DE803452C - Schalldaempfer fuer pulsierende Stroemungen mit im Daempferinnern teilweise oder voellig durchgehendem perforiertem Abgasrohr - Google Patents

Description

• Schalldämpfer für pulsierende Strömungen mit im Dämpferinnern teilweise oder völlig durchgehendem perforiertem Abgasrohr Das ungedämpfte Abgasgeräusch besitzt in bezug auf seine Teiltonzusatnmensetzung im hohen Frequenzgebiet zwischen 3000 und 6ooo Hertz bekanntlich ein ausgesprochenes Lautstärkenmaximum, (las durch Schneid- und Wirbeltöne am Ventilquerschnitt und durch allgemeine Strömungsgeräusche in der Abgasrohrleitung zustande kommt. Diese hohen zischenden Töne Nverden bisher bei Abzweigfiltern mit innerem glattem Durchgang dadurch gedämpft, daß über das schlitz- oder lochperforierte Abgasinnenrohr ein in geringem Abstand befindliches längeres, nichtperforiertes Überwurfrohr gelegt wird, das durch abschließende vordere und hintere Ringböden ein langgestrecktes Zylindervolumen über dem perforierten Abgasrohr innerhalb des Dämpfers darstellt. Dieses Zylinderringvolumen bildet dann finit der akustischen Masse bzw. dem reziproken akustischen Leitwert der Perforation des Innenrohres einen Saugresonator für 3000 bis 6ooo Hertz.
• Der große Nachteil dieser Bauart besteht nun darin, daß das Überwurfrohr auf Grund seiner Länge eine ganze Schalldämpferkammer nahezu restlos ausfüllt, so daß die eigentliche Funktion der übrigen Dämpfungskammer, nämlich die mittleren und die tiefen Frequenzen zu dämpfen, sowohl nicht nur wegen des geringen Restvolumens, als besonders wegen der kaum mehr vorhandenen freien Perforierung und insbesondere wegen der durch das Schallecho unvorteilhaften großen Bodennähe nur ganz beschränkt möglich ist. Dieses bisherige nachteilige Verfahren ist in Fig. i dargestellt. Die hohen Frequenzen werden in Pfeilrichtung t in das Ringvolumen, die tiefen Frequenzen in der Doppelpfeilrichtung T in das verbleibende Restvolumen gesaugt. In beiden Fällen erfolgt der Schwingungsvorgang dann so, als wenn mechanisch eine an einer Feder hängende Kugel von der Kugelseite her in Resonanz gebracht wird. Im Resonanzzustande ist dann an der Kugel keinerlei Arbeit zu leisten, d. h. der Schwingungswiderstand des Systems ist Null, und darauf beruht überhaupt die Schalldämpfung dieses in Fig. i dargestellten Abzweigfilters, daß nämlich quer zur Strömungsrichtung der Schwingungswiderstand dort Null wird, wo in Pfeilrichtung t T Resonanz zwischen Perforation (Kugel) und Volumen (Feder) auftritt.
• Daß nun für die tiefen Frequenzen in Fig. i nur noch eine geringe Passage in bezug auf den Durchtritt vom Abgasrohr in das restliche Dämpfervolumen übrigbleibt, ist offensichtlich. Ein weiterer, noch nicht erwähnter Nachteil dieser Bauart ist der, daß in dem langen Überwurfrohr in der Kammer der Fig. i stehende Wellen und Oberwellen sich bilden, bei denen keine Schalldämpfung auftritt.
• Sämtliche erwähnten Nachteile werden nun erfindungsgemäß durch folgende Maßnahme beseitigt: Das Überwurfrohr wird zunächst über die gesamte Kammerlänge ausgebildet, so daß sich der Hochtonschluckresonator über das gesamte perforierte Abgasrohrstück erstreckt. Um das -nun vorläufig noch vollkommen ausgeschaltete Restvolumen für die mittleren bzw. tiefen Frequenzen mit zum Schwingen zu bringen, wird nun erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Hälfte der bisherigen Perforation in dem Abgasinnenrohr des Hochtonschluckresonatorswegzulassen und dafür die fortgelassene Perforationshälfte auf dem Überwurfrohr unterzubringen. Damit ist folgender physikalischer Doppeleffekt erfindungsgemäß erreicht: Der Hochtonschluckresonator schwingt in diesem und nur in diesem speziellen Falle mit der gleichen Frequenz wie vorher, aber in sich gegenphasig, und zwar schwingt die akustische Masse der inneren Perforation gegen die akustische Masse der äußeren Perforation und schluckt damit die hohen Fre= quenzen. Gleichzeitig bildet sich nun aber noch erfindungsgemäß ein Tieftonsaugresonator. Bei diesem addieren sich jetzt die akustischen Massen beider Perforationen und schwingen gleichphasig mit einer wesentlich tieferen Frequenz, und zwar in Verbindung mit dem Restvolumen, und dämpfen damit den tieferen bzw. mittleren Frequenzbereich gleichzeitig aus.
• 'Man hat somit erfindungsgemäß zwei Effekte in einer Kammer mit voller Wirkung ohne Störung des einen Effektes durch den anderen erreicht. Man kann natürlich auch ungleiche Perforationen auf dem Abgasinnenrohr und auf dem überwurfrohr vornehmen, um den Hochtonschluckfrequenzbereich in noch höheres oder tieferes Gebiet zu legen. Wesentlich ist nur, daß die stärkere Perforation auf dem Abgasinnenrohr untergebracht ist, wobei als Perforierungsstärke bei gleicher Perforierungsart die Summe der gesamten freien Perforierungsfläche verstanden wird.
• Schließlich wird zur Vermeidung der stehenden Wellen in dem Hochtonschluckresonator-Ringvolumen erfindungsgemäß vorgeschlagen, in bezug auf den Abstand gestaffelt angeordnete Zwischenringböden zu verwenden, wobei es in bestimmten Fällen aus preislichen Gründen vorteilhaft ist, die Perforation des Überwurfrohres erfindungsgemäß durch einen Längsspalt in der Rohrnaht und die Zwischenringböden durch Ringsicken zu ersetzen.
• Eine weitere verbilligende Möglichkeit besteht darin, das Überwurfrohr zweihälftig und mit zwei Längsspalten entlang den Trennfugen auszubilden.
• Ein weiterer erfindungsgemäßer Gedanke ist die Anwendung mehrerer Hochtonschluckresonatoren verschiedener Frequenzbereiche nebeneinander, wobei lediglich das innere perforierte Abgasrohr zwei oder mehrere verschieden starke Perforationen erhalten muß, die durch Zwischenringböden voneinander getrennt sind. `'Weiter brauchen die Zwischen- und Abdeckböden an den äußeren Enden erfindungsgemäß nicht dicht zu sein, sondern können Spalte aufweisen, die in die Gesamtabstimmung mit eingehen.
• Bezüglich der Kombination von Hochton- und Tief tonschluckresonator wird schließlich erfindungsgemäß vorgeschlagen, für die Fälle, in denen sehr kurze Dämpfer mit extrem großen Außendurchmessern Verwendung finden müssen, zwei oder mehr perforierte Überwurfrohre übereinanderzustecken, um damit in gleicher Weise mehrere Dämpfungsbereiche innerhalb einer Kammer zu erhalten. Hierbei muß lediglich Sorge getragen werden, daß die Perforation erfindungsgemäß am Abgasinnenrohr am stärksten und am äußersten Überwurfrohr am schwächsten ausgebildet ist.
• Der Erfindungsgegenstand ist in den Fig. 2 bis 6 abgebildet. Fig. 2 zeigt den Aufbau des Hochton-Tiefton-Schluckresonators in der größten Schalldämpferkammer.
• Die in das perforierte Abgasinnenrohr i des Dämpfers 2 eintretenden ungedämpften Abgase erfahren durch die Kammer 3 zunächst eine Vordämpfung in bekannter Weise, bis sie die besagte Ringkammer 4 erreichen, gebildet durch das perforierte Abgasinmenrohr 5 und das perforierte Überwurfrohr 6, das seinerseits durch seine Perforation wieder mit dem Dämpfungsraum 7 in Verbindung steht. Die Pfeilanordnung * zeigt das gegenphasige Schwingen des gebildeten Hochtonschluckresonators und die Pfeilanordnung* die gleichphasige Schwingung des Tieftonresonators, bei dem sich die akustischen Massen beider Perforationen zu einer einzigen addieren'.
• Fig.3 zeigt die erfindungsgemäße Ausbildung von verschiedenen Perforationen von Abgasinnenrohr 8 und Überwurfrohr g.
• In Fig. 4 ist der Querschnitt eines Hochton-Tiefton-Schluckresonators für den Fall dargestellt, daß an Stelle des perforierten überwurfrohres ein zweischalenhälftiges Rohr io verwendet wird, wobei die Stoßfugen als Längsschlitze ii und 12 ausgebildet sind.
• Fig. 5 zeigt schließlich die erfindungsgemäß gestaffelt angeordneten Zwischenböden 13, 14 innerhalb des Ringvolumens 17. Fig. 6 zeigt die Sonderausführung mit mehreren verschieden perforierten und unterteilten Überwurfrohren 18 bis 22.
• Die in Fig. 5 dargestellten Zwischenböden 13 und i4 können auch durch ringartig angeordnete Distanzsicken 16 in erfindungsgemäßer Weise ersetzt werden. Diese Distanzsicken können sowohl von dem Innenrohr i nach außen durchgesetzt werden, geradeso wie das perforierte Rohr 6 nach innen durchgesickt werden kann. Weiterhin kann eines der beiden Rohre in erfindungsgemäßer Weise so gestaltet sein, daß es in der Längsrichtung geschlitzt ist und daß es sich durch seine eigene Federwirkung oder durch eine andere bekannte, den Durchmesser verändernde Vorrichtung aufweiten bzw. zusammenziehen läßt. Dort, wo zwischen dem Innenrohr i und dem perforierten Rohr 6 zum "!.wecke der Einhaltung einer bestimmten Entfernung ohne bodenartig abschließende Wirkung nur die Distanz gehalten werden muß, geniigen statt der vorerwähnten ringförmigen Sicken auch einzelne in die Rohre eingeprägte oder gezogene warzenförmige Erhöhungen oder Vertiefungen 15. Da bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Schalldämpfer infolge des Wegfallens des inneren tlberdruckes völlig dichte Abschlußböden nicht notwendig sind, ist es möglich, die Böden derartiger Schalldämpfer unter Einsparung der sonst üblichen Verschweißung lisw. nur einzusprengen, -zubördeln oder -zusicken. Eine derartige Ausführung zeigt Fig. 5, die den Boden 23 darstellt, der in erfindungsgemäßer Weise so in (lern Schalldämpfermantel befestigt ist, daß er an einer Ringsicke 24 Anschlag findet und bei 23 durch Einziehen bzw. Umbördeln des Mantelmaterials befestigt ist.
• Eine andere erfindungsgemäße Möglichkeit, die dort durchgeführt werden kann, wo eine Sicke sich nicht wirtschaftlich bzw. rationell anbringen läßt, ist in der vorgenannten Fig. 5 beim Boden 26 dargestellt. Dieser Boden schlägt an einzelne eingepreßte Warzen 27 und 28 an und ist dann ebenfalls beispielsweise durch Einziehung des Mantelmaterials oder durch Umbördelung gehaltert.
• Bei Schalldämpfern, die zu Reinigungszwecken demontierbar gebaut werden sollen, ist in erfindungsgemäßer Weise weiterhin die Möglichkeit gegeben, in sehr einfacher Weise die Böden demontierbar anzuordnen. Dadurch, daß infolge Fehlens des inneren C'berdruckes eine völlige Dichtheit der Böden nicht notwendig ist, kann, wie dies in Fig. 7 und 8 beispielsweise dargestellt ist, der äußere Schalldämpfermantel an seinen Enden eingeholt werden, so daß er einen bestimmten lichten Durchtrittsdurchmesser 29 freigibt. Es wird hierauf ein Abschlußboden 30 eingebracht, dessen Durchmesser kleiner ist als der vorgenannte Durchmesser 29. Dieser Boden 30 legt sich gegen ein Gegenlager 31, das geradeso gut ein besonderes Konstruktionsteil sein kann, wie es auch als Einpressung oder Einprägung aus der Schalldämpferwand heraus ausgebildet werden. kann. Dieses Gegenlager kann sich entlang dem Gesamtumfang des Schalldämpfermantels erstrecken; es kann aber auch nur aus einzelnen Auflagerpunkten bestehen, die mit dem Schalldämpfermantel verbunden oder aus dessen Material herausgeformt sein können, oder aber es kann ein anderes Einbauteil des Schalldämpferinnenausbaues dieses Gegenlager bilden. Hierauf wird ein Sprengring 32 eingeführt, der sich an der konisch verlaufenden Umbördelung 33 der Schalldämpferaußenwand anlegt und auf dieser sich abstützend den Boden nach innen an den Anschlag 31 andrückt. Auf diese Weise ist ohne Verschraubung und zusätzliche Abdichtungsnotwendigkeit in einfacher Weise ein demontierbarer Boden eingebracht.
• Die erfindungsgemäße Perforation der Rohre wird zweckmäßigerweise nicht rechteckig ausgeführt, sondern die Schlitzbegrenzungen verlaufen an ihren Enden in halbkreisförmigen, ellipsenförmigen oder in ähnlichen abgerundeten Raumkurvenfornien. Durch eine derartige Formgebung werden Strömungsgeräusche vermieden.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schalldämpfer für pulsierende Strömungen mit im Dämpferinneren teilweise oder völlig durchgehendem perforiertem Abgasrohr, dadurch gekennzeichnet, daß über der vollen oder teilweisen Länge eines perforierten Abgasinnenrohrabschnittes ein weiterer, für tiefe Frequenzen durchlässiger, perforierter, zentrischer oder exzentrischer Ringmantel in einem solchen Abstand angebracht ist, daß das gebildete Ringvolumen zwischen perforiertem Abgasinnenrohr und perforiertem Ringmantel mit den gegenphasig schwingenden akustischen Massen der Perforierungen von Ringmantel und Innenrohr als Hochtonschluckresonator wirkt, während das restliche äußere Kammervolumen mit den sich addierenden und gleichphasig schwingenden akustischen Massen der Perforierungen von Ringmantel und Innenrohr gleichzeitig als Tieftonschluckresonator wirkt.
2. 2. Schalldämpfer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für das Innenrohr und für den Ringmantel verschiedene Perforierungsarten oder Perforierungsstärken oder beides Vorgesehen sind.
3. 3. Schalldämpfer nach Anspruch i und 2, dadurch gelccniizeichnet, daß der akustische Leitwert, gebildet durch die Summe aller die Perforierung bildenden Öffnungen, im Innenrohr größer ist als der akustische Leit-,vert aller die Perforierung bildenden Öffnungen im Ringmantel.
4. 4. Schalldämpfer nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Perforierungsart im Ringmantel nur ein oder mehrere Längsspalte vorgesehen sind.
5. 5. Schalldämpfer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen den zwei perforierten Mänteln befindliche Ringvolumen des Hochtonschluckresonators durch Quer- oder Längswände oder Sicken mehrfach unterteilt ist.
6. 6. Schalldämpfer nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilung des Ringvolumens vom Hochtonschluckresonator in bezug auf die Abstände der Zwischenwände gestaffelt ausgeführt wird. ;. Schalldämpfer nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß.der Hochtonschluckresonator in der Dämpferkammer untergebracht ist, die die größte Längsabmessung besitzt. B. Schalldämpfer nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ilochton-Tiefton-Schluckresonatorkombination in der Endkammer des Dämpfers sich befindet. g. Schalldämpfer nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere verschieden perforierte Ringmäntel mit verschiedenem Abstand übereinanderliegen, so daß sich mehr als zwei Schluckresonatoren verschiedener Frequenzgruppe ergeben. io. Schalldämpfer nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung bzw. Halterung der verschiedenen inneren Ringmäntel gegeneinander oder gegen den Außenmantel mittels aus dem Wandungsmaterial selbst herausgearbeiteter distanzgebender Erhebungen oder Vertiefungen besteht. i i. Schalldämpfer nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß Trennungswände für einzelne Dämpferkammern dadurch geschaffen sind, daß auf den Innenrohren oder dem Außenmantel entsprechende durchlaufende ringartige Sicken angeordnet sind, die die benachbarte Rohrwandung berühren. 12. Schalldämpfer nach Anspruch i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrohre in Längsrichtung geschlitzt sind und sich durch eigene oder fremde Spreizwirkung gegen die benachbarten Innenteile abstützen. 13. Schalldämpfer nach Anspruch i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gemäß Anspruch 12 angeordneten Schlitze akustisch ausgenutzt werden. 14. Schalldämpfer nach Anspruch i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußböden in dem Schalldämpfermantel eingesickt, -gesprengt oder -gebördelt sind. 15. Schalldämpfer nach Anspruch i bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußböden in der Weise demontierbar angeordnet sind, daß der äußere Schalldämpfermantel an seinen Enden so eingeholt bzw. eingezogen ist, daß eine konisch bzw. kegelig verlaufende Innenfläche entsteht, und daß ein im Durchmesser kleiner als der eingezogene Zylinderdurchmesser gehaltener Schalldämpferboden sich gegen im Innern des Schalldämpfers angebrachte Gegenlager abstützt und an diese durch die Wirkung eines federnden Ringes, der sich auf der vorerwähnten konisch verlaufenden Einziehung abstützt, angepreßt wird. 16. Schalldämpfer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenlager für den demontierbaren Boden aus dem Schalldämpfermantel heraus geprägt, gepreßt oder gezogen sind. 17. Schalldämpfer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenlager für den demontierbaren Schalldämpferboden durch Einbauteile im Schalldämpferinnern gebildet werden. 18. Schalldämpfer nach Anspruch i bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforation der Rohre in der Weise ausgeführt ist, daß die an den Enden der Schlitze vorgesehenen Begrenzungen halbkreisförmig, ellipsenförmig oder in ähnlicher Raumkurvenform gestaltet sind.