DE917038C

DE917038C - Schalldaempfer insbesondere fuer Brennkraftmaschinen, mit innerem UEberueckungskanal

Info

Publication number: DE917038C
Application number: DEE3800A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Herbert Martin
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1951-06-02
Filing date: 1951-06-02
Publication date: 1954-08-23

Description

Schalldämpfer, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit innerem Überbrückungskanal Es sind Schalldämpfer bekannt, bei denen je zwei oder mehrere Kammern durch strömungsführende Leitungen sowohl durchflossen als auch überbrückt werden, so daß die Strömung und gleichzeitig der Schall sowohl mehrere Kammern der Reihe nach durchfließt als auch in der Art eines akustischen Kurzschlusses eine oder mehrere Kammern. überspringt. Diese Art Dämpfer besaßen jedoch keine innere Gesetzmäßigkeit, d. h. sie überließen den Effekt dem Zufall.
Weiter wurden Dämpfer ähnlicher Bauart vorgeschlagen, bei denen gleichzeitig zwei Gesetzmäßigkeiten angewandt waren. Erstens sollte in bezug auf die Strömung eine Widerstandsgleichheit für alle hintereinanderliegenden Leistüngsführüngen und zweitens gleiche akustische Grenzfrequenz "für alle Resonatoren vorhanden sein. Auch diese Art Dämpfer haben begrenzte akustische Anwendungsmöglichkeit,da hier die vorgeschriebenen Strömungsquerschnitte einen zu starken akustischen Kurzschluß und damit eine ungenügende Dämpfung entstehen lassen.
Diese erwähnten Nachteile werden nun dadurch behoben, daß die strömungsführende Überbrückungsleitung auch für die parallel liegenden inneren größten akustischen Massen keinen akustischen Kurzschluß darstellt, sondern nur für den inneren Tonpilzdruckausgleich sorgt, nicht aber die Gesamtdämpfung herabsetzt. Aus diesem Grund muß diese akustische Überbrückungsmasse erfindungsgemäß mindestens achtmal so groß sein als die größte akustische Masse zwischen zwei Kammern. Außerdem soll diese Überbrückungsmasse in an sich bekannter Weise ausschließlieh die erste und letzte Kammer verbinden. Durch die Forderung der mindestens achtfach größeren Überbrückungsmasse wird erreicht, daß die Dämpfung des ersten Eingangseinzelresonators praktisch nicht herabgesetzt wird, was bei den bisherigen Anordnungen jedoch der Fall war. Dies läßt sich rechnungsmäßig wie folgt beweisen.
Die Dämpfung eines Einzelresonators oberhalb seiner Resonanzfrequenz fies errechnet sich in Dezibel zu Bei achtfacher Parallelmasse wird aus dem angenommenen Vergleichsmassenwert i die resultierende kleinere Masse da die Resonatorfrequenz fies der Wurzel aus der Ersatzmassenänderung proportional ist, so wird aus fr.. letzt und demnach b = 40 . 109 1,055 = 40 # 0,025 = i db.
Da nach akustischen Gesetzen i db die überhaupt geringstmögliche Lautstärkedifferenz bedeutet, die das Ohr bei sinusreinen Tönen wahrnehmen kann, so liegt dieser Wert bei den vorliegenden Geräuschen unterhalb der Lautstärkenunterschiedsempfindlich keit.
Weiter besitzt die große Ausgangsleitung hinter dem Dämpfer meistens eine außerordentlich große akustische Masse, wie dies insbesondere bei Lastwagen oft der Fall ist.
Durch diese akustische Fehlanpassung werden im Dämpferinnern die obenerwähnten Tonpilz- und Tonraumschwingungen, also starke zeitliche Druckunterschiede zwischen erster und letzter Kammer erzeugt. Dieser Tonpilzresonator bzw. diese Tonraumpendelung im Innern des Dämpfers verursacht ungewünschte Leistungseinbrüche, die jetzt erfindungsgemäß dadurch behoben werden, daß zwischen den Stellen des größten dynamischen Druckunterschiedes, das ist erfindungsgemäß zwischen erster und letzter Kammer, diese akustische Druckausgleichsleitung von mindestens achtfacher akustischer Masse angebracht wird.
Diese akustische Überbrückungsleitung verursacht jetzt erfindungsgemäß Laufzeitunterschiede und Phasenverschiebungen für die Erregerwelle, so daß diese gefürchteten Tonraum- und Tonpilzresonanzen gar nicht erst entstehen können.
Fig. i und Fig. 2 zeigen beispielsweise den Erfindungsgegenstand für einen Drei- und Vierkammerdämpfer.
Die bei i eintretenden Abgase durchfließen einmal nacheinander die Kammer 2, das Verbindungsrohr 3, die Kammer 4, das Verbindungsrohr 5 und Kammer 6, das andere Mal die akustische Überbrückungsleitung 7, von der Kammer 2 zur Kammer 6.
Der durch die Formel gegebene akustische bIassenwiderstand ist für das Verbindungsrohr 7 erfindungsgemäß achtmal größer als für die größte dazwischen vorkommende akustische Parallelmasse, des Verbindungsrohres 5, d. h In Fig. 2 sind dieselben Verhältnisse für einen Vierkammerdämpfer dargestellt. In diesem Falle ist Dabei können die Dämpfer auch mit teilweise oder völlig glattem Durchgang ausgebildet sein, wobei als akustische Massen die jeweils nicht perforierten Leitungsstücke, die sich an die Perforierung anschließen, zu verstehen sind (s. Fig. 2).
Es können natürlich im Dämpfer auch mehrere parallel liegende Verbindungsrohre verschiedener Längen und verschiedenen Querschnitts und ein oder mehrere Überbrückungskanäle nach dem gleichen Gesetz erfindungsgemäß angeordnet sein.
Hierzu zeigt Fig.3 die erfindungsgemäße Anordnung.
Bei parallel liegenden Rohren a, b, c. . . n errechnet sich die gleichwertige akustische Ersatzmasse dann bekanntlich nach der Beziehung folglich gilt für die Fig. 3 die erfindungsgemäße Bedingung Hierin besagt der Nenner der rechten Gleichungsseite, daß die gleichwertige akustische Ersatzmasse für die Verbindungsrohre 13 und 14 größer ist als die Ersatzmasse für h", und h" der Fig. 3. Im anderen Fall hätte man erfindungsgemäß h " und 11, verwenden müssen, denn die Bedingung lautet: die Überbrückungsmasse soll ächtmal größer als die größte dazwischenliegende parallele Masse oder Parallel ersatzmasse sein.
Schließlich soll erfindungsgemäß ohne Berücksichtigung der Überbrückungsleitung jeder Resonator mit Ausnahme des letzteren dieselbe Eigenfrequenz besitzen. Das bedeutet, daß für alle Resonatoren trotz verschiedener Abmessung der Wert konstant sein soll, wodurch erreicht wird, daß die Tonraumpendelung von sich aus weniger intensiv ist.
Fig. 4 zeigt schließlich die Leistungskurve mit und ohne den erfindungsgemäßen Überbrückungskanal, woraus die fortschrittliche Wirkung in bezug auf die Gesamtleistung und insbesondere auf den örtlichen Leistungseinbruch, der durch achtprozentige Leistungsaufstockung an dieser Stelle restlos aufgefüllt werden konnte, eindeutig hervorgeht. Schließlich wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Einlaufleitung i in an sich bekannter Weise mit einem Einlaufströmungsdiffusor zu versehen. Hierdurch wird erreicht, daß eine weitere Leistungssteigerung zustande kommt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Schalldämpfer mit strömungsführenden inneren akustischen Überbrückungskanälen, bestehend aus mindestens drei Resonatorkammern, wobei die erste und letzte Kammer mit einem oder mehreren strömungsführenden akustischen Überbrückungskanälen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß deren akustische Masse bzw. akustisch gleichwertige Ersatzmasse mindestens achtmal so groß ist wie die größte zu überbrückende parallel liegende akustische Masse bzw. Ersatzmasse zwischen den Kammern.
2. Schalldämpfer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die sich hinter dem Dämpfer anschließende Auslaufleitung selbst länger als die Dämpferlänge ist.
3. Schalldämpfer nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die akustische Masse der hinter dem Dämpfer sich anschließenden Auslaufleitung größer ist als die größte akustische Masse im Dämpfer.
4. Schalldämpfer nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Resonatoren im Dämpfer mit Ausnahme des Ausgangsresonators und ohne Berücksichtigung des Überbrückungskanales der Wert etwa konstant ist, wobei die Abweichung ± io °/o betragen darf.
5. Schalldämpfer nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufleitung zum Dämpfer in an sich bekannter Weise als Einlaufströmungsdiffusor ausgebildet ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 727 961, 390 253, 393 884, 646 735, 761 047.