DE102005054397C5

DE102005054397C5 - Rohrschalldämpfer mit Mikroöffnungen

Info

Publication number: DE102005054397C5
Application number: DE200510054397
Authority: DE
Inventors: Olaf Knospe
Original assignee: Westa Holding & Co KG GmbH; Westa-Holding & Co KG GmbH
Current assignee: Westa Holding & Co KG GmbH; Westa-Holding & Co KG GmbH
Priority date: 2005-11-15
Filing date: 2005-11-15
Publication date: 2010-02-11
Anticipated expiration: 2025-11-16
Also published as: DE102005054397B3

Abstract

Rohrschalldämpfer (1) zur gezielten Reduktion der Intensität von Schallwellen, umfassend einen inneren Kanal (10) mit Mikroöffnungen (15) und eine den inneren Kanal (10) zumindest teilweise umgebende Außenwand (30), wobei die Mikroöffnungen (15) einen Durchmesser kleiner als 1 mm aufweisen und der Anteil der Mikroöffnungen (15) weniger als 10% der Gesamtoberfläche des inneren Kanals (10) beträgt und zusätzlich Trennsegmente (20) zwischen dem inneren Kanal (10) und der Außenwand (30) vorgesehen sind, die einzelne Abstände (d) in axialer Richtung zwischen den Trennsegmenten definieren,
wobei die axialen Abstände (d) mindestens einen ersten axialen Abstand (d1) und einen nicht gleich großen zweiten axialen Abstand (d2) umfassen,
wobei
der radiale Abstand (s) zwischen der Oberfläche des inneren Kanals (10) und der Außenwand (30) mindestens einen ersten radialen Abstand (s1) und einen nicht gleich großen zweiten radialen Abstand (s2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Abstände (s) und/oder die axialen Abstände (d)...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus EP 1507071 A1 bekannt.
Aus der DE 197 30 355 C1 ist ein Schallabsorber in Lüftungskanälen bekannt, bei dem eine mikroperforierte Platte Teil des Lüftungskanals ist. Nachteilig hierbei ist, dass vorgesehene Kassetten als Teil einer durchströmten Kulisse in gleichförmigen Abständen angeordnet sind. Der Abstand der Zwischenwände ist für die Güte des Schalldämpfverhaltens für die jeweilige zu dämpfende Schallfrequenz von großem Einfluss. Somit ist bei diesem Schallabsorber die Wirkung der Schalldämpfung nur in einem bestimmten Frequenzbereich gut. Er ist demnach als Dämpfer für eine Dämpfung unterschiedlicher Frequenzen weniger geeignet.
In der DE 976032 wird ein Schalldämpfer mit Abzweigfilter und Reihenfilter mit einem durchlaufenden, aus einem Stück hergestellten, teilweise perforierten Innenrohr beschrieben.
In der DE 29808058 U1 wird ein Kombinationsrohrschalldämpfer mit einer Gas führenden Leitung beschrieben, wobei die Leitung einen doppelwandigen Abschnitt aufweist, der eine im Wesentlichen geschlossene Kammer zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ausbildet.
In der WO 97/09527 A1 ist ein Resonatorschalldämpfer beschrieben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Rohrschalldämpfer mit Mikroöffnungen und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Rohrschalldämpfers bereitzustellen, der flexibel einsetzbar und für unterschiedliche Frequenz spektren herstellbar ist und die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung und das Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch einen Rohrschalldämpfer zur gezielten Reduktion der Intensität von Schallwellen, umfassend einen inneren Kanal mit Mikroöffnungen und eine den inneren Kanal zumindest teilweise umgebende Außenwand, wobei zusätzlich Trennsegmente zwischen dem inneren Kanal und der Außenwand vorgesehen sind, die einzelne Abstände in axialer Richtung zwischen den Trennsegmenten definieren, wobei die axialen Abstände, mindestens einen ersten axialen Abstand und einen zweiten axialen Abstand umfassen, wobei der radiale Abstand zwischen der Oberfläche des inneren Kanals und der Außenwand mindestens einen ersten radialen Abstand und einen zweiten radialen Abstand umfasst.
Die Schallwellen gelangen durch den inneren Kanal in den Schalldämpfer. Der innere Kanal ist bevorzugt ein Rohr, kann aber auch eine Aussparung innerhalb eines umgebenden Materials sein. Im letzteren Fall wird der Kanal bevorzugt von schalldämmendem porigen Material umgeben sein, in das der Kanal eingearbeitet ist.
Bevorzugt weist der innere Kanal Mikroöffnungen auf. Die Schallwellen treten durch die Mikroöffnungen durch, wobei sie durch die dabei auftretende Reibung an Energie verlieren. Infolge der Wandreibung treten breitbandige Verluste in der Energie der Schallwellen auf. Die Mikroöffnungen sind bevorzugt zylindrische Durchgangsbohrungen, können aber auch andere geometrische Formen aufweisen.
Der innere Kanal ist bevorzugt in einem Abstand von einer Außenwand umgeben. Die aus dem inneren Kanal austretenden Schallwellen treffen auf die Außenwand auf und werden zu einem großen Teil reflektiert. Die Außenwand wirkt mit der umschlossenen Luftmasse dabei als Hohlraumresonator. Der erste und zweite Abstand zwischen dem inneren Kanal und der Außenwand in radialer Richtung definiert, wie der innere Kanal zur Außenwand angeordnet ist. Der erste und zweite Abstand sind nicht gleich groß, so dass der innere Kanal verschiedene Abstände zur Außenwand aufweist. Die aus dem inneren Kanal austretenden und auf die Außenwand auftreffenden Schallwellen, müssen so je nach Austrittsstelle verschieden weite Wege bis zum Auftreffen auf die Außenwand zurücklegen. Dadurch Abstände mit unterschiedlichem Dämpfungsverhalten bzgl. einzelner Frequenzen gegeben. Der Vorteil hiervon ist eine insgesamt bessere Schalldämpfungswirkung über einen Frequenzbereich. Besonders bevorzugt ist der Raum zwischen dem inneren Kanal und der Außenwand durch einen Füllstoff ausgefüllt, besonders bevorzugt durch faserhaltiges Material, Gewebe, oder durch einen Stahllamellenverbund.
Die Trennsegmente zwischen dem inneren Kanal und der Außenwand definieren einzelne Abstände in axialer Richtung zwischen den Trennsegmenten, wobei die axialen Abstände mindestens einen ersten axialen Abstand und einen zweiten axialen Abstand umfassen. Beim Auftreffen auf die Tennsegmente werden die Schallwellen ebenfalls reflektiert. Die Trennsegmente trennen das Volumen zwischen dem inneren Kanal und dem Außenrohr in axialer Richtung in einzelne Kammern mit unterschiedlicher Kammergröße auf. Dadurch sind einzelne Hohlraumresonatoren mit unterschiedlichem Dämpfungsverhalten bzgl. einzelner Frequenzen gegeben. Der Vorteil hiervon ist eine bessere Schalldämpfungswirkung über einen Frequenzbereich.
Besonders bevorzugt weist der erfindungsgemäße Rohrschalldämpfer noch eine Krümmung auf. Durch die Wahl des Krümmungsradius kann die Schallabsorptionseigenschaft vorbestimmt werden.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers sind die Außenwand und der innere Kanal achsparallel angeordnet.
Diese achsparallele Ausrichtung ermöglicht einen einfachen Aufbau des Rohrschalldämpfers. Insbesondere ist der Zusammenbau des inneren Kanals innerhalb der Außenwand durch Einschieben einfach möglich.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers sind die Außenwand und der innere Kanal koaxial ausgerichtet.
Diese koaxiale Ausrichtung ermöglicht einen einfachen Aufbau des Rohrschalldämpfers. Insbesondere ist der Zusammenbau des inneren Kanals innerhalb der Außenwand durch Einschieben und Befestigung auf derselben Welle einfach möglich.
Erfindungsgemäß sind die radialen Abstände zwischen dem inneren Kanal und der Außenwand und/oder die axialen Abstände zwischen den Trennsegmenten veränderbar.
Das Schalldämpfverhalten ist mit davon abhängig wie lang die Wegstrecke ist, die die Schallwellen vom Austritt aus dem inneren Kanal bis zum Auftreffen auf die Außenwand zurücklegen und wie groß der Abstand zwischen den einzelnen Trennsegmenten ist. Ist der Abstand veränderbar, kann der Schalldämpfer unterschiedlichen Anforderungen bzgl. des Dämpfungsverhaltens angepasst werden. Beispielsweise weisen die von einem Verbrennungsmotor mit den Abgasen emittierten Schall wellen oftmals beim Start andere Intensitäten auf als im laufenden Betrieb. Eine Einstellbarkeit des Schalldämpfers ermöglicht hier eine flexible Anpassung an die sich verändernde Schalldämpfungsaufgabe. Neben der Einstellung des Schalldämpfers im laufenden Betrieb ist auch eine kostengünstige Herstellung von Schalldämpfern möglich, wenn diese mit einer gleichen Struktur für unterschiedliche Einsatzzwecke in großer Stückzahl hergestellt werden können und nur noch auf die jeweilige Schalldämpfungsaufgabe eingestellt werden müssen.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers sind die Abstände zwischen dem inneren Kanal und der Außenwand durch Verdrehen der Außenwand und/oder des inneren Kanals veränderbar.
Diese einfach mit nur einer Drehachse zu realisierende Kinematik ermöglicht es, die Position des inneren Kanals relativ zur Außenwand zu verändern. Eine Verdrehbewegung ist technisch über Drehachsen und Aktoren leicht realisierbar und Positionen sind mittels Winkelmessern leicht zu ermitteln und zu reproduzieren.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers sind die axiale Ausrichtung der Außenwand und des inneren Kanals zueinander veränderbar.
Diese Veränderbarkeit der axialen Ausrichtung der Außenwand und des inneren Kanal zueinander ermöglicht eine sehr weit gehende Veränderung der radialen Abstände zwischen dem innerem Kanal und der Außenwand in axialer Richtung. Mit dieser Verstellmöglichkeit ist eine weit reichende Veränderung des Schalldämpfungsverhaltens des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers mit Mikroöffnungen möglich.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers weisen die Außenwand und/oder der innere Kanal einen Querschnitt aus der Gruppe: kreisrund, quadratisch, oval, rautenförmig, symmetrisch vieleckig, vieleckig mit abgerundeten Ecken auf.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers weist die Außenwand eine Außenkontur mit Flächen und diese verbindende abgerundete Kanten auf.
Diese Kontur bietet den Vorteil, dass sie platzsparend in andere Systeme integrierbar ist. Ferner ist diese Kontur einfach z. B. aus Stahlblech realisierbar.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers ist die Außenwand an einem Ende mit einer Einlassöffnung und am anderen Ende mit einer Auslassöffnung des inneren Kanals, dicht verbunden.
Für eine optimale Schalldämpfungswirkung stellt diese Anordnung sicher, dass das System geschlossen ist und dass keine Schallwellen durch Öffnungen austreten können.
Erfindungsgemäß weisen die Mikroöffnungen am inneren Kanal einen Durchmesser kleiner als 1 mm auf, insbesondere weniger als 0,5 mm auf, insbesondere weniger als 0,1 mm auf.
Der Lochdurchmesser bzw. die Ausgestaltung der Mikroöffnungen sowie der Anteil der Oberfläche der Mikroöffnungen zur verbleibenden Oberfläche hat einen Einfluss auf den vorbestimmten Schallabsorptionsgrad.
Erfindungsgemäß beträgt der Anteil der Mikroöffnungen am inneren Kanal weniger als 10% der Gesamtoberfläche des inneren Kanals, insbesondere weniger als 5% der Gesamtoberfläche des inneren Kanals, insbesondere weniger als 2% der Gesamtoberfläche des inneren Kanals.
Der Lochflächenanteil der Mikroöffnungen hat ebenfalls einen Einfluss auf den Schallabsorptionsgrad.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers weisen die Mikroöffnungen am inneren Kanal eine geometrische Form aus der Gruppe bestehend aus: kreisrund, quadratisch, oval, rautenförmig, symmetrisch vieleckig auf.
Durch die Wahl der Form der Mikroöffnungen können verschiedene Fertigungsverfahren eingesetzt werden. Hierdurch können vorteilhafterweise auch die Schallabsorptionseigenschaften vorbestimmt werden.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers weist der innere Kanal Gewebe auf.
Das Gewebe umfasst bevorzugt Metall, Nylon oder Glasfasern bzw. eine Kombination dieser Werkstoffe. Mit Öffnungsgrad des Gewebes wird hier entweder das Volumenverhältnis aus Gewebefasern und den Zwischenräumen zwischen den Gewebefasern oder das Flächenverhältnis der Oberfläche des Gewebes zu den Öffnungen der Maschen des Gewebes bezeichnet. Das Gewebe weist besonders bevorzugt Öffnungsgrade von bis zu 40% auf. Es können aber auch bevorzugt Gewebe mit Öffnungsgraden von lediglich 20% zur Anwendung kommen.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers sind ein oder mehrere der Trennsegmente im Wesentlichen orthogonal zur axialen Richtung der Außenwand ausgerichtet.
Durch diese orthogonale Ausrichtung sind die Trennsegmente parallel zueinander und einander gegenüberliegend ausgerichtet. Mit dieser Anordnung bildet sich besonders gut ein akustisches Resonanzsystem.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers weisen ein oder mehrere der Trennsegmente eine Form aus der Gruppe von: Kegelteil, Kugelteil, Ellipsoidteil, Paraboloidteil, Pyramidenteil auf.
Die unebene Form der Trennsegmente bedingt bevorzugt eine stärker diffuse Schallreflektion als bei einfach ebenen Trennflächen. Ein noch besseres Dämpfungsverhalten ist so realisierbar.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers sind mehrere der Trennsegmente in einem Winkel größer als 5° zueinander angeordnet, insbesondere größer als 20° zueinander angeordnet, insbesondere größer als 40° zueinander angeordnet.
Der Anstellwinkel der Trennsegmente bewirkt eine schräge Reflektion der Schallwellen. Stehende Wellen zwischen zwei gegenüberliegenden Flächen werden so vermieden. Außerdem wird hierdurch bevorzugt bei stufenweiser Ausbildung der Trennsegmente ein Spektrum an Wellen mit unterschiedlicher Wellenlänge innerhalb der Trennsegmente gedämpft.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers sind ein oder mehrere der Trennsegmente als Helix geformtes Band, das sich um den inneren Kanal herum schraubt, ausgebildet.
Hierdurch ergibt sich ein Anstellwinkel zwischen der Helix und einer Ebene senkrecht zur Achsrichtung und gleichzeitig ein Trennsegment mit vordefiniert vielen Kammern bezogen auf die einzelnen Abschnitte innerhalb des Zwischenraums zwischen innerem Kanal und Außenwand.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers sind ein oder mehrere der Trennsegmente als Helix geformtes Band, das sich mit sich verändernder Ganghöhe um den inneren Kanal herum schraubt, ausgebildet.
Die verändernde Ganghöhe der Helix ermöglicht einen sich verändernden Abstand in axialer Richtung zwischen den einzelnen Windungen der Helix. Da die Helix schallhart ist und eine den Trennsegmenten entsprechende Funktion ausübt, gelten hier die gleichen Vorteile, wie für die unterschiedliche Beabstandung der Trennsegmente. Durch die Wahl der Ganghöhe bzw. des Verlaufs der Ganghöhe können vorbestimmte Frequenzbereiche durch die Wellenlänge bzw. ein Viertel der Wellenlänge abgebildet werden. Auf diese Weise ist es möglich, ein spezielles Frequenzband besonders zu dämpfen, indem diese Wellenlängen bzw. ein Viertel dieser Wellenlängen als Beabstandung zwischen den einzelnen Helixbändern nach einer Periode vorgewählt werden. Die Helix kann als elastisches Stahlband ausgeführt sein, was eine Verstellung der Helix durch Verformung ermöglicht.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers sind ein oder mehrere der Trennsegmente verstellbar.
Zum einen kann bevorzugt der Abstand der Trennsegemente zueinander verstellt werden und zum anderen der Winkel der Trennsegmente zueinander verstellt werden. Hierdurch können der zu absorbierende Frequenzbereich vorbestimmt werden.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers ist er aus mehreren einzelnen hintereinander angeordneten Segmenten aufgebaut, die miteinander verbindbar sind.
Dieser modulare Aufbau erlaubt es, je nach Einsatzzweck aus mehreren auch verschiedenen Schalldämpfersegmenten einen Schalldämpfer aufzubauen. Mit der Anzahl und Art der Segmente kann das Dämpfungsverhalten eingestellt werden.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers ist die Außenwand schallhart ist.
Dadurch, dass die Außenwand schallhart ist, werden die aus dem inneren Kanal austretenden Schallwellen reflektiert und es entsteht besonders leicht ein Hohlraum-Resonator.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers enthält der Werkstoff der Außenwand ein Element aus der Gruppe von: Fe, Pt, Cr, Cu, Ni, C, insbesondere Metall oder Kunststoff.
In die Wahl des Werkstoffs der Außenwand können verschiedene Umgebungsanforderungen und Schallleitungscharakteristika für vorgegebene Frequenzbereiche besonders berücksichtigt und vorbestimmt werden.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers weist die Außenwand außen eine Isolierung auf.
Diese Isolierung bietet eine zusätzliche Schallisolierung sowie eine Dämpfung der schallharten Außenwand. Für diese Isolierung eignen sich besonders Materialien, die die Schallharte Außenwand in der Schwingungsanregung einschränken und die selber ein gutes Schalldämpfungsverhalten aufweisen. Als Material können hierfür bevorzugt Gummi und besonders bevorzugt Schaumstoff oder andere Dämmstoffe verwendet werden.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers weist der Rohrschalldämpfer mehrere innere Kanäle auf.
Es können auch mehrere innere Kanäle vorgesehen werden. Ein Vorteil besteht hier darin, dass die einzelnen Kanalaußenwände, eine Dämpfung der Schallwellen zwischen den Kanälen bewirken. Beispielsweise müssen Schallwellen aus einem inneren, von anderen Kanälen umgebenen Kanal erst durch die Wände der anderen Kanäle durchtreten, bis sie in den Zwischenraum zwischen den Kanälen und der Außenwand gelangen. Hierdurch wird noch ein verändertes Schalldämpfungsverhalten erzielt.
Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers sind ein oder mehrere der Trennsegmente im Wesentlichen orthogonal zur axialen Richtung des inneren Kanals ausgerichtet.
Bevorzugt sind die Trennsegmente im Wesentlichen orthogonal zur axialen Richtung des inneren Kanals ausgerichtet.
Es ist auch ein Verfahren zur Anwendung eines Rohrschalldämpfers im Sinne der vorliegenden Erfindung, wobei Schalldruckwellen durch die Einlassöffnung in den inneren Kanal geleitet werden, die Schalldruckwellen durch Reibung an den Mikroöffnungen und Reflektion an der Außenwand und an den Trennsegmenten in ihrer Amplitude reduziert werden und die gedämpften Schalldruckwellen durch die Auslassöffnung den Rohrschalldämpfer verlassen.
Ferner umfasst die vorliegende Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers zur Durchführung eines Verfahrens zur Anwendung eines erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers insbesondere zur gezielten Reduktion der Intensität von Schallwellen.
Im Folgenden soll weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an Hand der Figuren erläutert werden. Hierbei zeigt
1 Eine schematische Schnittzeichnung eines erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers.
2 Eine schematische Schnittzeichnung eines erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers entlang der Schnittlinie A-B aus 1.
3 Eine schematische Schnittzeichnung eines erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers entlang der Schnittlinie A-B aus 1.
4 Eine schematische Schnittzeichnung eines erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers mit variierender Ganghöhe.
5 Eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers mit verstellbarem radialen Abstand s entlang der Schnittlinie A-B aus 1.
6 Ein Diagramm mit einer Darstellung des radialen Abstandes s über den Umfang bei einem verstellbaren erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfer.
1 zeigt eine schematische Schnittzeichnung eines erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers. Mikroöffnungen 15 sind am Umfang eines inneren Kanals 10 angeordnet. Der Kanal 10 weist eine Einlassöffnung 12 und eine Auslassöffnung 14 auf. Eine Außenwand 30 umgibt den inneren Kanal 10 koaxial. Trennsegmente 20 sind orthogonal zwischen dem inneren Kanal 10 und der Außenwand 30 angeordnet. Die einzelnen Trennsegmente haben unterschiedliche Abstände d, d', d' zueinander und trennen den Raum zwischen dem inneren Kanal 10 und der Außenwand 30 in axialer Richtung in einzelne Kammern. Der innere Kanals 10 weist von der Außenwand 30 einen ersten radialen Abstand s1 und einen zweiten radialen Abstand s2 auf.
Im Einsatz treten die Schallwellen durch die Einlassöffnung 12 in den Rohrschalldämpfer ein. Die Schallwellen treten durch die Mikroöffnungen 15 durch, wobei sie durch die dabei auftretende Reibung an Energie verlieren. Die Schallwellen treffen dann auf die Außenwand 30 auf und werden zu einem großen Teil reflektiert. Beim Auftreffen auf die Tennsegmente 20 werden die Schallwellen ebenfalls reflektiert. Schließlich treten die in ihrer Amplitude geminderten Schallwellen durch die Auslassöffnung 14 aus dem Rohrschalldämpfer aus.
Die jeweiligen gegenüberliegenden schallharten Wände der Außenwand 30 und der Trennsegmente 20 führen dazu, dass sich dazwischen stehende λ/4 Wellen bilden. Da die Abstände zwischen den Trennsegmenten 20 und auch zwischen dem inneren Kanal 10 und der Außenwand 30 unterschiedlich sind, bilden sich einzelne Hohlraum-Resonatoren mit verschiedenen λ/4 Wellenlängen. Die schalldämpfende Wirkung ist somit für ver schiedene Schallfrequenzen gegeben. Zusätzlich treten beim Durchtreten des Schalls durch die Mikroöffnungen 15 des inneren Kanals 10 in den Raum zwischen dem inneren Kanal 10 und der Außenwand 30 viskose Wandreibung auf, was zu breitbandigen Verlusten bei den Schallwellen führt. Durch die Kombination aus Resonator mit verschiedenen axialen Wandabständen d und radialen Wandabständen s jeweils bezogen auf einen Wellenlängenbereich mit der Beabstandung von λ/4 Wellen und Absorber mittels der Mikroöffnungen 15 ist die Schalldämpfungswirkung im erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfer über einen breiten Frequenzbereich gegeben.
In 2 ist der erfindungsgemäße Rohrschalldämpfer aus 1 in einer schematischen Schnittzeichnung entlang der Schnittlinie A-B aus 1 dargestellt. 1. Der zylindrische innere Kanal 10 ist innerhalb der zylindrischen Außenwand 30 angeordnet. Die Achsen von innerem Kanal 10 und Außenwand 30 sind versetzt angeordnet. Es sind verschiedene radiale Abstände s zwischen dem innerem Kanal 10 und der Außenwand 30 eingetragen. Der Abstand variiert zwischen s1 als kleinstem Abstand und s2 als größtem Abstand.
Es ergibt sich somit ein unterschiedlicher radialer Abstand s für die aus den Mikroöffnungen 15 zur Außenwand 30 austretenden Schallwellen, je nachdem wo die Schallwellen am Umfang des inneren Kanals 10 austreten.
Durch das Abstandsspektrum ist ein breitbandiges akustisches Dämpfungsverhalten gegeben.
In 3 ist der erfindungsgemäße Rohrschalldämpfer aus 1 in einer schematischen Schnittzeichnung entlang der Schnittlinie A-B aus 1 dargestellt. 3 unterscheidet sich von 2 darin, dass die Außenwand 30 einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Durch die rechteckige Querschnittsform ist die Abstandsverteilung zwischen dem inneren Kanal 10 und der Außenwand 30 anders ausgebildet. Hier ist die Differenz zwischen dem kürzesten Abstand und dem längsten Abstand größer als bei der Anordnung aus 2.
Durch das Abstandsspektrum ist ein breitbandiges akustisches Dämpfungsverhalten für ein anderes Frequenzspektrum gegeben.
4 zeigt eine schematische Schnittzeichnung eines erfindungsgemäßen Rohrschalldämpfers. Prinzipiell entspricht 4 der 1, die Trennsegmente 20 sind hier aber als ein zur Helix geformtes Band 20, das sich mit sich verändernder Ganghöhe um den inneren Kanal herum schraubt, ausgebildet.
Dargestellt ist, wie die jetzt wechselnd großen Abstände zwischen den einzelnen Windungen des Trennsegmentbandes 20 unterschiedliche λ/4 stehende Wellen ermöglichen.
Durch dieses Spektrum an axialen Abständen zwischen den einzelnen Windungen des Trennsegmentbandes 20 ist ein breiteres Dämpfungsspektrum möglich als bei einfachen geraden Trennsegmenten 20.
In 5 ist der erfindungsgemäße Rohrschalldämpfer aus 1 in einer schematischen Schnittzeichnung entlang der Schnittlinie A-B aus 1 dargestellt, wie dies auch in 2 der Fall ist. Hier ist jedoch ein unrunder innerer Kanal 10 in einer unrunden Außenwand 30 angeordnet. Ferner ist hier der innere Kanal 10 gegen die Außenwand 30 um die Längsachse herum verdrehbar. Eingezeichnet ist der Drehwinkel ω um den der innere Kanal 10 gegen über der Außenwand 30 verdreht wird. Der Winkel α gibt einen Winkel an, unter dem entlang einer Geraden, die durch den Mittelpunkt des inneren Kanals 10 und dann unter diesem Winkel α zur Außenwand 30 verläuft, der Abstand zwischen innerem Kanal 10 und Außenwand 30 gemessen wird.
In 6 sind für den erfindungsgemäße Rohrschalldämpfer wie in 5 dargestellt die Abstandswerte zwischen dem inneren Kanal 10 und der Außenwand 30 für zwei verschiedene Drehwinkel ω dargestellt.
Erkennbar ist, dass das Abstandsspektrum, also die Differenz aus größtem Abstandswert und kleinstem Abstandswert, von der Winkelstellung der Verdrehung des inneren Kanals 10 zur Außenwand 30 abhängt. So ist hier bei einer Winkelstellung von ω = 0° das Abstandsspektrum kleiner als bei einem Winkel von ω = 90°.
Demnach ist aber auch das Resonanz und das Dämpfungsverhalten verschieden für beide Winkelstellungen. Dadurch ist es möglich, über die Winkelstellung das Dämpfungsverhalten des Rohrschalldämpfers zu verändern.

Claims

Rohrschalldämpfer (1) zur gezielten Reduktion der Intensität von Schallwellen, umfassend einen inneren Kanal (10) mit Mikroöffnungen (15) und eine den inneren Kanal (10) zumindest teilweise umgebende Außenwand (30), wobei die Mikroöffnungen (15) einen Durchmesser kleiner als 1 mm aufweisen und der Anteil der Mikroöffnungen (15) weniger als 10% der Gesamtoberfläche des inneren Kanals (10) beträgt und zusätzlich Trennsegmente (20) zwischen dem inneren Kanal (10) und der Außenwand (30) vorgesehen sind, die einzelne Abstände (d) in axialer Richtung zwischen den Trennsegmenten definieren, wobei die axialen Abstände (d) mindestens einen ersten axialen Abstand (d1) und einen nicht gleich großen zweiten axialen Abstand (d2) umfassen, wobei der radiale Abstand (s) zwischen der Oberfläche des inneren Kanals (10) und der Außenwand (30) mindestens einen ersten radialen Abstand (s1) und einen nicht gleich großen zweiten radialen Abstand (s2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Abstände (s) und/oder die axialen Abstände (d) veränderbar sind.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (30) und der innere Kanal (10) achsparallel angeordnet sind.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (30) und der innere Kanal (10) koaxial ausgerichtet sind.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände (s) durch das Verdrehen der Außenwand (30) und/oder des inneren Kanals (10) veränderbar sind.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Ausrichtung der Außenwand (30) und des inneren Kanal (10) zueinander veränderbar ist.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (30) und/oder der innere Kanal (10) einen Querschnitt aus der Gruppe: kreisrund, quadratisch, oval, rautenförmig, symmetrisch vieleckig, vieleckig mit abgerundeten Ecken aufweist.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (30) eine Außenkontur mit Flächen und diese verbindende abgerundete Kanten aufweist.
Rohrschalldämpfer (1) nach dem vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (30) an einem Ende mit einer Einlassöffnung (12) und am anderen Ende mit einer Auslassöffnung (14) des inneren Kanals dicht verbunden ist.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroöffnungen (15) am inneren Kanal (10) einen Durchmesser kleiner als 0,5 mm aufweisen, insbesondere weniger als 0,1 mm aufweisen.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Mikroöffnungen (15) am inneren Kanal (10) weniger als 5% der Gesamtoberfläche des inneren Kanals (10) beträgt, insbesondere weniger als 2% der Gesamtoberfläche des inneren Kanals (10) beträgt.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroöffnungen (15) am inneren Kanal (10) eine geometrische Form aus der Gruppe bestehend aus: kreisrund, quadratisch, oval, rautenförmig, symmetrisch vieleckig aufweisen.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass der innere Kanal (10) Gewebe aufweist.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Trennsegmente (20) im Wesentlichen orthogonal zur axialen Richtung der Außenwand (30) ausgerichtet sind.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Trennsegmente (20) keine ebene Form, insbesondere eine Form aus der Gruppe von: Kegelteil, Kugelteil, Ellipsoidteil, Paraboloidteil, Pyramidenteil, aufweisen.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Trennsegmente (20) in einem Winkel größer als 5° zueinander angeordnet sind, insbesondere größer als 20° angeordnet sind, insbesondere größer als 40° angeordnet sind.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Trennsegmente (20) als Helix geformtes Band, das sich um den inneren Kanal herum schraubt, ausgebildet sind.
Rohrschalldämpfer (1) nach dem vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Trennsegmente (20) als Helix geformtes Band, das sich mit sich verändernder Ganghöhe um den inneren Kanal herum schraubt, ausgebildet sind.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Trennsegmente (20) verstellbar sind.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass er aus mehreren einzelnen hintereinander angeordneten Segmenten aufgebaut ist, die miteinander verbindbar sind.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (30) schallhart ist.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Außenwand (30) ein Element aus der Gruppe von: Fe, Pt, Cr, Cu, Ni, C, insbesondere Metall oder Kunststoff, enthält.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (30) außen eine Isolierung aufweist.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrschalldämpfer (1) mehrere innere Kanäle (10) aufweist.
Rohrschalldämpfer (1) nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Trennsegmente (20) im Wesentlichen orthogonal zur axialen Richtung des inneren Kanals (10) ausgerichtet sind.