DE3308130A1

DE3308130A1 - Nachschalldaempfer

Info

Publication number: DE3308130A1
Application number: DE19833308130
Authority: DE
Inventors: Rainer 7270 Nagold Diez
Original assignee: Friedrich Boysen GmbH and Co KG
Current assignee: Friedrich Boysen GmbH and Co KG
Priority date: 1983-03-08
Filing date: 1983-03-08
Publication date: 1984-09-13
Also published as: DE3308130C2; IT8447810A0; FR2542374A1; IT1177584B; FR2542374B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Nachschalldämpfer mit einem Gehäuse, welches durch Zwischenwände in mehrere in Längsrichtung des Gehäuses hintereinanderliegende Kammern unterteilt ist, mindestens einem Abgaseingangsrohr, welches von der einen Gehäusestirnseite her in das Gehäuse hineinführt, mehrere Zwischenwände durchsetzt und über Perforationen und/oder eine endseitige Öffnung mit zwei hintereinanderliegenden, von der einen Gehäusestirnseite entfernten Eingangskammern verbunden ist, mindestens einem Abgasausgangsrohr, welches über Perforationen und/oder eine endseitige Öffnung mit einer von der anderen Gehäusestirnseite entfernten Ausgangskammer ohne direkte Verbindung zum Abgaseingangsrohr verbunden ist, mehrere Zwischenwände durchsetzt und durch die andere Gehäusestirnseite hindurch austritt, und zwei innerhalb des Gehäuses angeordneten Verbindungsrohren, von denen jedes eine der Eingangskammern mit der Ausgangskammer verbindet.

0 Entsprechende Nachschalldämpfer sind auf dem Markt und zeichnen sich durch hohe Lebensdauer aus, da sowohl das Abgaseingangsrohr innerhalb der von ihm durchsetzten Kammer an der einen Gehäusestirnseite als auch das Abgasausgangsrohr innerhalb der von ihm durchsetzten Kammer an der anderen Gehäusestirnseite keinerlei die Struktur der Rohre schwächende perforierte Wandungen aufweisen und mittels der jeweiligen Gehäusestirnwand und der jeweils benachbarten Zwischenwand wirksam festgelegt werden,- so daß im Bereich der ■ schwingungsmäßig im allgemeinen stark beanspruchten Gehäusestirnwände eine besonders stabile Struktur gewährleistet ist. Darüber hinaus kann eine breitbandige Dämpfung erzielt werden, indem der durch die Ausgangskammer und das Ausgangsrohr gebildete Resonator auf tiefe Frequenzen und die durch jeweils eine Eingangskammer und ein Ver-

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bindungsrohr gebildeten weiteren Resonatoren auf mittlere bzw. hohe Frequenzen abgestimmt werden. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß das jeweilige Kammervolumen sowie die Rohrlänge entsprechend bemessen werden; das Dämpfungsmaximum liegt bei umso tieferen Frequenzen, je größer die Kammer und/oder je länger das Rohr des jeweiligen Resonators ist. Die Dämpfung wird noch dadurch begünstigt, daß der Abgasstrom mehrfach reflektiert wird.

Weiterhin ist' bei diesem bekannten Nachschalldämpfer vorteilhaft, daß sich die Dämpfungseigenschaften auch bei längeren Betriebszeiten nur wenig ändern, da innerhalb des Schalldämpfergehäuses keinerlei Absorptionsmaterial angeordnet werden muß, welches erfahrungsgemäß nur eine relativ geringe Lebensdauer hat, insbesondere wenn der angeschlossene Motor jeweils nur kurzzeitig benutzt wird.

0 Aufgabe der Erfindung ist es, den oben beschriebenen Nachschalldämpfer im Hinblick auf zukünftig verschärfte Vorschriften dahingehend zu verbessern, daß vor allem Geräuschspitzen, wie sie beim Beschleunigen von Kraftfährzeugen etwa nach einem Stop auftreten, besonders wirksam gedämpft werden, um auch in der Nähe verkehrsmäßig hochbelasteter Kreuzungen einen geringen Geräuschpegel erreichen zu können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Verbindungsrohredie Ausgangskammer durchsetzen und in die an die eine Stirnseite des Gehäuses angrenzende Kammer münden, welche mit der benachbarten Ausgangskammer über Perforationen in der Zwischenwand und/oder in den Verbindungsrohren verbunden ist.

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Die mit der Ausgangskammer über kurze Wege verbundene Kammer an der einen Gehäusestirnseite läßt sich bei entsprechenden Abmessungen auf die beim Beschleunigen im mittleren Frequenzbereich verstärkt auftretenden Schwingungen abstimmen, so daß in diesem Frequenzbereich keine Geräuschspitzen auftreten können.

Durch unterschiedliche Anordnung der Perforationen an der Zwischenwand zwischen der Kammer an der einen Gehäusestirnseite und der Ausgangskammer und an den Verbindungsrohren läßt sich unterschiedlichen Fahrzeug- und Motorengrößen Rechnung tragen.

Bei kleineren Fahrzeugen, die hinsichtlich der Baugröße des Nachschalldämpfers recht enge Grenzen setzen und aufgrund der im allgemeinen verwendeten Motoren mit relativ geringer Zylinderzahl ein relativ niederfrequentes Geräuschspektrum erzeugen, ist es vorteilhaft, wenn die Zwischenwand zwischen der Kammer an der einen Gehäusestirnseite und der Ausgangskammer perforiert ist und die mit endseitigen öffnungen in die Kammer an der einen Stirnseite mündenden Verbindungsrohre innerhalb der von ihnen durchsetzten Ausgangskammer geschlossene Wandungen aufweisen. In diesem Fa\Lle bilden die genannte stirnseitige Kammer sowie die damit über die perforierte Zwischenwand unmittelbar verbundene Ausgangskammer einen sehr großen Raum, der zusammen mit dem Ausgangsrohr einen Resonator für vergleichsweise tiefe Frequenzen bildet. Andererseits bewirkt die perforierte Zwischenwand eine gewisse Trennung der stirnseitigen Kammer von der Ausgangskammer, so daß die letztere zusammen mit dem Ausgangsrohr einen Resonator für mittlere bzw. mitteltiefe· Frequenzen bildet, während die genannte stirnseitige Kammer - für sich alleine betrachtet - zur Dämpfung mittlerer bis hoher Frequenzen beiträgt.

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Ein ähnliches Verhalten wird erreicht, wenn sowohl die Zwischenwand zwischen der Ausgangskammer und der angrenzenden stirnseitigen Kammer als auch die Wandung der Verbindungsrohre innerhalb der Ausgangskammer perforiert sind. Diese Ausführungsform kann darüber hinaus insofern vorteilhaft sein, als durch Aufteilung des die Verbindungsrohre durchströmenden Abgases auf die genannte stirnseitige Kammer sowie die Ausgangskammer eine besonders gleichmäßige thermische Belastung des Nachschalldämpfers erreicht wird. Darüber hinaus sind die Drosselwiderstände etwas geringer, was hinsicht- ^: lieh der Leistungsausbeute vorteilhaft sein kann.

Bei größeren Fahrzeugen mit vielzylindrigen Motoren, deren Geräuschspektrum auch bei niedrigen Drehzahlen aufgrund der hohen Zylinderzahl innerhalb eines vergleichsweise hohen Frequenzbereiches liegt, ist es in der Regel vorteilhaft, wenn die Zwischenwand zwischen der Kammer an der einen Gehäusestirnseite und der benachbarten Ausgangskammer geschlossen ist und die mit endseitigen Öffnungen in die Kammer an der Stirnseite mündenden Verbindungsrohre innerhalb der Ausgangskammer perforierte Wandteile aufweisen. Bei diese^r Anordnung ist die genannte stirnseitige Kammer der Ausgangskammer ausschließlich nebengeschaltet, wobei die stirnseitige Kammer je nach Volumen und Abstand zwischen den endseitigen Öffnungen und den innerhalb der Ausgangskammer angeordneten Perforationen der Verbindungsrohre als Resonator für mittlere bis mittelhohe Frequenzen wirkt, während die Ausgangs-0 kammer je nach ihrem Volumen sowie der Länge des Ausgangsrohres tiefere Frequenzen abschwächt.

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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Abgaseingangs- und Abgasausgangsrohre doppelt angeordnet, um einerseits eine erhöhte Leistungsausbeute zu erzielen und andererseits durch relativ geringe Rohrquerschnitte Schwingungen der Rohrwandungen zu verhindern.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Zwischenwände mit den Abgaseingangs-, Abgasausgangs- und Verbindungsrohren zu einer in den rohrartigen Mantel des Gehäuses einsetz- bzw. einschiebbaren Einheit verbunden. Dadurch wird einerseits der Herstellungsaufwand vermindert, andererseits wird eine besonders hohe mechanische Stabilität des Nachschalldämpfers erreicht, indem die genannte Einheit einen rahmenartigen, steifen Verbund bildet, der durch den Mantel zusätzlich versteift wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten AusführungsbeispielGs erläutert, welches in der Zeichnung· dargestellt ist. Dabei zeigt

Fig. 1 einen horizontalen Längsschnitt durch den Nachschalldämpfer gemäß der Schnittlinie I-I in Fig. 3,

Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt gemäß der

Schnittlinie II-II in Fig. 3 und Fig. 3 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie

III-III in Fig. 1.
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Das insgesamt mit 1 bezeichnete Gehäuse des Nachschalldämpfers ist mittels Zwischenwände 2 bis 4 in vier in Längsrichtung des Gehäuses 1 hintereinanderliegende Kammern 5 bis 8 unterteilt. Dabei sind die Kammern und 8 als Eingangskammern angeordnet, indem zwei Abgas-

eingangsrohre 9 und 10, welche die eingangsseitige Stirnwand 11 des Gehäuses 1 sowie die Zwischenwände und 3 durchsetzen, über endseitige Öffnungen 12 bzw. Perforationen 13 unter Aufteilung des Abgasstromes in die Eingangskammern 7 und 8 münden. Die Kammer 6 ist als Ausgangskammer angeordnet, indem doppelt angeordnete Abgasausgangsrohre 14 und 15, welche die Zwischenwände 3 und 4 sowie die ausgangsseitige Stirnwand 16 des Gehäuses 1 durchsetzen, mit der Ausgangskammer 6 über endseitige Öffnungen 17 sowie Perforationen 18 verbunden sind.

Zwischen der stirnseitigen Eingangskammer 8 sowie der an der eingangsseitigen Stirnwand 11 angeordneten Kammer 5 ist ein Verbindungsrohr 19 angeordnet, welches die Zwischenwände 2 bis 4 durchsetzt und mit der Eingangskammer 8 über eine endseitige Öffnung 20 sowie Perforationen 21, mit der Ausgangskammer 6 über Perforationen 22 und mit der Kammer 5 über seine andere endseitige Öffnung 23 verbunden ist. Zwischen der Eingangskammer 7 und der Kammer 5 ist ein weiteres Verbindungsrohr 24 angeordnet, dessen ausgangsseitiges Stirnende von der mit ihm verbundenen Zwischenwand 4 abgeschlossen wird. Dieses Verbindungsrohr 24 weist innerhalb der Eingangskammer 7 sowie der Ausgangskammer Perforationen 25 bzw. 26 auf und mündet mit einer endseitigen Öffnung 27 in die Kammer 5.

Das durch die Abgaseingangsrohre 9 und 10 einströmende Abgas wird also zunächst auf die Eingangskammern 7 und 8 aufgeteilt. Von dort strömt das Abgas in die Verbindungsrohre 19 bzw. 2 4 und gelangt über die in deren Wandungen angeordneten Perforationen 2 2 bzw. 26 in die Ausgangskammer 6, der die Kammer 5 über die endseitigen

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Öffnungen 23 und 27 der Verbindungsrohre 19 und 24 sowie die vorgenannten Perforationen 22 und 26 nebengeschaltet ist. Von der Ausgangskammer 6 strömt das Abgas in die Abgasausgangsrohre 14 und 15 nach auswärts.

Die Eingangskammern 7 und 8 bilden jeweils zusammen mit dem zugeordneten Verbindungsrohr 19 bzw. 24 einen vom Abgas durchströmten Resonator für mittlere bis hohe Frequenzen, während die Ausgangskammer 6 zusammen mit den Abgasausgangsrohren 14 und 15 einen Tieftonresonator bildet, dem in Form der Kammer 5 sowie der Abschnitte der Verbindungsrohre 19 und 14 zwischen den endseitigen Öffnungen 23 bzw. 27 und den Perforationen 22 bzw. 26 ein Resonator für mittlere bis hohe Frequenzen nebengeschaltet ist.

Abweichend von der dargestellten Ausführungsform, bei der sämtliche Zwischenwände 2 bis 4 geschlossen sind, kann die Zwischenwand 2 perforiert sein. Entsprechend dem Gesamtquerschnitt der Perforationen wird dabei die Trennung zwischen den Kammern 5 und 6 teilweise aufgehoben, so daß diese Kammern 5 und 6 - in gewissem Umfange - eine einzige Kammer mit vergleichsweise großem Volumen bilden, die auch bei relativ kurzen Abgasausgangs-

!5 rohren 14 und 15 zur Dämpfung tiefer Frequenzen beiträgt. Andererseits bewirkt die perforierte Zwischenwand 2 auch eine gewisse Trennung zwischen den Kammern 5 und 6, so daß die Ausgangskammer 6 zusammen mit den Abgasausgangsrohren 14 und 15 und die Kammer 5 zusammen mit den die 0 Kammern 5 und 6 verbindenden Abschnitten der Verbindungsrohre 19 und 24 einen Resonator für mittlere bzw. einen Resonator für höhere Frequenzen bilden.

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Bei einer weiteren abgewandelten Ausführungsform ist vorgesehen, die Zwischenwand 2 perforiert auszubilden und die Verbindungsrohre 19 und 14 im Bereich der Ausgangskammer 6 mit geschlossenen Wandungen anzuordnen. In diesem Falle haben die Verbindungsrohre 19 und 2 4 zwischen den Eingangskammern 7 und 8 sowie der Kammer 5 relativ lange geschlossene Abschnitte, so daß auch bei relativ kleinen Eingangskammern 7 und 8 vergleichsweise tiefe Frequenzen gedämpft werden. Im übrigen können die Kammern 5 und 6 wiederum aufgrund der nur teilweise

vorhandenen Abtrennung durch die perforierte Zwischenwand • 2 - in gewissem Umfange - als ein Raum betrachtet werden, der zusammen mit den Abgasausgangsrohren 9 und 10 einen Resonator für vergleichsweise tiefe Frequenzen bildet.

Gleichzeitig dämpft die Kammer 5 - für sich betrachtet hohe Frequenzen, während die Ausgangskammer 6 - für sich betrachtet - zusammen mit den Abgasausgangsrohren 9 und als Resonator für mitteltiefe Frequenzen anzusehen ist.

Bei allen Ausführungsformen der Erfindung bilden die Zwischenwände 2 bis 4 zusammen mit den Abgaseingangsrohren 9 und 10, den Abgasausgangsrohren 14 und 15 und den Verbindungsrohren 19 und 24 eine rahmenartige steife Einheit, welche sich in den rohrförmigen Mantel 28 des Gehäuses 1 von einem Stirnende aus einschieben läßt. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform sind die am Mantel 28 anliegenden Ränder der Zwischenwände 2 bis 4 zur Eingangsseite des Gehäuses 1 hin abgewinkelt, dementsprechend erfolgt hier das Einschieben von der Eingangsseite aus.

Gegebenenfalls genügt für die Festlegung der Zwischenwände 2 bis 4 am Mantel 28 der Kraftschluß zwischen dem Mantel 28 und den abgewinkelten Rändern der Zwischenwände 2 bis Jedoch ist auch eine zusätzliche Verbindung durch punkt- oder bereichsweise Schweißungen möglich.

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Die Verbindung der Zwischenwände 2 bis 4 mit den Rohren 9, 10, 14, 15, 19 und 24 erfolgt durch Verschweißen der (in der Zeichnung) zur Eingangsseite des Gehäuses 1 hin abgewinkelten Ränder der von den genannten Rohren durchsetzten Öffnungen in den Zwischenwänden 2 bis 4. Zuvor werden die genannten Rohre von der den Öffnungsrändern gegenüberliegenden Seite der Zwischenwände 2 bis 4 aus in dieselben eingeschoben bzw. die Zwischenwände 2 bis 4 (in der Zeichnung) von links nach rechts auf die genannten Rohre aufgeschoben.

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Claims

GRÄMKOW, MANlTZ & FINSTERWALD

Anmelderin:

Friedrich Boysen GmbH & Co. KG Friedrich Boysen-Straße 14-17 7272 Altensteig

DEUTSCHE PATENTANWÄLTE

WERNER CRÄMKOW · D1PL.-1NG.

DR. CERHART MANITZ · DIPL.-PHYS.

MANFRED FINSTERWALD · DIPL.-INC. DIPL.-WIRTSCH.-IN DR. HELIANE HEYN · DIPL.-CHEM.

HANNS-JÖRG ROTERMUND · DIPL.-PHYS.

BRITISH CHARTERED PATENT ACENT JAMES G. MORGAN · 8. SC. (PHYS.). D. M. S.

ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT

SEELBERCSTRASSE 23/25

7000 STUTTGART 50 (BAD CANNSTATT)

IHR ZEICHEN

UNSER ZEICHEN

B 97 - Ro/Bt

7. März 1983

Nachschalldämpfer

Ansprüche

/ 1.1 Nachschalldämpfer mit

^—' - einem Gehäuse, welches durch Zwischenwände in mehrere in Längsrichtung des Gehäuses hintereinander liegende Kammern unterteilt ist,

- mindestens einem Abgaseingangsrohr, welches von der einen Gehäusestirnseite her in das Gehäuse hineinführt, mehrere Zwischenwände durchsetzt und über Perforationen und/oder eine endseitige öffnung mit zwei hintereinanderliegenden, von der einen Gehäusestirnseite entfernten Eingangskammern verbunden ist,

- mindestens einem Abgasausgangsrohr, welches über Perforationen und/oder eine endseitige

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CRAM KOW · ROTERMUND SEELBERGSTR. 23/25. 7000 STUTTCART SO TELEFON (07 11) 56 72

MANITZ ■ FINSTERWALD ■ HEYN · MORGAN ROBERT-KOCH-STRASSEI. 8000 MÖNCHEN 22 TELEFON (0 89) 22 42 11. TELEX 05-29 672 PATMF

Öffnung mit einer von der anderen Gehäusestirnseite entfernten Ausgangskammer ohne direkte Verbindung zum Abgaseingangsrohr verbunden ist, mehrere Zwischenwände durchsetzt und durch die andere Gehäusestirnseite hindurch austritt, und

- zwei innerhalb des Gehäuses angeordneten Verbindungsrohren, von denen jedes eine der Eingangskammern mit der Ausgangskammer verbindet,

dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungsrohre (19,24) die Ausgangskammer (6) durchsetzen und in die an ^.die eine Gehäusestirn-

seite (11) angrenzende Kammer (5) münden, welche mit der benachbarten Ausgangskammer (6) über Perforationen in der Zwischenwand (2) und/oder in den Verbindungsrohren (19,24) verbunden ist.
2. Nachschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (2) zwischen der Kammer (5) an der einen Gehäusestirnseite (11) und der Ausgangskammer (6) perforiert ist und üie mit endseitigen Öffnungen (23,27) in die Kammer (5) an der einen Stirnseite (11) mündenden Verbindungsrohre (19,24) innerhalb der von ihnen durchsetzten Ausgangskammer (6) geschlossene Wandungen aufweisen.
3. Nachschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (2) zwischen der Kammer (5) an der einen Gehäusestirnseite (11) und der benachbarten Ausgangskammer (6-) geschlossen ist 0 und die mit endseitigen Öffnungen (23,27) in die Kammer (5) an der Stirnseite (11) mündenden Verbindungsrohre (19,24) innerhalb der Ausgangskammer (6) perforierte Wandungsteile (22,26) aufweisen.

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4. Nachschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch doppelt angeordnete Abgaseingangs- und Abgasausgangsrohre (9,10;14 ,15) .
5. Nachschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

! dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände (2 bis 4) mit den Abgaseingangs-, Abgasausgangs- und Verbindungsrohren (9,10;14,15;19,24) zu einer in den rohrartigen Mantel (28) des Gehäuses einsetz- bzw. einschiebbaren Einheit verbunden sind.

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