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Schalldämpfer für strömende Gase Die Erfindung bezieht sich auf einen
Schalldämpfer für strömende Gase, insbesondere Abgase von Brennkraftmaschinen, wobei
der Schalldämpfer mindestens einen Ringkanal aufweist, dessen Wand Gasdurchtrittsöffnungen
besitzt.
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Ein derartiger Ringkanal wirkt innerhalb eines Schalldämpfers als
Entspannungsraum, der von Nachbarräumen durch die Gasdurchtrittsöffnungen, also
Drosselstellen, getrennt ist. Durch diese Anordnung erhält man die schalldämpfende
Wirkung eines Helmholtzschen Resonators. Es werden hauptsächlich die hohen Frequenzen
gedämpft, so daß die mittlere Frequenz des Gemisches von Schallwellen gesenkt wird.
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Eine zusätzliche schalldämpfende Wirkung tritt durch Interferenzerscheinungen
ein. Schallwellen, die durch eine bestimmte Gaseintrittsöffnung in den Ringkanal
eingetreten sind, können diesen durch eine größere Anzahl verschiedener Durchtrittsöffnungen
wieder verlassen. Die im Ringkanal zurückgelegten Wege sind unterschiedlich lang.
Die sich außerhalb des Ringkanals wieder vereinigenden Schallwellen löschen sich
daher teilweise aus.
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Durch die USA.-Patentschrift 2 839 151 wurde ein derartiger Schalldämpfer
bekannt, bei dem der Ringkanal als Hohlzylinder ausgebildet ist und außen und innen
von je einem zylindrischen Blechmantel begrenzt ist. Der äußere Mantel ist bis auf
eine rohrartige Eintrittsöffnung geschlossen, und der innere weist Gasdurchtrittsöffnungen
auf. Bei dieser Anordnung können die zylindrischen Blechwände verhältnismäßig leicht
in Schwingungen versetzt werden, so daß die schalldämpfende Wirkung zum Teil dadurch
zunichte gemacht wird, daß diese Blechwände Schwingungen abstrahlen.
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Nach der USA.-Patentschrift 1087 468 ist ein Ringkanal vorgesehen,
der innen von einer zylindrischen Wandung und außen von einer Kugelfläche begrenzt
ist. Auch hier neigen beide Wandungen dazu, Schwingungen zu übertragen. Will man
bei den beiden bekannten Schalldämpfern die Schwingungsabgabe vermindern, so muß
man den Blechwandungen eine verhältnismäßig große Stärke geben, wodurch der Schalldämpfer
teuer und schwer wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ringkanal der eingangs
genannten Art besonders steif zu bauen. Man kann ihn dann aus verhältnismäßig dünnem
Blech fertigen und erhält einen leichten Schalldämpfer.
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Die erfindungsgemäße Lösung liegt darin, daß die ; Wand den Ringkanalquerschnitt
mit stetiger Krümmung rohrartig umschließt. Ein derartiges Ringrohr ist ein in sich
außerordentlich steifes, festes Gebilde, das auch durch erhebliche Schallenergien
nicht in nennenswerte Eigenschwingungen versetzt wird. Ein Ringrohr ist auch mit
geringem technischem Aufwand herzustellen, so daß Schalldämpfer unter seiner Verwendung
nicht nur leicht, sondern auch billig hergestellt werden können.
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Aus der USA: Patentschrift 1087 468 ist es schon bekannt, den Ringkanal
innerhalb eines Gehäuses anzuordnen und ihn mit seinem Außenumfang am Gehäusemantel
anliegen zu lassen, so daß die Gasdurchtrittsöffnungen des Ringkanals in den Gehäuseinnenraum
münden. In der gleichen Weise kann nun auch ein Ringkanal nach der vorliegenden
Erfindung im Gehäuse angeordnet werden. Es ergibt sich dann eine wesentlich verbesserte
Wirkung dadurch, daß der Ringkanal in sich steifer ist als die Kugelschalen nach
der USA.-Patentschrift. Er steift daher den Gehäusemantel von innen aus, so daß
dieser weniger zu Schwingungen neigt, als wenn er in weniger fester Weise durch
Kugelschalen ausgesteift wird.
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Die Bezeichnung »Außenumfang« wird durch die Bezugszeichen 1 in F
i g.1 und 2, die später benutzte Bezeichnung »Innenumfang« durch die Bezugszeichen
3 in F i g. 1 und 2 erläutert. Es sollen jedoch nicht nur streng geometrisch die
Umfangslinien verstanden werden, die in eine gedachte Mittelebene 5 fallen würden,
sondern auch ein Bereich beiderseits einer solchen Ebene, da z. B. der Gehäusemantel
auch konisch sein könnte.
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Aus der USA.-Patentschrift 1087 468 ist es weiter bekannt,
ein Gasführungsrohr durch die Mittelöffnung des Ringkanals, also dort durch Löcher
in der Kugelschale, hindurchzuführen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann
das Gasführungsrohr nun durch die Mittelöffnung wenigstens eines Ringkanals nach
der Erfindung hindurchgeführt werden. Auf diese Weise dient im Gegensatz zu der
USA:
Patentschrift nicht das Gasführungsrohr selbst als innere Begrenzung
des Ringkanals. Vielmehr begrenzt der Ringkanal sich auch in der Gegend seines Innenumfanges
selbst. Das Gasführungsrohr kann schon aus diesem Grund sehr dünn ausgeführt werden.
Darüber hinaus wird es durch den Innenumfang des Ringkanals noch von außen her versteift.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Innenraum des Ringkanals
in Schallfortpflanzungsrichtung zwischen die Schallquelle und den Gehäuseinnenraum
geschaltet werden. Hierdurch wird der Schall zunächst in dem sehr steifen Ringkanal
gedämpft und trifft dann erst nach einer ersten Dämpfung auf die Innenwand des Gehäusemantels,
die ihrer Ausbildung nach im allgemeinen weniger steif ist als der Ringkanal. Die
Schallabstrahlung des Gehäusemantels wird also in zweifacher Weise verringert, nämlich
erstens dadurch, daß der Mantel durch den Ringkanal ausgesteift wird, und zweitens
dadurch, daß nur geschwächte Schallwellen auf den Mantel auftreffen können.
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Nach der USA.-Patentschrift 1087 468 treten zwar die Abgase auch zunächst
durch einen Ringkanal hindurch. Dieser läßt aber noch ein Stück des Gehäusemantels
ungeschützt frei und besitzt außerdem eine zylindrische, also wenig steife Außenwand.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der
Zeichnung erläutert.
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F i g.1 und 2 zeigen einen Ringkanal nach der Erfindung in Ansicht
bzw. im Längsschnitt; F i g. 3 zeigt im Längsschnitt einen in einem Gehäusemantel
angeordneten Ringkanal nach F i g.1 und 2; F i g. 4 zeigt im Längsschnitt zwei Ringkanäle
nach der Erfindung in einem Gehäuse und mit einem mittigen Gasführungsrohr.
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Der Ringkanal 7 nach F i g. 1 und 2 besteht aus Blech und weist in
seiner Wand die Gasdurchtrittsöffnungen 9 auf. Diese erstrecken sich im allgemeinen
über die ganze Wandung des Ringkanals. Sie können aber auch nur in einem oder einigen
Bereichen der Wand vorgesehen sein, z. B. nur einseitig von der gedachten Mittelebene
5. Der Ringkanal ist mit einem Gaseintrittsstutzen 11 versehen.
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F i g. 3 zeigt die Anordnung eines derartigen Ringkanals innerhalb
eines zylindrischen Mantels 13 eines Schalldämpfers. Der Außenumfang 1 des Ringkanals
berührt die Innenwand des Mantels 13.
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Die schalltragenden Gase treten durch den Eintrittsstutzen 11 in den
Ringkanal 7 ein und verlassen diesen durch die Öffnungen 9. Interferenzerscheinungen
treten sowohl dadurch auf, daß die Schallwellen innerhalb des Ringkanals einen kürzeren
oder längeren Weg zurücklegen, als auch dadurch, daß ein 'Feil der Schallwellen
aus der in F i g. 3 linken Hälfte des Ringkanals, ein anderer Teil aber aus der
rechten Hälfte austritt. Der links austretende Teil der Schallwellen wird an einer
Stirnwand 15 des Gehäuses reflektiert und tritt dann durch die Mittelöffnung 17
des Ringkanals hindurch. Die sich rechts vom Ringkanal 7 im Innenraum des Mantels
13 wieder vereinigenden Schallwellen haben demnach unterschiedliche Wege zurückgelegt,
so daß sie sich gegenseitig teilweise auslöschen.
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F i g. 4 zeigt die Anordnung von zwei Ringkanälen 7 innerhalb eines
Mantels 13. Durch die Mittelöffnungen beider Ringkanäle führt das Gasführungsrohr
19 hindurch. Es trägt zwischen beiden Ringkanälen eine Eintrittsöffnung
21. Beide Ringkanäle sind mit je einem von außen durch den Mantel
13 hindurchführenden Eintrittsstutzen 11 und im übrigen nur an ihren
gegeneinander gekehrten Hälften mit Gasdurchtrittsöffnungen innerhalb des Mantels
13 versehen. Die Gase treten durch die Stutzen 11 in die Ringkanäle ein,
durch deren Wandungen in den Raum 23 zwischen beiden Ringkanälen, aus diesem durch
die Öffnung 21 in das Gasführungsrohr 19 und verlassen dieses beiderseits der Ringkanäle,
wo sich weitere schalldämpfende Vorrichtungen anschließen können.
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Bei den in F i g. 3 und 4 beschriebenen Anordnungen treten die schalltragenden
Gasströme immer zuerst in einen Ringkanal ein und dann aus diesem in einen vom Mantel
13 umschlossenen Raum. Die Schallwellen treffen auf die Mantelwandung also
erst in einem schon gedämpften Zustand auf.