Schalldämpfer

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer, insbesondere für Verbrennungsmotoren, mit einem von einem Strömungsmedium durchströmten, mindestens eine Gehäusekammer (3,5) aufweisenden Gehäuse (2), in dem zur Verwirbelung des Strömungsmediums dienende Umlenkelemente (13 bis 16) längs einer Gehäusehauptachse (19') hintereinander sowie in Abstand voneinander ortsfest angeordnet sind.
Der Kern der Erfindung besteht darin, daß als Umlenkelement (13, 14, 15, 16) jeweils ein scheibenförmiger, Schlitze (18') aufweisender Körper (17') vorgesehen ist und sich über den lichten Querschnitt des Gehäuses (2) erstreckt und daß die Schlitze (18') begrenzende, leitschaufelartige Leitelemente (18) von benachbarten scheibenförmigen Körpern (17') die Strömung unterschiedlich zur Gehäusehauptachse (19') umlenken.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer, der insbesondere auch für Verbrennungsmotoren bestimmt ist, mit einem von einem gasförmigen Medium durchströmten, mindestens eine Gehäusekammer aufweisenden Gehäuse, in dem zur Verwirbelung des gasförmigen Mediums dienende Umlenkelemente längs einer Gehäuseachse hintereinander sowie im Abstand voneinander ortsfest angeordnet sind.

[0002] Derartige Schalldämpfer sind zum Beispiel aus der DE 848 877 und aus der DE 197 56 468 C1 bekannt. In dem zuerst genannten Fall sind als Umlenkelemente dienende Sperrplatten vorgesehen und derart in das Gehäuse eingesetzt, daß sie ohne metallische Berührung mit der Gehäusewandung labyrinthartige Strömungswege für die Gase bilden. Ferner ist schalldämpfendes Material vorgesehen und kleidet in Form eines Futterpolsters die Innenwandung des Gehäuses aus.

[0003] Im Falle der DE 197 56 468 sind lüferradähnliche Scheiben in dem Gehäuse ortsfest angeordnet, um eine Verwirbelung des gasförmigen Mediums zu bewirken. Jeweils zwischen zwei aufeinander folgenden Scheiben sind scheibenartige Dämmsegmente aus einem Schalldämmwerkstoff eingebaut und weisen freie Durchtrittsöffnungen auf.

[0004] Ferner sind Schalldämpfer bekannt, bei denen mittels aufwändiger Anordnung von Röhren und/oder gelochten Zwischenwänden und/oder Dämpfungswolle sowie gegebenfalls mittels zusätzlicher Nachschalldämpfer die Abgasströmung - im Falle von Verbrennungsmotoren - gebrochen und dadurch die Schallentwicklung des austretenden Abgases gemindert wird. Diese Dämpfungssysteme können hinsichtlich der Dämpfungswirkung und/oder des Aufwands und/oder der Anpaßbarkeit an den jeweiligen Einzelfall nicht in vollem Umfang zufriedenstellen.

[0005] Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfer zu schaffen, der besonders einfach aufgebaut ist und einerseits aus einfach gestalteten Elementen besteht und andererseits besonders wirkungsvoll und flexibel ist, so daß er auch leicht an unterschiedliche Betriebsbedingungen angepaßt werden kann.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles von Patentanspruch 1 vor, daß als Umlenkelement jeweils ein scheibenförmiger, Schlitze aufweisender Körper vorgesehen ist und sich über den Querschnitt der Gehäusekammer erstreckt und daß die Schlitze begrenzende, leitschaufelartige Leitelemente von benachbarten, scheibenförmigen Körpern die Strömung unterschiedlich zur Gehäusehauptachse umlenken.

[0007] Ein derartiger Schalldämpfer kommt ohne die Verwendung von Schalldämmwerkstoff aus. Es sind weder Futterpolster an den Innenwänden der Gehäuse noch Dämmelemente aus Schalldämmwerkstoff zwischen den Umlenkelementen erforderlich. Bereits die Umlenkung der Strömung mit Hilfe der leitschaufelartigen Leitelemente bewirkt eine Schalldämmung, wobei sich Schallschwingungen gegenseitig aufheben. Erreicht wird dies vor allem durch unterschiedliche Anstellwinkel, und zwar insbesondere, wenn die Leitelemente von benachbarten, scheibenförmigen Körpern vorzugsweise jeweils entgegengesetzt zueinander angewinkelt sind.

[0008] Erfindungsgemäß erfolgen somit Ablenkungen und Umlenkungen sowie auch Verwirbelungen des Gasstromes im vorliegenden Fall derart, daß sich eine gute Schalldämpfung ergibt.

[0009] Zugleich ist der Schalldämpfer vor allem bei Verwendung von kreisringförmigen, scheibenförmigen Körpern in achsialer Anordnung hintereinander einfach und kompakt aufgebaut.

[0010] Die Schalldämpfungswirkung läßt sich ferner problemlos an die jeweiligen Erfordernisse anpassen, wozu die Zahl der geschlitzten Umlenkelemente und/oder die Anzahl der leitschaufelartigen Leitelemente pro Umlenkelement und/oder die Form und Gestalt der Leitelemente und/oder die Anstellwinkel der Leitelemente und/oder die Anstellwinkelorientierung zwischen benachbarten Umlenkelementen veränderbar sind. Dies ermöglicht auf einfache Weise eine spezielle Anpassung an jeden Einzelfall beziehungsweise an unterschiedliche Motoren.

[0011] Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. Dabei zeigen jeweils schematisch:

Fig. 1:

einen Schalldämpfer im Schnitt;

Fig. 2:

eine andere Ansicht des Schalldämpfers gemäß Fig. 1 mit teilweise weggebrochenem Gehäuse und in vereinfachter Darstellung;

Fig. 3:

eine perspektivische Darstellung in größerem Maßstab eines abgewandelten Schalldämpfers mit gestrichelt angedeutetem Gehäuse und mit fünf explosionsartig auseinandergezogen dargestellten, scheibenförmigen und Leitelemente aufweisenden Umlenkelementen;

Fig. 4:

in nochmals größerem Maßstab eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung mit sich in der Betriebsstellung befindenden Umlenkelementen mit fünf Stufen beziehungsweise Umlenkelementen und mit zum Teil unterschiedlichem, achsialem Abstand zueinander und

Fig. 5:

zum Teil geschnitten einen gegenüber Fig. 1 geringfügig abgewandelten Schalldämpfer mit einer alternativen Durchflußrichtung.

[0012] Ein Schalldämpfer 1 umfaßt ein Gehäuse 2, mit mindestens einem Gehäuseteil bzw. einer Gehäusekammer. Das Gehäuse 2 wird von einem als Gehäusekammer dienenden, topförmigen Kopfstück 3 mit einer vorderen Stirnwand 4 und von einem ebenfalls als Gehäusekammer dienenden, becherförmigen Gehäuseteil 5 gebildet. Das Gehäuse 2 weist ferner eine zylindrische Umfangswand 6 und an seinem einen Ende eine Stirnwand 7 auf.

[0013] Am Kopfstück 3 befindet sich gemäß den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen ein Befestigungsrand 8 mit einem geringfügig größeren Durchmesser und mit in Umfangsrichtung verteilten Befestigungsbohrungen 9. Das Gehäuseteil 5 ist mit seinem offenen Ende unter den Befestigungsrand 8 des Kopfstücks 3 bis zur Anlage eingeschoben. In der Einbaulage sind das Kopfstück 3 und das Gehäuseteil 5 fest miteinander verbunden. Dazu sind Befestigungsmittel 10 vorgesehen, die sich durch die Befestigungsbohrungen 9 erstrecken. Als Befestigungsmittel 10 kommen Schraubbolzen oder auch Nieten in Betracht.

[0014] Durch die kopfseitige Stirnwand 4 und das Kopfstück 3 erstreckt sich gemäß Ausführungsbeispiel ein Tragrohr 11 mit kreisförmigem Querschnitt längs einer Gehäuseachse. Das Tragrohr 11 ragt mit seinem einen Ende durch die Stirnwand 4 nach außen und bildet dort einen Einlaßstutzen, während sein anderes, ebenfalls offenes Ende im Abstand vor der Stirnwand 7 (Fig. 1) innen im Gehäuse 2 endet.

[0015] Im Betriebszustand strömt das gasförmige Medium/Abgas durch das Tragrohr 11 in das Gehäuse 2 ein und tritt durch einen Auslaßstutzen/Ausströmstutzen 12 aus dem Gehäuse 2 aus. Dieser Ausströmstutzen 12 kann in radialer Anordnung am Kopfstück 3 befestigt und nach außen und zum Inneren des Gehäuses 2 hin offen sein.

[0016] Als Schalldämm-/beziehungsweise Verwirbelungselelemente sind gemäß den in den Fig. 1 und 2 sowie 5 dargestellten Ausführungsbeispielen vier flügelradartige Umlenkelemente 13, 14, 15 beziehungsweise 16 vorgesehen. Sie können gemäß Auführungsbeispiel jeweils mit einem buchsen- oder ring- förmigen Nabenteil 17 auf das Tragrohr 11 aufgeschoben sein. Sie sind drehfest beziehungsweise ortsfest auf dem Tragrohr 11 angeordnet, wobei dies durch eine form- oder reibungsschlüssige Verbindung zwischen den Nabenteilen 17 und dem Tragrohr 11 oder auch durch eine gesonderte Arretierung erreicht werden kann.

[0017] Jedes flügelradartige Umlenkelement 13 bis 16 bildet eine Schalldämpferstufe und weist mehrere flügel- beziehungsweise leitschaufelartige Leitlelemente 18 auf. Gemäß den in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Umlenkelemente 13 bis 16' jeweils scheibenförmige sowie geschlitzte Körper 17' mit jeweils ca. 20 leitschaufelartigen Leitelementen 18. Zweckmäßigerweise sind die Umlenkelemente 13 beziehungsweise, die scheibenförmigen, geschlitzten Körper 17' mit ihren leitschaufelartigen Leitelementen jeweils einstückig. Im Gehäuse 2 erstrecken sie sich bis an die zylindrische Umfangswand 6.

[0018] Die Leitelemente 18 eines jeden Umlenkelementes 13 bis 16 sind unter einem einheitlichen Anstellwinkel α von zum Beispiel 15° (vorzugsweise zwischen ° und °) gegenüber den jeweils zugehörigen Radialebenen 19 geneigt beziehungsweise angewinkelt. Zweckmäßigerweise sind die Anstellwinkel α jeweils benachbarter Umlenkelemente positiv oder negativ angestellt, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht. Eine ursprünglich im Wesentlichen axial gerichtete Strömung wird daher jeweils entsprechend abgelenkt.

[0019] Im Ausgangszustand sind die scheibenförmigen Körper 17' flache Blechringe und erhalten als Scheibenrohling schmale sowie sich radial und geradlinig von außen nach innen erstreckende Schlitze 18'. Die Leitelemente 18 sind wegen der Schlitze 18' und wegen der Kreisringform der scheibenförmigen Körper 17' jeweils kreisring-sektorförmig. Aufgrund der positiven und/oder negativen Anstellwinkel der Leitelemente befinden sich schlitzförmige Durchtrittsöffnungen in jedem Umlenkelement mit der Folge, daß das gasförmige Medium unabhängig von den jeweiligen Ablenkungen in Längrichtung des Gehäuses 2 durch die Umlenkelemente 13 bis 16 strömen kann.

[0020] Die Darstellungen in den Fig. zeigen, daß das Gehäuse 2 des Schalldämpfers 1 nicht vollständig mit Leitelemente 18 aufweisenden Umlenkelementen entsprechend den Elementen 13 bis 16 belegt sein muß. Obwohl die Umlenkelemente 13 bis 16, 16' zur Verwirbelung des Strömungsmediums längs der Gehäusehauptachse 19' hintereinander sowie im Abstand voneinander ortsfest angeordnet sind, weist das Gehäuse 2 vorzugsweise dennoch ein völlig unbelegtes Gehäusekammerteil 2' auf. Das Gehäusekammerteil 2' dient als Beruhigungsstrecke.

[0021] In den Fig. 1 und 2 ist ein vergleichsweise kurzes Tragrohr 11 (für vier Umlenkelemente) 13 bis 16 in Verbindung mit einem vergleichsweise langen Gehäuseteil 5 vorgesehen, das die zwei- oder gar dreifache Anzahl von Umlenkelementen aufnehmen könnte. Daher kann es zur Ausnutzung der sich aus der kompakten Bauweise ergebenden Möglichkeiten in Verbindung mit der Variation der Anzahl von Umlenkelementen sinnvoll sein, für das Kopfstück 3 verschiedene Gehäuseteile 2 und Tragrohre 11 mit abgestufter Länge vorzusehen, die dann in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall zusammengebaut werden.

[0022] Ebenso können in Anpassung an die Verhältnisse des Einzelfalles zur Auswahl auch Umlenkelemente mit Leitelementen 18 vorgesehen werden, die hinsichtlich ihrer Anzahl, ihrer Form und ihres Anstellwinkels verschieden sind.

[0023] Während die Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums bei dem in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel dargestellten Schalldämpfer 1 von der außen liegenden Öffnung des Tragrohres 11 in das Innere des becherförmigen Gehäuseteiles 5 gerichtet ist und das Gas dann durch die Umlenkelemente der verschiedenen Stufen zum Ausströmstutzen 12 fließt, befindet sich bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Einlaßstutzen 20 am einen Ende 21 des becherförmigen Gehäuseteiles 5, während ein Auslaßstutzen 22 koaxial am anderen Ende 23 des becherförmigen Gehäuseteiles 5 - oder umgekehrt an seinem topfförmigen Kopfstück 3 - angeordnet ist. Ein rechtwinklig abzweigender Ausströmstutzen 12 wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist daher nicht zwingend notwendig.

[0024] Auch die Funktion des zugleich als Einlaßstutzen dienenden Tragrohres 11 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 entfällt bei dem Schalldämpfer gemäß Fig. 5, denn dort dient ein zentrisch angeordneter Träger beziehungsweise ein Tragelement 24 ausschließlich zum Tragen und/oder Verbinden der aus Umlenkelementen 13 bis 16 bestehenden Schalldämpferstufen 25.

[0025] Gemäß den in den Fig. 1 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen sind jeweils vier oder fünf Schalldämpferstufen 25 vorgesehen. Entsprechend den jeweiligen Verhältnissen können aber auch mehr oder weniger Schalldämpferstufen 25 längs des zentralen Tragrohres 11/Tragelementes 24 angeordnet sein.

[0026] Sehr wesentlich ist, daß der erfindungsgemäße Schalldämpfer auch einen nur sehr geringen Strömungswiderstand im Vergleich zu herkömmlichen Schalldämpfern besitzt.

[0027] Grundsätzlich können die Umlenkelemente aus Metall bestehen und massive oder durchlässige Leitelemente beispielsweise in Form eines feinmaschigen Streckgitters aufweisen. Ferner kommen als Werkstoffe auch Kunststoffe oder Komposit-Werkstoffe in Betracht.

[0028] Die Umlenkelemente 13 bis 16' verhindern schließlich auch einen Rückstau im Schalldämper 1, was sich im Falle eines Verbrennungsmotors thermisch günstig auswirkt.

[0029] Auch durch die variable Anordnung und die variable Anzahl der Umlenkelemente in Verbindung mit variablen Anstellwinkeln in weitem Umfang von positiven und negativen Winkelgrößen lassen sich auch bestimmte Frequenzen herausfiltern oder gewollte Schwingungen erzeugen. Im Hinblick auf die wertvollen Dämpfungseigenschaften ist der Schalldämpfer vergleichsweise einfach und kompakt aufgebaut.

[0030] Ferner ist charakteristisch, daß die entfernt zur Gehäusehauptachse 19' angeordneten Enden der Leitelemente 18 stärker angewinkelt sind als ihre nahe bei der Gehäusehauptachse 19' befindlichen Enden beziehungsweise daß die Leitelemente 18 zumindest teilweise in sich verdreht sein können.

[0031] Die Erfindung ist nicht auf die in den Fig. konkret dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr sind mannigfache Abwandlungen möglich, ohne von dem grundsätzlichen Erfindungsgedanken abzuweichen.

[0032] Grundsätzlich Gleiches gilt auch für die Art der Verwendung des Schalldämpfers, die nicht auf bestimmte Verbrennungsmotoren beschränkt ist, sondern ganz allgemein als Schalldämpfer einsetzbar ist, wobei dies insbesondere auch zur Verwendung für Modellflugzeuge beziehungsweise für Motoren mit hohen Drehzahlen gilt.

[0033] Wie aus den Fig. hervorgeht weisen die flügelradartigen Umlenkelemente der Ausführungsbeispiele vorzugsweise herstellungsbedingt im Fußbereich der leitschaufelartigen Leitelemente 18 entgegengesetzte, kurze, in Umfangsrichtung gerichtete Schlitze 18" auf. Dadurch ist jedes Leitelement 18 nur noch über einen schmalen, in den Fig. nicht sichtbaren Steg mit dem Nabenteil 17 verbunden. Erreicht wird hierdurch, daß bei Bedarf jedem flügelartigen Leitelement 18 trotz des Anstellwinkels α eine vollkommen ebene, flächige Gestalt gegeben werden kann.

[0034] Aus Festigkeitsgründen können die Leitelemente 18 nach dem Einschlitzen in Umfangsrichtung im Fußbereich zusätzlich punktförmig am Nabenteil 17 beziehungsweise am Tragrohr 11/am Tragelement 24 angelötet werden.

Ansprüche

1. Schalldämpfer, insbesondere für Verbrennungsmotoren, mit einem von einem Strömungsmedium durchströmten, mindestens eine Gehäusekammer (3,5) aufweisenden Gehäuse (2), in dem zur Verwirbelung des Strömungsmediums dienende Umlenkelemente (13 bis 16) längs einer Gehäusehauptachse (19') hintereinander sowie in Abstand voneinander ortsfest angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß als Umlenkelement (13, 14, 15, 16) jeweils ein scheibenförmiger, Schlitze (18') aufweisender Körper (17') vorgesehen ist und
sich über den lichten Querschnitt des Gehäuses (2) erstreckt und
daß die Schlitze (18') begrenzende, leitschaufelartige Leitelemente (18) von benachbarten scheibenförmigen Körpern (17') die Strömung unterschiedlich zur Gehäusehauptachse (19') umlenken.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitelemente (18) von benachbarten scheibenförmigen Körpern (17') jeweils entgegengesetzt zueinander angewinkelt sind.

3. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Körper (17') jeweils geradlinig geschlitzt sind.

4. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Leitelemente (18) eines scheibenförmigen Körpers (17') gleichgerichtet angewinkelt sind.

5. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel (α) der Leitelemente (18) positiv oder negativ ist.

6. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entfernt zur Gehäusehauptachse (19') angeordneten Enden der Leitelemente (18) stärker angewinkelt sind als ihre nahe bei der Gehäusehauptachse (19') befindlichen Enden.

7. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitelemente (18) zumindest teilweise in sich verdreht sind.

8. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Körper (17') als Rohling kreisringförmig ist.

9. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitelemente (18) kreisring-sektorförmig sind.

10. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkelemente (13 bis 16) mit ihren Leitelementen (18) zwischen Gehäusekammerteilen (2') und (3') ohne Umlenkelemente angeordnet sind.

11. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkelemente (13 bis 16) jeweils eine Schalldämperstufe bilden.

12. Schalldämpfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung von drei bis fünf oder mehr, jeweils eine Schalldämpferstufe bildenden Umlenkelementen (13 bis 16).

13. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schalldämpferstufe/jedes Umlenkelement circa 10 bis 40, vorzugsweise etwa 20, in der Abwicklung jeweils kreisringsektorförmige Leitelemente (18) aufweist.

14. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkelemente (13 bis 16) jeweils einstückig ein Nabenteil (17) und radial auswärts davon Schlitze (18') und die leitschaufelartigen Leitelemente (18) aufweisen.

15. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenklelemente (13 bis 16) jeweils auf einem das gasförmige Medium führenden Tragrohr (11) angeordnet sind.

16. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitelemente (18) aufweisenden Umlenkelemente (13 bis 16) jeweils als scheibenförmige Körper (17') aus flachen Blechringen gefertigt sind und als Scheibenrohlinge schmale sowie sich radial und geradlinig von außen nach innen erstreckende Schlitze (18') aufweisen.

17. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkelemente (13 bis 16) in Strömungsrichtung abwechselnd mit entgegengesetzt angestellten, leitschaufelartigen Leitelementen (18) versehen sind.

18. Schalldämpfer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die gegensinnig geneigten Anstellwinkel (von +α' bis -α) den gleichen absoluten Winkelwert aufweisen.

19. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkelemente (13 bis 16) mit einem Nabenteil (17) auf einem zentral im Gehäuse (2) angeordneten Trageelement (11)/Träger (24) angeordnet sind.

20. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Gehäuses (2) und/oder eines Gehäuseteiles (3, 5) so bemessen ist, daß eine dem jeweiligen Einsatzfall angepaßte, unterschiedliche Anzahl von Umlenkelementen (13 bis 16) anbringbar ist.

21. Schalldämpfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Verwendung für den Verbrennungsmotor eines Modellflugzeuges.

22. Schalldämper für Verbrennungsmotoren, mit einem von einem Strömungsmedium/gasförmigen Medium durchströmten, mindestens eine Gehäusekammer (3, 5) aufweisenden Gehäuse (2), in dem zur Verwirbelung des gasförmigen Mediums dienende Umlenkelemente (13 bis 16) längs einer Gehäusehauptachse (19') hintereinander sowie im Abstand voneinader ortsfest angeordnet sind,
gekennzeichnet durch Umlenkelemente (13 bis 16) im Gehäuse (2) derart und eine dadurch bedingte Verwirbelung des gasförmigen Mediums derart, daß sich die Schallschwingungen gegenseitig aufheben.

Zeichnung