CH366677A - Resonator - Google Patents

Description

      Resonator       Die Erfindung bezieht sich auf einen     Resonator     für die Drosselung tiefer Schallfrequenzen in strö  menden Gasen. Bekannt sind     Resonatoren    mit in  der Leitungswand vorhandenen Öffnungen oder an  ihr angebrachten Rohrstutzen als     Leitorganen    zwi  schen der Resonanzkammer und der Leitung. Für  die Dämpfung von Schallwellen in einem     Resona-          tor    ist der     Dämpfungsfaktor    e massgebend.

   Die Grösse  von<B>--</B> wird dabei im wesentlichen bestimmt durch  die Gleichung e<B><I>=</I></B><I> V</I>     fJaF,    wobei V das Volumen  des     Resonators,    F der Querschnitt der Leitung ge  messen in der Nähe der Öffnung in der Leitung, a  die Schallgeschwindigkeit des Mediums, und     f,#    die  Eigenfrequenz des     Resonators    ist. Bei fester Eigen  frequenz ist also die Dämpfung proportional dem  Volumen des     Resonators    und umgekehrt propor  tional zur     Querschnittsfläche    der Leitung innerhalb  des     Resonators.     



  Wenn der     Leitungsquerschrätt    F gross ist, und  dem Volumen in sehr vielen Fällen infolge Platz  mangel enge Grenzen gesetzt sind, wird der     Dämp-          fungsfaktor    e zu klein, um dem     Resonator    genügend       Dämpfungswirkung    zu geben.  



  Die beiden     obengenannten    Bauarten<B>-</B>     Leitor-          gane    aus Öffnungen oder Rohrstutzen<B>-</B> sind bisher  immer als gleichwertig betrachtet worden. Erst Ver  suche haben gezeigt,     dass    dies nur exakt für ruhende  Gase gilt, aber nicht für strömende Gase.     Resona-          toren    mit Rohrstutzen sind für den letzteren Fall viel  wirksamer als jene mit Öffnungen.

   Darum ist der  bekannte Vorschlag, bei den mit Öffnungen als Leit  organen ausgerüsteten     Resonatoren    mit einer     Quer-          schnittsverminderung    der Leitung einen erhöhten       Dämpfungsfaktor    e und damit eine bessere Dämp  fung erzielen zu wollen, zwar erfolgreich bei ruhen  den Gasen, jedoch nach den zu der vorliegenden Er  findung geführten Versuchen völlig unwirksam in    strömenden Gasen mit höheren Geschwindigkeiten.  Es wurde dabei eine Verschlechterung der Dämp  fung statt eine Verbesserung gefunden.  



  Die Erfindung besteht deshalb in der Kombi  nation der Merkmale a),     dass    die das strömende  Medium führende Leitung sich innerhalb des     Reso-          nators    verjüngt;<B>b),</B>     dass    die Öffnungen zwischen der  Leitung und der Resonanzkammer mit Rohrstutzen  versehen sind. Erst die Kombination dieser beiden<B>-</B>  für die Schalldämpfung in ruhenden Medien bekann  ten<B>-</B> Einzelmerkmale, ergeben eine befriedigende  Lösung für die     Schalldämpfungsprobleme    in strö  menden Medien. Das Anwendungsgebiet der Erfin  dung liegt besonders in Druckleitungen von Kolben  kompressoren und Auspuffleitungen von Dieselmo  toren.  



  Die Wirkungsweise des     Resonators    als     Drosse-          lungsglied    für eine Schallwelle beruht darauf,     dass     von der Schallwelle in der Leitung in und an den  Öffnungen innerhalb des     Resonators    eine gewisse       tuftmasse    m als Ganzes zu Schwingungen angeregt  wird, die dann von dem in dem     Resonator    vorhan  denen Gasvolumen gefedert wird. Von dieser Vor  stellung ausgehend ergibt sich der überraschende  Effekt der erfindungsgemässen Kombination auf  Grund der folgenden neuen Erkenntnis. Die vorher  genannte Luftmasse m ordnet sich in einem ruhenden  Medium symmetrisch zu den Öffnungen zwischen der  Leitung und der Resonanzkammer an.

   Sie gerät als  dann in diesen Öffnungen wie ein  Kolben  in  Schwingungen. Strömt nun das Medium in der Lei  tung mit einer gewissen Geschwindigkeit, so wird  eine stabile Ausbildung des in die Leitung hinein  ragenden Teils dieses  Kolbens  gestört. Dies ist  um so mehr der Fall,<B>je</B> höher die Strömungsgeschwin  digkeit in der Umgebung der Öffnung ist.      Wird nun aber die stabile Ausbildung der Luft  masse m verhindert, so kann sich keine stabile Eigen  frequenz des     Resonators    mehr ausbilden.

   Daher  würde die Anwendung des Merkmales a) allein in  einem strömenden Medium für einen     Resonator    mit  Öffnungen als Leitorganen infolge der dadurch be  dingten Geschwindigkeitserhöhung zunächst eine  weitere Verschlechterung der erwähnten Kolbenbil  dung bewirken und setzte die Wirksamkeit des     Reso-          nators    dadurch beträchtlich herab. Um die Vorteile  einer     Querschnittsverringerung    der Leitung im     Re-          sonator   <B>-</B> im wesentlichen ein möglichst grosser Wert  von e.<B>-</B> gleichwohl zu erreichen, werden nun an die  Öffnungen zwischen der Leitung und der Resonanz  kammer Rohrstutzen angebracht.

   Die Gasmasse in  diesem Stutzen wird sich so als eine stabil schwin  gende Masse m ausbilden. Sie ragt nur mit ihrem  Rand geringfügig in die Strömung hinein. Diese ge  ringe Randstörung verändert aber die Masse m  nicht mehr so wesentlich,     dass    die Bildung einer  Eigenfrequenz des     Resonators    merklich behindert  wird.  



  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nach  folgend im Zusammenhang mit der Zeichnung be  schrieben.  



  Die Figur zeigt eine schematische Ausführung  eines erfindungsgemässen     Resonators.    Das in Pfeil  richtung strömende Gas in der Leitung<B>1,</B> deren  Querschnitt     FL    ist, tritt in das     Resonatorgehäuse    2  mit dem Volumen V. Innerhalb des     Resonators    ver  jüngt sich die Leitung<B>1</B> allmählich auf den Quer  schnitt F, um sich später wieder auf den alten Quer  schnitt     FL    zu erweitern und in dem Leitungsabschnitt  <B>3</B> fortzusetzen. In der Mitte des     Resonators    befinden  sich die Öffnungen 4 zwischen der Leitung und der  Resonanzkammer mit den angesetzten Rohrstutzen  <B>5,</B> die für die Ausbildung des schwingenden  Luft  kolbens  notwendig sind.  



  Das Verhältnis der Flächen     FLIF    ist willkürlich  und im wesentlichen aus strömungstechnischen Ge  sichtspunkten bestimmt. Ebenso ist die Grösse<I>s,</I>    womit die Länge der Leitung mit vermindertem Quer  schnitt F bis zur Mitte der Leitorgane<B>5</B> bezeichnet  ist, nicht wesentlich für die Wirkungsweise des     Re-          sonators,    sondern durch den in der Leitung zulässi  gen Strömungswiderstand gegeben. Es ist nur vorteil  haft, s möglichst gross zu machen, da durch das durch  die     Querschnittsverminderung    gestörte Schallfeld über  dem Querschnitt in der beschleunigten Strömung bes  ser     vergleichmässigt    wird, ehe es zu den Leitorganen  <B>5</B> gelangt.

   Weiterhin soll auch die Weglänge t zwi  schen den Leitorganen und der Stelle, an der die  Leitung beginnt, sich vom Querschnitt F wieder all  mählich auf den Querschnitt FL zu erweitern, mög  lichst gross gemacht werden<B>,</B> Wie schon aus der  Akustik ruhender Gase bekannt ist. Damit soll die  Rückwirkung der bei der     Querschnittsveränderung     entstehenden Störung des Schallfeldes über dem  Querschnitt auf den     Resonator    vermindert werden.  So kann zum Beispiel, wenn es strömungsmässig zu  lässig ist, die Länge t bis zum Ende des     Resonators     2 reichen, wie es in der Figur durch die unterbro  chenen Linien dargestellt ist. Der Leitungsabschnitt  <B>3</B> mit dem alten Querschnitt FL schliesst sich dann  an das     Resonatorgehäuse    2 an.

   Die Grösse des Vo  lumens V des     Resonators    ist im wesentlichen durch  den vorhandenen Platz gegeben. Die Abmessungen a  und<B>d</B> der Rohrstutzen<B>5</B> sowie die Anzahl der     öff-          nungen    4 werden durch die gewünschte Resonanz  frequenz     f,    bestimmt. Dabei sind auch mehrere       nebeneinanderliegende    Reihen von Öffnungen mög  lich. Sie wirken ebenfalls nicht direkt auf die Grösse  des     Dämpfungsfaktors    ein.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH</B> Resonator für die Dämpfung tiefer Schallfrequen zen in strömenden Gasen, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale: <I>a)</I> dass die das strömende Medium führende Lei tung sich innerhalb des Resonators verjüngt, <B><I>b)</I></B> dass die Öffnungen zwischen der Leitung und der Resonanzkammer mit Rohrstutzen yersehen sind.