EP0705961A1 - Abgasschalldämpfer - Google Patents
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- EP0705961A1 EP0705961A1 EP95111537A EP95111537A EP0705961A1 EP 0705961 A1 EP0705961 A1 EP 0705961A1 EP 95111537 A EP95111537 A EP 95111537A EP 95111537 A EP95111537 A EP 95111537A EP 0705961 A1 EP0705961 A1 EP 0705961A1
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Definitions
- the invention relates to an exhaust silencer according to the preamble of patent claim 1.
- exhaust silencers for internal combustion engines are usually designed in several stages, i.e. the exhaust gas first flows through a reflection area and then through an absorption area. It mainly dampens low-frequency sound components in the reflection area, while mainly high-frequency sound components are damped in the absorption area.
- Such exhaust silencers do show a satisfactory result in terms of the damping that can be achieved, but they are disadvantageous since the individual areas are usually arranged one behind the other in the flow direction of the exhaust gas, since such a series arrangement results in a relatively large overall length, which is particularly compact a hood installation very difficult.
- an exhaust gas silencer for multi-cylinder internal combustion engines which has a resonator chamber, which - viewed in the flow direction of the exhaust gas - has a reflection chamber arranged downstream.
- the exhaust gas passes into the reflection chamber through a feed pipe protruding from one end face of the housing and from there through passage openings provided in its jacket into a third chamber surrounding the reflection chamber and filled with sound-absorbing material, in order to then step outside through a discharge pipe arranged coaxially with the feed pipe.
- the invention is therefore based on the object of providing a powerful exhaust gas silencer which, on the one hand, has a compact design and, on the other hand, can be produced efficiently and inexpensively.
- the solution according to the invention offers the advantage of a very compact design, which has a cross-sectional / length ratio which is distinguished from known exhaust silencers, the cross-section of which is substantially smaller than their overall length, in that the cross-section is larger than the overall length.
- the exhaust muffler according to the invention is therefore particularly suitable for under-hood installation in construction machines and tractors; it is also well suited for the increasingly widespread installation of side layers in the truck sector.
- the exhaust muffler according to the invention also offers advantages in terms of production insofar as it offers the possibility of a compact construction variable design of the interior structure and thus a simple assembly for different engine outputs and different installation situations.
- the first chamber surrounding the feed pipe which can be designed as a reflection chamber, primarily low-frequency sound components are damped, with the division of the main flow into individual flows additionally preventing an increase in the outflow pressure and achieved by relaxing eddy currents.
- the eccentric arrangement of the outer tube of the exhaust silencer to the first and second chambers which can be designed as an absorption chamber, there are different thicknesses for the insulating material, so that sound components are damped by it within a broad spectrum of the high-frequency range.
- the relatively large absorption surface ensures good overall damping, while at the same time good structure-borne noise and temperature insulation is created on the entire surface of the jacket, which means that an expensive sandwich construction with a double sheet jacket and additional insulation insert can be omitted.
- the multi-chamber system according to the invention shows, in comparison to known combination silencers, which usually have a small cross section and a comparatively large overall length, overall an optimal exhaust gas back pressure behavior with a relatively high degree of damping and a low structure-borne noise and heat radiation.
- the performance of the multi-chamber system can be increased if a further chamber with correspondingly arranged through openings for the exhaust gas is provided between the first and the second chamber.
- a particularly compact and powerful design results from the fact that the feed pipe and the first and the further chamber (s) are arranged coaxially to one another.
- the invention specified in claim 1 can be developed in accordance with the characterizing features of claims 5 and 6. Although the division of the main flow of the exhaust gas into two partial flows is impaired in the corresponding chambers, there are far larger discharge paths than the exhaust gas within each chamber, not by the shortest route to the passage openings of the next Chamber but flows essentially along the entire circumference of the inner or outer surface of the corresponding chambers.
- the formation of the two front absorption chambers on the one hand increases the damping in the high-frequency range, and on the other hand the exhaust silencer is provided with an insulation jacket on its entire surface, which further improves both structure-borne noise and temperature insulation.
- the exhaust gas silencer shown in FIG. 1 has a feed pipe 1 for the exhaust gas to be connected to the engine-side exhaust pipe (not shown). This flows in the direction of the arrow into the feed pipe 1 which extends essentially over the entire length of the exhaust gas muffler and which is sealed gas-tight at its end opposite the exhaust gas inlet by a base 2.
- the feed pipe 1 is provided with through openings 3 for the exhaust gas, which are arranged almost along its entire length in only one of its jacket halves, preferably — in relation to FIG. 2 — in its lower jacket half 4.
- the feed pipe 1 is arranged within a housing 5 of the exhaust silencer to be described in more detail, which is essentially formed by an outer pipe 6 and two end walls 7, 8, which are firmly connected to the pipe 6.
- the end walls 7, 8 are also firmly connected to the feed pipe 1.
- the feed pipe 1 is surrounded by a pipe 9, the two ends of which are also firmly connected to the walls 7, 8.
- the pipe 9 is arranged coaxially with the feed pipe 1, the space delimited by the two pipes 1, 9 forming a first chamber 11 for the exhaust gas.
- the pipe 9 Corresponding to the circular cross section of the feed pipe 1, the pipe 9 also has a circular cross section.
- the cross-sectional shape of these and also of the other tubes can be arbitrary, for example also oval.
- the tube 9 is of a substantially rectangular shape Cut made, the long sides of which are gas-tightly connected by folding. All tubes to be described later can be produced in the same way.
- the pipe 9, like the feed pipe 1, is provided on only one of its jacket halves - with reference to FIG. 2 - on its upper jacket half 12 with through openings 13 for the exhaust gas, which are arranged diametrically opposite the through openings 3 of the feed pipe 1.
- the exhaust-gas stream flowing out through the through-openings 3 and moving in the circumferential direction of the tubes becomes in Divide two sub-streams, the flow direction of one sub-stream being essentially clockwise and that of the other sub-stream essentially counter-clockwise (see dash-dot line in FIG. 2).
- the tube 9 is in turn surrounded by another tube 14 arranged coaxially with it, the front ends of which are also firmly connected to the walls 7, 8.
- the tube 14 is also provided with through-openings 15 for the exhaust gas, which are likewise arranged in only one of its jacket halves - in relation to FIG. 2 - in its lower jacket half 16.
- the through openings 15 of the tube 14 are thus diametrically opposite the through openings 13 of the tube 14.
- the space delimited by the tubes 9 and 14 forms a further chamber 17 for the exhaust gas, which, like the first chamber 11, serves as a reflection chamber.
- the exhaust gas flowing into the further chamber 17 via the passage openings 13 will leave the latter through the passage opening 15 of the pipe 14 and also has the widest possible flow path here, whereby the exhaust gas flow moving through the passage openings 13 also divides and the one partial flow will reach the passage opening 15 by a substantially clockwise direction and the other partial flow will reach this through a substantially counterclockwise flow (see also the dash-dot line of FIG. 2 ).
- the tube 14 is in turn surrounded by a perforated jacket 18, which is also firmly connected to the end walls 7, 8.
- the space delimited by the perforated jacket 18 and the tube 14 forms a second chamber 19 which is designed as an absorption chamber.
- the space formed in this way is filled with an insulating material 21, the wall thickness of which changes continuously over the entire circumference, as a result of which the absorption chamber 19 thus formed achieves a good damping effect within a broad spectrum of the high-frequency sound components.
- the perforated jacket 18 and the outer tube 6 have in their area diametrically opposite the through openings 15 an outlet opening 22 for the exhaust gas, so that the exhaust gas stream entering the chamber 19 through the through openings 15 also divide in the area of the through openings 15 and is in shape of two partial flows will also move pulsatingly to the outlet opening 22.
- This is connected to a discharge pipe 23, the longitudinal axis of which is directed transversely to the longitudinal axis of the feed pipe 1 and is arranged approximately in the middle of the total length of the housing 5, so that the so relaxed exhaust gas flows out in the direction of the arrow from the discharge pipe 23 of the exhaust silencer.
- FIG. 3 corresponds in its basic structure to the structure of the embodiment shown in FIG. In Figure 3, the same reference numerals are used as in Figures 1 and 2 for the matching parts.
- the difference between the two embodiments essentially consists in a somewhat different arrangement of the passage openings 3, 13 and 15 and the subdivision of the second chamber 19 and the further chamber 17.
- the passage openings 3 ′ of the feed pipe 1 are not arranged in its lower jacket half 4 but in its — in relation to FIG. 3 — left jacket half 4 ′. Accordingly, the passage openings 13 'of the tube 9 are not arranged in its upper jacket half 12, but in its right jacket half 12', based on FIG. 3.
- the through openings 15 'of the tube 14 are also not arranged in the lower jacket half 16 of the tube 14 as in the exemplary embodiment according to FIG. 2, rather the through openings 15' are arranged in the left jacket half 16 'of the tube 14 in relation to FIG. 3.
- a partition 25 is provided within the chamber 17 and a partition 26 within the chamber 19. Both partitions 25, 26 extend over the entire length of the housing 5.
- the arrangement is such that the exhaust gas stream leaving the feed pipe 1 through the passage openings 3 'divides as in the first embodiment, and the two partial flows flow through the chamber 11 in directions also opposite to one another in the circumferential direction of the pipe 9 and to the passage openings 13 'of the tube 14 move.
- the exhaust gas stream entering the chamber 17 through the through openings 13 ' will no longer be divided into two partial streams, but will flow through the chamber 17 in a clockwise direction, based on FIG. 3, and reach the through openings 15' of the pipe 14.
- a type of exhaust gas cushion will form between the partition wall 25 and the passage openings 13 'of the tube 9 immediately adjacent to it, which gradually flows through the chamber 17 clockwise through swirling of the exhaust gas components emerging from these passage openings and will reach the passage openings 15'.
- the exhaust gas Due to the arrangement of the partition 25 which blocks the shortest path for the exhaust gas between the passage openings 13 'and 15', the exhaust gas must flow through almost the entire circumference of the chamber 17, so that this results in the longest possible exhaust gas path and thus maximum relaxation of the exhaust gas .
- the flow conditions of the exhaust gas are similar when it passes through the through openings 15 ′ of the pipe 14 Partition 26 also blocks the shortest path to the outlet opening 22 of the discharge pipe 23, pulsate through the chamber 19 counterclockwise and thus reach the discharge pipe 23 on the longest possible flow path.
- a type of exhaust gas cushion will form on the side of the partition wall 26 adjacent to the through openings 15 ', which is also gradually integrated into the main flow of the exhaust gas by swirling the sound components emerging from the through openings 15' immediately adjacent to the partition wall 26 in order to lead to the outlet opening 22 of the discharge pipe 23 to arrive.
- This also results in the longest possible flow path for the exhaust gas within the chamber 19, which is almost three times the length of a flow path directed in the longitudinal direction of a chamber.
- the exhaust gas flow passing through it is expanded in a manner known per se, high-frequency sound components of the exhaust gas being damped within a broad spectrum by the different layer thickness of the material 21 arranged between the outer tube 6 and the perforated jacket 18.
- the end wall 7 is designed as an additional absorption chamber.
- the end wall 8 can also be designed as a further absorption chamber.
- FIG. 1 a there is between the wall 7 and the end of the feed pipe 1 that is remote from the exhaust gas inlet Insulating material 30 is arranged, which is supported against a perforated disc forming an intermediate wall 31.
- the intermediate wall 31 is connected to the gas-tightly closed end of the feed pipe 1 for reasons of stability and is provided on its circular surface with through openings 32 for the exhaust gas.
- the ends of the tubes 9 and 14 remote from the exhaust gas inlet are also firmly connected to the intermediate wall 31, the exhaust gas also flowing in and out of the chambers 11, 17 and 19 through the through openings 32 into the additional absorption chamber 33 formed in the longitudinal direction of the supply pipe this can flow back into these chambers and then into the outlet opening 22 of the discharge pipe 23.
- This on the one hand further increases the damping effect in the high-frequency range of the sound components and, in particular when the end wall 8 is designed in an analogous manner as a further absorption chamber, the entire surface of the exhaust silencer is thermally insulated, so that the entire insulating material 21, 30 is both sound-absorbing and also has a heat-insulating effect while at the same time minimizing the transmission of structure-borne noise.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Abgasschalldämpfer nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
- Bekannte Abgasschalldämpfer für Verbrennungsmotoren insbesondere solche in Mischbauweise sind meist mehrstufig ausgebildet, d.h. das Abgas durchströmt zunächst einen Reflexions- und dann einen Absorptionsbereich. Dabei werden im Reflexionsbereich vorwiegend tieffrequente Schallanteile gedämpft, während im Absorptionsbereich vorwiegend hochfrequente Schallanteile gedämpft werden. Solche Abgasschalldämpfer zeigen zwar ein hinsichtlich der erzielbaren Dämpfung durchaus zufriedenstellendes Ergebnis, sie sind aber, da die einzelnen Bereiche in Strömungsrichtung des Abgases meist hintereinander angeordnet sind, insofern nachteilig, als sich durch eine solche Hintereinanderanordnung eine relativ große Baulänge ergibt, die eine Kompaktbauweise, insbesondere einen unterhaubeneinbau sehr erschwert.
- Durch die DE-22 57 852 A1 wurde ein Abgasschalldämpfer für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen bekannt, der eine Resonatorkammer aufweist, der - in Strömungsrichtung des Abgases gesehen - eine Reflexionskammer nachgeordnet ist. Das Abgas gelangt hierbei durch ein von der einen Stirnseite des Gehäuses in die Reflexionskammer ragendes Zuführrohr in diese und von dort durch in ihrem Mantel vorgesehene Durchtrittsöffnungen in eine die Reflexionskammer umgebende und mit Schallschluckstoff gefüllte dritte Kammer um sodann durch ein zum Zuführrohr gleichachsig angeordnetes Ableitrohr ins Freie zu treten. Obwohl das in die Reflexionskammer ragende Ende des Zuführrohres injektorartig ausgebildet ist, ist ohne weiteres ersichtlich, daß ein derart aufgebauter Abgasschalldämpfer aufgrund seiner nur geringen Leistung nicht alleine sondern nur im Verbund mit weiteren Abgasschalldämpfern eine entsprechende Leistung bringen kann.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen leistungsstarken Abgasschalldämpfer zu schaffen, der einerseits eine kompakte Bauweise aufweist und andererseits leistungsstark und kostengünstig herstellbar ist.
- Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Abgasschalldämpfer durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
- Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil einer sehr kompakten Bauweise, die ein Querschnitts-/Längenverhältnis aufweist, das sich von bekannten Abgasschalldämpfern, deren Querschnitt wesentlich kleiner als deren Baulänge ist, dadurch auszeichnet, daß der Querschnitt größer als die Baulänge ist.
- Der erfindungsgemäße Abgasschalldämpfer eignet sich daher besonders für einen Unterhaubeneinbau bei Baumaschinen und auch Traktoren; er ist auch gleichzeitig für den sich immer mehr verbreitenden Seitenlageneinbau im LKW-Bereich gut geeignet.
- Auch in fertigungsmäßiger Hinsicht bietet der erfindungsgemäße Abgasschalldämpfer insoweit Vorteile, als sich unter Gewährleistung einer kompakten Bauweise die Möglichkeit einer variablen Gestaltung des Innenaufbaus und somit einer einfachen Baugruppenbildung für unterschiedliche Motorleistungen und unterschiedliche Einbausituationen ergibt.
- Hierbei besteht zudem die Möglichkeit einer rationellen und damit kostengünstigen Fertigung, da die Wände der einzelnen Kammern aus lediglich zu biegenden und zu lochenden Blechzuschnitten bzw. standardisierten Rohren und Bodengrößen hergestellt werden können, wobei sowohl eine kreisförmige als auch eine ovale Querschnittsform ohne weiteres möglich ist.
- Durch die sich diametral gegenüberliegende Anordnung der Durchtrittsöffnungen für das Abgas im Zuführrohr bzw. den einzelnen Abgaskammern bzw. der Eintrittsöffnung im Ableitrohr ergeben sich für das Abgas trotz der relativ geringen Baulänge des gesamten Abgasschalldämpfers insofern lange Ausströmwege, als das Abgas vom Austritt aus dem Zuführrohr bzw. vom Austritt einer Kammer bis zum Eintritt in die nächstfolgende Kammer im wesentlichen in Umfangsrichtung der jeweiligen Kammer strömt. Hierbei erfolgt eine Aufteilung des Hauptstromes in zwei zueinander entgegengerichtete Einzelströme, was u.a. zu relativ großen Reibungsverlusten an den Innenseiten der einzelnen Kammern und damit zu einer guten Dämpfung führt.
- In der das Zuführrohr umgebenden ersten Kammer, die als Reflexionskammer ausgebildet sein kann, werden in erster Linie niederfrequente Schallanteile gedämpft, wobei durch die Aufteilung des Hauptstromes in Einzelströme zusätzlich eine Erhöhung des Abströmdruckes vermieden und durch Entspannung von Wirbelströmen erreicht wird.
- Durch die erfindungsgemäße Ausbildung bzw. Anordnung, insbesondere durch die exzentrische Anordnung des äußeren Rohres des Abgasschalldämpfers zur ersten und zweiten Kammer, die als Absorptionskammer ausgebildet sein kann, ergeben sich unterschiedliche Dicken für das Dämmaterial, so daß von ihr Schallanteile innerhalb eines breiten Spektrums des hochfrequenten Bereiches gedämpft werden. Dabei gewährleistet die relativ große Absorptionsfläche eine insgesamt gute Dämpfung, wobei gleichzeitig eine gute Körperschall- und Temperaturdämmung an der gesamten Manteloberfläche entsteht, wodurch eine teure Sandwichbauweise mit Doppelblechmantel und zusätzlicher Isolationseinlage entfallen kann.
- Das erfindungsgemäße Mehrkammersystem zeigt im Vergleich zu bekannten Kombinationsschalldämpfern die üblicherweise einen kleinen Querschnitt und eine demgegenüber vergleichsweise große Baulänge aufweisen, insgesamt ein optimales Abgasrückdruckverhalten mit relativ hohem Dämpfungsgrad sowie einer geringen Körperschall- und Wärmeabstrahlung.
- Dabei kann die Leistungsfähigkeit des Mehrkammersystems noch dadurch erhöht werden, wenn zwischen der ersten und der zweiten Kammer eine weitere Kammer mit entsprechend angeordneten Durchtrittsöffnungen für das Abgas vorgesehen ist.
- Eine besonders kompakte und leistungsfähige Bauweise ergibt sich dadurch, daß das Zuführrohr sowie die erste und die weitere(n) Kammer(n) koaxial zueinander angeordnet sind.
- Zur Erzielung noch längerer Ausströmwege kann die im Anspruch 1 angegebene Erfindung entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 5 und 6 weitergebildet sein. Hierbei wird zwar in den entsprechenden Kammern die Aufteilung des Hauptstromes des Abgases in zwei Teilströme beeinträchtigt, dafür ergeben sich aber insoweit wesentlich größere Ausströmwege als das Abgas innerhalb einer jeden Kammer nicht auf dem kürzesten Weg zu den Durchtrittsöffnungen der nächsten Kammer sondern im wesentlichen entlang dem gesamten Umfang der inneren bzw. der äußeren Mantelfläche der entsprechenden Kammern strömt.
- Eine weitere Optimierung der erfindungsgemäßen Lehre ergibt sich durch die Weiterbildung entsprechend den Unteransprüchen 7 und/oder 8.
- Durch die Bildung der beiden stirnseitigen Absorptionskammern wird einerseits die Dämpfung im hochfrequenten Bereich erhöht, andererseits ist der Abgasschalldämpfer hierdurch an seiner gesamten Oberfläche mit einem Dämmantel versehen, wodurch sowohl die Körperschall- als auch die Temperaturdämmung noch weiter verbessert werden.
- Eine in konstruktiver Hinsicht besonders einfache Lösung ergibt sich durch die kennzeichnenden Merkmale des Unteranspruches 9.
- Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
- Es zeigen:
- Figur 1
- einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Abgasschalldämpfers,
- Figur 1a
- einen Längsschnitt durch eine weitergebildete Ausführungsform dieses Abgasschalldämpfers,
- Figur 2
- einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform des Abgasschalldämpfers,
- Figur 3
- einen Querschnitt durch eine weitergebildete Ausführungsform des Abgasschalldämpfers.
- Der in Fig. 1 dargestellte Abgasschalldämpfer weist ein mit dem (nicht dargestellten) motorseitigen Abgasrohr zu verbindendes Zuführrohr 1 für das Abgas auf. Dieses strömt in Pfeilrichtung in das sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Abgasschalldämpfers erstreckende Zuführrohr 1, das an seinem, dem Abgaseintritt gegenüberliegenden Ende durch einen Boden 2 gasdicht verschlossen ist. Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, ist das Zuführrohr 1 mit Durchtrittsöffnungen 3 für das Abgas versehen, die nahezu entlang seiner gesamten Länge in nur einer seiner Mantelhälften, vorzugsweise - in Bezug auf Figur 2 - in seiner unteren Mantelhälfte 4 angeordnet sind.
- Das Zuführrohr 1 ist innerhalb eines noch näher zu beschreibenden Gehäuses 5 des Abgasschalldämpfers angeordnet, das im wesentlichen von einem äußeren Rohr 6 und zwei stirnseitigen Wandungen 7, 8 gebildet ist, die mit dem Rohr 6 fest verbunden sind. Die stirnseitigen Wandungen 7, 8 sind zudem mit dem Zuführrohr 1 fest verbunden.
- Das Zuführrohr 1 ist von einem Rohr 9 umgeben, dessen beide Enden ebenfalls mit den Wandungen 7, 8 fest verbunden sind. Das Rohr 9 ist zum Zuführrohr 1 koaxial angeordnet, wobei der von den beiden Rohren 1, 9 umgrenzte Raum eine erste Kammer 11 für das Abgas bildet. Entsprechend dem kreisförmgien Querschnitt des Zuführrohres 1 weist das Rohr 9 ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt auf. Selbstverständlich kann die Querschnittsform dieser und auch der weiteren Rohre beliebig, beispielsweise auch oval sein.
- Das Rohr 9 ist aus einem im wesentlichen rechteckförmigen Zuschnitt gefertigt, dessen Längsseiten durch Falzen gasdicht miteinander verbunden sind. In der gleichen Weise können sämtliche noch später zu beschreibende Rohre hergestellt sein.
- Das Rohr 9 ist, ebenfalls wie das Zuführrohr 1 an nur einer seiner Mantelhälften - bezogen auf Figur 2 - an seiner oberen Mantelhälfte 12 mit Durchtrittsöffnungen 13 für das Abgas versehen, die den Durchtrittsöffnungen 3 des Zuführrohres 1 diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Damit ergibt sich für das durch die Durchtrittsöffnungen 3 aus dem Zuführrohr 1 ausströmende und sich in der als Reflexionskammer dienenden Kammer 11 entspannende Abgas der weitestmögliche Strömungsweg zu den Durchtrittsöffnungen 13. Der aus den Druchtrittsöffnungen 3 ausströmende und sich in Umfangsrichtung der Rohre bewegende Abgasstrom wird sich in zwei Teilströme aufteilen, wobei die Strömungsrichtung des einen Teilstromes im wesentlichen im Uhrzeigersinn und diejenige des anderen Teilstromes im wesentlichen entgegen des Urzeigersinn gerichtet ist (siehe Strichpunktlinie in Fig. 2).
- Das Rohr 9 ist seinerseits von einem zu ihm koaxial angeordneten weiteren Rohr 14 umgeben, dessen stirnseitige Enden ebenfalls mit den Wandungen 7, 8 fest verbunden sind. Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist auch das Rohr 14 mit Durchtrittsöffnungen 15 für das Abgas versehen, die in ebenfalls nur einer seiner Mantelhälften - bezogen auf Figur 2 - in seiner unteren Mantelhälfte 16 angeordnet sind. Damit liegen die Durchtrittsöffnungen 15 des Rohres 14 den Durchtrittsöffnungen 13 des Rohres 14 ebenfalls diametral gegenüber. Der von den Rohren 9 und 14 umgrenzte Raum bildet eine weitere Kammer 17 für das Abgas, die ebenso wie die erste Kammer 11 als Reflexionskammer dient. Das über die Durchtrittsöffnungen 13 in die weitere Kammer 17 strömende Abgas wird diese durch die Durchtrittsöffnung 15 des Rohres 14 verlassen und hat auch hier den weitestmöglichen Strömungsweg, wobei der sich durch die Durchtrittsöffnungen 13 bewegende Abgasstrom ebenfalls teilt und der eine Teilstrom die Durchtrittsöffnung 15 durch eine im wesentlichen im Uhrzeigersinn gerichtete und der andere Teilstrom diese durch eine im wesentlichen entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtete Strömung erreichen wird (siehe ebenfalls die Strichpunktlinie der Fig. 2).
- Das Rohr 14 ist seinerseits von einem Lochmantel 18 umgeben, der ebenfalls mit den stirnseitigen Wandungen 7, 8 fest verbunden ist. Der von dem Lochmantel 18 und dem Rohr 14 umgrenzte Raum bildet eine zweite Kammer 19 die als Absorptionskammer ausgebildet ist.
- Hierzu ist der zu den Rohren 1, 9 und 14 konzentrisch angeordnete Lochmantel 18 exzentrisch zum äußeren Rohr 6 des Gehäuses angeordnet. Der hierdurch gebildete Zwischenraum ist mit einem Dämmaterial 21 gefüllt, dessen Wandstärke sich über den gesamten Umfang stetig verändert, wodurch die so gebildete Absorptionskammer 19 innerhalb eines breiten Spektrums der hochfrequenten Schallanteile eine gute Dämpfungswirkung erzielt.
- Der Lochmantel 18 und das äußere Rohr 6 weisen in ihrem den Durchtrittsöffnungen 15 diametral gegenüberliegenden Bereich eine Austrittsöffnung 22 für das Abgas auf, so daß auch der durch die Durchtrittsöffnungen 15 in die Kammer 19 eintretende Abgasstrom sich im Bereich der Durchtrittsöffnungen 15 teilen und sich in Form von ebenfalls zwei Teilströmen pulsierend zur Austrittsöffnung 22 bewegen wird. Diese ist mit einem Ableitrohr 23 verbunden, dessen Längsachse quer zur Längsachse des Zuführrohres 1 gerichtet und ungefähr in der Mitte der Gesamtlänge des Gehäuses 5 angeordnet ist, so daß das so entspannte Abgas in Richtung des Pfeiles aus dem Ableitrohr 23 des Abgasschalldämpfers ausströmt.
- Da der Abgasstrom sich sowohl beim Austritt aus dem Zuführrohr 1 als auch beim Austritt aus den Reflexionskammern 11 und 17 jeweils in zwei Teilströme aufteilt, wird sowohl durch diese Aufteilung als auch durch die Vergrößerung des jeweiligen Strömungsquerschnittes eine Erhöhung des Abströmdruckes vermieden und es werden hierdurch gegenüber bekannten Anordnungen bessere Rückdruckwerte erreicht, die ihrerseits zu einer wesentlichen Reduzierung der Leistungsverluste beitragen. Gleichzeitig wird insgesamt eine bessere Schall- und auch eine bessere Wärmedämmung erreicht.
- Die in Figur 3 dargestellte weitere Ausführungsform entspricht in ihrem grundsätzlichen Aufbau dem Aufbau der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform. In Figur 3 sind für die übereinstimmenden Teile daher die gleichen Bezugszeichen wie in den Figuren 1 und 2 verwendet.
- Der Unterschied zwischen beiden Ausführungsformen besteht im wesentlichen in einer etwas anderen Anordnung der Durchtrittsöffnungen 3, 13 und 15 sowie der Unterteilung der zweiten Kammer 19 und der weiteren Kammer 17.
- Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, sind die Durchtrittsöffnungen 3' des Zuführrohres 1 nicht in dessen unterer Mantelhälfte 4 sondern in dessen - bezogen auf Figur 3 - linker Mantelhälfte 4' angeordnet. Demzufolge sind die Durchtrittsöffnungen 13' des Rohres 9 nicht in dessen oberer Mantelhälfte 12, sondern in dessen - bezogen auf Figur 3 - rechter Mantelhälfte 12' angeordnet. Auch die Durchtrittsöffnungen 15' des Rohres 14 sind nicht wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 in der unteren Mantelhälfte 16 des Rohres 14 angeordnet, vielmehr sind die Durchtrittsöffnungen 15' in der - bezogen auf Figur 3 - linken Mantelhälfte 16' des Rohres 14 angeordnet.
- Wie aus Figur 3 hervorgeht, ist innerhalb der Kammer 17 eine Trennwand 25 und innerhalb der Kammer 19 eine Trennwand 26 vorgesehen. Beide Trennwände 25, 26 erstrecken sich über die gesamte Länge des Gehäuses 5.
- Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der durch die Durchtrittsöffnungen 3' das Zuführrohr 1 verlassende Abgasstrom sich wie bei der ersten Ausführungsform teilt, und die beiden Teilströme in ebenfalls zueinander entgegengesetzten Richtungen in Umfangsrichtung des Rohres 9 die Kammer 11 durchströmen und sich zu den Durchtrittsöffnungen 13' des Rohres 14 bewegen.
- Der durch die Durchtrittsöffnungen 13' in die Kammer 17 eintretende Abgasstrom wird sich aber nicht mehr in zwei Teilströme aufteilen, sondern wird als einziger Abgasstrom die Kammer 17 - bezogen auf Figur 3 - im Uhrzeigersinn durchströmen und zu den Durchtrittsöffnungen 15' des Rohres 14 gelangen. Hierbei wird sich zwischen der Trennwand 25 und den dieser unmittelbar benachbarten Durchtrittsöffnungen 13' des Rohres 9 eine Art Abgaspolster bilden, das durch Verwirbelung der aus diesen Durchtrittsöffnungen austretenden Abgasanteile nach und nach die Kammer 17 im Uhrzeigersinn durchströmen und zu den Durchtrittsöffnungen 15'gelangen wird.
- Durch die Anordnung der Trennwand 25 die den für das Abgas kürzesten Weg zwischen den Durchtrittsöffnungen 13' und 15' versperrt, muß das Abgas nahezu den gesamten Umfang der Kammer 17 durchströmen, so daß sich hierdurch der längstmögliche Abgasweg und damit eine maximale Entspannung des Abgases ergibt.
- Ähnlich liegen die Strömungsverhältnisse des Abgases bei dessen Durchtritt durch die Durchtrittsöffnungen 15' des Rohres 14. Das aus diesen ausströmende Abgas wird, da die Trennwand 26 diesem den kürzesten Weg zur Austrittsöffnung 22 des Ableitrohres 23 ebenfalls versperrt, die Kammer 19 im Gegensinn des Uhrzeigers pulsierend durchwandern und so auf dem längstmöglichen Strömungsweg zum Ableitrohr 23 gelangen. Auch hier wird sich an der den Durchtrittsöffnungen 15' benachbarten Seite der Trennwand 26 eine Art Abgaspolster bilden, das ebenfalls durch Verwirbelung der aus den der Trennwand 26 unmittelbar benachbarten Durchtrittsöffnungen 15' austretenden Schallanteilen nach und nach in den Hauptstrom des Abgases integriert wird um zur Austrittsöffnung 22 des Ableitrohres 23 zu gelangen. Damit ergibt sich auch innerhalb der Kammer 19 der längstmögliche Strömungsweg für das Abgas, der gegenüber einem in Längsrichtung einer Kammer gerichteten Strömungsweg nahezu die 3-fache Länge aufweist.
- Innerhalb der als Absorptionskammer wirkenden Kammer 19 wird der diese durchwandernde Abgasstrom in an sich bekannter Weise entspannt, wobei durch die unterschiedliche Schichtdicke des zwischen dem äußeren Rohr 6 und dem Lochmantel 18 angeordneten Materials 21 hochfrequente Schallanteile des Abgases innerhalb eines breiten Spektrums gedämpft werden.
- Bei der in Figur 1a dargestellten weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die stirnseitige Wandung 7 als zusätzliche Absorptionskammer ausgebildet. In der gleichen Weise kann auch die stirnseitige Wandung 8 als weitere Absorptionskammer ausgebildet sein.
- Da der konstruktive Aufbau dieser beiden Absorptionskammern in beiden Fällen der gleiche ist, ist in Figur 1a lediglich die Ausbildung der stirnseitigen Wandung 7 als Absorptionskammer dargestellt und nachstehend beschrieben.
- Wie aus Figur 1a hervorgeht, ist zwischen der Wandung 7 und dem dem Abgaseintritt fernen Ende des Zuführrohres 1 Dämmaterial 30 angeordnet, das sich gegen eine eine Zwischenwandung 31 bildende Lochscheibe abstützt. Die Zwischenwandung 31 ist mit dem gasdicht verschlossenen Ende des Zuführrohres 1 aus Stabilitätsgründen verbunden und auf ihrer kreisringförmigen Fläche mit Durchtrittsöffnungen 32 für das Abgas versehen.
- Die dem Abgaseintritt fernen Enden der Rohre 9 und 14 sind mit der Zwischenwandung 31 ebenfalls fest verbunden, wobei das Abgas aus den Kammern 11, 17 und 19 auch durch die Durchtrittsöffnungen 32 hindurch in die so gebildete zusätzliche Absorptionskammer 33 in Längsrichtung des Zuführrohres einströmen und aus dieser wieder zurück in diese Kammern und sodann in die Austrittsöffnung 22 des Ableitrohres 23 strömen kann. Hierdurch wird einerseits die Dämpfungswirkung im hochfrequenten Bereich der Schallanteile weiter erhöht und insbesondere dann, wenn auch die stirnseitige Wandung 8 in analoger Weise als weitere Absorptionskammer ausgebildet ist, die gesamte Oberfläche des Abgasschalldämpfers wärmegedämmt, so daß das gesamte Dämmaterial 21, 30 sowohl schalldämpfend als auch wärmedämmend wirkt und dabei gleichzeitig die Übertragung von Körperschall weitestgehend minimiert wird.
Claims (9)
- Abgasschalldämpfer für Verbrennungskraftmaschinen mit einem stirnseitig in dessen Gehäuse ragenden und an seiner Mantelfläche mit Durchtrittsöffnungen für das Abgas versehenen Zuführrohr, dem mehrere vom Abgas nacheinander zu druchströmende Kammern nachgeordnet sind, wobei die letzte vom Abgas durchströmte Kammer mit einem Ableitrohr für dieses verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Zuführrohr (1) sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Gehäuses (5) erstreckt und seine Druchtrittsöffnungen (3) für das Abgas im Bereich nur einer Mantelhälfte (4) angeordnet sind;
das Zuführrohr (1) von einer ersten Kammer (11) umgeben ist, deren Mantel an einer seiner Mantelhälften (12) Durchtrittsöffnungen (13) für das Abgas aufweist, die den Durchtrittsöffnungen (3) des Zuführrohres (1) diametral gegenüberliegen;
die erste Kammer (11) von einer zweiten mit dem Ableitrohr (23) verbundenen Kammer (19) umgeben ist, deren Außenmantel (Rohr 6) exzentrisch zur ersten Kammer (11) angeordnet ist;
das Ableitrohr (23) quer zur Längsachse des Zuführrohres (1) gerichtet ist und seine Eintrittsöffnung (22) für das Abgas den Durchtrittsöffnungen (15) der zweiten Kammer (19) diametral gegenüberliegend angeordnet sind. - Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten und der zweiten Kammer (11, 19) mindestens eine weitere Kammer (17) angeordnet ist, deren Durchtrittsöffnungen (13) für das Abgas an nur einer Mantelhälfte (12) vorgesehen und den Durchtrittsöffnungen (15) der zweiten Kammer (19) diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
- Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführrohr (1) sowie die erste und die weiteren Kammern (11, 17, 19) koaxial zueinander angeordnet sind.
- Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die weiteren Kammern (11, 17) als Reflexionskammern ausgebildet sind und die zweite Kammer (19) als Absorptionskammer wirkt.
- Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der ersten und der zweiten Kammer in einem dem Ableitrohr jeweils benachbarten Bereich je eine sich über die Gesamtlänge des Gehäuses (5) erstreckende Trennwand vorgesehen ist, wobei die innerhalb der ersten Kammer angeordnete Trennwand eine Reflexionswand für das die Durchtrittsöffnungen des Zuführrohres und die innerhalb der zweiten Kammer angeordnete Trennwand eine Reflexionswand für das die Durchtrittsöffnungen der ersten Kammer durchströmende Abgas bildet.
- Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der weiteren und der zweiten Kammer (17, 19) in einem dem Ableitrohr (23) jeweils benachbarten Bereich je eine sich über die Gesamtlänge des Gehäuses erstreckende Trennwand (25, 26) vorgesehen ist, wobei die innerhalb der weiteren Kammer (17) angeordnete Trennwand (25) eine Reflexionswand für das die Durchtrittsöffnungen der ersten Kammer (11) und die innerhalb der zweiten Kammer (19) angeordnete Trennwand (26) eine Reflexionswand für das die Durchtrittsöffnungen (15) der weiteren Kammer durchströmende Abgas bildet.
- Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Abgaseintritt entfernt liegende stirnseitige Wandung (7) des Gehäuses (5) als Absorptionskammer ausgebildet ist.
- Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Abgaseintritt benachbart liegende stirnseitige Wandung (8) des Gehäuses (5) als Absorptionskammer ausgebildet ist.
- Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Absorptionskammer (33) zwischen der stirnseitigen Wandung (7) und einer am Ende des Zuführrohres (1) angeordneten Zwischenwandung (31) Dämmaterial (30) angeordnet ist und die Zwischenwandung (31) im Bereich der Kammern (11, 17, 19) Durchtrittsöffnungen (32) für das Abgas aufweist.
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