DE19715961A1 - Schalldämpfer für die Klima- und Kühltechnik und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Schalldämpfer für die Klima- und Kühltechnik und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für
die Klima- und Kühltechnik aus einem metallischen Werkstoff
sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung, insbesondere einen
Schalldämpfer, der zwei rohrförmige Abschnitte und eine
zwischen diesen Abschnitten angeordnete Aufweitung umfaßt.
Schalldämpfer der vorgenannten Art werden beispielsweise in
Automobilen, nämlich in PKW's, LKW's oder Nutzfahrzeugen
eingesetzt. Weitere Anwendungsgebiete sind schienengebundene
Fahrzeuge, die Luftfahrtindustrie, mobile und stationäre
Klimaanlagen oder Kühlanlagen, Kühlhäuser, Haushalte oder
auch Schiffe. Herkömmliche Schalldämpfer der vorgenannten Art
bestehen in der Regel aus spanlos hergestellten Hohlkörpern,
die aus zwei oder mehreren Teilen bestehen. Mögliche
Herstellungsverfahren der Teile des zusammengefügten
Hohlkörpers sind beispielsweise Fließpressen oder
Druckumformung. Die einzelnen Teile des genannten Hohlkörpers
werden durch stoffschlüssige Verbindungsverfahren, wie
beispielsweise durch Anlöten, miteinander verbunden. Die
Verbindungsstellen zwischen den Teilen der genannten
Hohlkörper üben einen nachteiligen Einfluß auf die
Zuverlässigkeit und die Dichtigkeit des erzeugten
Schalldämpfers aus. Weiterhin erweisen sich die hohen
Fertigungskosten der Herstellungsverfahren gemäß dem Stand
der Technik als nachteilig.
Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem ist
die Schaffung eines Schalldämpfers für Klima- und Kühltechnik
der vorgenannten Art, der hohen Anforderungen an
Zuverlässigkeit und Dichtigkeit gerecht wird und mit
geringerem Kostenaufwand als die aus dem Stand der Technik
bekannten Schalldämpfer herstellbar ist.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die
Aufweitung und die rohrförmigen Abschnitte einstückig
ausgeführt sind. Aufgrund der einstückigen Ausführung des
gesamten Schalldämpfers ergeben sich keine
Verbindungsbereiche, die Dichtigkeitsprobleme oder andere die
Zuverlässigkeit des Schalldämpfers beeinträchtigende
Nachteile verursachen können.
Vorzugsweise ist der Schalldämpfer aus Aluminium oder aus
einer Aluminiumlegierung gefertigt. Die Verwendung von
Aluminium oder Aluminiumlegierungen gewährleistet ein
geringes Gewicht des Schalldämpfers.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beträgt der Durchmesser der Aufweitung zumindest
teilweise mehr als das Doppelte des Durchmessers der
rohrförmigen Abschnitte. Auf diese Weise wird gewährleistet,
daß die zu unterdrückenden Schallfrequenzen größtenteils im
Bereich der Aufweitung des Schalldämpfers gebrochen und/oder
ausgelöscht werden.
Vorteilhafterweise kann die Aufweitung eine im wesentlichen
zylindrische Form, eine zylindrische Form mit einer
Einschnürung in der Mitte, eine mehrkantige Querschnittsform
oder eine lotförmige Form aufweisen. Die mehrkantigen
Querschnittsformen können auch eine Sickenform aufweisen.
Weiterhin können auch die rohrförmigen Abschnitte außermittig
in die Aufweitung einmünden. Je nach zu unterdrückender
Schallfrequenz kann eine der genannten Formen gewählt werden.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit gänzlich
unsymmetrische Formen zu verwenden, beispielsweise um den
Schalldämpfer an die lokalen Gegebenheiten einer Klimaanlage
in einem PKW anzupassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgedankens
wird der erfindungsgemäße Schalldämpfer dadurch hergestellt,
daß ein Rohr verwendet wird, dessen Durchmesser etwa dem
Durchmesser der rohrförmigen Abschnitte entspricht, wobei
eine Aufweitung eines zwischen den rohrförmigen Abschnitten
gelegenen Bereichs des Rohres durch ein
Innenhochdruckumformungsverfahren erfolgt, bis der
aufgeweitete Bereich die gewünschte Form aufweist. Hierbei
wird das Rohr in eine feste Form gegeben, die eine Ausnehmung
aufweist, deren Form der gewünschten Form der Aufweitung
entspricht. Durch dieses Innenhochdruckumformungsverfahren
wird vorzugsweise in einem Arbeitsschritt aus einem Rohr ein
erfindungsgemäßer Schalldämpfer gefertigt. Auf diese Weise
lassen sich die Fertigungskosten, die bei aus dem Stand der
Technik bekannten Herstellungsverfahren anfallen, erheblich
reduzieren.
Vorteilhafterweise wird während des Aufweitens Material, das
dem Material des verwendeten Rohres entspricht, zugeführt.
Auf diese Weise wird verhindert, daß die Wandstärke der
Aufweitung zu gering wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird das Innenhochdruckumformungsverfahren als
hydrostatisches bzw. hydrodynamisches Aufweiten mit einer
vorzugsweise im wesentlichen aus Wasser, Ölen oder Emulsionen
bestehenden Arbeitsflüssigkeit durchgeführt.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung kann das Aufweiten eines Rohres aus Aluminium oder
Aluminiumlegierungen in zwei oder mehr Arbeitsgängen mit
einer oder mehrerer zwischengeschalteter thermischer
Behandlungen-bei Temperaturen zwischen 100°C und 600°C
erfolgen. Auf diese Weise kann die Innenhochdruckumformung
auch mit Aluminiumlegierungen, die sich nicht in einem
einzigen Arbeitsgang aufweiten lassen, durchgeführt werden.
Weiterhin lassen sich mit diesem Verfahren auch sehr
komplizierte Formen problemlos herstellen. Durch die zwischen
den einzelnen Arbeitsgängen des Aufweitens ausgeführten
thermischen Behandlungen werden Materialermüdungen beseitigt,
so daß im nächsten Arbeitsgang eine größere Aufweitung
erreichbar ist. Zur Aufweitung von Edelstahlrohren erfolgen
die zwischengeschalteten thermischen Behandlungen
vorteilhafterweise bei Temperaturen zwischen 300°C und
1200°C.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird zur Herstellung des
erfindungsgemäßen Schalldämpfers ein Rohr verwendet, dessen
Durchmesser in etwa dem Durchmesser der gewünschten
Aufweitung entspricht, wobei die die Aufweitung umgebenden
Abschnitte reduziert werden. Bei der Reduzierung wird
vorzugsweise überschüssiges Material abgeführt. Auch hier
ergibt sich in einem einzigen Arbeitsgang ein einstückiges
Teil, wobei ebenfalls gegenüber dem aus dem Stand der Technik
bekannten Verfahren erhebliche Fertigungskosten einsparbar
sind.
Alternativ zu den genannten Verfahren besteht auch die
Möglichkeit, einen erfindungsgemäßen einstückigen
Schalldämpfer durch andere pyrotechnische, hydraulische,
pneumatische, mechanische oder magnetische Verfahren zu
formen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung
bevorzugt er Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Schalldämpfers;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine weitere
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schalldämpfers;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schalldämpfers;
Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine weitere
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schalldämpfers;
Fig. 5a eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer
weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schalldämpfers;
Fig. 5b einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen
Schalldämpfer entlang der Linie Vb in Fig. 5a;
Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine weitere
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schalldämpfers;
Fig. 7a eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer
weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schalldämpfers;
Fig. 7b einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen
Schalldämpfer gemäß Fig. 7a;
Fig. 8a eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer
weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schalldämpfers;
Fig. 8b einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen
Schalldämpfer gemäß Fig. 8a;
Fig. 9a eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer
weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schalldämpfers;
Fig. 9b einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen
Schalldämpfer gemäß Fig. 9a;
Fig. 10a eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer
weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schalldämpfers;
Fig. 10b einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen
Schalldämpfer gemäß Fig. 10a;
Fig. 11a eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer
weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schalldämpfers;
Fig. 11b einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen
Schalldämpfer gemäß Fig. 11a;
Fig. 12a eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer
weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schalldämpfers;
Fig. 12b einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen
Schalldämpfer gemäß Fig. 12a;
Fig. 13 einen Längsschnitt durch eine weitere
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schalldämpfers.
Wie aus dem in Fig. 1 abgebildeten Beispiel eines
erfindungsgemäßen Schalldämpfers ersichtlich ist, umfaßt der
darin abgebildete Schalldämpfer eine zylindrische,
topfförmige Aufweitung 1, die einstückig mit den sich daran
anschließenden rohrförmigen Abschnitten 2, 3 ausgeführt ist.
Die Aufweitung 1 zwischen den Rohrabschnitten 2, 3 dient zur
Brechung und zumindest teilweisen Auslöschung des Schalls,
der von dem durch die Rohrabschnitte 2, 3 und die Aufweitung
1 hindurchströmenden Kühlmedium ausgeht. In Abhängigkeit von
der Schallfrequenz, die unterdrückt werden soll, können sich
andere Formen der Aufweitung als günstiger erweisen.
Beispiele für andere Formen sind in Fig. 2 bis Fig. 5
abgebildet.
Fig. 2 läßt sich eine im wesentlichen zylindrische Aufweitung
4 entnehmen, die in ihrer Mitte eine Einschnürung 5 aufweist.
Den Fig. 3 und Fig. 4 lassen sich lotförmige Aufweitungen 6
und 7 entnehmen, die einen sich an den Rohrabschnitt 3
anschließenden Bereich 8, 9 relativ großen Durchmessers
aufweisen, an den sich ein sich konisch verjüngender Bereich
10, 11 anschließt, der in den Rohrabschnitt 2 übergeht.
Fig. 6 ist eine trompetenförmige Aufweitung entnehmbar.
Aus den Fig. 5a und Fig. 5b ist eine Aufweitung 12
ersichtlich, die einen regelmäßig sechseckigen Querschnitt
aufweist.
Es kann unter Umständen durchaus vorteilhaft sein, die
Aufweitungen unsymmetrisch zu gestalten. Beispielsweise könnte
die in Fig. 2 abgebildete Aufweitung 4 nur an einer Seite mit
einer Einschnürung 5 versehen sein, wohingegen die andere
Seite ähnlich der in Fig. 1 abgebildeten Aufweitung 1
zylindrisch geformt ist. Es ist auch denkbar, daß die
Aufweitung eine völlig unsymmetrische Form aufweist,
beispielsweise wenn sie an lokale Gegebenheiten einer
entsprechenden Klimaanlage angepaßt werden muß.
In den Fig. 7 bis Fig. 13 sind weitere alternative Formen der
Aufweitung abgebildet, wobei aus den Fig. 10 bis Fig. 13
ersichtlich ist, daß die Rohrabschnitte auch außermittig an
der Aufweitung angeordnet sein können.
Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn die
Aufweitungen 1, 4, 6, 7, 12 mindestens einen Abschnitt 8, 9
umfassen, der einen zumindest doppelt so großen Durchmesser
wie die anschließenden Rohrabschnitte 2, 3 aufweist.
Im folgenden werden Beispiele für erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schalldämpfers gegeben.
Für die Herstellung des Schalldämpfers kann ein aus bekannten
Verfahren, wie Brückepressen, Dornpressen, Schweißen, Ziehen,
Walzen, Tiefziehen, Gießen, aus dem Vollen gearbeitet, oder
aus einer oder mehrerer Kombinationen dieser Verfahren
hergestelltes Aluminium- oder Aluminiumlegierungsrohr
verwendet werden. Es besteht auch die Möglichkeit, Rohre aus
anderen metallischen Werkstoffen zu verwenden. Allerdings
dürften Aluminium und Aluminiumlegierungen aufgrund ihres
geringen Gewichts besonders geeignet sein.
Das aus Aluminium oder Aluminiumlegierung bestehende Rohr
wird in eine Form eingelegt, die im Bereich der Aufweitung
der gewünschten Form (siehe Fig. 1 bis Fig. 5) entspricht.
Anschließend wird das Rohr mit einer Arbeitsflüssigkeit unter
einem hohen Druck beaufschlagt, so daß sich das Rohr im
Bereich der in der genannten Form ausgenommenen Ausnehmung so
ausweitet, daß die gewünschte Aufweitung entsteht. Als
Arbeitsflüssigkeit kann beispielsweise Wasser verwendet
werden. Während dieser Umformung des Rohres kann dem
Werkstück in der Umformzone Aluminium bzw. die
Aluminiumlegierung zugeführt werden, so daß die Wanddicke der
Aufweitung nicht zu klein wird.
Ein wie oben beschriebenes Rohr aus Aluminium oder einer
Aluminiumlegierung wird in eine Form gelegt, die eine
Ausnehmung aufweist, deren Größe in etwa der halben Größe der
angestrebten Aufweitung entspricht. Im folgenden wird das
Rohr durch das oben beschriebene
Innenhochdruckumformverfahren so aufgeweitet, daß es an den
Innenseiten der Ausnehmung der genannten Form anliegt.
Anschließend wird das auf diese Weise aufgeweitete Rohr auf
eine Temperatur zwischen 100°C und 600°C aufgeheizt und eine
vorgegebene Zeitspanne auf dieser Temperatur gehalten.
Beispielsweise kann eine Temperatur von 300°C verwendet
werden.
Anschließend wird das bereits teilweise aufgeweitete Rohr
wieder auf Raumtemperatur abgekühlt. Danach wird das Rohr in
eine weitere Form gelegt, die eine Ausnehmung aufweist, deren
Form der gewünschten Form der angestrebten Aufweitung des
Schalldämpfers entspricht. Daraufhin wird das Rohr wie oben
beschrieben hydrostatisch bzw. hydrodynamisch aufgeweitet.
Hydrostatisches bzw. hydrodynamisches Aufweiten des Rohres
aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit zwei
zwischengeschalteten thermischen Behandlungen wie unter
Beispiel 2 beschrieben.
Eine in den Beispielen 1, 2 und 3 beschriebene
Aluminiumlegierung könnte etwa folgende chemische
Zusammensetzung aufweisen:
Si: bis 1,5%
Fe: bis 1,2%
Cu: bis 7,0%
Mg: bis 6,0%
Mn: bis 2,0%
Cr: bis 0,5%
Zn: bis 8,0%
Ti: bis 0,5%
Al: Rest
Fe: bis 1,2%
Cu: bis 7,0%
Mg: bis 6,0%
Mn: bis 2,0%
Cr: bis 0,5%
Zn: bis 8,0%
Ti: bis 0,5%
Al: Rest
Ein Rohr aus Edelstahl wird wie unter Beispiel 2 beschrieben
verformt, wobei es jedoch auf Temperaturen zwischen 300°C und
1200°C aufgeheizt wird.
Um beispielsweise einen Schalldämpfer entsprechend Fig. 1 zu
erzeugen, wird ein Rohr aus Aluminium oder einer
Aluminiumlegierung, dessen Durchmesser dem Durchmesser der
Aufweitung 1 gemäß Fig. 1 entspricht im Bereich der
Rohrabschnitte 2, 3 mechanisch reduziert. Dies kann
beispielsweise durch Hämmern erfolgen, wobei das
überschüssige Material nach außen abgeführt werden kann.
Alternativ zu den beschriebenen Beispielen besteht die
Möglichkeit durch andere pyrotechnische, hydraulische,
pneumatische, mechanische oder magnetische Verfahren die
gewünschte Form des erfindungsgemäßen Schalldämpfers zu
erzeugen.
Claims (18)
1. Schalldämpfer für die Klima- und Kühltechnik aus einem
metallischen Werkstoff, der zwei rohrförmige Abschnitte
(2, 3) und eine zwischen diesen Abschnitten (2, 3)
angeordnete Aufweitung (1, 4, 6, 7, 12) umfaßt, dadurch
gekennzeichnet, daß die Aufweitung (1, 4, 6, 7, 12) und
die rohrförmigen Abschnitte (2, 3) einstückig ausgeführt
sind.
2. Schalldämpfer für die Klima- und Kühltechnik nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämpfer
aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung gefertigt
ist.
3. Schalldämpfer für die Klima- und Kühltechnik nach
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Aluminiumlegierung folgende chemische Zusammensetzung
aufweist:
Si: bis 1,5%
Fe: bis 1,2%
Cu: bis 7,0%
Mg: bis 6,0%
Mn: bis 2,0%
Cr: bis 0,5%
Zn: bis 8,0%
Ti: bis 0,5%
Al: Rest.
Si: bis 1,5%
Fe: bis 1,2%
Cu: bis 7,0%
Mg: bis 6,0%
Mn: bis 2,0%
Cr: bis 0,5%
Zn: bis 8,0%
Ti: bis 0,5%
Al: Rest.
4. Schalldämpfer für die Klima- und Kühltechnik nach einem
der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Durchmesser der Aufweitung (1, 4, 6, 7, 12) zumindest
teilweise mehr als das Doppelte des Durchmessers der
rohrförmigen Abschnitte (2, 3) beträgt.
5. Schalldämpfer für die Klima- und Kühltechnik nach einem
der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufweitung (1) eine im wesentlichen zylindrische Form
aufweist.
6. Schalldämpfer für die Klima- und Kühltechnik nach einem
der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufweitung (4) eine zylindrische Form mit einer
Einschnürung (5) in der Mitte aufweist.
7. Schalldämpfer für die Klima- und Kühltechnik nach einem
der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufweitung (12) einen mehrkantigen Querschnitt aufweist.
8. Schalldämpfer für die Klima- und Kühltechnik nach einem
der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufweitung (6, 7) eine lotförmige Form aufweist, bei der
sich an einem der rohrförmigen Abschnitte (3), ein
Bereich (8, 9) der Aufweitung (6, 7) mit vergleichsweise
großem Durchmesser anschließt, der sich konisch bis zu
dem rohrförmigen Abschnitt (2) verjüngt.
9. Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfers nach einem
der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die folgenden
Verfahrensschritte:
- - Herstellung eines Rohrs, dessen Durchmesser dem Durchmesser der rohrförmigen Abschnitte (2, 3) entspricht;
- - Aufweitung eines zwischen den rohrförmigen Abschnitten (2, 3) gelegenen Bereichs durch ein Innenhochdruckumformungsverfahren bis der aufgeweitete Bereich die gewünschte Form (1, 4, 6, 7, 12) aufweist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
während des Aufweitens der Umformzone Material, das dem
Material des verwendeten Rohres entspricht, zugeführt
wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Innenhochdruckumformungsverfahren
als hydrostatisches bzw. als hydrodynamisches Aufweiten
mit einer Arbeitsflüssigkeit durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
als Arbeitsflüssigkeit im wesentlichen Wasser, Öle oder
Emulsionen Verwendung finden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das Aufweiten bis zur gewünschten
Form (1, 4, 6, 7, 12) in einem Arbeitsgang erfolgt.
14. Verfahren zur Herstellung des Schalldämpfers aus
Aluminium oder einer Aluminiumlegierung nach einem der
Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das
Aufweiten in zwei Arbeitsgängen mit einer
zwischengeschalteten thermischen Behandlung bei
Temperaturen zwischen 100°C und 600°C erfolgt.
15. Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfers aus
Edelstahl nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das Aufweiten in zwei Arbeitsgängen
mit einer zwischengeschalteten thermischen Behandlung bei
Temperaturen zwischen 300°C und 1200°C erfolgt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß das Aufweiten in drei oder mehr
Arbeitsgängen mit zwei oder mehr zwischengeschalteten
thermischen Behandlungen erfolgt.
17. Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfers nach einem
der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die folgenden
Verfahrensschritte:
- - Herstellung eines Rohrs, dessen Durchmesser etwa dem Durchmesser der gewünschten Aufweitung (1, 4, 6, 7, 12) entspricht;
- - Reduzierung der außerhalb der Aufweitung (1, 4, 6, 7, 12) befindlichen rohrförmigen Abschnitte (2, 3) auf den gewünschten Durchmesser.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
überschüssiges Material abgeführt wird.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1997115961 DE19715961C2 (de) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | Schalldämpfer für die Klima- und Kühltechnik und Verfahren zu seiner Herstellung |
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