WO2020114637A1 - Silencer and method for producing a silencer - Google Patents

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WO2020114637A1
WO2020114637A1 PCT/EP2019/072905 EP2019072905W WO2020114637A1 WO 2020114637 A1 WO2020114637 A1 WO 2020114637A1 EP 2019072905 W EP2019072905 W EP 2019072905W WO 2020114637 A1 WO2020114637 A1 WO 2020114637A1
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longitudinal axis
base body
silencer
section
opening
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Tobias Bretschi
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Apworks Gmbh
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a muffler, a use of a muffler with a firearm, and a method for manufacturing a muffler.
  • Silencers are often used to reduce noise.
  • a silencer for a firearm with a monolithic main body extending along a longitudinal axis and having a plurality of expansion chambers arranged one behind the other along the longitudinal axis is described, for example, in US 2014/0262605 A1.
  • a silencer is provided.
  • the muffler comprises an integral longitudinal axis
  • Expansion chambers are formed.
  • the expansion chambers each have an inlet section that is angled to the longitudinal axis and a damping section that defines a circular cavity, the cavity having an opening facing the longitudinal axis, which is delimited with respect to the longitudinal axis by an outer end region of the inlet section that is remote from the longitudinal axis
  • Silencer according to the first aspect of the invention as a silencer for a
  • a method for producing a muffler according to the first aspect of the invention is provided, the base body being built up in layers by an additive manufacturing process or a 3-D printing process.
  • One idea on which the invention is based is to design the expansion chambers of a muffler in a one-piece or monolithic base body as circular or round damping chambers, which have an opening facing a central longitudinal channel.
  • the damping chambers or damping sections are thus designed as closed cavities which are connected to the channel in a fluidly conductive manner only through the opening.
  • “circular” is also understood to mean oval cross-sectional shapes, in particular also those which are composed of curved sections and straight sections.
  • One of the advantages of the muffler according to the invention is that due to the circular design of the cavity of the damping section, a gas stream supplied to the cavity through the opening through the inlet section flows several times through the cavity. This means that the volume of the damping section is used very efficiently and large pressure reductions per damping section can be achieved will.
  • the circular design as a closed cavity is particularly advantageous in the supersonic area, since there are a large number of inside the cavity
  • Expansion chambers and thereby the weight of the silencer can be reduced.
  • the above structure is particularly advantageous since the handling of the muffler is due to the low weight and the compact structure of the muffler
  • the idea of the method according to the third aspect of the invention is to produce the base body by means of an additive or generative manufacturing method or a 3-D printing method.
  • 3D printing methods in the sense of the present disclosure include all generative or additive
  • Manufacturing processes in which, based on geometric models, objects of a predefined shape are produced from formless materials such as liquids and powders or shape-neutral semi-finished products such as strip or wire-shaped material using chemical and / or physical processes in a special generative manufacturing system.
  • 3D printing processes in the sense of the present application use additive processes in which the starting material is built up sequentially in layers in predetermined forms. This ensures excellent design freedom.
  • the base body can be manufactured particularly easily in the present case.
  • the opening of the cavity with respect to the longitudinal axis is additionally limited by a wall extension of the damping section that extends along the longitudinal axis, the wall extension with respect to a radial direction that extends perpendicular to the longitudinal axis within the outer end region of the entry section, and wherein the outer end region of the
  • Inlet section extends planarly With respect to the longitudinal axis, the wall extension thus delimits a side of the opening of the cavity facing the inlet opening of the channel. Furthermore, the wall extension limits the cavity with respect to the radial direction inwards or towards the longitudinal axis.
  • the outer end region of the inlet section, which adjoins the opening, extends flat or planar, that is to say the one facing the wall extension
  • the surface is flat and not curved along the longitudinal axis. A tangent to the outer end area thus forms a constant angle with the longitudinal axis. Due to the overlap of the wall extension with the flat or planar outer end region of the inlet section, a gas flow circulating in the cavity is guided from the wall extension to the outer end region of the inlet section. Through its planar extension
  • a surface of the wall extension facing the cavity which is in relation to the radial direction within the outer end region of the Entry section is located, also flat or planar, whereby the recirculation of the gas flow in the cavity is further improved.
  • the inlet section extends at an angle such that an inner end region of the inlet section facing the longitudinal axis is at a smaller distance from the inlet opening of the duct than the outer end region of the inlet section.
  • the inlet opening of the channel is for supplying one
  • Gas flow e.g. of explosion gases in firearms or exhaust gases in internal combustion engines such as piston engines or turbines.
  • a distance between the longitudinal axis and the inlet section thus increases from the inlet opening of the channel to the opposite outlet opening, so that the inlet section can conduct a gas flowing from the inlet to the outlet opening from the channel into the radially outer damping sections.
  • shock waves can be formed along the inlet section, which
  • a volume which is defined by the cavity of the respective damping section, decreases along the longitudinal axis. Accordingly, the individual cavities become the along the longitudinal axis
  • the opening of the channel is getting smaller. Surprisingly, the damping effect is not or only slightly reduced.
  • the weight of the silencer is further reduced
  • the base body in the region of the damping sections on surfaces which define the respective cavity has a mean roughness value R a in a range between 1 and 50.
  • Roughness values are given here in pm. It has been shown in the range indicated that the damping effect is very good. A range of the average roughness value R a between 5 and 20 has proven to be particularly advantageous. This range includes roughness values which are higher than those of the silencers' surfaces stiffened by conventional machining processes. This significantly improves the sound absorption effect.
  • the cavity of the damping section contains a porous filling formed in one piece with the base body.
  • the porous filling can in particular be realized as a preferably regular grid structure composed of a plurality of rod-shaped elements or as an open-pore, irregular foam structure.
  • the filling and the base body are monolithic, that is, they are formed as one part.
  • the cavity can be filled as a whole by the filling.
  • the high internal surface area of the porous filling improves heat transfer from the gas flow to the base body. Due to the high inner surface, the gas flow is also slowed down by friction or numerous impact effects and the kinetic energy of the flow is thereby converted into thermal energy large inner surface of the filling can be removed particularly efficiently. This is also accompanied by a total pressure loss.
  • the base body is formed at least in regions by or with walls which have a porous inner region. Accordingly, individual or all walls of the base body can have a sandwich-like structure with respect to their cross-sectional thickness.
  • a porous, for example foam or lattice-like inner area is arranged in relation to the cross-sectional thickness of the wall between outer cover areas, the cover areas being solid, that is to say made of solid material.
  • the base body additionally forms a plenum from which the inlet opening of the channel opens, the plenum having a feed opening opposite the inlet opening of the channel.
  • the plenum is thus arranged in relation to the longitudinal axis in front of the inlet opening of the channel and points in With respect to the radial direction, the inner diameter is larger than the channel. A gas entering the plenum through the supply opening thus already expands in the plenum before it is fed to the channel and from there to the individual expansion chambers.
  • the base body has one in the area of the inlet opening of the channel, optionally in the area of the plenum
  • Connection section for connecting the base body to a tube, in particular to a barrel of a firearm.
  • Connection structure can be formed, for example, by a thread.
  • the base body is made of a metal alloy.
  • a metal alloy for example, an aluminum alloy, for example an aluminum-magnesium-scandium alloy, which is sold under the "Sealmalioy" brand, a titanium alloy, a steel alloy or a nickel base can be used as the metal alloy Alloy are used.
  • the base body is made of a plastic material.
  • the base body can be made of a fiber-reinforced material
  • Plastic material such as printed CFRP material.
  • the base body is built up in layers along the longitudinal axis, e.g. starting with the area of
  • the additive manufacturing method comprises a selective laser melting method
  • Electron beam melting process or a build-up welding process are referred to, for example, as the SLM process, where “SLM” stands for the English expression “selectlve laser melting”.
  • SLM selective laser melting processes
  • a laser beam is usually used in the form of a powder
  • the raw material is melted to form the desired structure.
  • Electron beam melting processes can also be referred to as EBM processes, where “EBM” stands for the English expression “electron beam melting”.
  • EBM electron beam melting
  • an electron beam is used to produce a generally powdery one
  • the raw material is melted to form the desired structure.
  • a solid starting material is melted and in
  • Part forming the material unit and in particular are produced as such, e.g. by means of a 3-D printing process, one of which cannot be detached from the other without removing the material cohesion from the other
  • directions and axes in particular directions and axes, which relate to the course of physical structures, a course of an axis, a direction or a structure “along” another axis, direction or structure is understood here to mean that these, in particular the tangents resulting in a respective location of the structures each run at an angle of less than 45 degrees, preferably less than 30 degrees and particularly preferably parallel to one another.
  • directions and axes in particular to directions and axes, which relate to the course of physical structures, a course of an axis, a direction or a structure “transversely” to another axis, direction or structure is understood here to mean that these, in particular, the tangents resulting in a respective location of the structures each run at an angle of greater than or equal to 45 degrees, preferably greater than or equal to 60 degrees and particularly preferably perpendicular to one another.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a muffler according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged, broken sectional view of the one in FIG. 1
  • Fig. 3 is a detailed view of the in Fig. 2 by the letter Z
  • Fig. 4 is an enlarged, broken sectional view of a
  • Fig. 5 is a schematic view of a firearm with a
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a step of a method for producing a silencer according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals designate identical or functionally identical components, unless stated otherwise.
  • the silencer 1 shows an example and schematically a sectional view of a silencer 1.
  • the silencer 1 has a base body 2.
  • the base body 2 is realized as an elongated, one-piece or monolithic body, which defines a longitudinal axis L.
  • the base body 2 can in particular have an approximately cylindrical shape, as is shown schematically in FIG. 1.
  • the base body 2 can in particular consist of a
  • Metal material e.g. made of an aluminum alloy
  • Titanium alloy a steel alloy or a nickel-based alloy.
  • the base body 2 has a channel 3, a multiplicity of expansion chambers 4, an optional plenum 6 and an optional one
  • Connection section 62 or the base body 2 forms these structures.
  • the channel 3 extends along, preferably coaxially to the longitudinal axis L.
  • the channel 3 can, for example, be cylindrical
  • the channel 3 extends between an inlet opening 31, which is provided for the supply of a gas flow into the channel 3, and an outlet opening 32, which is opposite the inlet opening 31 with respect to the longitudinal axis L and which is used to discharge the gas flow from the channel 3 in the environment is provided in Figs. 1 and 2, an intended flow direction G of a gas flow from the inlet to the outlet opening 31, 32 of the channel 3 is symbolically represented by an arrow.
  • the base body 2 has a multiplicity of
  • Expansion chambers 4 are arranged one after the other or one behind the other along the longitudinal axis L and extend around or enclose the longitudinal axis L. With respect to a radial direction R, which is perpendicular to the
  • the expansion chambers 4 connect to the channel 3.
  • the expansion chambers 4 are optionally rotationally symmetrical with respect to the Longitudinal axis L formed. Furthermore, the expansion chambers 4 optionally extend coaxially to the longitudinal axis L.
  • FIG. 2 shows, by way of example and schematically, a partial sectional view of two expansion chambers 4 that follow one another along the longitudinal axis L.
  • each expansion chamber 4 has an inlet section 41 and a damping section 42.
  • the inlet section 41 and the damping section 42 are each formed by walls 20 of the base body 2.
  • the entry section 41 As shown schematically in FIG. 2, the entry section 41
  • the inlet section 41 has a first surface 41a facing the inlet opening 31 of the channel 3. This is flat or planar, at least in sections or areas. 2 shows by way of example that the first surface 41a is generally planar, that is to say that the first surface 41a is inclined at a constant angle a relative to the longitudinal axis L. As further shown in FIG. 2, the entry section 41 has an end region 41A which is inner with respect to the radial direction R and faces the longitudinal axis L and an end region 41B which is outer with respect to the radial direction R and which extends from the longitudinal axis L. is facing away
  • the first surface 41a of the entry portion 41 is planar at least in the outer end region 41B. Since the expansion chambers 4 around the
  • Extending longitudinal axis L defines the first surface 41a of the
  • Entry section 41 if it extends planar as shown by way of example in FIG. 2, a cone extending around the longitudinal axis L.
  • the angle a can in particular be measured between the first surface 41a of the inlet section 41 facing the inlet opening 31 of the channel 3 and the longitudinal axis L.
  • the angle a is preferably in a range between 25 degrees and 70 degrees, particularly preferably between 30 degrees and 60 degrees. In Fig.
  • the angle a is 45 degrees, for example.
  • the entry section 41 extends at an angle such that the inner end region 41A of the entry section 41 has a smaller distance along the longitudinal axis L to the entry opening 31 of the channel 3 than the outer end region 41B of the entry section 41. Accordingly, the radial distance of the first surface 41a of the inlet section 41 from the longitudinal axis L increases in a direction from the inlet opening 31 of the channel 3 to the outlet opening 32 of the channel 3.
  • the damping section 42 of a respective expansion chamber 4 is formed by a curved wall area of the base body 2 and defines a circular cavity 43.
  • the curved wall area has an inner surface 43a that defines the circular cross-sectional shape of the cavity 43. 2 is the circular one
  • Cross-sectional shape of the cavity 43 is realized, for example, as an oval shape with curved sections 43C and straight sections 435.
  • the wall area of the base body 2, which defines the damping section 42 can have, for example, a mean roughness value Ra in a range between 1 and 50, preferably between 5 and 20, on the surface 43a which defines the cavity 43.
  • the cavity 43 has an opening 44, which is located in relation to the radial direction R facing the longitudinal axis L. Apart from this opening 44, the cavity 43 is closed or forms a closed volume.
  • the opening 44 is in relation to the Longitudinal axis L delimited on the side facing away from the inlet opening 31 of the channel 3 by the outer end region 41B of the inlet section 41 and on the side facing the inlet opening 31 of the channel 3 by a wall extension 42A of the damping section 42.
  • the wall extension 42A of the damping section 42 and the outer end region 41B of the entry section 41 thus generally define a gap or slot enclosing the longitudinal axis L.
  • the outlet opening 32 of the channel 3 flowing gas flow is thus directed from the angled inlet section 41 to the opening 44 of the cavity 43 and fed through the opening 44 to the cavity 43, as symbolically represented in FIG. 2 by the arrow A.
  • the circular design of the cavity 43 forms a circulating flow within the cavity 43, which flows through the cavity 43 several times, as symbolically represented by the arrow A in FIG. 2.
  • the wall extension 42A of the damping section 42 can extend in particular along the longitudinal axis L.
  • the wall extension 42A has one of the
  • the wall extension 42A is located with respect to the radial direction R within the outer end region 41B of the entry section 41. 2 is the level of the surface of the
  • Dashed line r42 shown.
  • the outer end region 41B of the entry section 41 indicated by a curly bracket in FIG. 2 extends beyond this level with respect to the radial direction R.
  • the outer end portion 41B of the entrance portion 41 is flat or is planar, as shown by way of example in FIG. 2, this advantageously leads to a reliable flow deflection of one of these
  • circumferential shock waves propagate into the cavity 43, so that the volume of the cavity 43 can be used to an improved extent for pressure reduction and thus for sound absorption.
  • FIG. 2 shows two expansion chambers 4 arranged one behind the other or adjacent to one another along the longitudinal axis L.
  • the cavities 43 of the damping sections 42 can have a common partition wall 25 with respect to the longitudinal axis L.
  • FIG. 2 also shows an example that the cavities 43 each have the same volume. Alternatively, it is conceivable that the volume, which is defined by the cavity 43 of the respective damping section 42, decreases along the longitudinal axis L.
  • a first group of cavities 43 can have a first volume and a second group of cavities 43 can have a second volume that is smaller than the first volume, the first group of cavities 43 being located in the region of the inlet opening 31 of the channel 3 and the second group of cavities 43 follows the first group of cavities 43 and is closer to the first volume
  • Exit opening 32 of the channel is located as the first group. Furthermore, the volume of the cavities 43 can also continuously decrease or decrease from the inlet opening 31 of the channel 3 to the outlet opening 32 of the channel 3.
  • FIG. 3 shows an example of a wall 20 of the base body 2 in an enlarged sectional view.
  • a wall 20 of the base body 2 can have a sandwich-like cross-section with outer cross sections Cover layers 21, 22 and an inner region 23 located in relation to the cross-sectional thickness t20 between the cover layers 21, 22.
  • the inner region 23 has a porous structure, which can be designed, for example, as a grid composed of rod elements or as a foam-like cell structure.
  • the cover layers 21, 22, however, are designed as a solid material.
  • the cross-sectional thickness t20 of a wall 20 can be, for example, in a range between 0.2 mm and 3.0 mm, regardless of whether it has a porous inner region 23
  • the thickness of the optional cover layers 21, 22 can be, for example, in a range between 0.2 mm and 1.0 mm.
  • individual or all of the walls 20, 25 of the base body 2 can be formed with the optional porous inner region 23.
  • FIG. 4 schematically shows a region of a base body 2 in the view in FIG. 2.
  • the base body 2 shown in FIG. 4 In contrast to the base body 2 shown in FIG. 2, the base body 2 shown in FIG. 4
  • the cavities 43 of the damping sections 42 are each filled with an optional filling 5.
  • the optional filling 5 is formed in one piece with the base body 2, preferably from the same material. As shown by way of example in FIG. 4, the filling 5 optionally completely fills the cavity 43 and ends in the region of the opening 44. Alternatively, it can also be provided that the filling 5 fills only part of the cavity 43.
  • the filling 5 can in particular be made of rod elements
  • the base body 2 forms an optional plenum 6.
  • the plenum 6 can, in particular, be designed as a cylindrical cavity enclosing the longitudinal axis L, as is shown by way of example in FIG. 1 6 opens out As is further shown in FIG.
  • the plenum 6 has an inlet opening 61 opposite the inlet opening 31 of the channel 3, which is arranged along the longitudinal axis L at a distance from the inlet opening 31 of the channel 3.
  • the inlet opening 61 serves to supply gas .
  • 1 also symbolically shows that the base body 2 in the region of the inlet opening 31 of the channel 3 has or forms a connection section 62 for connecting the base body 2 to a pipe or a line
  • Connection section 62 can be designed, for example, as a thread. In FIG. 1 it is shown purely by way of example that the connection section 62 as one
  • Fig. 5 shows an example of a firearm 100 in the form of a rifle with a barrel 110.
  • the silencer 1 is arranged in the region of a muzzle of the barrel 110 and can in particular be fastened to the barrel 110, e.g. via the optional connection section 62.
  • the silencer 1 is used in FIG. 1
  • Silencer 1 presented.
  • the base body 2 of the silencer 2 is produced or built up in layers by an additive manufacturing process.
  • the present invention provides a variety of options for liquefying the modeling material M, at which heat is generated locally
  • Electron beams is advantageous because heat can be generated in a very targeted and controlled manner.
  • the additive manufacturing process can thus be selected from the group, for example
  • Laser sintering, selective laser melting, selective electron beam sintering and selective electron beam melting or the like can be selected.
  • any additive method can be used, such as cladding.
  • Powder surface of the powdery modeling material M which rests in a working chamber 204 on the work platform 201.
  • an optical deflection device or a scanner module such as a movable or
  • tiltable mirror 205 may be provided which, depending on its tilted position, the laser beam 202 onto a specific part of the powder surface of the
  • Modeling material M deflects The modeling material M is heated at the point of impact of the laser beam 202, so that the powder particles are melted locally and form an aggiomerate when cooled.
  • the base body 2 which

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Abstract

The present invention relates to a silencer (1) having an integrally formed base body (2), which defines a longitudinal axis (L), in which a channel (3), extending along the longitudinal axis (L) between an entry opening (31) and an exit opening (32), and a plurality of expansion chambers (4), arranged in succession along the longitudinal axis (L), are formed. According to the invention, the expansion chambers (4) each have an entry section (41) extending at an angle to the longitudinal axis (L) and a damping section (42) defining a circular cavity (43), wherein the cavity (43) has an opening (44) facing the longitudinal axis (L), which opening is delimited in relation to the longitudinal axis (L) by an outer end region (41B) of the entry section (41), which outer end region is situated facing away from the longitudinal axis (L). The invention furthermore relates to a use of the silencer (1) and to a method for producing the silencer (1).

Description

Schalldämpfer und Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfers Muffler and method of making a muffler
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalldämpfer, eine Verwendung eines Schalldämpfers mit einer Schusswaffe und ein Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfers. The present invention relates to a muffler, a use of a muffler with a firearm, and a method for manufacturing a muffler.
Wenn Gase mit hoher Geschwindigkeit aus Mündungen in die Umgebung austreten führt dies typischerweise zu einer unkontrollierten Expansion der Gase, was eine Geräuschentwicklung zur Folge hat. Die Geräuschentwicklung wird zusätzlich verstärkt, wenn das Gas mit Überschallgeschwindigkeit strömt Derartige Situationen können sich beispielsweise an Abgasauslässen von Kolbenmotoren oder Turbinen oder im Mündungsbereich von Schusswaffen ergeben. Typically, when gases emerge from orifices into the environment at high speed, this leads to an uncontrolled expansion of the gases, which results in noise. The noise level is additionally increased if the gas flows at supersonic speed. Such situations can arise, for example, at exhaust gas outlets of piston engines or turbines or in the muzzle region of firearms.
Um die Geräuschentwicklung zu verringern, werden häufig Schalldämpfer eingesetzt. Ein Schalldämpfer für eine Schusswaffe mit einem sich entlang einer Längsachse erstreckenden monolithischen Hauptkörper, der mehrere entlang der Längsachse hintereinander angeordnete Expansionskammern aufweist, wird beispielsweise in der US 2014/0262605 Al beschrieben. Die Silencers are often used to reduce noise. A silencer for a firearm with a monolithic main body extending along a longitudinal axis and having a plurality of expansion chambers arranged one behind the other along the longitudinal axis is described, for example, in US 2014/0262605 A1. The
DE 10 2015 002 710 Al beschriebt einen ähnlichen Schalldämpfer mit DE 10 2015 002 710 Al describes a similar silencer
monolithischem Hauptkörper, wobei die Expansionskammern jeweils entgegen einer Schussrichtung geöffnet sind, um eine mehrmalige Durchströmung derselben Expansionskammer zu ermöglichen. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schalldämpfer bereitzustellen, welcher eine gute Dämpfungswirkung, vorzugsweise bei geringem Gewicht aufweist monolithic main body, wherein the expansion chambers are each open in the opposite direction to allow multiple flows through the same expansion chamber. It is an object of the present invention to provide a silencer which has a good damping effect, preferably with a low weight
Diese Aufgabe wird jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. This object is achieved in each case by the subject matter of the independent claims.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Schalldämpfer vorgesehen. Der Schalldämpfer umfasst einen einstückig ausgebildeten, eine Längsachse According to a first aspect of the invention, a silencer is provided. The muffler comprises an integral longitudinal axis
definierenden Basiskörper, in welchem ein sich entlang der Längsachse zwischen einer Eintrittsöffnung und einer Austrittsöffnung erstreckender Kanal und eine Vielzahl von entlang der Längsachse nacheinander angeordneter defining base body, in which a channel extending along the longitudinal axis between an inlet opening and an outlet opening and a plurality of channels arranged one after the other along the longitudinal axis
Expansionskammern ausgebildet sind. Die Expansionskammern weisen jeweils einen sich angewinkelt zu der Längsachse erstreckenden Eintrittsabschnitt und einen eine kreisförmige Kavität definierenden Dämpfungsabschnitt, wobei die Kavität eine der Längsachse zugewandte Öffnung aufweist, weiche in Bezug auf die Längsachse durch einen abgewandt von der Längsachse gelegenen äußeren Endbereich des Eintrittsabschnitts begrenzt ist Expansion chambers are formed. The expansion chambers each have an inlet section that is angled to the longitudinal axis and a damping section that defines a circular cavity, the cavity having an opening facing the longitudinal axis, which is delimited with respect to the longitudinal axis by an outer end region of the inlet section that is remote from the longitudinal axis
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung erfolgt eine Verwendung des According to a second aspect of the invention, the
Schalldämpfers nach dem ersten Aspekt der Erfindung als Schalldämpfer für eineSilencer according to the first aspect of the invention as a silencer for a
Schusswaffe. Firearm.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfers gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen, wobei der Basiskörper durch ein additives Herstellungsverfahren bzw. ein 3-D-Druckverfahren schichtweise aufgebaut wird. Eine der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, die Expansionskammern eines Schalldämpfers in einem einstückigen oder monolithischen Basiskörper als kreisförmige oder rundliche Dämpfungskammern auszubilden, welche eine einem zentralen LängskanaS zugewandte Öffnung aufweisen. Die Dämpfungskammern oder Dämpfungsabschnitte sind also als geschlossene Kavitäten ausgebildet, die ausschließlich durch die Öffnung fiuidisch leitend mit dem Kanal verbunden sind. Unter„kreisförmig" werden im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch ovale Querschnittsformen verstanden, insbesondere auch solche, die aus gekrümmten Abschnitten und Geradenstücken zusammengesetzt sind. Die Öffnung der Kavität ist, insbesondere an einer der Eintrittsöffnung des Kanals abgewandten Seite, durch einen äußeren Eintrittsabschnitt begrenzt, der nach Art eines Leitblechs schräg mit einem inneren Endbereich aus dem Längskanal ausmündet bzw. sich gewinkelt zu der Längsachse des Kanals erstreckt, um der Kavität über die Öffnung Gas zuzuführen. Die Dämpfungskammern liegen also in Bezug auf eine sich senkrecht zu der Längsachse erstreckende radiale Richtung beabstandet zu dem Längskanal und sind über den Eintrittsabschnitt und die in Bezug auf die radiale Richtung innen liegende Öffnung der Kavität mit dem Kanal fiuidisch leitend verbunden. According to a third aspect of the invention, a method for producing a muffler according to the first aspect of the invention is provided, the base body being built up in layers by an additive manufacturing process or a 3-D printing process. One idea on which the invention is based is to design the expansion chambers of a muffler in a one-piece or monolithic base body as circular or round damping chambers, which have an opening facing a central longitudinal channel. The damping chambers or damping sections are thus designed as closed cavities which are connected to the channel in a fluidly conductive manner only through the opening. In the context of the present disclosure, “circular” is also understood to mean oval cross-sectional shapes, in particular also those which are composed of curved sections and straight sections. The opening of the cavity is delimited by an outer entry section, in particular on a side facing away from the inlet opening of the channel. which, in the manner of a guide plate, opens out obliquely with an inner end region from the longitudinal channel or extends at an angle to the longitudinal axis of the channel in order to supply gas to the cavity via the opening spaced apart from the longitudinal channel and are connected to the channel in a fluidly conductive manner via the inlet section and the opening of the cavity which is inward with respect to the radial direction.
Einer der Vorteile des erfindungsgemäßen Schalldämpfers ist, dass durch die kreisförmige Gestaltung der Kavität des Dämpfungsabschnitts ein der Kavität über die Öffnung durch den Eintrittsabschnitt zugeführter Gasstrom mehrfach durch die Kavität strömt Dadurch wird das Volumen des Dämpfungsabschnitts sehr effizient genutzt und es können große Druckverringerungen je Dämpfungsabschnitt erzielt werden. Die kreisförmige Gestaltung als geschlossene Kavität ist insbesondere im Überschallbereich günstig, da innerhalb der Kavität eine Vielzahl von One of the advantages of the muffler according to the invention is that due to the circular design of the cavity of the damping section, a gas stream supplied to the cavity through the opening through the inlet section flows several times through the cavity.This means that the volume of the damping section is used very efficiently and large pressure reductions per damping section can be achieved will. The circular design as a closed cavity is particularly advantageous in the supersonic area, since there are a large number of inside the cavity
Expansionswellen oder -stoßen auftritt, wodurch ein äußerst effizienter Druckabbau stattfindet Die Bildung von Stoß- und Expansionswellen wird weiter durch die winkelige Ausrichtung des Eintrittsabschnitts gefördert. Durch den großen Druckabfall je Expansionskammer, kann die Anzahl der Expansion waves or bumps occur, making them extremely efficient Pressure reduction takes place The formation of shock and expansion waves is further promoted by the angular orientation of the inlet section. Due to the large pressure drop per expansion chamber, the number of
Expansionskammern und dadurch das Gewicht des Schalldämpfers verringert werden. Expansion chambers and thereby the weight of the silencer can be reduced.
Bei der Verwendung des Schalldämpfers gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist der voranstehende Aufbau besonders günstig, da durch das geringe Gewicht bzw. den kompakten Aufbau des Schalldämpfers die Handhabung der When using the muffler according to the second aspect of the invention, the above structure is particularly advantageous since the handling of the muffler is due to the low weight and the compact structure of the muffler
Schusswaffe, an welcher der Schalldämpfer verwendet wird, erleichtert wird. Firearm on which the silencer is used is facilitated.
Die Idee des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung liegt darin, den Basiskörper mittels eines additiven oder generativen Fertigungsverfahrens bzw. einem 3 -D- Druckverfahren herzustellen. 3 D- Druckverfahren im Sinne der vorliegenden Offenbarung umfassen alle generativen bzw. additiven The idea of the method according to the third aspect of the invention is to produce the base body by means of an additive or generative manufacturing method or a 3-D printing method. 3D printing methods in the sense of the present disclosure include all generative or additive
Fertigungsverfahren, bei welchen auf der Basis von geometrischen Modellen Objekte vordefinierter Form aus formlosen Materialien wie Flüssigkeiten und Pulvern oder formneutralen Halbzeugen wie etwa band- oder drahtförmigem Material mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse in einem speziellen generativen Fertigungssystem hergestellt werden. 3D-Druckverfahren im Sinne der vorliegenden Anmeldung verwenden dabei additive Prozesse, bei denen das Ausgangsmaterial schichtweise in vorgegebenen Formen sequentiell aufgebaut wird. Auf diese Weise wird eine hervorragende Designfreiheit sichergestellt. Manufacturing processes in which, based on geometric models, objects of a predefined shape are produced from formless materials such as liquids and powders or shape-neutral semi-finished products such as strip or wire-shaped material using chemical and / or physical processes in a special generative manufacturing system. 3D printing processes in the sense of the present application use additive processes in which the starting material is built up sequentially in layers in predetermined forms. This ensures excellent design freedom.
Insbesondere lässt sich im vorliegenden Fall der Basiskörper besonders einfach hersteilen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den auf die unabhängigen Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung. In particular, the base body can be manufactured particularly easily in the present case. Advantageous refinements and developments result from the subclaims which refer back to the independent claims in conjunction with the description.
Gemäß einer Ausführungsform des Schalldämpfers ist vorgesehen, dass die Öffnung der Kavität in Bezug auf die Längsachse zusätzlich von einem sich entlang der Längsachse erstreckenden Wandungsfortsatz des Dämpfungsabschnitts begrenzt ist, wobei der Wandungsfortsatz in Bezug auf eine sich senkrecht zur Längsachse erstreckende radiale Richtung innerhalb des äußeren Endbereichs des Eintrittsabschnitts gelegen ist, und wobei sich der äußere Endbereich des According to one embodiment of the muffler, it is provided that the opening of the cavity with respect to the longitudinal axis is additionally limited by a wall extension of the damping section that extends along the longitudinal axis, the wall extension with respect to a radial direction that extends perpendicular to the longitudinal axis within the outer end region of the entry section, and wherein the outer end region of the
Eintrittsabschnitts planar erstreckt In Bezug auf die Längsachse begrenzt der Wandungsfortsatz somit eine der Eintrittsöffnung des Kanals zugewandt gelegene Seite der Öffnung der Kavität. Ferner begrenzt der Wandungsfortsatz die Kavität in Bezug auf die radiale Richtung nach innen bzw. zu der Längsachse hin. Der äußere Endbereich des Eintrittsabschnitts, welcher an die Öffnung anschließt, erstreckt sich eben oder planar, das heißt, dessen dem Wandungsfortsatz zugewandte Inlet section extends planarly With respect to the longitudinal axis, the wall extension thus delimits a side of the opening of the cavity facing the inlet opening of the channel. Furthermore, the wall extension limits the cavity with respect to the radial direction inwards or towards the longitudinal axis. The outer end region of the inlet section, which adjoins the opening, extends flat or planar, that is to say the one facing the wall extension
Oberfläche ist eben und nicht entlang der Längsachse gekrümmt Eine Tangente an den äußeren Endbereich schließt mit der Längsachse somit einen konstanten Winkel ein. Durch die Überlappung des Wandungsfortsatzes mit dem ebenen oder planaren äußeren End bereich des Eintrittsabschnitts wird eine in der Kavität zirkulierende Gasströmung von dem Wandungsfortsatz dem äußeren Endbereich des Eintrittsabschnitts zu geführt. Durch dessen planare Erstreckung wird The surface is flat and not curved along the longitudinal axis. A tangent to the outer end area thus forms a constant angle with the longitudinal axis. Due to the overlap of the wall extension with the flat or planar outer end region of the inlet section, a gas flow circulating in the cavity is guided from the wall extension to the outer end region of the inlet section. Through its planar extension
insbesondere im Überschallbereich eine zuverlässige Wiedereinleitung der reliable reintroduction of the
Gasströmung in die Kavität erleichtert, da so die Gefahr verringert wird, dass die Stoßwellen aus der Kavität herausreflektiert werden. Gas flow into the cavity is facilitated, since this reduces the risk of the shock waves being reflected out of the cavity.
Optional ist eine der Kavität zugewandte Oberfläche des Wandungsfortsatzes, welche in Bezug auf die radiale Richtung innerhalb des äußeren Endbereichs des Eintrittsabschnitts gelegen ist, ebenfalls eben oder planar ausgebildet, wodurch die Rezirkulation der Gasströmung in der Kavität weiter verbessert wird. Optionally, a surface of the wall extension facing the cavity, which is in relation to the radial direction within the outer end region of the Entry section is located, also flat or planar, whereby the recirculation of the gas flow in the cavity is further improved.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform geht der äußere Endbereich des According to a further embodiment, the outer end region of the
Eintrittsabschnitts tangential in den Dämpfungsabschnitt, insbesondere einen gekrümmten Bereich des Dämpfungsabschnitts über. Entry section tangentially into the damping section, in particular a curved region of the damping section.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Schalldämpfers ist vorgesehen, dass der Eintrittsabschnitt sich derart gewinkelt erstreckt, dass ein der Längsachse zugewandt gelegener innerer Endbereich des Eintrittsabschnitts einen kleineren Abstand zu der Eintrittsöffnung des Kanals aufweist als der äußere Endbereich des Eintrittsabschnitts. Die Eintrittsöffnung des Kanals ist zur Zufuhr einer According to a further embodiment of the silencer, it is provided that the inlet section extends at an angle such that an inner end region of the inlet section facing the longitudinal axis is at a smaller distance from the inlet opening of the duct than the outer end region of the inlet section. The inlet opening of the channel is for supplying one
Gasströmung, z.B. von Explosionsgasen bei Schusswaffen oder von Abgasen bei Verbrennungsmotoren wie Kolbenmotoren oder Turbinen, vorgesehen. Von der Eintrittsöffnung des Kanals zu der entgegengesetzt gelegenen Austrittsöffnung hin nimmt ein Abstand zwischen der Längsachse und dem Eintrittsabschnitt somit zu, sodass der Eintrittsabschnitt ein von der Eintritts- zur Austrittsöffnung strömendes Gas aus dem Kanal in die radial außen liegenden Dämpfungsabschnitte leiten kann. Dies bietet bei Überschallströmungen den Vorteil, dass bereits entlang des Eintrittsabschnitts Stoßwellen gebildet werden können, was die Gas flow, e.g. of explosion gases in firearms or exhaust gases in internal combustion engines such as piston engines or turbines. A distance between the longitudinal axis and the inlet section thus increases from the inlet opening of the channel to the opposite outlet opening, so that the inlet section can conduct a gas flowing from the inlet to the outlet opening from the channel into the radially outer damping sections. In the case of supersonic flows, this offers the advantage that shock waves can be formed along the inlet section, which
Dämpfungswirkung weiter verbessert. Damping effect further improved.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nimmt ein Volumen, das durch die Kavität des jeweiligen Dämpfungsabschnitts definiert ist, entlang der Längsachse ab. Demnach werden die einzelnen Kavitäten entlang der Längsachse zu der According to a further embodiment, a volume, which is defined by the cavity of the respective damping section, decreases along the longitudinal axis. Accordingly, the individual cavities become the along the longitudinal axis
Austrittsöffnung des Kanals hin immer kleiner. Überraschend wird dadurch die Dämpfungswirkung nicht oder nur geringfügig verringert. Dafür wird das Gewicht des Schalldämpfers weiter reduziert Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Basiskörper im Bereich der Dämpfungsabschnitte an Oberflächen, welche die jeweilige Kavität definieren, einen Mittenrauwert Ra in einem Bereich zwischen 1 und 50 auf. Die The opening of the channel is getting smaller. Surprisingly, the damping effect is not or only slightly reduced. The weight of the silencer is further reduced According to a further embodiment, the base body in the region of the damping sections on surfaces which define the respective cavity has a mean roughness value R a in a range between 1 and 50. The
Rauhigkeitswerte sind hier in pm angegeben. In dem angegebenen Bereich hat sich gezeigt, dass die Dämpfungswirkung sehr gut ist. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Bereich des Mittenrauwerts Ra zwischen 5 und 20 herausgestellt. Dieser Bereich umfasst Rauhigkeitswerte, die über denen von durch übliche zerspanende Verfahren hergesteifte Oberflächen von Schalldämpfern liegen. Somit wird die Schalldämpfungswirkung deutlich verbessert. Roughness values are given here in pm. It has been shown in the range indicated that the damping effect is very good. A range of the average roughness value R a between 5 and 20 has proven to be particularly advantageous. This range includes roughness values which are higher than those of the silencers' surfaces stiffened by conventional machining processes. This significantly improves the sound absorption effect.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Schalldämpfers ist vorgesehen, dass die Kavität des Dämpfungsabschnitts eine einstückig mit dem Basiskörper ausgebildete poröse Füllung enthält. Die poröse Füllung kann hierbei insbesondere als eine aus einer Vielzahl von stabförmigen Elementen zusammengesetzte, vorzugsweise regelmäßige Gitterstruktur oder als offenporige, unregelmäßige Schaumstruktur realisiert sein. Die Füllung und der Basiskörper sind monolithisch, also als ein Teil ausgebildet Hierbei kann die Kavität insgesamt durch die Füllung ausgefüllt sein. Alternativ ist auch denkbar, lediglich Teilbereiche der Kavität mit der porösen Struktur der Füllung auszufüllen, z.B. indem die Füllung mit einer vorbestimmten Dicke auf Wandungen aufgetragen ist, welche die Kavität definieren. Allgemein ist die Kavität somit zumindest teilweise durch die Füllung ausgefüllt. Durch hohe innere Oberfläche der porösen Füllung wird insbesondere eine Wärmeübertragung von der Gasströmung auf den Basiskörper verbessert. Durch die hohe innere Oberfläche wird die Gasströmung durch Reibung bzw zahlreiche Stoßeffekte außerdem stark abgebremst und dadurch die kinetische Energie der Strömung in Wärmeenergie umgewandelt Diese Wärme ist über die große innere Oberfläche der Füllung besonders effizient abführbar. Ferner geht dies mit einem Totaldruckverlust einher.. According to a further embodiment of the muffler, it is provided that the cavity of the damping section contains a porous filling formed in one piece with the base body. The porous filling can in particular be realized as a preferably regular grid structure composed of a plurality of rod-shaped elements or as an open-pore, irregular foam structure. The filling and the base body are monolithic, that is, they are formed as one part. The cavity can be filled as a whole by the filling. Alternatively, it is also conceivable to only fill partial areas of the cavity with the porous structure of the filling, for example by applying the filling with a predetermined thickness to walls which define the cavity. In general, the cavity is thus at least partially filled by the filling. The high internal surface area of the porous filling improves heat transfer from the gas flow to the base body. Due to the high inner surface, the gas flow is also slowed down by friction or numerous impact effects and the kinetic energy of the flow is thereby converted into thermal energy large inner surface of the filling can be removed particularly efficiently. This is also accompanied by a total pressure loss.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Schalldämpfers ist vorgesehen, dass der Basiskörper zumindest bereichsweise durch bzw. mit Wandungen gebildet ist, welche einen porösen Innenbereich aufweisen. Demnach können einzelne oder alle Wandungen des Basiskörpers einen sandwichartigen Aufbau in Bezug auf deren Querschnittsdicke aufweisen. Hierbei ist ein poröser, z.B schäum- oder gitterartig aufgebauter Innenbereich in Bezug auf die Querschnittsdicke der Wandung zwischen äußeren Deckbereichen angeordnet, wobei die Deckbereiche massiv, also aus Vollmaterial ausgebildet sind. Dadurch wird das Gewicht des Schalldämpfers weiter verringert, wobei vorteilhaft die Schalldämpfungswirkung nicht negativ beeinflusst wird. According to a further embodiment of the muffler, it is provided that the base body is formed at least in regions by or with walls which have a porous inner region. Accordingly, individual or all walls of the base body can have a sandwich-like structure with respect to their cross-sectional thickness. In this case, a porous, for example foam or lattice-like inner area is arranged in relation to the cross-sectional thickness of the wall between outer cover areas, the cover areas being solid, that is to say made of solid material. As a result, the weight of the muffler is further reduced, the muffling effect advantageously not being adversely affected.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Basiskörper bildet der zusätzlich ein Plenum aus, aus welchem die Eintrittsöffnung des Kanals ausmündet, wobei das Plenum eine der Eintrittsöffnung des Kanals gegenüberliegende Zufuhröffnung aufweist Das Plenum ist somit in Bezug auf die Längsachse vor der Eintrittsöffnung des Kanals angeordnet und weist in Bezug auf die radiale Richtung einen größeren Innendurchmesser auf als der Kanal. Ein in das Plenum durch die Zufuhröffnung eintretendes Gas expandiert somit bereits im Plenum bevor es dem Kanal und aus diesem den einzelnen Expansionskammern zugeführt wird. According to a further embodiment of the base body, it additionally forms a plenum from which the inlet opening of the channel opens, the plenum having a feed opening opposite the inlet opening of the channel.The plenum is thus arranged in relation to the longitudinal axis in front of the inlet opening of the channel and points in With respect to the radial direction, the inner diameter is larger than the channel. A gas entering the plenum through the supply opening thus already expands in the plenum before it is fed to the channel and from there to the individual expansion chambers.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Basiskörper im Bereich der Eintrittsöffnung des Kanals, optional im Bereich des Plenums einen According to a further embodiment, the base body has one in the area of the inlet opening of the channel, optionally in the area of the plenum
Anschlussabschnitt zum Anschluss des Basiskörpers an ein Rohr, insbesondere an einen Lauf einer Schusswaffe, auf. Der Anschlussabschnitt oder die Connection section for connecting the base body to a tube, in particular to a barrel of a firearm. The connection section or the
Anschlussstruktur kann beispielsweise durch ein Gewinde ausgebildet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Schalldämpfers ist der Basiskörper aus einer Metalllegierung hergestellt Als Metalllegierung kann beispielsweise eine Aluminiumlegierung, z.B. eine Aluminium-Magnesium-Scandium-Legierung, welche unter der Marke„Sealmalioy" vertrieben wird, eine Titanlegierung, eine Stahllegierung oder einer Nickel-Basis-Legierung verwendet werden. Connection structure can be formed, for example, by a thread. According to a further embodiment of the silencer, the base body is made of a metal alloy. For example, an aluminum alloy, for example an aluminum-magnesium-scandium alloy, which is sold under the "Sealmalioy" brand, a titanium alloy, a steel alloy or a nickel base can be used as the metal alloy Alloy are used.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Basiskörper aus einem Kunststoffmaterial hergestellt Insbesondere kann der Basiskörper aus einem faserverstärkten According to one embodiment, the base body is made of a plastic material. In particular, the base body can be made of a fiber-reinforced material
Kunststoffmaterial wie gedrucktem CFK-Material hergestellt sein. Plastic material such as printed CFRP material.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Basiskörper entlang der Längsachse schichtweise aufgebaut, z.B. beginnend mit dem Bereich der According to one embodiment of the method, the base body is built up in layers along the longitudinal axis, e.g. starting with the area of
Eintrittsöffnung Entrance opening
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das additive Herstellungsverfahren ein selektives Laserschmelzverfahren, ein According to a further embodiment of the method, the additive manufacturing method comprises a selective laser melting method
Eiektronenstrahlschmeizverfahren oder ein Auftragsschweißverfahren. Selektive Laserschmelzverfahren werden beispielsweise als SLM-Verfahren bezeichnet, wobei „SLM" für den englischen Ausdruck„selectlve laser melting" steht Bei SLM- Verfahren wird mittels eines Laserstrahls ein üblicherweise pulverförmiger Electron beam melting process or a build-up welding process. Selective laser melting processes are referred to, for example, as the SLM process, where “SLM” stands for the English expression “selectlve laser melting”. In the SLM process, a laser beam is usually used in the form of a powder
Ausgangsstoff aufgeschmolzen, um die gewünschte Struktur auszubilden. The raw material is melted to form the desired structure.
Elektronenstrahlschmelzverfahren können auch als EBM-Verfahren bezeichnet werden, wobei„EBM" für den englischen Ausdruck„electron beam melting" steht Hierbei wird mittels eines Elektronenstrahls ein in der Regel pulverförmiger Electron beam melting processes can also be referred to as EBM processes, where “EBM” stands for the English expression “electron beam melting”. In this case, an electron beam is used to produce a generally powdery one
Ausgangsstoff aufgeschmolzen, um die gewünschte Struktur auszubilden. Beim Auftragsschweißen wird ein fester Ausgangsstoff aufgeschmolzen und in The raw material is melted to form the desired structure. During solid build-up welding, a solid starting material is melted and in
geschmolzenem Zustand schichtweise aufgetragen, um die Struktur auszubilden. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird unter„einstückig",„einteilig", „integral",„monolithisch" oder„in einem Stück" ausgebildeten Komponenten allgemein verstanden, dass diese Komponenten als ein einziges, eine molten state applied in layers to form the structure. In the context of the present disclosure, “one-piece”, “one-piece”, “integral”, “monolithic” or “in one piece” components are generally understood to mean that these components as a single, one
Materialeinheit bildendes Teil vorliegen und insbesondere als ein solches hergestellt sind, z.B. durch ein 3-D-Druckverfahren, wobei die eine von der anderen Komponente nicht ohne Aufhebung des Materialzusammenhalts von der anderen lösbar ist Part forming the material unit and in particular are produced as such, e.g. by means of a 3-D printing process, one of which cannot be detached from the other without removing the material cohesion from the other
In Bezug auf Richtungsangaben und Achsen, insbesondere auf Richtungsangaben und Achsen, die den Verlauf von physischen Strukturen betreffen, wird hierin unter einem Verlauf einer Achse, einer Richtung oder einer Struktur„entlang" einer anderen Achse, Richtung oder Struktur verstanden, dass diese, insbesondere die sich in einer jeweiligen Stelle der Strukturen ergebenden Tangenten jeweils in einem Winkel von kleiner 45 Grad, bevorzugt kleiner 30 Grad und insbesondere bevorzugt parallel zueinander verlaufen. With regard to directions and axes, in particular directions and axes, which relate to the course of physical structures, a course of an axis, a direction or a structure “along” another axis, direction or structure is understood here to mean that these, in particular the tangents resulting in a respective location of the structures each run at an angle of less than 45 degrees, preferably less than 30 degrees and particularly preferably parallel to one another.
In Bezug auf Richtungsangaben und Achsen, insbesondere auf Richtungsangaben und Achsen, die den Verlauf von physischen Strukturen betreffen, wird hierin unter einem Verlauf einer Achse, einer Richtung oder einer Struktur„quer" zu einer anderen Achse, Richtung oder Struktur verstanden, dass diese, insbesondere die sich in einer jeweiligen Stelle der Strukturen ergebenden Tangenten jeweils in einem Winkel von größer oder gleich 45 Grad, bevorzugt größer oder gleich 60 Grad und insbesondere bevorzugt senkrecht zueinander verlaufen. With regard to directions and axes, in particular to directions and axes, which relate to the course of physical structures, a course of an axis, a direction or a structure “transversely” to another axis, direction or structure is understood here to mean that these, in particular, the tangents resulting in a respective location of the structures each run at an angle of greater than or equal to 45 degrees, preferably greater than or equal to 60 degrees and particularly preferably perpendicular to one another.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der The invention is described below with reference to the figures of FIG
Zeichnungen erläutert Von den Figuren zeigen: Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Schalldämpfers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Drawings explained From the figures show: Figure 1 is a schematic sectional view of a muffler according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 eine vergrößerte, abgebrochene Schnittansicht des in Fig. 1 FIG. 2 is an enlarged, broken sectional view of the one in FIG. 1
dargestellten Schalldämpfers im Bereich von Expansionskammern des Schalldämpfers; Muffler shown in the area of expansion chambers of the muffler;
Fig. 3 eine Detailansicht des in Fig. 2 durch den Buchstaben Z Fig. 3 is a detailed view of the in Fig. 2 by the letter Z
gekennzeichneten Bereichs; marked area;
Fig. 4 eine vergrößerte, abgebrochene Schnittansicht eines Fig. 4 is an enlarged, broken sectional view of a
Schalldämpfers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Bereich von Expansionskammern des Schalldämpfers; Silencer according to a further exemplary embodiment of the present invention in the area of expansion chambers of the silencer;
Fig 5 eine schematische Ansicht einer Schusswaffe mit einem Fig. 5 is a schematic view of a firearm with a
Schalldämpfer gemäß einem Ausführungsbeispiel der Silencer according to an embodiment of the
vorliegenden Erfindung; und Fig 6 eine schematische Darstellung eines Schrittes eines Verfahrens zur Herstellung eines Schalldämpfers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. ln den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. present invention; and FIG. 6 shows a schematic illustration of a step of a method for producing a silencer according to an exemplary embodiment of the present invention. In the figures, the same reference numerals designate identical or functionally identical components, unless stated otherwise.
Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch eine Schnittansicht eines Schalldämpfers 1. Der Schalldämpfer 1 weist einen Basiskörper 2 auf. Wie in Fig. 1 beispielhaft dargestellt, ist der Basiskörper 2 als länglicher, einstückiger bzw. monolithischer Körper realisiert, welcher eine Längsachse L definiert Der Basiskörper 2 kann insbesondere eine etwa zylinderförmige Gestalt aufweisen, wie dies in Fig. 1 schematisch dargestellt ist Der Basiskörper 2 kann insbesondere aus einem 1 shows an example and schematically a sectional view of a silencer 1. The silencer 1 has a base body 2. As an example in Fig. 1 shown, the base body 2 is realized as an elongated, one-piece or monolithic body, which defines a longitudinal axis L. The base body 2 can in particular have an approximately cylindrical shape, as is shown schematically in FIG. 1. The base body 2 can in particular consist of a
Metallmaterial hergestellt sein, z.B. aus einer Aluminiumlegierung, einer Metal material, e.g. made of an aluminum alloy, one
Titanlegierung, einer Stahllegierung oder einer Nickel-Basis-Legierung. Titanium alloy, a steel alloy or a nickel-based alloy.
Wie in Fig. 1 erkennbar, weist der Basiskörper 2 einen Kanal 3, eine Vielzahl von Expansionskammern 4, ein optionales Plenum 6 und einen optionalen As can be seen in FIG. 1, the base body 2 has a channel 3, a multiplicity of expansion chambers 4, an optional plenum 6 and an optional one
Anschlussabschnitt 62 auf bzw. bildet der Basiskörper 2 diese Strukturen aus. Connection section 62 or the base body 2 forms these structures.
Wie in Fig. 1 dargestellt, erstreckt sich der Kanal 3 entlang, vorzugsweise koaxial zu der Längsachse L Der Kanal 3 kann beispielsweise einen zylinderförmigen As shown in FIG. 1, the channel 3 extends along, preferably coaxially to the longitudinal axis L. The channel 3 can, for example, be cylindrical
Querschnitt aufweisen. Der Kanal 3 erstreckt sich zwischen einer Eintrittsöffnung 31, welche für die Zufuhr einer Gasströmung in den Kanal 3 vorgesehen ist, und einer in Bezug auf die Längsachse L entgegengesetzt zu der Eintrittsöffnung 31 gelegenen Austrittsöffnung 32, welche zur Abgabe der Gasströmung aus dem Kanal 3 in die Umgebung vorgesehen ist In den Fign. 1 und 2 ist eine vorgesehene Strömungsrichtung G einer Gasströmung von der Eintritts- zur Austrittsöffnung 31, 32 des Kanals 3 symbolisch durch einen Pfeil dargesteilt. Have cross-section. The channel 3 extends between an inlet opening 31, which is provided for the supply of a gas flow into the channel 3, and an outlet opening 32, which is opposite the inlet opening 31 with respect to the longitudinal axis L and which is used to discharge the gas flow from the channel 3 in the environment is provided in Figs. 1 and 2, an intended flow direction G of a gas flow from the inlet to the outlet opening 31, 32 of the channel 3 is symbolically represented by an arrow.
Wie in Fig. 1 weiterhin dargestellt, weist der Basiskörper 2 eine Vielzahl von As further shown in FIG. 1, the base body 2 has a multiplicity of
Expansionskammern 4 auf. Wie in Fig. 1 beispielhaft dargestellt ist, sind die Expansion chambers 4. As exemplified in Fig. 1, the
Expansionskammern 4 entlang der Längsachse L nacheinander bzw hintereinander angeordnet und erstrecken sich um die Längsachse L herum bzw. umschließen diese. In Bezug auf eine radiale Richtung R, welche sich senkrecht zu der Expansion chambers 4 are arranged one after the other or one behind the other along the longitudinal axis L and extend around or enclose the longitudinal axis L. With respect to a radial direction R, which is perpendicular to the
Längsachse L erstreckt, schließen die Expansionskammern 4 an den Kanal 3 an. Optional sind die Expansionskammern 4 rotationssymmetrisch in Bezug auf die Längsachse L ausgebiidet. Weiterhin erstrecken sich die Expansionskammern 4 optional koaxial zu der Längsachse L. Longitudinal axis L extends, the expansion chambers 4 connect to the channel 3. The expansion chambers 4 are optionally rotationally symmetrical with respect to the Longitudinal axis L formed. Furthermore, the expansion chambers 4 optionally extend coaxially to the longitudinal axis L.
Fig. 2 zeigt beispielhaft und schematisch eine Teilschnittansicht von zwei entlang der Längsachse L aufeinander folgender Expansionskammern 4. Wie in Fig. 2 schematisch dargestefit ist, weist jede Expansionskammer 4 einen Eintrittsabschnitt 41 und einen Dämpfungsabschnitt 42 auf. Der Eintrittsabschnitt 41 und der Dämpfungsabschnitt 42 sind jeweils durch Wandungen 20 des Basiskörpers 2 gebildet. FIG. 2 shows, by way of example and schematically, a partial sectional view of two expansion chambers 4 that follow one another along the longitudinal axis L. As shown schematically in FIG. 2, each expansion chamber 4 has an inlet section 41 and a damping section 42. The inlet section 41 and the damping section 42 are each formed by walls 20 of the base body 2.
Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, kann der Eintrittsabschnitt 41 As shown schematically in FIG. 2, the entry section 41
insbesondere als eine im Querschnitt plattenförmige Struktur realisiert sein, welche um einen Winkel a relativ zu der Längsachse l geneigt ist Wie in Fig. 2 in particular as a plate-shaped structure in cross-section, which is inclined at an angle a relative to the longitudinal axis 1 as in FIG. 2
schematisch dargestellt ist, weist der Eintrittsabschnitt 41 eine der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 zugewandte erste Oberfläche 41a auf. Diese ist zumindest abschnitts- oder bereichsweise eben oder planar. In Fig. 2 ist beispielhaft dargestellt, dass die erste Oberfläche 41a insgesamt planar ist, das heißt, die erste Oberfläche 41a ist mit einem konstanten Winkel a relativ zu der Längsachse L geneigt. Wie Fig. 2 weiterhin zeigt, weist der Eintrittsabschnitt 41 einen in Bezug auf die radiale Richtung R inneren Endbereich 41A, welcher der Längsachse L zugewandt gelegen ist, und einen in Bezug auf die radiale Richtung R äußeren Endbereich 41B auf, welcher von der Längsachse L abgewandt gelegen ist is shown schematically, the inlet section 41 has a first surface 41a facing the inlet opening 31 of the channel 3. This is flat or planar, at least in sections or areas. 2 shows by way of example that the first surface 41a is generally planar, that is to say that the first surface 41a is inclined at a constant angle a relative to the longitudinal axis L. As further shown in FIG. 2, the entry section 41 has an end region 41A which is inner with respect to the radial direction R and faces the longitudinal axis L and an end region 41B which is outer with respect to the radial direction R and which extends from the longitudinal axis L. is facing away
Optional ist die erste Oberfläche 41a des Eintrittsabschnitts 41 zumindest in dem äußeren Endbereich 41B planar. Da sich die Expansionskammern 4 um die Optionally, the first surface 41a of the entry portion 41 is planar at least in the outer end region 41B. Since the expansion chambers 4 around the
Längsachse L herum erstrecken, definiert die erste Oberfläche 41a des Extending longitudinal axis L defines the first surface 41a of the
Eintrittsabschnitts 41, wenn sich diese wie in Fig. 2 beispielhaft gezeigt planar erstreckt, einen sich um die Längsachse L erstreckenden Konus. Der Winkel a kann insbesondere zwischen der der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 zugewandten ersten Oberfläche 41a des Eintrittsabschnitts 41 und der Längsachse L gemessen werden. Der Winkel a liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 25 Grad und 70 Grad, insbesondere bevorzugt zwischen 30 Grad und 60 Grad. In Fig.Entry section 41, if it extends planar as shown by way of example in FIG. 2, a cone extending around the longitudinal axis L. The angle a can in particular be measured between the first surface 41a of the inlet section 41 facing the inlet opening 31 of the channel 3 and the longitudinal axis L. The angle a is preferably in a range between 25 degrees and 70 degrees, particularly preferably between 30 degrees and 60 degrees. In Fig.
2 beträgt der Winkel a beispielsweise 45 Grad. Wie insbesondere in Fig. 1 erkennbar ist, erstreckt sich der Eintrittsabschnitt 41 derart gewinkelt, dass der innere Endbereich 41A des Eintrittsabschnitts 41 einen kleineren Abstand entlang der Längsachse L zu der Eintritts Öffnung 31 des Kanals 3 aufweist als der äußere Endbereich 41B des Eintrittsabschnitts 41. Demnach nimmt der radiale Abstand der ersten Oberfläche 41a des Eintrittsabschnitts 41 von der Längsachse L in einer Richtung von der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 zu der Austrittsöffnung 32 des Kanals 3 zu. 2, the angle a is 45 degrees, for example. As can be seen in particular in FIG. 1, the entry section 41 extends at an angle such that the inner end region 41A of the entry section 41 has a smaller distance along the longitudinal axis L to the entry opening 31 of the channel 3 than the outer end region 41B of the entry section 41. Accordingly, the radial distance of the first surface 41a of the inlet section 41 from the longitudinal axis L increases in a direction from the inlet opening 31 of the channel 3 to the outlet opening 32 of the channel 3.
Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, ist der Dämpfungsabschnitt 42 einer jeweiligen Expansionskammer 4 durch einen gewölbten Wandungsbereich des Basiskörpers 2 gebildet und definiert eine kreisförmige Kavität 43. Der gewölbte Wandungsbereich weist eine die kreisförmige Querschnittsform der Kavität 43 definierende innere Oberfläche 43a auf. In Fig. 2 ist die kreisförmige As shown schematically in FIG. 2, the damping section 42 of a respective expansion chamber 4 is formed by a curved wall area of the base body 2 and defines a circular cavity 43. The curved wall area has an inner surface 43a that defines the circular cross-sectional shape of the cavity 43. 2 is the circular one
Querschnittsform der Kavität 43 beispielhaft als ovale Form mit gekrümmten Abschnitten 43C und geraden Abschnitten 435 realisiert. Der Wandungsbereich des Basiskörpers 2, welcher den Dämpfungsabschnitt 42 definiert, kann an der Oberfläche 43a, welche die Kavität 43 definiert, beispielsweise einen Mittenrauwert Ra in einem Bereich zwischen 1 und 50, bevorzugt zwischen 5 und 20 aufweisen. Cross-sectional shape of the cavity 43 is realized, for example, as an oval shape with curved sections 43C and straight sections 435. The wall area of the base body 2, which defines the damping section 42, can have, for example, a mean roughness value Ra in a range between 1 and 50, preferably between 5 and 20, on the surface 43a which defines the cavity 43.
Wie in Fig. 2 weiterhin schematisch gezeigt ist, weist die Kavität 43 eine Öffnung 44 auf, welche in Bezug auf die radiale Richtung R der Längsachse L zugewandt gelegen ist. Abgesehen von dieser Öffnung 44 ist die Kavität 43 geschlossen bzw. bildet ein geschlossenes Volumen aus. Die Öffnung 44 ist in Bezug auf die Längsachse L auf der von der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 abgewandten Seite durch den äußeren Endbereich 41B des Eintrittsabschnitts 41 und auf der der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 zugewandten Seite durch einen Wandungsfortsatz 42A des Dämpfungsabschnitts 42 begrenzt Der Wandungsfortsatz 42A des Dämpfungsabschnitts 42 und der äußere Endbereich 41B des Eintrittsabschnitts 41 definieren somit allgemein einen die Längsachse L umschließenden Spalt oder Schlitz. Eine von der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 in Richtung der As is also shown schematically in FIG. 2, the cavity 43 has an opening 44, which is located in relation to the radial direction R facing the longitudinal axis L. Apart from this opening 44, the cavity 43 is closed or forms a closed volume. The opening 44 is in relation to the Longitudinal axis L delimited on the side facing away from the inlet opening 31 of the channel 3 by the outer end region 41B of the inlet section 41 and on the side facing the inlet opening 31 of the channel 3 by a wall extension 42A of the damping section 42. The wall extension 42A of the damping section 42 and the outer end region 41B of the entry section 41 thus generally define a gap or slot enclosing the longitudinal axis L. One from the inlet opening 31 of the channel 3 in the direction of
Austrittsöffnung 32 des Kanals 3 strömende Gasströmung wird somit von dem gewinkelten Eintrittsabschnitt 41 zu der Öffnung 44 der Kavität 43 hin geleitet und durch die Öffnung 44 der Kavität 43 zugeführt, wie dies in Fig. 2 symbolisch durch die den Pfeil A dargestellt ist. Durch die kreisförmige Gestaltung der Kavität 43 bildet sich innerhalb der Kavität 43 eine zirkulierende Strömung, welche die Kavität 43 mehrmals durchläuft, wie in Fig 2 durch den Pfeil A symbolisch dargestellt. The outlet opening 32 of the channel 3 flowing gas flow is thus directed from the angled inlet section 41 to the opening 44 of the cavity 43 and fed through the opening 44 to the cavity 43, as symbolically represented in FIG. 2 by the arrow A. The circular design of the cavity 43 forms a circulating flow within the cavity 43, which flows through the cavity 43 several times, as symbolically represented by the arrow A in FIG. 2.
Wie in Fig. 2 weiterhin beispielhaft dargestellt ist, kann sich der Wandungsfortsatz 42A des Dämpfungsabschnitts 42 insbesondere entlang der Längsachse L erstrecken. Vorzugsweise weist der Wandungsfortsatz 42A eine von der As is further illustrated by way of example in FIG. 2, the wall extension 42A of the damping section 42 can extend in particular along the longitudinal axis L. Preferably, the wall extension 42A has one of the
Längsachse L abgewandte bzw. dem Inneren der Kavität 43 zugwandte Oberfläche auf, die eben ist bzw. einen geraden Abschnitt 43S des kreisförmigen Querschnitts bildet. Dies erleichtert die Rezirkulation der Strömung innerhalb der Kavität 43, insbesondere im Überschallbereich. Optional ist der Wandungsfortsatz 42A in Bezug auf die radiale Richtung R innerhalb des äußeren Endbereichs 41B des Eintrittsabschnitts 41 gelegen. In Fig. 2 ist das Niveau der Oberfläche des Surface facing away from the longitudinal axis L or facing the interior of the cavity 43, which is flat or forms a straight section 43S of the circular cross section. This facilitates the recirculation of the flow within the cavity 43, especially in the supersonic area. Optionally, the wall extension 42A is located with respect to the radial direction R within the outer end region 41B of the entry section 41. 2 is the level of the surface of the
Wandungsfortsatzes 42A in Bezug auf die radiale Richtung R durch eine Wall extension 42A with respect to the radial direction R through a
gestrichelte Linie r42 dargestellt Wie in Fig. 2 erkennbar ist, erstreckt sich der in Fig. 2 durch eine geschweifte Klammer gekennzeichnete äußere Endbereich 41B des Eintrittsabschnitts 41 in Bezug auf die radiale Richtung R über diesen Niveau hinaus. Wenn der äußere Endbereich 41B des Eintrittsabschnitts 41 eben oder planar ausgebildet ist, wie dies in Fig. 2 beispielhaft dargestellt ist, führt dies vorteilhaft zu einer zuverlässigen Strömungsumlenkung einer von den dem Dashed line r42 shown. As can be seen in FIG. 2, the outer end region 41B of the entry section 41, indicated by a curly bracket in FIG. 2, extends beyond this level with respect to the radial direction R. When the outer end portion 41B of the entrance portion 41 is flat or is planar, as shown by way of example in FIG. 2, this advantageously leads to a reliable flow deflection of one of these
Wandungsfortsatz 42A in Richtung des äußeren Endbereichs 41B des Wall extension 42A towards the outer end portion 41B of the
Eintrittsabschnitts 41 strömenden Gasströmung in die Kavität 43 hinein Entry section 41 flowing gas flow into the cavity 43
insbesondere im Überschallbereich breiten sich dadurch umlaufende Stoßwellen in die Kavität 43 hinein aus, sodass das Volumen der Kavität 43 in verbessertem Maße zur Druckreduzierung und damit zur Schalldämpfung nutzbar ist. In particular in the supersonic range, circumferential shock waves propagate into the cavity 43, so that the volume of the cavity 43 can be used to an improved extent for pressure reduction and thus for sound absorption.
In Fig. 2 sind zwei entlang der Längsachse L hintereinander bzw. aneinander angrenzend angeordnete Expansionskammern 4 dargestellt. Wie in Fig. 2 erkennbar ist, können die Kavitäten 43 der Dämpfungsabschnitte 42 in Bezug auf die Längsachse L eine gemeinsame Trennwand 25 aufweisen. In Fig. 2 ist ferner beispielhaft dargestellt, dass die Kavitäten 43 jeweils dasselbe Volumen aufweisen. Alternativ ist denkbar, dass die das Volumen, das durch die Kavität 43 des jeweiligen Dämpfungsabschnitts 42 definiert ist, entlang der Längsachse L abnimmt. Dabei kann beispielsweise eine erste Gruppe von Kavitäten 43 ein erstes Volumen und eine zweite Gruppe von Kavitäten 43 ein zweites Volumen aufweisen, das kleiner als das erste Volumen ist, wobei die erste Gruppe von Kavitäten 43 im Bereich der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 gelegen ist und die zweite Gruppe von Kavitäten 43 auf die erste Gruppe von Kavitäten 43 folgt und näher an der 2 shows two expansion chambers 4 arranged one behind the other or adjacent to one another along the longitudinal axis L. As can be seen in FIG. 2, the cavities 43 of the damping sections 42 can have a common partition wall 25 with respect to the longitudinal axis L. FIG. 2 also shows an example that the cavities 43 each have the same volume. Alternatively, it is conceivable that the volume, which is defined by the cavity 43 of the respective damping section 42, decreases along the longitudinal axis L. For example, a first group of cavities 43 can have a first volume and a second group of cavities 43 can have a second volume that is smaller than the first volume, the first group of cavities 43 being located in the region of the inlet opening 31 of the channel 3 and the second group of cavities 43 follows the first group of cavities 43 and is closer to the
Austrittsöffnung 32 des Kanals gelegen ist als die erste Gruppe. Weiterhin kann das Volumen der Kavitäten 43 auch kontinuierlich von der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 zu der Austrittsöffnung 32 des Kanals 3 hin abnehmen bzw. kleiner werden. Exit opening 32 of the channel is located as the first group. Furthermore, the volume of the cavities 43 can also continuously decrease or decrease from the inlet opening 31 of the channel 3 to the outlet opening 32 of the channel 3.
Fig. 3 zeigt beispielhaft eine Wandung 20 des Basiskörpers 2 in einer vergrößerten Schnittdarstellung. Wie in Fig. 3 beispielhaft dargestellt, kann eine Wandung 20 des Basiskörpers 2 einen sandwichartigen aufgebauten Querschnitt mit äußeren Deckschichten 21, 22 und einem in Bezug auf die Querschnittsdicke t20 zwischen den Deckschichten 21, 22 gelegenen Innenbereich 23 aufweisen. Wie in Fig 3 schematisch dargestellt, weist der Innenbereich 23 eine poröse Struktur auf, die beispielsweise als aus Stabelementen zusammengesetztes Gitter oder als schaumartige Zellstruktur ausgebildet sein kann. Die Deckschichten 21, 22 sind hingegen als massives Material ausgeführt. Die Querschnittsdicke t20 einer Wandung 20 kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,2 mm und 3,0 mm liegen, unabhängig davon, ob diese mit einem porösen innenbereich 23 3 shows an example of a wall 20 of the base body 2 in an enlarged sectional view. As shown by way of example in FIG. 3, a wall 20 of the base body 2 can have a sandwich-like cross-section with outer cross sections Cover layers 21, 22 and an inner region 23 located in relation to the cross-sectional thickness t20 between the cover layers 21, 22. As shown schematically in FIG. 3, the inner region 23 has a porous structure, which can be designed, for example, as a grid composed of rod elements or as a foam-like cell structure. The cover layers 21, 22, however, are designed as a solid material. The cross-sectional thickness t20 of a wall 20 can be, for example, in a range between 0.2 mm and 3.0 mm, regardless of whether it has a porous inner region 23
ausgebildet ist oder nicht Die Dicke der optionalen Deckschichten 21, 22 kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,2 mm und 1,0 mm liegen. Generell können einzelne oder alle der Wandungen 20, 25 des Basiskörpers 2 mit dem optionalen porösen Innenbereich 23 ausgebildet sein. is formed or not. The thickness of the optional cover layers 21, 22 can be, for example, in a range between 0.2 mm and 1.0 mm. In general, individual or all of the walls 20, 25 of the base body 2 can be formed with the optional porous inner region 23.
Fig. 4 zeigt schematisch einen Bereich eines Basiskörpers 2 in der Ansicht der Fig. 2. Im Unterschied zu dem in Fig. 2 dargestellten Basiskörper 2 sind bei dem in FigFIG. 4 schematically shows a region of a base body 2 in the view in FIG. 2. In contrast to the base body 2 shown in FIG. 2, the base body 2 shown in FIG
4 beispielhaft gezeigten Basiskörper 2 die Kavitäten 43 der Dämpfungsabschnitte 42 jeweils mit einer optionalen Füllung 5 gefüllt. Selbstverständlich ist es auch denkbar nur eine oder einzelne der Kavitäten 43 mit der Füllung 5 zu versehen. Die optionale Füllung 5 ist einstückig mit dem Basiskörper 2 ausgebildet, bevorzugt aus demselben Material. Wie in Fig. 4 beispielhaft dargestellt füllt die Füllung 5 die Kavität 43 optional vollständig aus und endet im Bereich der Öffnung 44. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Füllung 5 nur einen Teil der Kavität 43 ausfüllt. Die Füllung 5 kann insbesondere als aus Stabelementen 4 basic body 2 shown as an example, the cavities 43 of the damping sections 42 are each filled with an optional filling 5. Of course, it is also conceivable to provide only one or a few of the cavities 43 with the filling 5. The optional filling 5 is formed in one piece with the base body 2, preferably from the same material. As shown by way of example in FIG. 4, the filling 5 optionally completely fills the cavity 43 and ends in the region of the opening 44. Alternatively, it can also be provided that the filling 5 fills only part of the cavity 43. The filling 5 can in particular be made of rod elements
zusammengesetztes Gitter oder als schaumartige, offenporige Zellstruktur ausgebildet sein. Durch diese poröse Struktur der Füllung 5 wird die Umwandlung von kinetischer Energie der Gasströmung in Wärme gefördert. Die Ableitung dieser Wärme an die Wandungen 20 des Basiskörpers 2 wird infolge der hohen inneren Oberfläche der porösen Füllung gleichzeitig verbessert. Wie bereits erwähnt und in Fig. 1 beispielhaft dargestellt ist, bildet der Basiskörper 2 ein optionales Plenum 6 aus. Das Plenum 6 kann insbesondere als eine die Längsachse L umschließende, zylinderförmige Kavität ausgebildet sein, wie dies in Fig. 1 beispielhaft dargestellt ist Das Plenum 6 ist im Bereich der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 ausgebildet, wobei die Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 aus dem Plenum 6 ausmündet Wie in Fig. 1 weiterhin dargestellt ist, weist das Plenum 6 eine der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 gegenüberliegende Zufuhröffnung 61 auf, welche entlang der Längsachse L beabstandet zu der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 angeordnet ist Die Zufuhröffnung 61 dient der Zufuhr von Gas. in Fig. 1 ist ferner symbolisch dargestellt, dass der Basiskörper 2 im Bereich der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 einen Anschlussabschnitt 62 zum Anschluss des Basiskörpers 2 an ein Rohr oder eine Leitung aufweist bzw. ausbildet Der composite lattice or as a foam-like, open-cell structure. This porous structure of the filling 5 promotes the conversion of kinetic energy of the gas flow into heat. The dissipation of this heat to the walls 20 of the base body 2 is simultaneously improved due to the high inner surface of the porous filling. As already mentioned and exemplified in FIG. 1, the base body 2 forms an optional plenum 6. The plenum 6 can, in particular, be designed as a cylindrical cavity enclosing the longitudinal axis L, as is shown by way of example in FIG. 1 6 opens out As is further shown in FIG. 1, the plenum 6 has an inlet opening 61 opposite the inlet opening 31 of the channel 3, which is arranged along the longitudinal axis L at a distance from the inlet opening 31 of the channel 3. The inlet opening 61 serves to supply gas . 1 also symbolically shows that the base body 2 in the region of the inlet opening 31 of the channel 3 has or forms a connection section 62 for connecting the base body 2 to a pipe or a line
Anschlussabschnitt 62 kann beispielsweise als Gewinde ausgebildet sein. In Fig. 1 ist rein beispielhaft dargestellt, dass der Anschlussabschnitt 62 als ein Connection section 62 can be designed, for example, as a thread. In FIG. 1 it is shown purely by way of example that the connection section 62 as one
Innengewinde der Zufuhröffnung 61 des Plenums 6 ausgebildet ist Internal thread of the feed opening 61 of the plenum 6 is formed
Fig. 5 zeigt beispielhaft eine Schusswaffe 100 in Form eines Gewehrs mit einem Lauf 110. Der Schalldämpfer 1 ist im Bereich einer Mündung des Laufs 110 angeordnet und kann insbesondere an dem Lauf 110 befestigt sein, z.B. über den optionalen Anschlussabschnitt 62. Der Schalldämpfer 1 wird in Fig. 5 zur Fig. 5 shows an example of a firearm 100 in the form of a rifle with a barrel 110. The silencer 1 is arranged in the region of a muzzle of the barrel 110 and can in particular be fastened to the barrel 110, e.g. via the optional connection section 62. The silencer 1 is used in FIG
Dämpfung eines Mündungsknalls verwendet, welcher infolge einer Gasströmung auftritt, die durch die Explosion eines Treibmittels zur Beschleunigung eines Projektils entsteht Diese Gasströmung wird in der oben beschriebenen Weise durch die Eintrittsabschnitte 41 der Expansionskammern 4 in die Damping a muzzle blast, which occurs as a result of a gas flow that arises from the explosion of a propellant to accelerate a projectile. This gas flow is in the manner described above through the inlet portions 41 of the expansion chambers 4 in the
Dämpfungsabschnitte 42 der Expansionskammern 4 geleitet, um dort zu Damping sections 42 of the expansion chambers 4 passed to there
expandieren. In Fig. 6 ist beispielhaft und schematisch ein Verfahren zur Herstellung des expand. 6 is an example and schematically shows a method for producing the
Schalldämpfers 1 dargesteilt. Hierbei wird der Basiskörper 2 des Schalldämpfers 2 schichtweise durch ein additives Herstellungsverfahren erzeugt bzw. aufgebaut. Silencer 1 presented. Here, the base body 2 of the silencer 2 is produced or built up in layers by an additive manufacturing process.
Fig. 6 zeigt schematisch und beispielhaft eine 3D-Druckvorrichtung 200. Für das additive Fertigen des Basiskörpers 2 wird Modelliermaterial M an die 3D- Druckvorrichtung 200 zugeführt, wie sie in Fig. 6 schematisch abgebildet ist Hierzu kann das Modelliermaterial M beispielsweise in Pulverform vorliegen. 6 shows schematically and by way of example a 3D printing device 200. For the additive manufacturing of the base body 2, modeling material M is fed to the 3D printing device 200, as is shown schematically in FIG. 6. For this purpose, the modeling material M can be in powder form, for example.
Grundsätzlich sieht die vorliegende Erfindung vielfältige Möglichkeiten vor, das Modelliermaterial M zu verflüssigen, bei welchen Wärme gezielt lokal in Basically, the present invention provides a variety of options for liquefying the modeling material M, at which heat is generated locally
abgelegtes Modelliermaterial M eingeleitet werden kann. Besonders die stored modeling material M can be initiated. Especially that
Verwendung von Lasern und/oder Teilchenstrahlen, z.B. Elektronenstrahlen, ist vorteilhaft, da hierbei Hitze sehr gezielt und kontrolliert erzeug bar ist Das additive Herstellungsverfahren kann somit beispielsweise aus der Gruppe selektiven Use of lasers and / or particle beams, e.g. Electron beams is advantageous because heat can be generated in a very targeted and controlled manner. The additive manufacturing process can thus be selected from the group, for example
Lasersinterns, selektiven Laserschmelzens, selektiven Elektronenstrahlsinterns und selektiven Elektronenstrahlschmelzens oder dergleichen ausgewählt werden. Laser sintering, selective laser melting, selective electron beam sintering and selective electron beam melting or the like can be selected.
Grundsätzlich kann jedoch ein beliebiges additives Verfahren zur Anwendung kommen, wie beispielsweise Auftragsschweißen. In principle, however, any additive method can be used, such as cladding.
Im Folgenden wird das Verfahren zur Herstellung des Schalldämpfers 1 beispielhaft im Zusammenhang mit selektiven Laserschmelzen (SLM) erläutert werden, bei welchem das Modelliermaterial M in Pulverform auf eine Werkplattform 201 der 3D-Druckvorrichtung aufgebracht wird und gezielt durch lokale Laserbestrahlung mit einem Laserstrahl 202 verflüssigt wird, wodurch sich nach Abkühlung ein zusammenhängender Basiskörper 2 ergibt. Eine Energiequelle in Form eines Lasers 203, beispielsweise ein NdiYAG-Laser, sendet einen Laserstrahl 202 ortsselektiv auf einen bestimmten Teil einer In the following, the method for producing the silencer 1 will be explained by way of example in connection with selective laser melting (SLM), in which the modeling material M is applied in powder form to a work platform 201 of the 3D printing device and is specifically liquefied by local laser irradiation with a laser beam 202 , resulting in a coherent base body 2 after cooling. An energy source in the form of a laser 203, for example an NdiYAG laser, sends a laser beam 202 selectively to a specific part of one
Pulveroberfläche des pulverförmigen Modelliermaterials M, welches in einer Arbeitskammer 204 auf der Werkplattform 201 aufliegt. Dazu kann eine optische Ablenkvorrichtung bzw. ein Scanner-Modul wie etwa ein beweglicher bzw. Powder surface of the powdery modeling material M, which rests in a working chamber 204 on the work platform 201. For this purpose, an optical deflection device or a scanner module, such as a movable or
kippbarer Spiegel 205 vorgesehen sein, welcher den Laserstrahl 202 je nach seiner Kippstellung auf einen bestimmten Teil der Pulveroberfläche des tiltable mirror 205 may be provided which, depending on its tilted position, the laser beam 202 onto a specific part of the powder surface of the
Modelliermaterials M ablenkt An der Auftreffstelle des Laserstrahls 202 wird das Modelliermaterial M erhitzt, so dass die Pulverpartikel lokal aufgeschmolzen werden und bei einem Abkühlen ein Aggiomerat bilden. In Abhängigkeit von einem bereitgesteiften digitalen Modell des Basiskörpers 2, welches Modeling material M deflects The modeling material M is heated at the point of impact of the laser beam 202, so that the powder particles are melted locally and form an aggiomerate when cooled. Depending on a ready-made digital model of the base body 2, which
gegebenenfalls noch weiter aufberestet wird, rastert der Laserstrahl 202 die if necessary, the laser beam 202 rasterizes the
Pulveroberfläche ab. Nach dem selektiven Schmelzen und lokalen Agglomerieren der Pulverpartikel in der Oberflächenschicht des Modelliermaterials M kann überschüssiges, nicht agglomeriertes Modelliermaterial M ausgesondert werden. Danach wird die Werkplattform 201 mittels eines Absenkkolbens 206 abgesenkt (siehe Pfeil L200 in Fig. 6} und mit Hilfe einer Pulverzufuhr 207 oder einer anderen geeigneten Einrichtung neues Modelliermaterial M aus einem Reservoir in die Arbeitskammer 204 überführt Auf diese Weise entsteht in einem iterativen generativen Aufbauprozess schichtweise ein dreidimensionaler, gesinterter bzw. „gedruckter" Basiskörper 2 aus agglomeriertem Modelliermaterial M. Das umliegende pulverförmige Modelliermaterial M kann dabei der Abstützung des bis dahin aufgebauten Teils des Basiskörpers 2 dienen. Durch die kontinuierliche Abwärtsbewegung der Werkplattform 201 entsteht der Basiskörper 2 in Powder surface. After the selective melting and local agglomeration of the powder particles in the surface layer of the modeling material M, excess, non-agglomerated modeling material M can be separated out. The work platform 201 is then lowered by means of a lowering piston 206 (see arrow L200 in FIG. 6) and new modeling material M is transferred from a reservoir into the working chamber 204 with the aid of a powder supply 207 or another suitable device. This creates an iterative generative build-up process In layers, a three-dimensional, sintered or “printed” base body 2 made of agglomerated modeling material M. The surrounding powdery modeling material M can serve to support the part of the base body 2 built up to that point. The base body 2 in is created by the continuous downward movement of the work platform 201
schichtweiser Modellerzeugung. In Fig. 6 ist beispielhaft dargestellt, dass der Basiskörper 2 entlang der Längsachse L schichtweise aufgebaut wird, beginnend mit dem optionalen Plenum 6. Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar. layered model generation. 6 shows that the base body 2 is built up in layers along the longitudinal axis L, starting with the optional plenum 6. Although the present invention has been explained by way of example using exemplary embodiments, it is not restricted to these, but can be modified in a variety of ways. In particular, combinations of the above exemplary embodiments are also conceivable.
BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE SIGN LIST
1 Schalldämpfer 1 silencer
2 Basiskörper 2 base bodies
3 Kanal 3 channel
4 Expansionskammern 4 expansion chambers
5 Füllung 5 filling
6 Plenum 6 plenary
20 Wandungen 20 walls
21, 22 Deckschichten 21, 22 outer layers
23 Innenbereich 23 interior
25 Zwischenwand 25 partition
23 Innenbereich 23 interior
31 Eintrittsöffnung 31 inlet opening
32 Austrittsöffnung 32 outlet opening
41 Eintrittsabschnitt 41 entry section
41A äußerer Endbereich des Eintrittsabschnitt 41B innerer Endbereich des Eintrittsabschnitt41A outer end portion of the entrance portion 41B inner end portion of the entrance portion
42 Dämpfungsabschnitt 42 damping section
42A Wandungsfortsatz 42A wall extension
43 Kavität 43 cavity
43a Oberfläche 43a surface
43 C gekrümmte Abschnitte 43 C curved sections
43S gerade Abschnitte 43S straight sections
44 Öffnung der Kavität 44 Opening the cavity
61 Zufuhröffnung des Plenums 61 Plenary feed opening
62 Anschlussabschnitt 62 connection section
100 Schusswaffe 110 Lauf 100 firearms 110 run
200 3D-Druckvorrichtung 200 3D printing device
201 Werkp!attform 201 work form
202 Laserstrahl 202 laser beam
203 Laser 203 lasers
204 Arbeitskammer 204 working chamber
205 Spiegel 205 mirrors
206 Absenkkolben 206 lowering piston
207 Pulverzufuhr 207 powder feed
oc Winkel oc angle
A Pfeil A arrow
A200 Pfeil A200 arrow
G Strömungsrichtung G flow direction
L Längsachse L longitudinal axis
M Modeiliermaterial M modeling material
R radiale Richtung R radial direction
r42 gestrichelte Linie bzw. Niveau des Wandungsfortsatzes t20 Querschnittsdicke der Wandung r42 dashed line or level of the wall extension t20 cross-sectional thickness of the wall

Claims

ANSPRÜCHE EXPECTATIONS
1. Schalldämpfer (1) mit einem einstöckig ausgebildeten, eine Längsachse (L) definierendem Basiskörper (2), in welchem ein sich entlang der Längsachse (L) zwischen einer Eintrittsöffnung (31) und einer Austrittsöffnung (32) erstreckender Kanal (3) und eine Vielzahl von entlang der Längsachse (L) nacheinander angeordneter Expansionskammern (4) ausgebildet sind; 1. Muffler (1) with a one-piece, a longitudinal axis (L) defining base body (2), in which a along the longitudinal axis (L) between an inlet opening (31) and an outlet opening (32) extending channel (3) and a plurality of expansion chambers (4) arranged one after the other along the longitudinal axis (L) are formed;
wobei die Expansionskammern (4) jeweils einen sich angewinkelt zu der Längsachse (L) erstreckenden Eintrittsabschnitt (41) und einen eine kreisförmige Kavität (43) definierenden Dämpfungsabschnitt (42) aufweisen; wobei die Kavität (43) eine der Längsachse (L) zugewandte Öffnung (44) aufweist, welche in Bezug auf die Längsachse (L) durch einen abgewandt von der Längsachse (L) gelegenen äußeren Endbereich (41B) des wherein the expansion chambers (4) each have an inlet section (41) angled to the longitudinal axis (L) and a damping section (42) defining a circular cavity (43); wherein the cavity (43) has an opening (44) facing the longitudinal axis (L) which, with respect to the longitudinal axis (L), extends through an outer end region (41B) of the
Eintrittsabschnitts (41) begrenzt ist Entry section (41) is limited
2 Schalldämpfer (1) nach Anspruch 1, wobei die Öffnung (44) der Kavität (43) in Bezug auf die Längsachse (L) zusätzlich von einem sich entlang der Längsachse (L) erstreckenden Wandungsfortsatz (42A) des 2 muffler (1) according to claim 1, wherein the opening (44) of the cavity (43) with respect to the longitudinal axis (L) additionally from a along the longitudinal axis (L) extending wall extension (42A) of
Dämpfungsabschnitts (42) begrenzt ist, wobei der Wandungsfortsatz (42A) in Bezug auf eine sich senkrecht zur Längsachse (L) erstreckende radiale Richtung (R) innerhalb des äußeren Endbereichs (41B) des Eintrittsabschnitts (41) gelegen ist, und wobei sich der äußere Endbereich (41B) des Damping section (42) is limited, wherein the wall extension (42A) with respect to a radial direction (R) extending perpendicular to the longitudinal axis (L) is located within the outer end region (41B) of the inlet section (41), and wherein the outer End region (41B) of the
Eintrittsabschnitts (41) planar erstreckt. Entry section (41) extends planar.
3. Schalldämpfer (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Eintrittsabschnitt (41) sich derart gewinkelt erstreckt, dass ein der Längsachse (L) zugewandt gelegener innerer Endbereich (41A) des El ntrittsa bsch nitts (41) einen kleineren Abstand zu der Eintrittsöffnung (31) des Kanals (3) aufweist als der äußere Endbereich (41B) des Eintrittsabschnitts (41). 3. Muffler (1) according to claim 1 or 2, wherein the inlet section (41) extends angled such that an inner end region (41A) of the el nittsa bsch nitts (41) facing the longitudinal axis (L) a smaller distance from the Entry opening (31) of the channel (3) has as the outer end region (41B) of the entry section (41).
4. Schalldämpfer (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei ein Volumen, das durch die Kavität (43) des jeweiligen Dämpfungsabschnitts (42) definiert ist, entlang der Längsachse (L) abnimmt. 4. Silencer (1) according to one of the preceding claims, wherein a volume, which is defined by the cavity (43) of the respective damping section (42), decreases along the longitudinal axis (L).
5. Schalldämpfer (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Basiskörper (2) im Bereich der Dämpfungsabschnitte (42) an Oberflächen (43a), welche die jeweilige Kavität (43) definieren einen Mittenrauwert Ra in einem Bereich zwischen 1 und 50, bevorzugt zwischen 5 und 20 aufweist. 5. Silencer (1) according to one of the preceding claims, wherein the base body (2) in the area of the attenuation sections (42) on surfaces (43a) which the respective cavity (43) define a roughness Ra in a range between 1 and 50 , preferably between 5 and 20.
6. Schalldämpfer (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Kavität (43) des Dämpfungsabschnitts (42) eine einstückig mit dem 6. Silencer (1) according to one of the preceding claims, wherein the cavity (43) of the damping section (42) is integral with the
Basiskörper (2) ausgebifdete poröse Füllung (5) enthält. Contains basic body (2) trained porous filling (5).
7. Schalldämpfer (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Basiskörper (2) zumindest bereichsweise durch Wandungen (20) gebildet ist, welche einen porösen Innenbereich (23) aufweisen. 7. Silencer (1) according to one of the preceding claims, wherein the base body (2) is formed at least in regions by walls (20) which have a porous inner region (23).
8. Schalldämpfer (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Basiskörper (2) zusätzlich ein Plenum (6) ausbildet, aus welchem die 8. silencer (1) according to any one of the preceding claims, wherein the base body (2) additionally forms a plenum (6), from which the
Eintrittsöffnung (31) des Kanals (3) ausmündet, wobei das Plenum (6) eine der Eintrittsöffnung (31) des Kanals (3) gegenüberliegende Zufuhröffnung (61) aufweist Entry opening (31) of the channel (3) opens out, the plenum (6) having an inlet opening (61) opposite the entry opening (31) of the channel (3)
9. Schalldämpfer (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Basiskörper (2) im Bereich der Einträttsöffnung (31) des Kanals (3) einen9. Muffler (1) according to one of the preceding claims, wherein the base body (2) in the region of the injection opening (31) of the channel (3)
Anschlussabschnitt (62) zum Anschluss des Basiskörpers (2) an ein Rohr, insbesondere an einen Lauf (110) einer Schusswaffe (100), aufweist. Connection section (62) for connecting the base body (2) to a tube, in particular to a barrel (110) of a firearm (100).
10. Schalldämpfer (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Basiskörper (2) aus einer Metalllegierung, insbesondere 10. Silencer (1) according to one of the preceding claims, wherein the base body (2) made of a metal alloy, in particular
Aluminiumlegierung, einer Titanlegierung, einer Stahllegierung oder einer Nickel-Basis-Legierung, oder aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoffmaterial hergesteiit ist. Aluminum alloy, a titanium alloy, a steel alloy or a nickel-based alloy, or is made of a plastic material, in particular a fiber-reinforced plastic material.
11. Verwendung eines Schalldämpfers (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche als Schalldämpfer für eine Schusswaffe (100). 11. Use of a silencer (1) according to one of the preceding claims as a silencer for a firearm (100).
12. Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfers (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Basiskörper (2) durch ein additives Herstellungsverfahren schichtweise aufgebaut wird. 12. A method for producing a muffler (1) according to one of the preceding claims, wherein the base body (2) is built up in layers by an additive manufacturing method.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Basiskörper (2) entlang der 13. The method according to claim 12, wherein the base body (2) along the
Längsachse (L) schichtweise aufgebaut wird. Longitudinal axis (L) is built up in layers.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 und 13, wobei das additive 14. The method according to any one of claims 12 and 13, wherein the additive
Herstellungsverfahren ein selektives Laserschmelzverfahren, ein Manufacturing process a selective laser melting process, a
Elektronenstrahlschmelzverfahren oder ein Auftragsschweißverfahren umfasst. Electron beam melting process or a cladding process includes.
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