DE1292668B - Schalldaempfer fuer in Rohren stroemende Gase - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für in Rohren strömende Gase, insbesondere für die Auspuffgase von Dieselmotoren, mit einem Gasströmungsrohr, dessen Wandung mindestens zwei mit Rohrstutzen versehene, in Strömungsrichtung hintereinanderliegende, die ungehinderte Verbindung mit jeweils einer Helmholtz'schen Resonanzkammer herstellende Öffnungen und eine die Verbindung mit einer zweiten Kammer herstellende Perforation aufweist. Vorzugsweise ist der Schalldämpfer nach der Erfindung für Gasströme mit hohen Geschwindigkeiten geeignet. Weiterhin sind unter Rohren nicht nur Strömungskanäle mit kreisförmigem Querschnitt, sondern auch solche mit beliebigem, z. B. rechteckigem, quadratischem oder elliptischem Querschnitt zu verstehen.
• Bei der Verwendung von Rohrstutzen an dem durch einen Helmholtz-Resonator führenden Rohr für strömende Gase treten periodische Störungen und örtliche Turbulenzen auf, die durch das in dem Rohrstutzen schwingende Gasvolumen in der Gasströmung erzeugt werden. Diese Turbulenzen bewirken, daß - gegenüber dem Hauptmaximum des Schalles zu hohen Frequenzen verschoben - in der Dämpfungskurve Nebenmaxima auftreten, die den Geräuschpegel erhöhen, wobei die Nebenmaxima bereits bei relativ kleinen Strömungsgeschwindigkeiten in dem Rohr in Erscheinung treten, bei Geschwindigkeiten von etwa 30 m/sek störend zu wirken beginnen und sich mit steigender Strömungsgeschwindigkeit ebenfalls erhöhen.
• Für in Rohren strömende Gase sind Schalldämpfer bekannt, die aus mehreren Hehnholtz-Resonatoren unterschiedlicher Eigenfrequenz bestehen, wobei zumindest der Resonator für tiefe Frequenzen über mit Rohrstutzen versehene Öffnungen an das Gasrohr angeschlossen ist. Stromabwärts von diesem ersten Resonator sind dabei weitere Resonanzkammern kleineren Volumens für mittlere und höhere Frequenzen angeordnet. Diese stehen über einfache Öffnungen in dem Rohr mit der Gasströmung in Verbindung. Für die Dämpfung der geschilderten, im Bereich der mit Rohrstutzen versehenen Öffnungen entstehenden Turbulenzen ist diese Schalldämpferanordnung jedoch nicht vorgesehen und nicht geeignet.
• Es ist weiterhin schon vorgeschlagen worden, den Querschnitt der Rohrstutzen an ihrem Fuß mit feinmaschigen Drahtnetzen zu bedecken, um die Ausbildung der Nebenmaxima in der Dämpfungskurve zu unterdrücken. Dabei hat es sich gezeigt, daß z. B. bei Auspuffschalldämpfern für Verbrennungsmotoren die Drahtnetze durch die hohe Temperatur der strömenden Gase verbrannt und daher innerhalb relativ kurzer Zeit unwirksam werden und erneuert werden -müssen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der vorstehend geschilderten Anordnung zu beseitigen.
• Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet; daß sich die Perforation in der Wand des Gasströmungsrohres in Strömungsrichtung gesehen vor, zwischen und hinter den mit Rohrstutzen versehenen Öffnungen befindet und daß die in bekannter Weise mit Schallschlußstoff gefüllte zweite Kammer durch eine gasundurchlässige Wand gegen die Resonanzkammer abgeschlossen ist, die sie umschließt oder neben ihr angeordnet ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Rohrwand im Bereich der zweiten Kammer aus perforiertem Blech gefertigt ist, das auf der dem Gasströmungsrohr abgewandten Seite mit Drahtnetzen belegt ist, und wenn die Füllung der zweiten Kammer gegen das Gasströmungsrohr zunächst aus Stahlwolle und dahinter aus Mineralwolle besteht.
• Es hat sich gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Schalldämpfers die Schallspitzen der Nebenmaxima in ausreichendem Maße gedämpft werden, ohne daß Drahtnetze vor den mit Rohrstutzen versehenen Öffnungen angebracht werden müssen.
• Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen Resonator im Schnitt längs der Achse des Rohres für die strömenden Gase und F i g. 2 eine andere Ausführungsform im Schnitt senkrecht zur Strömungsrichtung der Gase.
• Das Gas strömt in Pfeilrichtung durch das Rohr 1, in das der Helmholtz-Resonator 2 als Schalldämpfer für tiefe Frequenzen eingebaut ist. Das Resonatorvolumen steht mit dem Rohr 1 in bekannter Weise über mit Rohrstutzen 3 versehene Öffnungen 4 in ungehinderter Verbindung. Zur Dämpfung der durch die in den Rohrstutzen 3 schwingenden Gase erzeugten Nebenmaxima des Lärmes ist erfindungsgemäß innerhalb des Helmholtz-Resonators 2 eine zweite Kammer 13 vorgesehen, wobei die Wand des Rohres 1 über ihren mit Rohrstutzen 3 und Öffnungen 4 versehenen Teil aus einem die Verbindung zur Kammer 13 herstellenden gelochten Blech 5 besteht, dessen Lochfläche zu seiner Gesamtfläche relativ groß ist und mindestens 20 % beträgt. Die Kammer 13 ist mit schallabsorbierendem Material, z. B. Stahlwolle 12 und Mineralwolle 14, gefüllt und durch einen gasundurchlässigen Blechmantel 7 gegen den Resonator 2 abgeschlossen.
• Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Rohres 1, das in Strömungsrichtung vor, zwischen und hinter den Öffnungen perforiert ist, werden die im Bereich dieser Öffnungen 4 in dem Rohr 1 entstehenden und sich von dort ausbreitenden Störungen und Turbulenzen in der Nähe ihres Entstehungsortes von dem Absorptionsmaterial weitgehend wieder geschluckt, so daß von dieser Schallquelle aus nur wenig Lärm ins Freie gelangt. Wie schon erwähnt, treten die genannten Störungen und Turbulenzen vor allem bei relativ hohen Strömungsgeschwindigkeiten in dem die Gase führenden Rohr 1 als zusätzlicher Lärm in Erscheinung. Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Anordnung ist daher bis zu Gasgeschwindigkeiten von 130 m/sek untersucht und nachgewiesen worden.
• Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist der Resonator 2, der für das Auspuffrohr einer Diesellokomotive bestimmt ist, durch die massive gasundurchlässige Wand 10, die die Öffnungen 4 und die Rohrstutzen 3 enthält, in den das Resonanzvolumen bildenden Raum 8, den das strömende Gas führenden Kanal 9 und die zweite Kammer 13 geteilt. Außer von der Wand 10 wird der Kanal 9, der in diesem Beispiel rechteckig ausgebildet ist, durch die den Abschluß gegen die Kammer 13 bildende Lochplatte 5 begrenzt. Die zwischen den Blechen 5 und dem Resonatorgehäuse verbleibende Kammer 13 ist wiederum mit schallschluckenden Materialien gefüllt. In einem bereits ausgeführten Beispiel dieses Schalldämpfers ist dabei das Lochblech 5 durch ein feinmaschiges Drahtgitter 11 abgedeckt, auf das in der Kammer 13 in Richtung auf das Resonatorgehäuse hin zunächst eine Schicht Stahlwolle 12 und dann eine Schicht Mineralwolle 14 folgt. Diese Anordnung hat sich als vorteilhaft erwiesen, um das Verbrennen des schallschlukkenden Materials 12,14 durch die heißen Auspuffgase möglichst weitgehend zu verhindern.
• Akustisch hat der Resonator nach F i g. 2 in bezug auf die Nebenmaxima des Lärms die im Zusammenhang mit F i g. 1 geschilderte Wirkung.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Schalldämpfer für in Rohren strömende Gase, insbesondere für die Auspuffgase von Dieselmotoren, mit einem Gasströmungsrohr, dessen Wandung mindestens zwei mit Rohrstutzen versehene, in Strömungsrichtung hintereinanderliegende, die ungehinderte Verbindung mit jeweils einer Helmholtzschen Resonanzkammer herstellende öffnungen und eine die Verbindung mit einer zweiten Kammer herstellende Perforation aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Perforation (5) in der Wand des Gasströmungsrohrs (1) in Strömungsrichtung gesehen vor, zwischen und hinter den mit Rohrstutzen (3) versehenen Öffnungen (4) befindet und daß die in bekannter Weise mit Schallschluckstoff (12,14) gefüllte zweite Kammer (13) durch eine gasundurchlässige Wand (7 in F i g. 1, 10 in F i g. 2) gegen die Resonanzkammer (2) abgeschlossen ist, die sie umschließt (F i g.1) oder neben ihr angeordnet ist (F i g. 2).