gleichzeitig wurde festgestellt, daß die max. Motordrehzahl von normal 2700 U/min bei Einsatz von Schalldämpfern gemäß der Erfindung um 150 U/min anstieg und wieder zurückgenommen werden mußte. Dies ist ein Beweis dafür, daß durch den Schalldämpfer gemäß der Erfindung nicht nur der Schallpegel herabgesetzt wird, sondern überraschenderweise die Motordrehzahl und damit die Motorleistung ansteigen. 11 / 144-606.4 / 75 for the aircraft D-EHFM have shown in four test flights that the sound level of an average of 76 dB (A), measured without a silencer, is reduced to an average of 72 dB (A) when using silencers according to the invention . At the same time it was found that the max. Engine speed of normal 2700 U / min when using silencers according to the invention had to increase by 150 U / min and had to be reduced again. This is evidence that the silencer according to the invention not only reduces the sound level, but surprisingly the engine speed and thus the engine power increase.

Claims

P A T EN T A N S P R Ü C H E 1. Schalldämpfer für Kolben-Flugmotoren mit inneren Lochblechen und mindestens einem rohrförmigen Anschlußstutzen zum Anschluß an eine Abgasleitung, gekennzeichnet durchP A T EN T A N S P RÜ C H E 1. Silencer for piston aircraft engines with inner perforated plates and at least one tubular connection piece for connection to an exhaust pipe, characterized by
a) einen rechteckigen Querschnitt mit in Durchströmrichtung sich ändernder Konfiguration, in dem die den langen Seiten des Rechtecks zugeordneten vorderen und hinteren Außenbleche (3, 4) in Durchströmrichtung zueinander bis zu einer schlitzartigena) a rectangular cross-section with a changing configuration in the flow direction, in which the front and rear outer plates (3, 4) assigned to the long sides of the rectangle in the flow direction to each other up to a slot-like
Austrittsöffnung (7) konvergieren und die den kürzeren Seiten des Rechtecks zugeordneten seitlichen Abschlußbleche (5, 6) in Durchströmrichtung zueinander bis zur schlitzartigen Austrittsöffnung divergieren,The outlet opening (7) converge and the side end plates (5, 6) assigned to the shorter sides of the rectangle diverge in the flow direction from one another to the slot-like outlet opening,
b) parallel zu und im Abstand von den zueinander konvergierenden vorderen und hinteren Außenblechenb) parallel to and at a distance from the converging front and rear outer sheets
(3, 4) verlaufende, konvergierende Lochbleche (8, 9) mit einströmseitigen, bis zu den konvergierenden Außenblechen verlaufenden Abkantungen (8a, 9a), sodaß jedes Lochblech mit einer Abkantung, einem vorderen bz;w. hinteren Außenblech und Bereichen der seitlichen zueinander divergierenden Abschlußbleche eine in die schlitzartige Austrittsöffnung (7) offen auslaufende Kühlkammer (10, 11) bilden,(3, 4) running, converging perforated plates (8, 9) with bevels (8a, 9a) on the inflow side, extending up to the converging outer plates, so that each perforated plate has a bevel, a front or; rear outer sheet and areas of the lateral diverging end sheets form a cooling chamber (10, 11) which runs openly into the slot-like outlet opening (7),
c) die die Abgase aus dem sich verengenden Zwischenraum (14) zwischen den konvergierenden Lochblechen (8, 9) über deren Löcher(15) aufnehmen und im Bereich der schlitzartigen Austrittsöffnung austreten lassen, wobei die Abgase nach ihrer ümlenkung in die Kühlkammern (10, 11 ) an den Außen- und seitlichen Abschlußblechen vorbeistreichen, die von dem Propellerwind beaufschlagt sind. c) which absorb the exhaust gases from the narrowing intermediate space (14) between the converging perforated plates (8, 9) via their holes (15) and allow them to exit in the area of the slot-like outlet opening, the exhaust gases having been deflected into the cooling chambers (10, 11) Swipe past the outer and side end plates that are exposed to the propeller wind.
2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bereich der Abkühlkammern (10, 11) und dem Anschlußstutzen (1) eine von den Außen- und Abschlußblechen umgrenzte2. Silencer according to claim 1, characterized in that between the area of the cooling chambers (10, 11) and the connecting piece (1) one bounded by the outer and end plates
a) Wirbelkammer (12) vorgesehen ist, in der ein sich zwischen den seitlichen Abschlußblechen (5, 6) verlaufender leistenartigera) swirl chamber (12) is provided in which a strip-like extending between the side end plates (5, 6)
b) Prallwinkel (13) angeordnet ist.b) impact angle (13) is arranged.
3. Schalldämpfer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der seitlichen Abschlußbleche (5, 6)3. Muffler according to claim 1 and 2, characterized in that outside the side end plates (5, 6)
a) Abkühlhauben (16, 17) vorgesehen sind, deren kanalartigen Innenräume übera) cooling hoods (16, 17) are provided, the channel-like interiors of
b) Löcher (18, 19) in den seitlichen Abschlußblechen sowohl mit der Wirbelkammer (12) als auch mit den beiden Abkühlkammern (10, 11) in Verbindung stehen,b) holes (18, 19) in the side end plates are connected both to the swirl chamber (12) and to the two cooling chambers (10, 11),
c) sodaß zwei Teilströme der Abgase aus der Wirbelkammer in die Abkühlhauben und von dort in die offenen Abkühlkammern geleitet sind.c) so that two partial flows of the exhaust gases from the swirl chamber are passed into the cooling hoods and from there into the open cooling chambers.
4. Schalldämpfer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeic net, daß an den Prallwinkel (13) ein Paar von zueinander parallelen Wänden (20, 21) angeschlossen ist, die einenin dem sich verengenden Zwischenraum (14) zwischen den Abkühlkammern (10, 11) verlaufenden4. Silencer according to claim 1 and 2, characterized in that a pair of mutually parallel walls (20, 21) is connected to the baffle angle (13), one in the narrowing space (14) between the cooling chambers (10, 11) ) trending
a) Kühlschlitz (22) bilden, der im Bereich der seitlichen Abschlußbeeche zum Eintritt der Außenluft offen ist und in b) eine eigene schlitzartige Austrittsöffnung (23) ausläuft.a) Form cooling slot (22), which is open in the area of the lateral end plate for entry of the outside air and in b) its own slot-like outlet opening (23) runs out.
5. Schalldämpfer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der schlitzartigen Austrittsöffnung (7) für die Abgase etwa so groß ist wie der Querschnitt des Anschlußstutzens (1).5. Silencer according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cross section of the slot-like outlet opening (7) for the exhaust gases is approximately as large as the cross section of the connecting piece (1).
6. Schalldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittssumme der Löcher (15) in den Lochblechen (8, 9) größer ist als der Querschnitt des Anschlußstutzens (1).6. Silencer according to claim 5, characterized in that the cross-sectional sum of the holes (15) in the perforated plates (8, 9) is greater than the cross section of the connecting piece (1).
7. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen und hinteren Außenbleche (3, 4) einen Konvergenzwinkel von etwa 12° und die seitlichen7. Silencer according to claim 1, characterized in that the front and rear outer plates (3, 4) have a convergence angle of approximately 12 ° and the lateral ones
Abschlußbleche (5, 6) einen Divergenzwinkel von etwa 40 einschließen.End plates (5, 6) include a divergence angle of approximately 40.
8. Schalldämpfer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch auf die von Kühlluft bestrichenen Bleche (5, 6) aufgesetzte Stegbleche (26, 27) zur Vergrößerung der wärmeübertragenden Flächen und zur Führung der Kühlluft. 8. Muffler according to one or more of the preceding claims, characterized by on the sheets smeared by cooling air (5, 6) web plates (26, 27) for enlarging the heat-transferring surfaces and for guiding the cooling air.
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