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Die Erfindung betrifft ein schalldämpfendes Gasleitrohr für strömende
Gase, insbesondere Abgase von Brennkraftmaschinen, in welchem durch einseitig offene,
parallelachsig hintereinander angeordnete Hülsen mit dem Gasleitrohr in Verbindung
stehende Kammern gebildet werden. Dergleichen Rohre dienen insbesondere zur Ableitung
eines Gasstroms und Dämpfung seines Geräuschpegels.
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Es sind bereits Gasleitrohre bekannt; die zusätzliche Resonanzkammern
zur Dämpfung der Schallwellen benutzen. Diese Gasleitrohre weisen aber einen hohen
Durchflußwiderstand auf und benötigen auf Grund der Resonanzkammern viel Platz.
Insgesamt ist ihr Aufbau auch kompliziert und aufwendig. Andere Gasleitrohre wiederum
verwenden zum Teil hintereinander liegende Einbauten in Becher-oder Hülsenform.
Diese Gasleitrohre weisen aber ebenfalls einen hohen Durchflußwiderstand auf, sind
kompliziert aufgebaut und insbesondere nicht zum Dämpfen aller gewünschten Frequenzbereiche
geeignet Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines schalldämpfenden
Gasleitrohrs, das die vorgenannten Nachteile nicht mehr aufweist, das einfach und
leicht aus billigem Rohrmaterial hergestellt werden kann, dessen Gewicht gleichmäßig
über die Gesamtlänge verteilt ist, das zur Dämpfung verschiedener sich überlagernder
Schallwellen-Frequenzbereiche abgestimmt werden kann und bei dem keine Drosselung
des Gasdurchflusses auftritt.
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Diese Aufgabe wird bei einem Gasleitrohr der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Hülse an ihrem geschlossenen Ende einen
abgesetzten Hals kleineren Durchmessers aufweist, der in das offene Ende der jeweils
benachbarten Hülse so hineinreicht, daß zwischen benachbarten Hülsenenden Verbindungskanäle
bestimmter Länge zwischen dem Gasleitrohr und den Resonanzkammern bildenden Innenräumen
der Hülsen gebildet werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes können darin
bestehen, daß die Hülsen in an sich bekannter Weise mindestens längs einer Mantellinie
nur an der Innenwandung des Gasleitrohrs befestigt sind, die Hülsen auch in an sich
bekannter Weise etwa zylindrisch sind und im Bereich ihres offenen Endes in an sich
bekannter Weise axial verlaufende, in das Hülseninnere oder -äußere gerichtete Wülste
aufweisen, wobei zur Erhöhung der Versteifung des Gasleitrohrs vom Hals und den
Wülsten am offenen Ende der Hülse eine formschlüssige Steckverbindung gebildet werden
kann, die vorteilhaft auch Preßsitz haben kann.
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Im folgenden werden nunmehr Ausführungsbeispiele der Erfindung an
Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Teil-Längsschnitt
durch ein schalldämpfendes Gasleitrohr mit den Merkmalen der Erfindung, F i g. 2
einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1, F i g. 3 eine vergrößerte perspektivische
Ansicht der eine Resonanzkammer bildenden Hülse gemäß Fig. 1, F i g. 4 eine perspektivische
Ansicht einer anderen Ausführungsform der eine Resonanzkammer bildenden Hülse gemäß
F i g. 3, F i g. 5 einen Teil-Längsschnitt durch ein schalldämpfendes Gasleitrohr,
in das eine andere Ausführungsforrn der erfindungsgemäßen, eine Resonanzkammer bildenden
Hülse eingebaut ist, F i g. 6 einen Teil-Längsschnitt durch ein schalldämpfendes
Gasleitrohr, in das eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen, eine Resonanzkammer
bildenden Hülse eingebaut ist, und F i g. 7 einen Teil-Längsschnitt durch ein schalldämpfendes
Gasleitrohr, in das noch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen, eine
Resonanzkammer bildenden Hülse eingebaut ist.
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Das erfindungsgemäße Gasleitrohr 10, mit dem insbesondere die schwierig
zu dämpfenden Frequenzen unterhalb 200 Hz gedämpft werden können, ist gemäß F i
g. 1 als einzelnes durchgehendes Rohrstück oder als eine Reihe miteinander verbundener
Rohrabschnitte ausgebildet. In das Rohr sind mehrere axial aufeinander ausgerichtete,
Resonanzkammern bildende Hülsen 12 eingebaut, die in einfacher Weise aus Metallrohrstücken
angefertigt sein können. Jede Hülse 12 besteht aus einem am einen Ende offenen Hülsenkörper
14, der am anderen Ende in einen abgesetzten Hals 16 übergeht. Das vom Hülsenkörper
14 entfernte Ende des Halses 16 ist bei 18 verschlossen. Gemäß den F i g. 1 und
2 hat der Hals 16 jeder Hülse 12 einen etwas kleineren Querschnitt als der Hülsenkörper
14, so daß die Hülsen, wie später noch genauer beschrieben werden wird, ineinandergefügt
werden können.
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Der Hülsenkörper 14 weist an seinem offenen Ende eine oder
mehrere Verformungen auf. Gemäß der Ausführungsform von F i g. 3 sind diese Verformungen
in der Seitenwand der Hülse angebrachte, über den Hülsenumfang auf Abstände verteilte,
axial verlaufende, einwärts gewölbte Wülste 20, deren Innenflächen einen Kreis bilden,
dessen Durchmesser etwa dem Außendurchmesser des Halses 16 entspricht.
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Beim Zusammensetzen der Hülsen 12 wird der Hals 16 einer Hülse; vorzugsweise
mit Preßsitz, in das offene Ende des Hülsenkörpers 14 der anschließenden Hülse eingefügt.
Die Wülste 20 halten die Seitenwandabschnitte der zwischen ihnen befindlichen eingepaßten
Hülsenenden so im Abstand zueinander, daß diese Wandabschnitte in F i g. 2 mit 22
bezeichnete Verbindungskanäle bilden. Die geschlossenen Enden 18 jeder der ineinandergefügten
Hülsen bilden die Endwände einer in F i g. 1 mit 24 bezeichneten Resonanzkammer,
deren Seitenwände von der Seitenwand der Hülse gebildet werden, in welche der nächste
anschließende Hals 16 eingesetzt ist.
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Ersichtlicherweise wird die Größe der Resonanzkammern 24 und die Länge
jedes Verbindungskanals durch die Tiefe bestimmt, bis zu welcher eine Hülse in die
andere eingefügt wird. Wie von den Grundlehren der Akustik her bekannt ist, bestimmen
die Länge und die Querschnittsfläche der Verbindungskanäle 22 sowie die Größe der
Resonanzkammer 24 die Schallwellenfrequenz, welche der durch die Resonanzkammern
und die Verbindungskanäle gebildete Resonator zu dämpfen vermag. Wenn die Verbindungskanäle
verhältnismäßig lang sind und/oder verhältnismäßig großen Querschnitt besitzen,
dämpft der Resonator die verhältnismäßig niedrigen Schallwellenfrequenzen. Wenn
die Resonatoren andererseits kürzere Verbindungskanäle und/oder Resonanzkammern
geringeren Querschnitts aufweisen, dämpfen sie die höheren Schallwellenfrequenzen.
Somit können die aus den ineinandergefügten Hülsen 12 bestehenden Resonatoren auf
die Dämpfung von verschiedenen, sich
überlagernden Schallwellen-Frequenzbereichen
abgestimmt werden, indem die Tiefe, bis zu welcher die Hülsen ineinandergefügt werden,
und/oder das Querschnittsmaß der Wülste 20 verändert wird.
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Der durch die Wülste 20 gewährleistete Preßsitz hält die Hülsen während
des Zusammensetzens vor dem Einbau in das Gasleitrohr 10 in der gewünschten eingefügten
Einstell-Lage. Bei mehreren zusammengefügten Hülsen können diese beispielsweise
durch Schweißen oder auf ähnliche Weise starr an der Innenwand des Gasleitrohrs
10 angebracht werden, um die aus den Hülsen bestehenden Resonatoren zwecks Dämpfung
des Schallwellen-Geräuschpegels der Gase in innige akustische und thermische Ankopplung
mit den Gasen im Rohr zu bringen.
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In F i g. 4 ist eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Hülsenkonstruktion dargestellt, die aus einer Hülse 25 mit einem am einen Ende offenen
Hülsenkörper 26 besteht, während das andere Ende in einen Hals 27 mit geringerem
Durchmesser übergeht. Der Hals 27 des Hülsenkörpers 26 ist bei 30 verschlossen,
und der Hals ist mit an seinen Seitenwänden ausgebildeten, auswärts gewölbten Wülsten
31 versehen. Die Außenflächen der Wülste 31 liegen auf einem Kreis, dessen Durchmesser
etwa dem Innendurchmesser des Hülsenkörpers 26 entspricht. Dadurch können mehrere
Hülsen 25 mit Preßsitz ineinander gefügt werden und eine Resonatorenreihe bilden.
Die Wülste 31 halten Abschnitte der Seitenwände des Halses 27 einer Hülse 25 und
eines Hülsenkörpers 26 der nächstfolgenden Hülse, in die der Hals eingesetzt wird,
in einem bestimmten Abstand, wodurch ein mit dem Gasstrom und mit einer durch die
benachbarten Enden 30 der ineinandergefügten Hülsen und durch die Seitenwände der
Hülsen, in welche der Hals eingefügt ist, gebildeten Resonanzkammer in offener Verbindung
stehender Verbindungskanal ausgebildet wird. Die in der gewünschten Weise ineinandergefügten
Hülsen 25 können genauso in den Gasdurchgang eines Gasleitrohrs eingebaut werden
wie die Hülsen 12.
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Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hülsen ist in F
i g. 5 dargestellt, wobei mehrere ineinandergefügte Hülsen 35 an der Innenwand eines
Gasleitrohrs 36 angebracht sind. Jede Hülse 35 weist einen an seinem einen Ende
offenen Hülsenkörper 37 auf, dessen anderes Ende in einen Hals 38 mit geringerem
Durchmesser übergeht und an der dem Hülsenkörper 37 gegenüberliegenden Seite bei
39 geschlossen ist. Der Außendurchmesser des Halses 38 entspricht etwa dem Innendurchmesser
des Hülsenkörpers 37, so daß die Hülsen mit Preßsitz ineinandergefügt werden können,
um eine Resonatorenreihe zu bilden. In den Seitenwänden des Hülsenkörpers 37 jeder
Hülse sind ein oder mehrere auswärts gewölbte Wülste 40 ausgebildet, so daß bei
in das offene Ende des Körpers eingefügtem Hals 38 der nächsten Hülse die Wülste
und die darunter liegenden Abschnitte der Seitenwände des Halses einen oder mehrere
Verbindungskanäle 41 bilden, die in offener Verbindung mit dem Inneren des Gasleitrohrs
36 und einer durch die benachbarten Endwände 39 der beiden ineinandergefügten Hülsen
sowie durch die Seitenwände der Hülse, in welche die nächste Hülse eingesetzt ist,
gebildeten Resonanzkammer 42 stehen.
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In F i g. 6 ist noch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Hülsen dargestellt, bei der mehrere ineinandergefügte Hülsen 44 an der Innenwand
eines Gasleitrohrs 45 befestigt sind. Jede Hülse 44 weist einen an seinem
einen Ende offenen Hülsenkörper 46 auf, dessen anderes Ende in einen Hals 48 mit
geringerem Durchmesser übergeht und an der dem Hülsenkörper 46 gegenüberliegenden
Seite bei 50 geschlossen ist. Der Außendurchmesser des Halses 48 entspricht etwa
dem Innendurchmesser des Hülsenkörpers 46, so daß die Hülsen mit Preßsitz ineinandergefügt
werden können, um eine Resonatorenreihe zu bilden. In den Seitenwänden des Halses
48 jeder Hülse sind ein oder mehrere auswärts gewölbte Wülste 51 ausgebildet, so
daß bei in das offene Ende des Hülsenkörpers 46 eingefügtem Hals der nächsten Hülse
die Wülste 51 und die darüber liegenden Abschnitte der Seitenwände des Hülsenkörpers
einen oder mehrere Verbindungskanäle 52 bilden, die in offener Verbindung mit dem
Inneren des Gasleitrohrs 45 und einer durch die benachbarten Endwände 50 der beiden
ineinandergefügten Hülsen sowie durch die Seitenwände der Hülse, in welche die nächste
Hülse eingesetzt ist, gebildeten Resonanzkammer 54 stehen.
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Obgleich die Wülste der Hülsen gemäß den F i g. 1 bis 6 als geradlinig,
axial verlaufende Wülste dargestellt wurden, können sie selbstverständlich jede
beliebige Form aufweisen. Dabei ist es lediglich wichtig, daß die Wülste an solchen
Stellen der Hülsen ausgebildet sind, daß sie an ihren Enden sowohl gegenüber dem
Gasleitrohr als auch gegenüber der Resonanzkammer offene Verbindungskanäle bilden.
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In F i g. 7 ist ein schalldämpfendes Gasleitrohr dargestellt, in das
noch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hülsen eingebaut ist. Bei
dieser Konstruktion sind mehrere ineinandergefügte Hülsen 55 an der Innenwand eines
Gasleitrohrs 56 angebracht, von denen jede einen am einen Ende offenen Hülsenkörper
58 aufweist, dessen anderes Ende in einen Hals 60 mit geringerem Durchmesser übergeht
und an der dem Hülsenkörper gegenüberliegenden Seite bei 62 geschlossen ist. Der
Hals 60 weist einen geringeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Hülsenkörpers
58 auf und ist in den Hülsenkörper 58 der nächsten Hülse eingefügt, um die Seitenwände
der ineinandergefügten Hülsenenden zwecks Ausbildung eines Verbindungskanals 63
im Abstand voneinander anzuordnen. Dieser Verbindungskanal steht in offener Verbindung
mit dem Inneren des Gasleitrohrs 56 und einer Resonanzkammer 64, die durch die benachbarten
Endwände 62 der ineinandergefügten Hülsen und durch die Seitenwände der Hülse, in
welche die nächste Hülse eingesetzt ist, gebildet wird.
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Die Verbindungskanäle der durch die Hülsen gemäß den F i g. 1 bis
6 gebildeten Resonatoren werden durch Abändern der Querschnittsweite der Wülste
sowie der Tiefe, bis zu welcher die beiden Hülsen ineinandergefügt sind, abgestimmt.
Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 7 wird diese Abstimmung durch Verändern der
Tiefe, bis zu welcher die beiden Hülsen ineinandergefügt sind, sowie des relativen
Durchmessers von Hülsenhälsen und -körpern geregelt. Wenn der Durchmesser der Hälse
60 im Vergleich zum Durchmesser der Hülsenkörper 58 progressiv kleiner gemacht wird,
werden die Seitenwände der Hälse und der Körper bei ineinandergefügten Hülsen mit
größerem Abstand zueinander angeordnet, und die Resonatoren dämpfen progressiv niedrigere
Schallwellenfrequenzen.
Obwohl die beschriebenen Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen, die Resonatoren bildenden Hülsen kreisförmige Querschnitte
aufweisen und unmittelbar an der Innenwand eines länglichen Rohrs befestigt werden
können, können diese Hülsen selbstverständlich auch jeden anderen gewünschten Querschnitt
haben und auf jede beliebige Weise in einem Gasleitrohr befestigt werden. Das erfindungsgemäße
Gasleitrohr kann entweder für sich allein verwendet werden, wobei es sich vom Abgassammler
eines Motors unmittelbar zum gewünschten Gasaustrittspunkt erstreckt, oder in Verbindung
mit anderen Schalldämpferanlagen oder -bestandteilen eingesetzt werden, wobei es
in diesen Anlagen eine oder mehrere kurze schalldämpfende Rohrleitungen bilden kann.