DE2030114A1

DE2030114A1 - Rohrkorper, insbesondere fur eine Schalldampferanlage fur Kraftfahrzeuge, und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2030114A1
Application number: DE19702030114
Authority: DE
Inventors: Brooklvn Mich Hubbell III Franklin Reeder (V St A )
Original assignee: Tenneco Ine , Racine, Wis (V St A )
Priority date: 1969-07-18
Filing date: 1970-06-18
Publication date: 1971-01-28
Also published as: CA936766A; US3613830A; DE7022947U; GB1284956A

Description

20.3J31H

Teniieeo. Ine.

1201 Michigan Boulevard ^^J?¹*'***·*·**» 11. August 1970

Racine, Wisconsin, USA Anwaltsakteί M-1202

Rohrkörper, insbesondere für eine Schalldämpferanlage für Kraftfahrzeuge, und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Rohrkörper mit einem Innen- und einem Außenrohr und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Derartige Rohrkörper werden vorzugsweise in der Schalldämpfer-Auspuffanlage einer Kraftfahrzeug-Verbrennungskraftmaschine verwendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Hersteilung solcher Rohrkörper zu vereinfachen und zu verbilligen. Dies wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale erreicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in äen UnteransprUohen angegeben.

Anhand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Schalldämpfer mit einem erfindungegemäflen Rohrkörp©n

Pig. 2 ·1ηβ -vergrößerte Ansicht de» la Flg. 1 gezeigten lote-.

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Pig. 3 einen Querschnitt·längs der Linie 3-3 in Fig. 2, Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2,

Fig. 5 einen Metallrohling, aus dem der Rohrkörper der Fig. 2 hergestellt wird,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen Schalldämpfer mit einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrkörpers,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen Schalldämpfer mit einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrkörpers,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch einen Schalldämpfer mit noch einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrkörpers,

Fig» 9 den Grundriß eines Metallrohlings, aus dem der in Fig. 8 gezeigte Rohrkörper hergestellt wird.

Der inFig. 1 gezeigte Schalldämpfer 1 wefet ein Gehäuse 3 von ovalem Querschnitt auf, das an seinem Einlaßende durch eine Stirnwand 5 und an seinem Auslaßende durch eine Stirnwand 7 verschlossen ist; das Gehäuse 3 ist mit den Stirnwänden durch gasdichte Verbindungen 9 und 11 verbunden. Das Innere des Gehäuses 3 ist mittels Trennwänden 19, 21 in drei Kammern 13» 15 und 17 unterteilt. Die Trennwände 19, 21 weisen an Ihren ÄuSenränelera Hingflansche 23s 23 auf, die mit Punktsefow©llung am ö©hlue@ 5 befestigt sind. Di« S&lFftwand 5 weist eine Einlaßöffnung auf, öle- von einem ling-

flansch 27 begrenzt wird. In dem Ringflansch 27 ist ein Einlaßrohr 29 gelagert. Die Stirnwand 7 weist eine Auslaßöffnung auf, die von einem Ringflansch 31 begrenzt wird. Im Bingflansch 31 ist ein Auslaßrohr 33 gelagert. In dem Einlaßrohr 29 sowie in einem Ringflansch 37 der Trennwand 19 ist ein einstückiger Rohrkörper 35 gelagert, der dazu dient, das vom Einlaßrohr 29 in die mittlere Kammer 15 zu führen. Die Trennwand 19 weist eine öffnung 39 auf, durch die Gas von der Kammer 15 in die Kammer 13 zurückströmt, wo es in das Einlaßende eines Auslaßgasrohres 41 einströmen kann.

in Däts Auslaßgasrohr 41 ist in dem Auslaßrohr 33 und/einem Ringflansch 43 der Trennwand 19 gelagert. Ein Abschnitt des Auslaßgasrohres ist mit öffnungen 45 versehen, während ebenfalls im Auslaßrohr gebildete öffnungen 47 in eine das Auslaßgasrohr umgebende Ringkammer münden, die von einem Außenrohr 49 gebildet wird. Das Außenrohr 49 weist an seinen gegenüberliegenden Enden einen durch Zusammendrücken hergestellten Abschnitt verringerten Durchmessers auf, durch den er in an sich bekannter Weise an dem Innenrohr 41 befestigt ist. Das Außenrohr 49 (und somit das Innenrohr 41) 1st in einem Ringflansch 51 der Trennwand 21 gelagert. Die Kammer 15 ist außerdem mit der Kammer 17 durch ein Abstimmrohr 53 verbunden, das den einzigen Einlaß und Auslaß zur Kammer 17 bildet, wodurch diese Kammer und das Abstimmrohr 53 entsprechend der Helmholtz-Gieichung abgestimmt werden können, um eine bestimmte Frequenz zu dämpfen. ·

Der Rohrkörper 35 bildet einten Ringraum 55 zum Dämpfen von Hochfrequenzschwingungen; der Ringraum 55 umgibt den größten Teil eines Innenrohres 57, wodurch Hochfrequenzlärm des vom Einlaßrohr 29 einströmenden Gases gedämpft wird, wenn es durch den Rohrkörper 35 in die Kammer 15 strömt. In der Kammer 15 kann das

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Gas entweder durch Öffnungen 45 unmittelbar in das Auslaßgasrohr 41 oder durch die Öffnung 39 in die Kammer 13 und von da in das " Auslaßrohr 41 strömen. Die Kammer 15 ist durch das Rohr 53 mit der Resonanzkammer 17 verbunden, so daß an dieser Stelle eine bestimmte verhältnismäßig niedrige Frequenz gedämpft wird. Eine weitere Dämpfung erfolgt, wenn das Gas nach dem Durchströmen die Öffnung 39 in der Kammer 13 expandiert. Wenn das Gas durch das Auslaßgas-rohr 41 strömt, wird es durch die Öffnungen 45 akustisch mit der Kammer 15 verbunden, wodurch eine zusätzliche Schalldämpfung erzielt wird. In dem durch das Außenrohr 49 gebildeten Ringraum werden verhältnismäßig hohe Frequenzen gedämpft, bevor das Gas den Schalldämpfer durch das Auslaßrohr 33 verläßt.

Es wird nun auf die Fign. 2 bis 5 Bezug genommen. Der Rohrkörper 35 wird aus einem ebenen Metallrohling 59 hergestellt, der ungefähr die Form eines T hat (Fig. 5). Der Metallrohling weist einen oberen Abschnitt 61 auf, der um die Achse 63 zu dem Innenrohr 57 gewalzt wird. Der Metallrohling weist außerdem einen unteren Abschnitt 65 auf, der um den Innenrohr-Abschnitt 6l in sym metrischer Weise gebogen wird, wodurch das Außenrohr 67 entsteht, das den Ringraum 55 bjldst. Der obere Rand 69 des Abschnitts 65 wird an einer gemeinsamen Naht 71 mit dem oberen Rand 73 des Abschnitts 61 verbunden. Diese Naht kann durch Ineinanderwickeln (Fig. 3) oder durch Schweißen oder auf irgendeine andere Art hergestellt weiden. Die Naht 71 reicht bis zu den Enden des Innenrohrs 57, das über die Enden des Außenrohrs 67 hinausragt.

Der Abschnitt 61 des Metallrohlings weist durch Einschneiden und Eindrücken hergestellte Öffnungen 75 auf, die in den Ringraum 55

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münden, um die Innenseite des Innenrohrs 57 mit dem Ringraum zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr akustisch zu verbinden. Die beiden Enden des Außenrohr-Abschnitts 67 sind mit der Außenfläche des Innenrohr-Abschnitts 57 durch eine gasdichte Verbindung 77, bestehend aus drei U-förmigen Eindrückungen 79, 81, 83 verbunden; die Eindrückungen dienen dazu, den Durchmesser des Außenrohrs 65 an seinen beiden Enden zu verringern, so daß das Außenrohr am Innenrohr 57 anliegt und die beiden Enden des Ringraums 55 verschließt.

Es ist offensichtlich, daß die vorstehenden Abschnitte des Innen- i rohrs 57 an den beiden Enden des Außenrohrs 67 wie auch das Außenrohr 67 unterschiedlich lang gewählt werden können, indem dem Metallrohling 59 eine entsprechende Form gegeben wird. Durch entsprechende Wahl der Länge des Außenrohr-Abschnitts 65 des Metall-» rohlings kann auch der Durchmesser des Außenrohrs 6? verändert werden.

Es wird nun auf Fig. 6 Bezug genommen. Der Schalldämpfer Ιοί weist ein Gehäuse Io3 auf, das an seinen gegenüberliegenden Enden durch M Stirnwände Io5, I07 mit einem Einlaßrohr Io9 und einem Auslaßrohr 111 verschlossen 1st. Das Innere des Gehäuses wird durch Trennwände 113, 115 in drei Kammern 117,'119, 121 unterteilt« Die Trennwand 113 weist einen Ringflansch 123 und die Trennwand 115 einen Ringflansch 125 auf. In dem Flansch 125 und dem Auslaßrohr 111 ist ein AuBlaßgasrohr 127 gelagert, das in die Kammer 119 mündende öffnungen 129. und In die Kammer 121 mundende öffnungen 131 aufweist.

133t <****■ aus einem- Mefcallrokl^n -«ι*--* Walser 009886/U73 ■" ■' -

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stellt wird, weist ein als Abstimmrohr dienendes Außenrohr 135 und ein als Strömungskanal dienendes Innenrohr 137 auf. Das Äußenrohr ist in dem Ringflansch 123 gelagert, und das Einlaßende des Innenrohrs 137 ist in dem Einlaßrohr Io9 gelagert. Der Rohrkörper wird aus einem Metallrohling hergestellt, der die Form des in Fig. 5 gezeigten Metallrohlings hat. Es sind jedoch nur an dem stromabwärts liegenden Ende des Innenrohrs 135 Eindrückungen (entsprechend den Eindrückungen 79j 81 und 83) vorgesehen, so daß das stromaufwärts liegende Ende l4l zur Kammer II7 geöffnet ist und die einzige Verbindung zwischen den öffnungen 143 des Gask rohrs 137 und der Kammer 117 bildet. Gegebenenfalls können am Ende des Gasrohrs 137, das in die Kammer 119 hineinragt, öffnungen 145 vorgesehen werden.

Es wird nun auf Fig. 7 Bezug genommen. Ein Schalldämpfer 2ol weist ein Gehäuse 2o3 auf, das an seinen Enden durch Stirnwände 2o5,2o7 verschlossen ist. Die Stirnwände tragen eine Einlaföhülse 2o9 bzWi eine Auslaßhülse 211«. Das Gehäuse 2©3 ist durch 'Trennwände 213, 215, 21? in vier Kammern 219,. 212₉ 223, 225 unterteilt» Die Trennwand 213 besitzt einen Ringflansch 227₉ die Trennwand 215 einen Ringflansch 229 und die Trennwand 217 einen Ringflanseh 23,1. In dem Ringflansch 231 und der Auslaßhülse 211 ist ein Auslaßgasrohr 233 gelagert, das in die Kammer 22$ kündende öffnungen 235. aufweist. Das Auslaßgasrohr führt das Gas ton ä@r Kammer 223 in die Auslaßhülgs 211.

Tu vL,ii lUsigflanseh 227 und 229 ist ®1ώ Rohrköppe? 237 mit einem ,

39 aal eiaeiia al® SteöiEragstefxnl öi©n@aöen Xnnenrohr ^:'y. _t.ifc3a&orröo Das Iae©R£»©te 2^1 «©ist öffnungen 2^3 nnü 245 auf₉

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Eindrückungen 79V 81-und 83 der Fig. 4 entsprechen) angeordnet sind. Die Eindrückungen 247 unterteilen das Außenrohr 239 in Abstimmrohre 249 und 251 unterschiedlicher Länge, die die off- ^ nungen 243 und 245 mit der Kammer 219 bzw. 221 verbinden und den einzigen Einlaß und Auslaß zu diesen Kammern bilden. Der Rohrkörper 237 kann aus einem Metallrohling hergestellt werden, der im wesentlichen dem in Fig. 5 gezeigten Metallrohling entspricht.

Es wird nun auf die Fign. 8 und 9 Bezug genommen. Ein Schalldämpfer 3ol weist ein Außenrohr 3o3 auf, das durch Stirnwände 3o5 und 3o7 " verschlossen ist. Die Stirnwände tragen eine Einlaßhülse 309 bzw. eine Auslaßhülse 311. Das Innere des Gehäuses 3o3 ist durch Trennwände 313, 315, 317 und 319 in Kammern 321, 323, 325, 327 und 329 unterteilt. Die Trennwand 313 ist mit Durchbrüchen 333, 335, 337, die Trennwand 315 mit Durchbrüchen 339» 341, 343, die Trennwand . 317 mit Durchbrüchen 345, 347 und die Trennwand 319 mit Durchbrüchen 349, 351 versehen. Die Einlaßhülse 309 ist in dem Durchbruch 333 gelagert und trägt ihrerseits das Einlaßende eines Einlaßgasrohrs das mit in die Kammer 323 mündende öffnungen 353 versehen ist. · M Das stromabwärts liegende offene Ende ist in dem Durchbruch 339 gelagert und mündet in der Kammer 325. Ein Auslaßgasrohr ist an seinen beiden Enden in dem Durchbruch 335 und der Auslaßhülse Jl1 gelagert und erstreckt sich durch die Durchbrüche 341, 345» 351» -um das Gas von der Kammer 321 aus dem Schalldämpfer herauszuführen. Das von dem Einlaßrohr in die Kammer 325 einströmende Gas kehrt seine Richtung um und strömt durch die Durchbrüche 333 und 337"in die Kammer 321.

Die Kammern 327 und 329 sind unter Berücksichtigung der Helmholtz-

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Gleichung mit der Kammer 325 mit einem als Doppelabstimmrohr dienenden Rohrkörper 355 verbunden, der ein Außenrohr 357 und ein längeres Innenrohr 359 aufweist. Der Rohrkörper 355 wird in der gleichen Weise wie die bereits beschriebenen Rohrkörper hergestellt, wobei allerdings in diesem Fall.der Metallrohling 361 (Fig. 9) eine etwas andere Form, und zwar die Form eines L, hat. Aus dem Abschnitt 363 wird durch Walzen um die Achse 365 das Innenrohr 359 hergestellt, worauf der Abschnitt 367 um die Außenseite des Innenrohrs 359 gerollt wirdj danach werden beide Abschnitte an einer Längsnaht, entsprechend der Längsnaht 71» miteinander verbunden. Der dabei entstehende Rohrkörper 355 besitzt ein Außenrohr 357, das die Kammern 325 und 327 miteinander verbindet, und ein Außenrohr 359» das die Kammern 325 und 329 miteinander verbindet. Das Volumen der Kammern 327 und 329 und die Länge und Fläche der entsprechenden Rohrabschnitte werden derart gewählt, und unter Berücksichtigung der Helmholtz-Gleichung aufeinander abgestimmt, daß die Kammern 327 und 329 vorgegebenen Schaltfrequenzen dämpfen.

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Claims

Dr. Ing. H. Negencbnk

Dipl. Ing. H. Hauck
Dipl.'Phys. W. Schmitz
Tenneco Inc. § Mönchen 15,Moeer!»tr.23

!•I. 53SCfSt

Michigan Boulevard 11. August 1970

Racine, Wisconsin, USA Anwaltsakte: M-1202

Patentansprüche

1.1 Rohrkörper, insbesondere für eine Schalldämpferanlage für >»—•

Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (57; 137; 24-9; 359) und das Außenrohr (67; 135i 239; 357) eine gemeinsame Längsnaht (71) aufweisen, an der sowohl dia Längs- - ränder des Innenrohres als auch die LlngsrMader des Außen-. rohrs zusammengefügt und das Außen- und Irmenpohr miteinander verbunden sind.

2. Rohrkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung bei einem Schalldämpfer mit einem Gehäuse 0; 103* 203; 303), das einen Einlaß (9; 109; 209; 309) und eln®n Auslaß (11; 111; 211; 311) aufweist, in dem Gehäuse gebildeten' Gaskanälen, die den Einlaß mit dem Auslaß verbinden, und wenigstens einer Kammer (15; 117; H9i 215, 325, 329)* die mit dem Rohrkörper in Strömungsverbindung steht«

3· Rohrkörper nach Anspruch 1 oder 2,. dadurch gekennzeichnet, da® -in d#mjenigen Abschnitt des-Innenrohree* der innerhalb" des AuBenrohrs liegt, Öffnungen ( 75J

airit!» . . ■ ' ."' ■ . .'

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4. Rohrkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr einen Abschnitt (77; 139j 247) verringerten Durchmessers aufweist, der eine sich zwischen dem Außen- und Innenrohr erstreckende Wand bildet.

5· Rohrkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (247) zwischen den beiden Enden des Außenrohrs (239) angeordnet ist, daß das Innenrohr (24l) zu beiden Seiten d©r Wand angeordnete öffnungen (243* 245) aufweist, und daß die gegenüberliegenden Enden.des Außenrohr's offen sind.

6. Rohrkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (139) am einen Ende des Außenrohres (135) angeordnet ist, und daß das andere Ende des Außenrohrs offen ist und in die Kammer (117) mündet,» so daß das Außenrohr als Abstimmkanal dient, der die Kammer mit den öffnungen verbindet (Fig.6).

7. Rohrkörper nach Anspruch 2_S bei dem.der Schalldämpfer zwei weitere Kammern aufweist*, die n©foeft des? ersten Kammer angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet_a daß aas Innenrohr (359) und das Außenrohr (357) jeweils an ihren gegenüberliegenden Enden offen sind, daß das ©ine Ende sowohl des Ismen,- ale auch des. AuiSenrohres in die erst© Kammer (325) mttndoti dsl das ander© lade des ÄuBeiipafares in die sw©it© Kammer (327) und das andere Ende des Innenrohres is die di'ifct© ICssiiiot (329) mündet ipig* % 6),

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Länge und Fläche des Außenrohres (357) und des Innenrohres (359) und das Volumen der zweiten (327) und der dritten (329) Kammer derart aufeinander abgestimmt sind, daß die zweite und dritte Kammer vorgegebene Frequenzen dämpfen.

9". Rohrkörper nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr einen Teil des Strömungsweges für das durch den Schalldämpfer strömende Gas bildet.

10. Rohrkörper nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (67) an seinen gegenüberliegenden Enden mit dem Innenrohr (57) verbunden ist, um einen das Innenrohr umgebenden Ringraum zu bilden', und daß das Innenrohr innerhalb dieses geschlossenen Ringraums mit öffnungen versehen ist, um Hochfrequenzgeräusche zu dämpfen (Fign.l bis 2).

11. Rohrkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr länger als das Außenrohr ist.

12. Verfahren zur Herstellung eineff Rohrkörpers, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt eines im wesentlichen ebenen Metallrohlings zum Innenrohr und ein anderer Abschnitt dieses Metallrohlings zu dem das Innenrohr umgebenden Außenrohr gewalzt werden, und daß der obere und untere Rand des Metallrohlings nach dem Walzvorgang miteinander verbunden werden.

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13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Abschnitt des Außenrohrs radial nach innen gedrückt und mit der Außenseite des Innenrohres verbunden wird, um zwischen dem Innen- und Außenrohr einen Ringraum zu bilden.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Innenrohr-Abschnitt des Metallrohlings Öffnungen gebildet werden.

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