DE1001053B

DE1001053B - Gasfuehrungsanlage fuer stossweise fliessende Gasstroeme

Info

Publication number: DE1001053B
Application number: DEM21246A
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Karl Leistritz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-12-18
Filing date: 1953-12-18
Publication date: 1957-01-17

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasführungsanlage für stoßweise fließende Gasströme, die insbesondere als Schalldämpfer oder Schallverzehrer für Verbrennungsmotoren dienen soll. Die Erfindung geht dabei von bekannten Schalldämpfern für Verbrennungsmotoren aus, bei denen mindestens ein Druckwandler vorgesehen ist, in welchem die schallerzeugende Druckwelle auf Strömungskanäle ungleicher Länge und ungleichen Querschnitts verteilt wird, die dann wieder zusammengeführt werden, so daß die in den Kanälen fließenden Teilgasströme zur Interferenz kommen; die längeren Kanäle haben dabei teilweise größeren Querschnitt als die kürzeren Kanäle. Der Querschnitt bleibt längs jedes Kanals, der auch gekrümmt sein' kann, gleich.

Es wurde aber erkannt, daß durch Verbindung dieses Schalldämpferprinzips mit einer Maßnahme, die an Interferenzdämpfern mit .Strömungskanälen gleichen Querschnitts bekannt ist, ein Maximum an Schalldämpfung erzielt wird. Dieses zweite Kombinationsmerkmal der Erfindung besteht darin, daß der Austrittsquerschnitt des Druckwandlers wesentlich geringer bemessen wird als sein Eintrittsquerschnitt. Die Merkmale, daß die längeren Kanäle größeren Querschnitt als die kürzeren haben und daß der Gesamtaustrittsquerschnitt der Kanäle kleiner als ihr Gesamteintrittsquerschniitt ist, sind einzeln für sich nicht Gegenstand der Erfindung. Vielmehr besteht die Erfindung nur in der Kombination dieser beiden an sich bekannten Merkmale. Durch diese Merkmalkombination wird schön bei einem einzigen Druckwandler nicht nur ein Optimum an Schalldämpfung im Verhältnis, zu dem für den Schalldämpfer aufgewendeten geringen Raum in einem weiten Drehzahlbereich des Motors erreicht; es wird außerdem auch die Motorleistung durch den Druckwandler nicht herabgesetzt, sondern, je nach Motorbauart, sogar noch gesteigert. Diese Wirkung läßt sich dadurch erklären, daß der verringerte Austrittsquerschnitt des Druckwandlers der vorher durch Interferenz der Teilgasströme bewirkten Abflachung der in den Druckwandler eintretenden Druckwelle derart angepaßt ist, daß sich am Austrittsquerschnitt mehr oder weniger eine in den Motor zurücklaufende Druckwelle ergibt, die dessen Füllungsgrad verbessert.

Vorstehend und nachstehend sind die Begriffe »Eintrittsquerschmitt« und »Austrittsquerschnitt« auf die vom Motor ausgehende und zu dämpfende Schallwelle zu beziehen. Sie beziehen sich also, wenn der erfindungsgemäße Druckwandler an der Ansaugseite des Motors verwendet wird, nicht auf den in den Motor eintretenden Gasstrom, sondern auf die vom Motor zur Ansaugöffnung zurücklaufende Schalldruckwelle, deren »Eintrittsquerschnitt« so-Gasführungsanlage für stoßweise
fließende Gasströme

Anmelder: Dr. Hans Karl Leistritz,
Frankfurt/M., Basaltstr. 38

Dr. Hans Karl Leistritz, Frankfurt/M.,
ist als Erfinder genannt worden

mit dem Motor näher liegt als ihr »Austrittsquerschnitt«.

Die beste Wirkung ergibt sich für eine bevorzugte Ausführung der Erfindung, wenn die Querschnitte der einzelnen Strömungskanäle von Kanal zu Kanal etwa proportional der Kanallänge zunehmein. Dieses Bemessungsprinzip ist wohl für Rohrkrümmer und Diffusoren, nicht aber für Interferenzschalldämpfer bzw. Druckwandler bekannt. Erst die Anwendung dieses Prinzips ergibt aber etwa gleiche Durchflußgeschwirndigkeit für die einzelnen Strömungskanäle und damit erst einen maximalen Interferenzeffekt. Dieses Bemessungsprinzip wirkt sich besonders günstig aus, wenn in an sich bekannter Weise zur Berücksichtigung verschiedener Motordrehzahlen, also von Schallwellen verschiedener Frequenz, mehrere Druckwandler in an sich bekannter Weise hintereinander oder parallel oder in Kombination dieser beiden Schaltungsarten geschaltet sind, wobei mindestens ein Druckwandler das vorgenannte Bemessungsprinzip verkörpert. Eine solche Hintereinanderschaltuing ist an sich sowohl für gleichartige Druckwandler der eingangs genannten Art als auch in der Form bekannt, daß ein Druckwandler der eingangs genannten bekannten Art mit einer einlagenfreien akustischen Kammer in Reihe geschaltet ist.

Gleichviel, ob, wie \^rorstehend, schon zwei erfindungsgemäße Druckwandler hintereinandergeschaltet sind oder nur ein solcher Druckwandler vorgesehen ist, kann man im Falle einer Gasführungsanlage für das Abgas eines Verbrennungsmotors den oder die Druckwandler zwischen den Motor und einem sonstigen Schalldämpfer bekannter Art anbringen. Man hat es durch diese verschiedenen Möglichkeiten in der Hand, eine praktisch vollständige Schalldämpfung des Abgasschalles für den ganzen Drehzahlbereich des Motors ohne Leistungsverlust und in vielen Fällen

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mit Leistungsgewinn herbeizuführen. Dabei empfiehlt es sich, den ersten Druckwandler unmittelbar in oder an die Austrittsöffnung des Motors ein- bzw. anzubauen..

Für die praktische Ausführung der erfindungsgemäßen Gasführungsanlage können die Strömungskanäle eines oder jedes Druckwandlers in an sich bekannter Weise etwa halbkreisförmig oder oval verlaufen und in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut sein, wobei der Kanalquerschnitt vom Eintritt bis zum Austritt des Druckwandlers je Kanal praktisch gleichbleibt, aber entsprechend der Kanallänge von Kanal zu Kanal zunimmt. Die vorgeschriebene Verengung des gemeinsamen: Austrittsquerschnitts aller Strömungskanäle soll vorzugsweise auf etwa die Hälfte des Eintrittsquerschnitts des Druckwandlers bemessen werden; in dem gemeinsamen Austrittsraum aller Strömungskanäle kann zu diesem Zweck ein verengendes Glied eingebaut sein.

Zusätzlich zu den erfmdungsgemäßen Maßnahmen für die Dämpfung bzw. Löschung des. aus Druckwellen unmittelbar herrührenden Schalles kann auch noch der Körperschall der Anlage selbst gedämpft werden, und zwar dadurch, daß mindestens einer oder jeder der Druckwandler in an sich bekannter Weise aus Werkstoff mit starker Schwingungsdämpfung, wie Kunststoff, Metallguß, keramischem Werkstoff oder eine Vereinigung dieser Werkstoffe, hergestellt ist.

In der Zeichnung ist die vorgenannte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise und schematisch nur für einen einzigen Druckwandler im Längsschnitt dargestellt.

Der in Pfeilrichtung in den Druckwandler durch das Rohr 1 eintretende Gasstrom wird auf Einzelkanäle l_a bis 6_a verteilt, die in einem gemeinsamen halbkreisförmigen Gehäuse zueinander konzentrisch verlaufen. Wie ersichtlich, bleiben die Querschnitte dieser Einzelkanäle bis zu ihrem Ende I₆ bis 6₆, je Kanal einander gleich, nehmen aber von Kanal· zu Kanal proportional der Kanallänge von l_a bis 6_a bzw. von I₆ bis 6₆ zu. Der Austrittsquerschnitt 8 des Druckwandlers wird durch eine von. der Gehäuisewandung nach innen vorspringende Zunge derart verengt, daß er nur noch weniger als die Hälfte des Eintrittsquerschnitts des Rohres 1 beträgt. Dadurch wird ein praktisch stoßfreier Abfluß des Gasstroms erreicht. Der Austrittsquerschnitt 8 regelt dem auf den Motor zurückwirkenden Staudruck in einer die Motorleistung günstig beeinflussenden Weise.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Gasführungsanlage für stoßweise fließende Gasströme, insbesondere Schalldämpfer oder Schall verzehrer für Verbrennungsmotoren, bei der mindestens ein Druckwandler vorgesehen ist, in welchem der Gasstrom in Strömungskanäle un-

gleicher Länge und ungleichen Querschnitts unterteilt wird, gekennzeichnet durch die Kombination der an sich bekannten Merkmale, daß die längeren Kanäle bis zu ihrer Zusammenführung mit den kürzeren Kanälen jeweils größeren Querschnitt als diese kürzeren Kanäle haben und daß der Austrittsquerschnitt des Druckwandlers wesentlich geringer als sein Eintrittsquerschnitt ist.

2. Gasführungsanlage nach Anspruch 1, insbesondere mit mehreren hintereinander oder parallel zueinander oder in beiden Arten geschalteten Druckwandlern, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der einzelnen Strömungskanäle etwa proportional ihrer Länge zunehmen.

3. Gasführungsanlage nach einem der Ansprüche 1 und 2 für das Abgas eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Druckwandler zwischen dem Motor und einem sonstigen Schalldämpfer angebracht sind.

4. Gasführungsanlage nach einem der Ansprüche 1 und 2 für das Abgas eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Druckwandler unmittelbar in oder an die Austrittsöffnung des Motors ein- bzw. angebaut sind.

5. Gasführungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle eines oder jedes Druckwandlers in an sich bekannter Weise etwa halbkreisförmig oder oval verlaufend mit entsprechend der Kanallänge zunehmendem und vom Druckwandlereintritt bis Druckwandleraustritt je Kanal gleichbleibendem Querschnitt in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut sind.

6. Gasführungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den gemeinsamen Austrittsraum aller Strömungskanäle des Druckwandlers vor dem im Verhältnis zum Eintrittsquerschnitt etwa auf die Hälfte verringerten gemeinsamen Austrittsquerschnitt des Austrittskanals (7) ein verengendes Glied eingebaut ist.

7. Gasführungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Druckwandler in an sich bekannter Weise aus Werkstoff mit starker Schwingungsdämpfung, wie Kunststoff, Metallguß oder keramischem Werkstoff oder einer Vereinigung dieser Werkstoffe, hergestellt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 570 630, 599 295,
632, 649 253;

französische Patentschriften Nr. 505 605, 664 331; britische Patentschriften Nr. 380 068, 308 487,
369, 431305;
schweizerische Patentschrift Nr. 181 049;

Trendelemburg, »Akustik«, Springer-Verlag, Berlin, 1950, S. 4ff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen