DE4311729C1 - Schalldämpfer aus einem Titanwerkstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgas-Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen mit mehreren Böden, einem Mantel, so­ wie in den Böden geführten Rohren, aufgebaut aus einem im wesentlichen Titan enthaltenden Werkstoff. Dieser Abgas- Schalldämpfer kann als Absorptions- oder Reflexions- Dämpfer wirken, daneben aber auch in Mischbauweise aufge­ baut sein.

Ein Schalldämpfer aus einem Titan-Werkstoff zeichnet sich durch geringes Gewicht aus und ist ferner extrem korro­ sionsbeständig, jedoch können u. a. aufgrund der Wärme­ ausdehnungskoeffizienten, insbesondere jedoch wegen einer später noch erläuterten Materialversprödung von Titan­ werkstoffen - hervorgerufen durch hohe Wasserstoffkonzen­ trationen im Bereich von Schiebesitzen - übliche Bauprin­ zipien von Schalldämpfern nicht einfach auf einen Titan- Schalldämpfer übertragen werden. Dabei ist es selbstver­ ständlich bereits bekannt, bei Abgas-Schalldämpfern aus Spezialwerkstoffen von üblichen Bauprinzipien abzuwei­ chen, wie beispielshalber die US 40 64 963 oder das DE-GM 16 80 789 zeigen.

Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer ein Titan-Schall­ dämpfer standfest gemacht werden kann, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des einzigen Patentanspruches vorgesehen.

Um die durch Temperaturschwankungen hervorgerufenen rela­ tiv starken Längenausdehnungen im und am Schalldämpfer ausgleichen zu können, sind zum einen die Böden des Schalldämpfers kompensatorartig ausgebildet, d. h. die Böden des Schalldämpfers sind in der Lage, die Längenaus­ dehnungen insbesondere der an den Böden befestigten Rohre aufzunehmen bzw. auszugleichen. Hierzu können die Böden gewölbt bzw. membranartig gestaltet sein. Weiterhin ent­ falten die Böden eine Kompensatorwirkung, wenn sie schwimmend im Mantel gelagert sind.

Die Rohre des Schalldämpfers sind maximal bis zu einem Längen-Durchmesser-Verhältnis von 1,6-1,8 einstückig, längere Rohre sind mehrstückig ausgebildet. Ein Rohr mit einem Durchmesser von 70 mm hat somit eine maximale Länge von in etwa 120 mm, sind hingegen längere Rohre erforder­ lich, so werden diese aus einzelnen kürzeren Rohrstücken zusammengesetzt. Hierzu sind die einzelnen kürzeren Rohr­ stücke über Schiebesitze miteinander verbunden bzw. zu­ sammengesteckt. Dabei sollen die einzelnen Rohrstücke im Schiebesitzbereich jedoch nicht direkt aufeinander glei­ ten, vielmehr ist zwischen den einzelnen Rohrstücken im Schiebesitzbereich eine Zwischenlage vorgesehen. Diese Zwischenlage kann durch ein Drahtgestrick oder eine ge­ eignete Keramikmatte gebildet werden und reduziert somit im Überlappungsbereich der durch den Schiebesitz zusam­ mengefügten Rohrstücke, der sich bevorzugt über eine Länge von 20 mm bis 30 mm erstreckt, eine reduzierte Kon­ taktfläche. Wurden nämlich zwei Rohrstücke aus einem Ti­ tanwerkstoff in einem Abgas-Schalldämpfer einer Brenn­ kraftmaschine über einen einfachen Schiebesitz ohne Zwi­ schenlage zusammengefügt, d. h. bestand somit zwischen den beiden Rohrstücken längs des Überlappungsbereiches im wesentlichen Flächenkontakt, so wurde in diesem Schiebe­ sitzbereich nach Beaufschlagung mit Abgas eine äußerst hohe Wasserstoff-Konzentration festgestellt, die eine er­ höhte Materialversprödung und somit Rißbildung zur Folge hatte. Diese unerwünschte Wasserstoffkonzentration kann mit dem erfindungsgemäß ausgestalteten Schiebesitz jedoch verhindert werden.

Die beigefügte Schnitt-Prinzipskizze zeigt nochmals we­ sentliche Merkmale eines erfindungsgemäßen Titan-Schall­ dämpfers, insbesondere für die Abgasanlage einer Brennkraftmaschine. Der Mantel 1, die Böden 2, sowie die Rohre 3 bestehen dabei aus einem Werkstoff, der zu 99% Titan enthält. Diese Titanbleche sind umformbar wie Stahlbleche sowie untereinander unter Schutzgasatmosphäre verschweißbar. Wie ersichtlich sind die Böden 2 gewölbt sowie längere Rohre 3 aus einzelnen Rohrstücken 3a, 3b zusammengesetzt. Im Schiebesitzbereich zwischen den ein­ zelnen Rohrstücken 3a, 3b sind Zwischenlagen 4 beispiels­ weise in Form von Keramikmatten vorgesehen. Diese elasti­ schen Zwischenlagen 4 liegen nicht vollständig auf den Oberflächen im Überlappungsbereich zwischen den beiden Rohrstücken 3a, 3b auf, so daß sich in diesem Überlap­ pungsbereich eine reduzierte Kontaktfläche von ca. 16% einstellt. Mit diesen Maßnahmen wird die Materialbean­ spruchung insbesondere durch schädliche Abgasbestandteile gering gehalten.

Claims (1)

1. Abgasschalldämpfer für Brennkraftmaschinen mit mehreren Böden (2), einem Mantel (1) sowie in den Böden (2) geführten Rohren (3), aufgebaut aus einem im wesentlichen Titan enthaltenden Werkstoff, und folgenden, weiteren Merkmalen:

   • - die Böden (2) sind kompensatorartig ausgebildet und hierzu insbesondere gewölbt und/oder schwimmend im Mantel (1) gelagert;
   • - Rohre (3) mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis größer als 1,6 bis 1,8 sind mehrstückig ausgebildet, wozu die einzelnen Rohrstücke (3a, 3b) über Schie­ besitze miteinander verbunden sind;
   • - in den Schiebesitzen sind zwischen den sich über 20 mm bis 30 mm überlappenden Rohrstücken (3a, 3b) Zwi­ schenlagen (4) mit reduzierter Kontaktfläche vorge­ sehen.