DE1476582A1 - Schalldaempfer,insbesondere fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents
Schalldaempfer,insbesondere fuer BrennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung teaieht sich auf So3ialldämpfer und
dere auf Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen.
lnsbeaon-
teilte und beachrie"bene Auaführungsbeiapiel iat ein
fer für kleine Irennkraf^inaeahinen· Die
Das dargeε
Sohalldämi
danken der Erfindung aind jedoch blei Brennkraftmaaohinen
Sohalldämi
danken der Erfindung aind jedoch blei Brennkraftmaaohinen
Größe und
Die bishei gemachten Verauohe, einen akkustiachen filter s
verwenden schinen zi dämpfen t war bei kleine
reich« Bei weiae bei
im
bei Sehalldämpfern Jeder
um das Auspuffgeräusoh
kleinen Brennkraftmasohinen» wie sie beiapiele-Kettenaägen
verwendet werden, mufl die Größe dee
öröße anwendbar·
ron Zweitaktbrennkraftma ι Maaohinen nicht erfolg
Schalldämifere verringert werden u id dies führt dazu, daß
die filteigrenafre^uen* nioht tief genug liegt« Der Sohall
pegel einer Zweitaktbr'ennkraftraaeo line iat über ein breite ι
Irequenabind hinweg sehr hooh, und deshalb »uß auch daa
' Weiterhin / «aaohinen
ader
Bereich der tiefen Prequceneen gedämpft werden»
sind die Schallwellen, ( it von Zweltaktbrennkraf%-abgegeben werden, Züge von diskreten Druokpuleen
alt einer Härte von Schockwellen· Deshalb können die Geaetee,
die für übliche akkuatiache Erscheinungen verwendet werden,
nicht voll angewendet werden.
Ea wurde nun gefunden, daß durch daa Einaetzen eines Blattes
öder einer Zunge in den Abgasatrom die Druekpulae mit »teilen Yordefflanken geglättet werden, d#h· daS dieae Druckpulae
abgeatumpf t werden und daß die Seräuachenergie über
eine größere Zeitperiode verteilt wird, Dieae Maßnahme bewirkt,, daß die aoharfen, hohen Geräuachspitzen abgeschwächt
oder gedämpft oder ausgefiltert werden» Hen hohen intermittierenden
Pulsen von aehr kurzer Dauer wird durch die Trag»
heit und die federkraft dea dünnen Blattes oder der dünnen
Zunge entgegengewirkt, welche freitragend am Sehalldämpfer
angeordnet ist, um an der Auatrittaöffnung ala Ventil zu
wirken· Die Zunge ihreraeits führt die Energie in den Abgasstrom
zurück. Die Metallzunge muß derart ausgelegt sein, daß sie dick genug ist, um eine Resonanz auszuschalten, die
so hohe Belastungen erzeugen könnte, daß die Zunge zeratört
würde und ferner muß aie dünn genug sein, um einen Hüokdruck
auszuschalten, der zu einem leistungsverluat der Brennkraftmaachine
führen könnb.
Die Zungen- oder Blattabmeasungen sind derart, daß die Resonanzfrequenz
oberhalb der höchsten Abgaspulsfrequens der Brennkraftmaschine liegt, und die Steifheit der Zunge ist so
gering als möglioh, um übermäßige Eüc3;drueke au verhindern·
Die Auslenkung der Zunge oder des Hartes muß durch einen
Anschlag begrenzt werden· Die form desf Zungenanschlages
und dessen Abstand von der Austritts Öffnung werden von den
Bedingungen des Abgasaustrittes und den zulässigen Spannungagrößen
für die Zunge bestimmt· Die Konfiguration des Zungenanschlags kann an die voll ausgelenkte Jon», der
> Zunge angepaßt sein« Ss wurde empirisch gefunden, daß die
Abgase als eine gleiohförmig verteilte Last auf die Zunge •einwirken und somit wird die Konfiguration des ZungenanaoHa-
ges
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gea durch die Verbiegungskurve eines Ireiträgere bestimmt,
der duroh eine gleichförmig verteilte Last belastet let. Die
Abgasöffnung an der Zunge und die Biasohinenabgaaöffnung oder
die Einlaßöffnung dea Schalldämpfera sind derart ausgelegt,
daß diese im wesentlichen den gleichen Querschnitt haben·
.Es ist ein Ziel der Erfindung, einen verbesserten Schalldämpfer 212m Dämpfen von Geräuschen su schaffen·
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen eu schaffen, der ein Zungenventil
an der Sohalldämpferaualaßöffnung aufweist, wobei die Zungenauslenkung
duroh einen Anschlag bestimmt wird, der die Biögekurve eines durch eine gleichförmige Last belasteten Trägers hat. ;
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen Schalldämpfer zu schaffen, in welchem Druckpulse mit steilen Torderflanken
geglättet und abgestumpft werden, und in welchem die Geräusohenergie
über eine größere Zeitperiode mittels eines Zungenventile
an der Schalldämpferaustritteöffnung verteilt wird·
Ea ist ferner Ziel der Erfindung, einen Schalldämpfer zu
schaffen, in welchem starke, intermittierende Pule· von sehr ί
kurzer Dauer duroh die Trägheit und die Federkraft einer dünnen, frei tragenden Metallzunge an der Abgas Öffnung des
Schalldämpfers beeinfluß werden, wobei die Zunge die Energie in den Abgasstrom zurüokleitet.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen Schalldämpfer zu schaffen, in welchem der Sohallpegel etwa θ Deoibel tiefer j
liegt als bei einem Hohlraum-Abgaarohreohalldämpfer von gleicher
Größe und Form· Es sei bemerkt, daß ein Abfall von -6 Deoibel einer Verringerung dea Sohallpegele um 5OjL entspricht.
Es
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Es ist auch Ziel der Erfindung, einen kleinen Schalldämpfer
zu schaffen, in welchem der Geräuschpegel wesentlich tiefer ist als der, der bisher bei Schalldämpfern von equivalenter
Größe ermöglicht wurde. Beispielsweise existiert eine sogenannte Daumenregel für das Sdalldämpfervolumen, und die besagt, daß der Schalldämpfer ein Volumen haben soll, welches
dem Zehnfachen des Hubvolumens der Brennkraftmaschine entspricht.
Wenn beispielsweise eine Brennkraftmaschine ein Hubvolumen vom etwa 50 our (3>3 cubic inch) hat, waren bis-
3 her Schalldämpfer erforderlich, die ein Volumen von 500 om
(33,3 cubic inch) haben, Erfindungsgemäß weist ein equivalenter
Schalldämpfer ein Volumen von etwa 112 om (7 cubio inch)
auf. Es ist von außerordentlicher Bedeutung, daß der Geräuschpegel von Brennkraftmaschinen wie beispielsweise von Brennkraftmaschinen
von Kettensägen gedämpft wird, wobei bei diesen Brennkraftmaschinen bisher der Geräuschpegel das Gehör
der Arbeiter schwer geschädigt hat.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung sollen in der folgenden
Beschreibung und unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:
!ig. 1 eine teilweise gesohnittene Seitenansicht einer Zweitaktbrennkraftmaschine
mit einem erfindungagemäßen
S challdämpfer,
Pig«, 2 eine Draufsicht auf den in Mg. 1 dargestellten Schalldämpfer,
Pig, 3 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 3-3 der Fig. 2 und
Fig. 4 eine schematische Ansicht, welche die Biegekurve eines
Trägers darstellt, der durch eine gleichmäßig verteilte Last belastet ist, wobei diese Darstellung verwendet
wird, um die Kurve des Zungenanschlages für das Schalldämpforzungenventil zu bestimmen.
In
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In Pig. 1 iat eine Zweitaktbrennkraftmaschine 10 dargestellt,
die eine Auspufföffnung 11 aufweist* An der Brennkraftmaschine
iat ein metallischer Schalldämpfer 12 "befestigt, und dieser
Schalldämpfer hat die Form eines rechtwokigen Prismas. Der Schalldämpfer weist eine Einlaßöffnung 13 auf, die mif der
Auspufföffnung 11 der Brennkraftmaschine fluchtet und den
gleichen Querschnitt hat.
Der Schalldämpfer besteht aus zwei napfförmigen Teileny und
zwar aus einem Boden 17 und einem Deckel 18« Der Deckeljweist
einen Bandabschnitt auf» der über dem Bodenabschnitt sitzt,
und mit diesem Handabschnitt werden die beiden Teile aneinander -befestigt.
Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, weist der Deckel 18 eine
kreisförmige Auslaßöffnung 19 auf, die im wesentlichen den gleichen Querschnitt hat wie die Auspufföffnungen 11 und 13·
Einen Teil der Öffnung bildet ein Bund 20* Außerhalb dea
Deckels erstreckt sich diagonal über dem Deckel ein Zungenventil 23 und ein Zungenanschlag 24· In der Draufsicht haben,
wie Pig. 2 zeigt, die Zunge und der Ansohlag die gleiohe Porm und erstrecken sich über die gleiohe Länge» Beide Teile
sind am Deckel 18 mittels dreier Schrauben befestigt, die sich durch den Deckel hinduroh erstrecken und die in einen
Halterungablock 26 eingeschraubt sind. Die Zunge 23 ist sehr flexibel u^id hat eine Dicke von etya Ot35om (0,014 inoh) und
ist etwa 2!,8 cm (1 1/8 Inoh) breit>
Die Länge des Hebelanschnittes,! d.h. die Länge dea Teiles, der sich von der Halterung
durch die beiden Schrauben, die dem freien Ende am näohaten
liegeh, forteratreokt, wobei es sich hier um das freie
Ende 29 hajadelt, beträgt etwa 3,4 ma. (1 3/4 inoh). Die Zunge
aollte aus einer hoohfesten Legierung hergestellt werden, wie
beispielsweise aus einer Kobald-Ghrom-Nioke!-Legierung, die
BiegeermUdungsspannungen von etwa 10500 kg/cm (150.000
pounds per square inch) bei 5380C (100O0F) widerstehen kann.
Wie
10985^/0196
Wie Pig. 3 zeigt, ist die Zunge flaoh und bedeckt normalerweise
die Auslaßöffnungο Der Zungenanschlag 24 ist steif
und starr, und wird durch die Vibrationen der Zunge während des Betriebes nicht bewegt·
Pur eine Zweitaktbrennkraftmasohine, die wie die dargestellte
3 1/2 IS hat und einen Hubraum τοη etwa 50 xm (3,3 cubic
* inch) hat ein Schalldämpfer, wie beispielsweise der Schalldämpfer
12, ein Volumen von etwa 112 cm (7 cubic inch) und es wurde gefunden, daß dieser Schalldämpfer ausreichend ist.
Dieses Volumen umfaßt den Einlaß 13, und die speziellen Abmessungen des schachtelartigen Teiles des Schalldämpfers
betragen etwa 5 (2 inch) mal 7 cm (2,75 inch) mal 3,2 cm
(1,3 inch)· Dieser Aufbau unterscheidet sich ganz grundsätzlich von einem Schalldämpfer der bekannten Art, der gemäß der
zitierten Daumenregel, welche fordert, daß das Schalldämpfervolumen öTas Zehnfache des Hubvolumens der Brennkraftmaschine
beträgt, in diesem Pail etwa 500 onr betragen müßte· Der Einlaß
13 des beschriebenen Schalldämpfers hat einen Querschnitt von etwa 3 om (0,4§4 square inch) und der Auslaß hat einen
Querschnitt von etwa 2,8 cm (0,442 square inch).
Es wurde gefunden, daß die maximale Ausbiegung des Zungenanschlagea
am freien Ende 30, die erforderlich ist, damit sich das Zungenventil weit genug öffnen kann, etwa 0,7 cm (0,300
inch) beträgt» Dies bedeutet, daß die Innenseite des freien Endes 30 in diesem Abstand von der Oberfläche des Deckels
18 des Schalldämpfers angeordnet werden muß. Von dieser Abmessung aus kann die Krümmungskurve des Zungenschlages bestimmt
werden·
Da gefunden wurde, daß die Abgase auf die Zunge wie eine gleichförmig verteilte last einwirken, ist die Biegekurve
der Zunge die eines Freiträgers, der duroh eine gleichförmig
verteilte last belastet ist, wie es in Fig« 4 gezeigt ist.
Die
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Die Bewegung der Zunge muB ."begrenzt werden, und diea erfolgt
durch den Zungenanschlag. Damit "bei der Bewegung der
Zunge kein Bruch auftreten kann, muß die Biegekurve des
Zungenanschlages gleich der Biegekurve der Zunge sein,
das heißt gleich der Biegekurve eines freiträgers, der an
einem Ende eingespannt ist und der durch eine gleichförmig verteilte East belastet ist, -
Die Standardformel zur Bestimmung der Biegekurve eines Ireiträgers,
der durch eine gleichförmig verteilte Last "belastet ist, ist die folgendes
Y ■' mm; (χ4 ~4Ι)5χ + 5l4)
Y ■ mm; (
In dieser Formel "bedeutet: E = den Elastizitätsmodul, I =
das Trägheitsmoment, ¥ = das Gesamtgewicht des Trägers in
Pfund, L = die Gesamtlänge des Sebelabschnittes des Trägers,
d.h. die länge von der Einspannung bis zum freien Ende, Y «■
die Auslenkung gegenüber der Horizontalen, X = den horizontalen Abstand vom freien Ende zu irgend einer Stelle der
Auslenkung Y. lür eine bekannte Größe L, und zwar für 3,4 cm
(1,75 inch) beim dargestellten Schalldämpfer wurde gefunden, daß der Maximalwert von Y bei X 0,7 om (0,30 inch) beträgt.
Dieser Maximalwert wird als "D"(delta) bezeichnet. Die-
'max
ser Viert für Y ist der, der erforderlich ist, um einen richtigen
Austritt der Abgase zu ermöglichen, ohne daß dadurch ein!
übermäßiger Rüokdruok erzeugt wird. Um die obige Gleichung
zu lösen, wird für X = 0 und für das Maximum von Y =0,3
eingesetzt. Dies ergibt:
y = 3W = ν = c (°-^5 x °+ ?^y =
WL-
Unter Berückaichtigung der Beziehung
W =■ ο α ■·■■■'■
EI
EI
* und
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und durch Einsetzen dieser Formel ergibt sich
Wenn verschiedene Werte für X in diese Gleichung eingesetzt werden, so wird die Lösung Y wie folgt bestimmt:
X 1.75 1.5 1.25 1.00 «75 .50 .25 0
YO .011 .041 .081 .132 «187 .243 .300
Wenn die vorstehenden Werte beim Blattanschlag 24 verwendet
fe werden, um dessen Form zu bestimmten, so ist diese in der richtigen Weise gekrümmt, so daß, wenn das Blatt 23 durch die
Abgase in Schwingung versetzt wird, sich das Blatt so bewegt, daß es in vollständiger Anlage gegen den Anschlag über die
gesamte Länge kommt. Dadurch ist es möglich, daß die Zunge in der richtigen Weise arbeitet, ohne daß diese Zunge beschädigt
werden kann. Wenn die Zungenbewegung nicht in dieser Weise begrenzt wird, so daß sich die Zunge nicht in richtiger
Weise entsprechend der Form des Blattanschlages verbiegt,
besteht eine große Gefahr, daß die Zunge bricht.
Die vorstehenden Ausführungen legen die Erfindung und die erzielten
Vorteile ,dar, und es ist klar, daß Zahlreiche Abän-►
derungen in der Form, in der Konstruktion und in der Anordnung der Teile gemacht werden können, und daß diese Abänderungen
im Rahmen der Erfindung liegen. Die Erfindung ist keinesfalls
auf die dargestellte und beschriebene Ausführungsform beschränkt.
PAD
Claims (7)
1. Schalldämpfer, insbesondere für Zweitaktbrennkraftmasohinen
mit einem geschlossenen Gehäuse, welohea eine Expan— aionskammer bildet und mit einem Einlaß und einer' Auslaß-*
öffnung, gekennzeichnet durch eine verhältnismäßig dünne,
langgestreckte, flexible, metallische Zunge (23)> die mit einem Ende an einer Stelle an einer Wandung (18) des Gehäuses
befestigt ist, und die sich außen über eine Wandung des Gehäuses erstreckt, wobei ein freies Ende (29) der Zunge,
welches dem festen Ende gegenüberliegt, sich über die
Auslaßöffnung (19) erstreckt, einen starren Zungenanschlag
(24)f der außerhalb der Zunge liegt, und der im wesentlichen die langgestreckte Konfiguration der Zunge hat, wobei
der Anschlag ein Ende hat, welches an einer Stelle am festen Ende der Zunge und an der darunter liegenden Wand
befestigt ist, wobei dieser Anschlag ein freies Ende (30) aufweist, welches sich über die Zunge und die Auslaßöffnung
(19) erstreckt, wobei das feste Ende des Anschlages vom Auslaß um eine Streoke entfernt liegt, die ausreicht,
daß sich das Blatt vom Auslaß fortbewegen kann, um eine
Auslaßöffnung zu bilden, und woljiei der Anschlag vom festen
Ende weg nach außen graduell gebogen ist, und zwar derart, daß das freie Ende in einem ausreichenden Abstand vom Auslaß
angeordnet ist, derart, daß die Abgase das Blatt gegen
den Anschlag drücken können«
2. Sohalld^mpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Krüinmungskurve des Ansohlage;a vom festen Punkt fort
im wesentlichen gleich der Krümmungskurve eines Ireiträgers
ist, defc durch eine 'gleiohförmig verteilte last belastet
iat, wobei die Zunge durch die Abgase derart verbogen werden
kann, d&ß sie sich über ihre gesamte länge gegen den Anschlag anlegen kann,
3. Schalldämpfer nach Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet, daß
die
OWGlNAL INSPECTED
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die Zunge derart bemessen iat, daß deren Resonanzfrequenz
über der höchsten Abgaspulsfrequenz der Brennkraftmaschine liegt, und daß deren'Steifheit so klein als
möglich ist, um einen übermäßigen Rückdruck auszuschalten, der zu einem Leiatungsverlust führen würde»
4· Schalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß Zunge und Anschlag konkurrent sind, wenn die Zunge gegen
den Anschlag durch den Abgasdruck angelegt ist.
5» Schalldämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die ZungeVlerart bemessen ist, daß deren Resonanzfrequenz über der höchsten Abgaspulsfrequenz der Brennkraftmaschine
liegt und daß deren Steifheit so gering als möglich ist, um einen überschüssigen Rüokdruck zu verhindern,
der einen Leistungsverlust erzeugen würde·
6, Schalldämpfer nach Anspruch 1 für eine Zweitaktbrennkraftmaschine,
die einen hohen Schallpegel über e inen großen Irequenzbereich erzeugt, und die Schallwellen in Ketten von
diskreten Druckpulsen mit steilen Vorderflanken erzeugt,
welche die Härte von Schockwellen haben, wobei der Einlaß des Schalldämpfers mit dem Auslaß der Brennkraftmaschine
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung des Anschlages vom festen Punkt im wesentlichen gleich der
Krümmung des Freiträgera ist, der duroh eine gleichförmig verteilte last belastet iat, wobei d ie Zunge derart ausgebildet
und angeordnet ist, daß diese duroh die Abgase, verbogen werden kann, um sich über ihre gesamte Länge gegen
den Anschlag anzulegen.
7. Schalldämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zunge derart bemessen ist, daß deren Resonanzfrequenz oberhalb der höchsten Abgaspulsfrequenz der Brennkraftmaschine
liegt und daß deren Steifheit so gering als möglioh ist, um einen Rückdruck zu verhindern, der sonst
einen Leistungsverlust erzeugen würde·
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H76582
8· Schalldämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß Zunge und Anschlag einander decken, wenn die Zunge
gegen den Anschlag durch die Abgase verbogen ist«
9ο Schalldämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zunge derart bemessen ist, daß deren Resonanzfrequenz
über der höchsten Abgaspulsfrequenz der Brennkraftmaschine liegt, und daß deren Steifheit niedrig genug
ist, um Eiickdrucke zu verhindern, die sonst die leistung
beeinträchtigen wurden.
Le e rs e i t e
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US535185A US3318412A (en) | 1966-03-17 | 1966-03-17 | Muffler with reed valve |
US53518566 | 1966-03-17 | ||
DEM0072044 | 1966-12-16 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1476582A1 true DE1476582A1 (de) | 1971-12-23 |
DE1476582C DE1476582C (de) | 1973-07-05 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4323642A1 (de) * | 1993-07-15 | 1995-01-19 | Hatz Motoren | Schalldämpfer für Verbrennungsmotor, insbesondere Einzylinder-Dieselmotor |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4323642A1 (de) * | 1993-07-15 | 1995-01-19 | Hatz Motoren | Schalldämpfer für Verbrennungsmotor, insbesondere Einzylinder-Dieselmotor |
WO1995002754A1 (de) * | 1993-07-15 | 1995-01-26 | Motorenfabrik Hatz Gmbh & Co. Kg | Schalldämpfer für verbrennungsmotor, insbesondere einzylinder-dieselmotor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1126657A (en) | 1968-09-11 |
SE318585B (de) | 1969-12-15 |
FR1507576A (fr) | 1967-12-29 |
US3318412A (en) | 1967-05-09 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |