DE967452C - Akustisches Tiefpassfilter - Google Patents
Akustisches TiefpassfilterInfo
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- DE967452C DE967452C DEE7353A DEE0007353A DE967452C DE 967452 C DE967452 C DE 967452C DE E7353 A DEE7353 A DE E7353A DE E0007353 A DEE0007353 A DE E0007353A DE 967452 C DE967452 C DE 967452C
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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Description
E 7353
Es sind akustische Dämpfer bekannt, bei denen
zur Vermeidung gemeinsamer Längsresonanzen die Kammerlängen und Rohrlängen in ihrer Reihenfolge
von Kammer zu Kammer gestaffelt sind, d. h. verschiedene Längsabmessung erhalten.
Außerdem sind akustische Dämpfer bekannt, bei denen mehrere parallel laufende Gaskanäle verschiedener
Länge und verschiedenen Querschnitts in die Kammer münden, wobei insbesondere das Verhältnis
von Querschnitt zur Länge konstant ist.
Es sind weiter akustische Dämpfer bekannt, bei denen die Eigenfrequenz der Resonatoren
f _
e-V
gebildet aus Kammer V und nachfolgendem Gaskanal vom Querschnitt F und der Länge I trotz verschiedener
Längs- und Querschnittsabmessungen untereinander gleich sind. In diesem Fall sind dann auch die Grenzfrequenzen,
oberhalb denen die Dämpfung beginnt, für jedes akustische Kettenglied gleich.
Die vorangehend erläuterten bekannten Systeme berücksichtigen jedoch nicht den im akustischen
Durchlaßbereich für die Leistung maßgebenden Ein- as
gangswellenwiderstand des Dämpfers, der für einen symmetrischen Kettenleiter nach den Gesetzen der
Elektrotechnik durch den Ausdruck
-Vf-
const
gegeben ist. Akustisch entspricht nun der elektrischen
l Induktivität L die Gaskanalmasse ρ · -=- und der
709*761/9
akustischen Kapazität C der Ausdruck 5-, so da£
der akustische Wellenwiderstand sich· zu
= p ·c-
ergibt. Dasichdieser WellenwiderstandnurimDämpfereingang
auf die Leistung auswirkt, ist beim vorliegenden Erfindungsgegenstand vorgesehen, daß dieser
Wellenwiderstand auch für mehrere Eingangskettenglieder annähernd gleich, d. h. erfindungsgemäß
bis auf io % konstant ist. Es genügt also nicht, daß
nur die Grenzfrequenzen der einzelnen Resonatoren untereinander etwa gleich sind, wenn diese grundlegend
verschiedene Wellenwiderstände besitzen, sondern es sollen in erster Linie die ■Eingangswellenwiderstände
untereinander gleich sein, wobei die Grenzfrequenzen voneinander leicht abweichen dürfen.
Dabei steigen diese Grenzfrequenzen erfindungsgemäß in Strömungsrichtung, d. h. im Eingang
anfangs schwächer, später prozentual stärker, aber durchweg kontinuierlich, d. h. nicht sprunghaft,
wobei die Frequenzabweichung von Stufe zu Stufe möglichst 25 % nicht übersteigen darf. Dieser Forderung
entspricht beispielsweise für die Längsabmessungen die Zahlenreihe 9:8:7:6:5. Diese Forderung
wird erfindungsgemäß dadurch erfüllt, daß die größeren Kammern mit längeren Gaskanälen, kleinere
Kammern mit kürzeren Gaskanälen derart verbunden sind, daß bei gleichem Querschnitt!7 der für den
Eingangswiderstand maßgebende Ausdruck
S' =
Gaskanallänge Kammerinhalt
bis auf 10% untereinander konstant ist und ebenso die Grenzfrequenzen fgr sich dabei anfangs nur um
etwa io°/0, am Ende um 20% unterscheiden.
Weiter wird als wesentliches bauliches Element erfindungsgemäß die gleichzeitige Verwendung von
akustisch parallel geschalteten, gegebenenfalls von Kammer zu Kammer in Strömungsrichtung zusammenhängenden
und insbesondere gleichzeitig gestaffelten Gaskanälen vorgeschlagen, d. h. der Dämpfer
wird von vielen aus Einbaugründen vorteilhaft 3 bis 5 parallel laufenden Gaskanälen gleichzeitig durchdrungen,
die entweder die Strömung in der Kammer und doit insbesondere an verschiedenen Stellen, und
zwar· gegebenenfalls ohne Verwendung zusätzlichen Materials, unterbrechen lassen oder mit glattem
Durchgang arbeiten. Auch im letzteren Fall soll die . Perforation erfindungsgemäß immer nur an einer
bestimmten, jedoch verschiedenen Stelle vorgesehen sein, so daß sich zwischen den Kammern nicht perforierte,
akustisch verschieden lange Rohrmassen befinden. Diese nicht perforierten Rohmassen werden
nun, wie bereits erwähnt, erfindungsgemäß'innerhalb einer Kammer in bezug auf ihre Länge so gestaffelt,
daß der Gasaustritt und -eintritt innerhalb einer Kammer an verschiedener Stelle liegt bzw. beginnt
oder endet. Dabei wird nun diese Staffelung erfindungsgemäß spiegelbildlich symmetrisch so versetzt,
daß auf größere Rohrmassen kleinere abwechselnd folgen, wodurch neben einer akustisch vorteilhaften
Wirkung eine sehr günstige Bauweise in bezug auf die Klarheit des Systems erreicht wird.
Der Vorteil dieses gestaffelten Mehrkanalsystems wird nun noch dadurch erhöht, daß man schon im
Dämpfereingang die größten Schallstromspitzen dadurch glättet, daß dort ein eingangs traufenartiger
Einlauf als Kugelstrahler höchster Ordnungszahl vorgesehen wird.
Erfindungsgemäß wird hier somit die Abgaseintrittsöffnung in mindestens 200 bis 400 feinporige
Einzelöffnungen etwa gleicher Gesamtrohreintrittsfläche aufgeteilt, und zwar über einer Abgasrohrlänge L
von mindestens L = (2 bis 4) · DEohr , wobei diese
Einlauftraufe weiterhin erfindungsgemäß innerhalb eines Diffusorvorvolumens liegen soll. Auch hier
kann gegebenenfalls der Wellenwiderstand dieses Kettengliedes, gebildet aus Diffusorinnenvolumen mit
anschließenden, in die erste Dämpferkammer eintretenden Rohrmassen und ebenso dessen Grenz:
frequenz mit in . die Abstimmung einbezogen werden.
Schließlich eignet sich vorliegender Mehrkammerfilter gleichen Wellenwiderstandes besonders für die
Mehrport-, d. h. Doppelportausführung von Mehrzylindermotoren mit versetzter Zündzeitfolge. In
diesem Fall wird die bekannte Querverbindung zwischen den Leitungen nicht wie üblich vor den Dämpfern,
sondern erfindungsgemäß erst nach dem ersten, insbesondere erst im dritten1'oder vierten Dämpferkettenglied
vorgenommen. Durch diese Maßnahme wird ein besonders günstiger Leistungs- und Dämpf
urigsverlauf erzielt, weil der Eingangswellenwiderstand des Dämpfers in diesem Falle durch die Querverbindung
nicht gestört ist.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in zwei Schnittebenen.
In Fig. ι ist eine Schalldämpfungsanlage für eine
Doppelportmaschine dargestellt. Die Abgase treten in das Abgaseinlaufrohr 1 ein und durch die engporige
Viellochtraufe 2 in das diffusorartig ausgebildete Vorvolumen
3 aus. Hieran schließt sich ein beispielsweise aus fünf Kettengliedern bestehendes akustisches Filter
an, dessen Abmessungen in der Länge gestaffelt sind. Insbesondere sind hier die Längsabmessungen der
Kammer S1, S2, S3 usw. und in gleicher Weise die die
Kammer verbindenden Rohrlängen in bestimmtem Verhältnis gestaffelt.
Wie aus den Figuren zu erkennen ist, werden im vorliegenden Fall drei Gaskanäle 4, 5, 6 vom Querschnitt
F1, F2, F3 in akustischer Parallelschaltung
und in Strömungsrichtung zusammenhängend verwendet. Die Staffelung ist hierbei spiegelbildlich symmetrisch
so vorgenommen, daß lange Rohrstücke mit kurzen abwechseln. Es bilden sich dann zusammenhängende,
beispielsweise die in Fig. 1 (unterer Dämpfer)
angedeuteten symmetrischen und längs gestaffelten Teilstücke 7, 8, 9 und 10 aus. Für jedes dieser
akustischen Massenstücke ergibt sich rechnungsmäßig
dann eine mittlere akustische Masse, die sich nach der Gleichung
result.
errechnet. Diese akustische Masse muß dann in ίο bestimmtem konstantem Verhältnis zu der vorangehenden
Kammer stehen, so daß einmal der Quotient von resultierender akustischer Masse zum Volumen
konstant ist, d. h., die resultierende Masse aus den Rohrstücken I1,12 und I3 verhält sich zum Volumen
der Kammer V2 wie die resultierende Masse aus den
Rohrstücken ltrlt,le zur Kammer V3, womit der
Wellenwiderstand dieser Kettenglieder konstant wird. Dasselbe gilt ebenso für die nächstfolgenden Kammern.
Außerdem sind die Gaskanäle 4, 5, 6 in bezug auf die Strömungsunterbrechung gegebenenfalls aus einem
Stück ohne Verwendung weiteren Materials hergestellt, wie dies beispielsweise aus der Stelle 11 ersichtlich
ist. Ebenso können diese Stellen der Strömungsunterbrechung vorteilhafter durch einen
verlustlos glatten Durchgang ersetzt werden, wie dies die Stelle .12 darstellt, wobei die Stellen 11 und 12
als akustische Unterbrechung gleichbedeutend sind. In diesem Fall sind sowohl die Strömungsunterbrechungsstellen
als auch die Stellen der perforierten Teile in der Kammer versetzt und, wie aus der Fig. 1
ersichtlich und bereits erwähnt, symmetrisch spiegelbildlich angeordnet. Schließlich stellt die' Querverbindungsleitung
13 einen Abgasdruckausgleich zwischen den zwei Dämpfern dar, wobei diese Verbindung
nicht wie bisher in der ersten Kammer, d. h. in der Diffusorkammer 3 erfolgt, sondern im vorliegenden
Fall im dritten Kettenglied des Filters. Hierbei kann diese Verbindung auch als gesonderter Kanal innerhalb
des Dämpfers verlegt sein, so daß die Verbindungsleitung auch in der Höhe der vorderen Kammern
zwischen den beiden Dämpfern zu liegen kommen kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, die
Verbindungsleitung in Bogenform auszubilden. Für die Berechnung der Abstimmung hinsichtlich Wellenwiderstand
und Grenzfrequenz gelten schließlich fölgende Gesetze:
= const., d.h. ρ -c
Die mit vorliegender Anordnung erzielte Gesamtlautstärke liegt ungefähr bei 85 Phon, wobei dieser
Dämpfer den kleinsten dynamischen Widerstand und damit eine optimal mögliche Leistung garantiert.
Schließlich werden zur Klangfarbenregelung erfindungsgemäß die Gaskanalausgänge innerhalb der
Endkammer zusätzlich mit Auslauftraufen 14, 15 und 16 versehen, so daß der Dämpfer gleichzeitig im
Einlauf und Auslauf mit Kugelstrahlern höchster Ordnungszahl versehen ist.
Claims (8)
- PATENTANSPRÜCHE:i. Tiefpaßfilter, bestehend aus mehreren akustischen Kettengliedern mit akustisch parallel geschalteten, insbesondere drei bis fünf Gaskanälen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere die Kammern verbindende Kanäle bereits in einer Kammer in bezug auf Länge und gegebenenfalls Querschnitt F so gestaffelt sind, daß der akustische WellenwiderstandS =■vfür mehrere Eingangskettenglieder untereinander annähernd konstant ist, die Grenzfrequenzenaber verschieden sind, und zwar in Strömungsrichtung kontinuierlich,, .insbesondere anfangs schwach, später im Verhältnis stärker ansteigen.
- 2. Tiefpaßfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Kammerlängen gestaffelt sind, insbesondere in Strömungsrichtung in ihrer Länge abnehmen.
- 3. Tiefpaßfilter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaskanäle in bezug auf ihren Querschnitt F derartig gestaffelt sind, daß jeder Gaskanal innerhalb einer Kammer mit dem bis auf 20 % etwa konstanten Quotienten-γ = const ausgebildet ist.
- 4. Tiefpaßfilter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kammern verbindenden hintereinanderliegenden Kanäle von Kammer zu Kammer baulich zusammenhängen und die Staffelung dieser Vielrohrkanäle gegeneinander spiegelbildlich symmetrisch so versetzt ist, daß für einzelne Gaskanäle in Strömungsrichtung lange Rohrstücke mit kurzen in der Reihenfolge abwechseln.
- 5. Tiefpaßfilter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe einen ansich bekannten Eingangsströmungsdifiusor als Vorkammer besitzt.
- 6. Tießpaßfilter nach den Ansprüchen ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser im Eingang eine als Kugelstrahler höchster Ordnungszahl wirkende, an sich bekannte Eingangstraufe erhält, die die Abgaseintrittsöfinung in feinponge Einzelöffnungen aufteilt, wobei sich insbesondere diese Traufe innerhalb eines Diffusorvorvolumens befindet.
- 7. Tießpaßfilter nach den Ansprüchen ibis6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Mehrportanlagen die Abgasrohrquerverbindung für den Gasstrom zwischen den Dämpfern selbst erst nach dem ersten akustischen Kettenglied, insbesondere im dritten oder vierten Kettenglied des Dämpfers erfolgt.
- 8. Tiefpaßfilter nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaskanalausgänge in der Endkammer mit an sich bekannten Auslauf trauten versehen sind. aoIn Betracht gezogene Druckschriften:
Buschmann, »Taschenbuch für den AutoIngenieur«, 5. Auflage, 1947, S. 230/231.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© 509 697/145 3.56 (7O9T61/9 11.57)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEE7353A DE967452C (de) | 1953-06-06 | 1953-06-06 | Akustisches Tiefpassfilter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEE7353A DE967452C (de) | 1953-06-06 | 1953-06-06 | Akustisches Tiefpassfilter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE967452C true DE967452C (de) | 1957-11-14 |
Family
ID=7067148
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEE7353A Expired DE967452C (de) | 1953-06-06 | 1953-06-06 | Akustisches Tiefpassfilter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE967452C (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1218217B (de) * | 1957-07-01 | 1966-06-02 | Rheinstahl Hanomag Ag | Schalldaempfer fuer Brennkraftmaschinen |
DE1238271B (de) * | 1957-01-22 | 1967-04-06 | Zdenek Kopal | Auspuffschalldaempfer fuer Brennkraftmaschinen |
EP0199942A1 (de) * | 1985-04-01 | 1986-11-05 | Sun Yichang | Auspuffschalldämpfer für Brennkraftmaschinen |
-
1953
- 1953-06-06 DE DEE7353A patent/DE967452C/de not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
Title |
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None * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1238271B (de) * | 1957-01-22 | 1967-04-06 | Zdenek Kopal | Auspuffschalldaempfer fuer Brennkraftmaschinen |
DE1218217B (de) * | 1957-07-01 | 1966-06-02 | Rheinstahl Hanomag Ag | Schalldaempfer fuer Brennkraftmaschinen |
EP0199942A1 (de) * | 1985-04-01 | 1986-11-05 | Sun Yichang | Auspuffschalldämpfer für Brennkraftmaschinen |
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