CN103502584A - 消声器组件及其制造方法 - Google Patents

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D.P.琼斯
P.勒博伊尤夫
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Abstract

本发明涉及消声器组件(1),所述消声器组件包括一个或多个排气管(2)、由所述排气管(2)中的至少一个承载的聚合物外壳(4);内衬在所述外壳内表面并在所述外壳-排气管界面(7)处在所述外壳(4)和排气管(2)之间延伸的隔热层(6);其中所述隔热层(6)包括非织造织物;其中当所述织物暴露于热时,所述织物的厚度增加以在所述外壳-排气管界面(7)处密封所述消声器组件(1)并为所述聚合物外壳(4)提供隔热。

Description

消声器组件及其制造方法
技术领域
本发明涉及提供改善的隔音性能并易于制造的轻型聚合物消声器组件。
背景技术
内燃机和其它类型的发动机的排气系统组件主要设计用于降低废气排出发动机时的噪音。典型的排气系统包括将废气和声音排出发动机的排气管和降低通过排气管传播的声音的消声器。消声器根据降低噪音的模式包括两种一般类型。反射消声器通过在一系列结构中反射声波来降低噪音。已知通过使用吸收材料如玻璃粗纱吸收声波来降低噪音的消声器为耗散式消声器或吸收消声器。
反射消声器使用共鸣器或通过消声器中的迷宫样挡板改变排气流向。反射消声器通常包括中空钢外壳,所述中空钢外壳限定膨胀室和一个或多个挡板和/或与膨胀室流连通的共鸣器室、以及入口管和出口管。声波进入并反射离开内表面以彼此抵消,从而降低噪音。
高温废气以及该气体的腐蚀性通常已经导致设计者在消声器的加工成形中使用金属,尤其是钢。腐蚀是一个问题,并且已经通过使用更昂贵的合金如不锈钢或钢合金得到解决。然而因为金属的高密度,消声器通常仍然体积大并且重。
在降低消声器重量的努力中,已经设计了具有耐高温性的聚合物消声器外壳,参见例如美国专利5,321,214、5,340,952以及5,052,513、6,543,577和欧洲专利446,064。然而,聚合物消声器外壳必须在非常热的排气管处以某种方式交接并密封。已经给予了使聚合物消声器外壳对非常热的排气温度绝缘的问题很多关注。
US7810609提出了吸收消声器,所述吸收消声器包括金属排气管,所述金属排气管包括多个穿孔、由排气管承载并包封所述多个穿孔的聚合物外壳,并且包括轴向相对的端部。隔音系统承载在隔热和聚合物外壳之间。消声器包括用于在聚合物外壳和排气管的界面处密封消声器组件的凸缘。
US5468923公开了聚合物消声器,所述聚合物消声器包括两个半块,每个具有挡板壁和在其中整体模塑的气流开口。气流开口不与挡板壁的配合边缘相交。消声器半块沿着挡板壁的配合边缘和两个消声器半块的外壁接合。
JP61077544提出了通过将由合成树脂制成的粘稠弹性体附接到由合成树脂纤维形成的板状非织造布料的背面得到的具有消声性能的消声材料。
JP61034310公开了通过形成表层被用作消声构件的泡沫体和成形体。表层具有比泡沫部件更高的耐热特性。
US20070240932提出了复合消声器系统,所述复合消声器系统由长纤维热塑性塑料形成。一种合适的消声器结构是多部件消声器组件,所述多部件消声器组件包括至少一个长纤维热塑性塑料外壳部分。
EP394451B1提出了轻型消声器,所述轻型消声器具有高噪音消去效应。外壳可为热致液晶聚酯单层或包括第一层热致液晶聚酯和第二层另一种结构材料如不锈钢的多层结构。
US20100269344公开了制备消声器系统的方法,其中消声器聚合物主体具有在消声器聚合物主体的长度之上恒定的横截面。
US20090194364公开了具有聚合物主体的消声器,该聚合物主体通过在排气管和聚合物主体之间具有气隙来防止因排气管而过热。
仍然需要具有聚合物外壳的消声器组件,所述聚合物外壳具有改善的隔音调整能力、降低的总重量、并且易于制造,尤其是解决了在外壳-排气管或外壳-安装转接器界面处绝缘并密封聚合物外壳的问题。
发明内容
本发明公开了消声器组件,所述消声器组件包括:
a)一个或多个排气管,所述排气管中的至少一个具有多个穿孔;
b)由所述排气管中的至少一个承载的聚合物外壳,所述聚合物外壳具有外壳内表面和至少一个外壳-排气管界面,并且所述聚合物外壳包封多个穿孔以提供一个或多个隔音室;和
c)内衬在所述外壳内表面并在至少一个外壳-排气管界面处在外壳和排气管之间延伸的隔热层;其中隔热层包括非织造织物,所述非织造织物包括压缩在其上的卷曲的耐热有机纤维,所述纤维由热塑性粘合剂保持在压缩状态;
其中当织物暴露于热时,所述织物的厚度增加以在外壳-排气管界面处密封消声器组件并为聚合物外壳提供隔热。
本发明也公开了制备聚合物消声器组件的方法,所述方法包括以下步骤:
i)装配一个或多个排气管以形成管子组件,所述排气管中的至少一个具有多个穿孔;
ii)用由所述排气管中的至少一个承载的两个或更多个聚合物外壳部分包封管子组件,所述聚合物外壳部分具有外壳内表面和至少一个外壳-排气管界面,并且所述聚合物外壳部分包封多个穿孔以提供一个或多个隔音室;其中隔热层内衬在所述外壳内表面并在至少一个外壳-排气管界面处在外壳和排气管之间延伸,并且其中所述隔热层包括非织造织物,所述非织造织物包括压缩在其上的卷曲的耐热有机纤维,所述纤维由热塑性粘合剂保持在压缩状态;
iii)将聚合物外壳部分粘附或附接在一起以形成聚合物消声器组件;
iv)充分加热消声器组件,使得加强型非织造织物的厚度增加以在外壳-排气管界面处密封消声器组件并为聚合物外壳提供隔热。
附图说明
图1是消声器组件的剖视图,其示出了在聚合物外壳和安装转接器之间的界面处密封的隔热层。
图2是类似于图1的消声器组件的剖视图,其包括邻近隔热层的金属层;在聚合物外壳和排气管之间的界面处密封的金属层和隔热层。
图3是消声器组件的剖视图,其示出了聚合物挡板和三个隔音室。
图4是消声器组件的剖视图,其示出了聚合物挡板金属层和三个隔音室。
图5是消声器组件的剖视图,其示出了金属挡板。
图6是消声器组件的剖视图,其示出了金属挡板和邻近隔热层的金属层。
图7是消声器组件的剖视图,其示出了附接到排气管的金属支架。
图8是消声器组件的剖视图,其示出了在外壳-排气管界面处的两层隔热层。
图9是消声器组件的剖视图,其示出了在外壳-排气管界面处的两层:金属层和隔热层。
具体实施方式
“消声器组件”是指完整的消声器系统,所述消声器系统包括具有多个穿孔的一个或多个排气管以及废气入口和出口;和任何任选的内部组件如挡板和附加管;和聚合物外壳。消声器组件是反射式消声器组件,这是由聚合物外壳以及任选的挡板和管提供的一个或多个隔音室的结果。
“内部挡板”是指一系列的一个或多个分隔板,它们用于在消声器组件内形成两个或更多个隔音室。无任何挡板的消声器组件构成单隔音室。挡板是引导废气流过消声器组件的隔板。
消声器组件的内部组件包括一个或多个排气管、聚合物挡板、金属挡板、金属支架、以及包封在聚合物外壳中的任何其它组件。
术语标称界面是指消声器组件的一个或多个区域,其中聚合物外壳将接触消声器组件的内部组件;除了在聚合物外壳和内部组件之间存在至少一个隔热层之外。在优选的实施例中,标称界面也包括至少一个金属层的存在。
一个或多个排气管和任选的内部组件如挡板和附加管可以本领域技术人员期望的任何方式构造,以允许通过声波的反射来降低噪音。
“聚合物外壳”是指具有由聚合物材料制成的主体(壳体)的外壳。聚合物外壳是消声器组件的最外部件并且包封一个或多个排气管的多个穿孔以及任何其它内部组件,以提供一个或多个隔音室。聚合物外壳具有外壳内表面和至少一个外壳-排气管界面。
外壳-排气管界面在一个或多个排气管上承载外壳并且因此所述排气管据称“承载”聚合物外壳。在一个实施例中,在排气入口管和排气出口处分别存在两个承载聚合物外壳的外壳-排气管界面。在消声器组件内可能存在用于引导废气的其它管,但是不具有外壳-排气管界面。
隔热层内衬外壳内表面。优选地,隔热层内衬至少80%的外壳内表面区域,还更优选地,隔热层内衬基本上全部外壳内表面。
隔热层在外壳-排气管界面处在外壳和排气管之间延伸。因此,外壳-排气管界面是标称界面。外壳-排气管界面具有在外壳和排气管之间的一个或多个隔热层。
在一个实施例中,内衬在内表面并在外壳-排气管界面处在外壳和排气管之间延伸的隔热层是整体层。在另一个实施例中,内衬内表面的隔热层是一个或多个不同的部件,并且在外壳-排气管界面处的外壳和排气管之间的隔热层可为一个或多个不同的部件。同样地,隔热层行使两个功能:内衬内表面并位于外壳-排气管界面处的外壳和排气管之间,根据本领域技术人员的期望,该隔热层可为相同材料层或不同材料层。
在一个实施例中,在至少一个外壳-排气管界面处在外壳和排气管之间延伸的隔热层包括两个或更多个隔热层。可通过本领域技术人员期望的任何构造提供两个或更多个隔热层。例如,可加入附加层作为外壳和排气管之间的不同部件。可使用隔热层折叠以提供双层、三层、或多层。优选的方法包括使用整体隔热层,用于内衬外壳和在外壳和排气管界面之间延伸这两者,并且折叠隔热层以提供双层。
消声器组件的一个实施例包括一个或多个内部聚合物挡板,所述内部聚合物挡板在聚合物外壳内整体成型并间隔分布,并且朝一个或多个排气管延伸以提供至少一个挡板-排气管界面,所述一个或多个内部聚合物挡板在消声器组件内提供两个或更多个隔音室。如上所述,所述至少一个挡板-排气管界面可为标称界面。即,挡板-排气管界面可具有在挡板和排气管之间的一个或多个隔热层。可全部或部分密封挡板-排气管界面以使废气通过。
消声器组件的另一个实施例包括一个或多个内部金属挡板,所述内部金属挡板连接到一个或多个排气管并沿着一个或多个排气管间隔分布,并且朝聚合物外壳延伸以提供至少一个挡板-聚合物外壳界面,所述一个或多个内部金属挡板在消声器组件内提供两个或更多个隔音室。如上所述,所述至少一个挡板-聚合物外壳界面是标称界面。可全部或部分密封挡板-聚合物外壳界面以使废气通过。
消声器组件的另一个实施例包括至少两个排气管和两个或更多个金属支架,所述金属支架沿着至少两个排气管间隔分布、附接到至少两个排气管、并且连接至少两个排气管。这些支架用于为排气管提供振动稳定性。
消声器组件的另一个实施例包括邻近隔热层的与外壳内表面相对的面的金属层。金属层可提供对隔热层的保护,使其免于存在于废气中的煤烟积聚。优选地,金属层和隔热层在外壳-排气管界面处在外壳和排气管之间延伸,其中金属层和隔热层在外壳-排气管界面处密封消声器组件。外壳-排气管界面可具有在外壳和排气管之间的一个或多个隔热层和一个或多个金属层。作为另外一种选择,金属层可不存在于隔热层的部分,该隔热层在外壳-排气管界面处在外壳和排气管之间延伸。
在一个实施例中,在至少一个外壳-排气管界面处在外壳和排气管之间延伸的金属层和隔热层包括两个或更多个金属层和两个或更多个隔热层。可通过本领域技术人员期望的任何构造提供两个或更多个金属层和隔热层。例如,可加入附加层作为外壳和排气管之间的不同部件。可使用金属层和隔热层折叠以提供双层、三层、或多层。
在一个实施例中,金属层和隔热层彼此附接在一起以提供具有隔热面和金属面的层压体。隔热面被定位成邻近聚合物外壳内表面。
排气管可由能够耐受典型内燃机温度的任何材料制成。一个或多个排气管和任选的内部组件可由高熔融温度的热塑性聚合物、热固性聚合物、不可熔融的聚合物、或者金属或金属合金如钛、钢、铝、镀铝钢、或不锈钢制成。优选地,排气管和安装转接器由金属或金属合金制成。
聚合物外壳可由任何种类的聚合物制成,包括热塑性、热固性、或不可熔融的聚合物。聚合物材料可包括通常存在于此类组合物中的任何其它材料,如填料、加强剂、稳定剂、颜料、抗氧化剂和润滑剂。其包括热固性和热塑性聚合物材料这两者。
在聚合物外壳、挡板、或管的制造中使用的聚合物应为足够耐高温的以耐受其可能由废气所加热到的温度。用于这些聚合物外壳有用的材料包括选自半结晶聚酰胺、热致液晶聚合物、聚酯、聚缩醛的热塑性塑料,和选自环氧树脂、三聚氰胺和酚醛树脂的热固性树脂,以及选自聚酰亚胺、聚(对亚苯基)和包含大于50%下式重复单元的聚合物的不可熔性聚合物。
Figure BDA0000404404370000071
其中X为NH、N-苯基、O(氧)或S(硫)、并且Ar为对亚苯基、4,4′-亚联苯基或1,4-亚萘基。聚合物消声器外壳必须能够耐受其例如通过与废气直接接触和/或通过热传导进行加热而可能被暴露的高排气温度。
聚合物外壳的优选聚合物是热塑性聚合物。优选的热塑性聚合物是聚酰胺,尤其是部分芳族聚酰胺,称为半芳族聚酰胺。
半芳族聚酰胺为由包含芳族基团的单体形成的均聚物、共聚物、三元共聚物或更高级的聚合物。一种或多种芳族羧酸可为对苯二甲酸或对苯二甲酸与一种或多种其它羧酸(例如间苯二甲酸、邻苯二甲酸、2-甲基对苯二甲酸和萘二甲酸)的混合物。此外,一种或多种芳族羧酸可与一种或多种脂族二羧酸混合,如上文所公开。
本文所公开的优选聚酰胺为均聚物或共聚物,其中术语共聚物是指具有两种或更多种酰胺和/或二酰胺分子重复单元的聚酰胺。通过均聚物和共聚物各自的重复单元对它们进行标识。对于本文所公开的共聚物,重复单元是按共聚物中的摩尔%重复单元的降序列出的。以下列表例示了用于标识均聚物和共聚物聚酰胺(PA)中的单体和重复单元的缩写:
Figure BDA0000404404370000072
Figure BDA0000404404370000081
注意,在本领域中,当术语“6”单独使用时是指由
Figure BDA0000404404370000082
-己内酰胺形成的聚合物重复单元。作为另外一种选择,当“6”与二酸如T(例如6T)联合使用时,所述“6”是指HMD。在包括二胺和二酸的重复单元中,首先指定二胺。此外,当“6”与二胺联合使用时,例如66,第一个“6”是指二胺HMD,并且第二个“6”是指己二酸。同样地,衍生自其它氨基酸或内酰胺的重复单元是指代表碳原子数的单个数字。
用于本发明中的优选聚酰胺选自:
第(III)组聚酰胺,所述第(III)组聚酰胺具有至少210℃的所述熔点,并且包含:
(a)约20至约35摩尔%的半芳族重复单元,所述半芳族重复单元衍生自选自以下中的一种或多种的单体:
i)具有8至20个碳原子的芳族二羧酸和具有4-20个碳原子的脂族二胺;并且
(b)约65至约80摩尔%的脂族重复单元,所述脂族重复单元衍生自选自以下中的一种或多种的单体:
ii)具有6至20个碳原子的脂族二羧酸和具有4-20个碳原子的所述脂族二胺;和
iii)具有4至20个碳原子的内酰胺和/或氨基羧酸;
第(IV)组聚酰胺,所述第(IV)组聚酰胺包含
(cc)约50至约95摩尔%的半芳族重复单元,所述半芳族重复单元衍生自选自以下中的一种或多种的单体:
(i)具有8至20个碳原子的芳族二羧酸和具有4至20个碳原子的脂族二胺;和
(dd)约5至约50摩尔%的脂族重复单元,所述脂族重复单元衍生自选自以下中的一种或多种的单体:
(ii)具有6至20个碳原子的脂族二羧酸和具有4至20个碳原子的脂族二胺;和
(iii)具有4至20个碳原子的内酰胺和/或氨基羧酸;和
第(V)组聚酰胺,所述第(V)组聚酰胺具有至少260℃的所述熔点,并且包含:
(ee)大于95摩尔%的半芳族重复单元,所述半芳族重复单元衍生自选自以下中的一种或多种的单体:
(i)具有8至20个碳原子的芳族二羧酸和具有4至20个碳原子的脂族二胺;和
(ff)小于5摩尔%的脂族重复单元,所述脂族重复单元衍生自选自以下中的一种或多种的单体:
(ii)具有6至20个碳原子的脂族二羧酸和具有4至20个碳原子的所述脂族二胺;
(iii)具有4至20个碳原子的内酰胺和/或氨基羧酸。
优选的第(III)组至第(V)组聚酰胺为具有至少约60meq/Kg胺端基,并且优选至少70meq/Kg胺端基的那些。胺端基可通过用0.1N的盐酸滴定苯酚/甲醇/水混合物(按体积计,50∶25∶25)中的2%聚酰胺溶液来测定。可电位测定或电导测定端点(参见Kohan,M.I.Ed.Nylon PlasticsHandbook,Hanser:Munich,1995;第79页和Waltz,J.E和Taylor,G.B.,Anal.Chem.1947 19,448-50)。
其它第(III)组聚酰胺的优选聚酰胺具有至少260℃的熔点,如用10℃/min下的差示扫描量热法所测定,并且选自聚(己二酰丁二胺/对苯二甲酰丁二胺)(PA46/4T)、聚(己二酰丁二胺/对苯二甲酰己二胺)(PA46/6T)、聚(己二酰丁二胺/己二酰-2-甲基戊二胺/对苯二甲酰癸二胺)(PA46/D6/10T)、聚(己二酰己二胺/对苯二甲酰己二胺)(PA66/6T)、聚(己二酰己二胺/间苯二甲酰己二胺/对苯二甲酰己二胺)PA66/6I/6T和聚(己二酰己二胺/己二酰-2-甲基戊二胺/对苯二甲酰己二胺)(PA66/D6/6T)。最优选的聚酰胺为PA 66/6T。
优选的第(IV)组聚酰胺选自聚(对苯二甲酰丁二胺/己二酰己二胺)(PA4T/66)、聚(对苯二甲酰丁二胺/ε-己内酰胺)(PA4T/6)、聚(对苯二甲酰丁二胺/十二烷二酰己二胺(PA4T/612)、聚(对苯二甲酰丁二胺/己二酰-2-甲基戊二胺/己二酰己二胺)(PA4T/D6/66)、聚(对苯二甲酰己二胺/对苯二甲酰-2-甲基戊二胺/己二酰己二胺)(PA6T/DT/66)、聚(对苯二甲酰己二胺/己二酰己二胺)PA6T/66、聚(对苯二甲酰己二胺/癸二酰己二胺)(PA6T/610)、聚(对苯二甲酰己二胺/十四烷二酰己二胺)(PA6T/614)、聚(对苯二甲酰壬二胺/癸二酰壬二胺)(PA9T/910)、聚(对苯二甲酰壬二胺/十二烷二酰壬二胺)(PA9T/912)、聚(对苯二甲酰壬二胺/11-氨基十一烷酰胺)(PA9T/11)、聚(对苯二甲酰壬二胺/12-氨基十二烷酰胺)(PA9T/12)、聚(对苯二甲酰癸二胺/11-氨基十一烷酰胺)(PA10T/11)、聚(对苯二甲酰癸二胺/12-氨基十二烷酰胺)(PA10T/12)、聚(对苯二甲酰癸二胺/癸二酰癸二胺)(PA10T/1010)、聚(对苯二甲酰癸二胺/十二烷二酰癸二胺)(PA10T/1012)、聚(对苯二甲酰癸二胺/己二酰丁二胺)(PA10T/46)、聚(对苯二甲酰癸二胺/ε-己内酰胺)(PA10T/6)、聚(对苯二甲酰癸二胺/己二酰己二胺)(PA10T/66)、聚(对苯二甲酰十二碳二胺/十二烷二酰十二碳二胺)(PA12T/1212)、聚(对苯二甲酰十二碳二胺/ε-己内酰胺)(PA12T/6)和聚(对苯二甲酰十二碳二胺/己二酰己二胺)(PA12T/66);并且最优选的第(IV)组聚酰胺为PA6T/66。
优选的第(V)组聚酰胺选自聚(对苯二甲酰丁二胺/对苯二甲酰-2-甲基戊二胺)PA4T/DT、聚(对苯二甲酰丁二胺/对苯二甲酰己二胺)PA4T/6T、聚(对苯二甲酰丁二胺/对苯二甲酰癸二胺)PA4T/10T、聚(对苯二甲酰丁二胺/对苯二甲酰十二碳二胺)PA4T/12T、聚(对苯二甲酰丁二胺/对苯二甲酰-2-甲基戊二胺/对苯二甲酰己二胺)(PA4T/DT/6T)、聚(对苯二甲酰丁二胺/对苯二甲酰己二胺/对苯二甲酰-2-甲基戊二胺)(PA4T/6T/DT)、聚(对苯二甲酰己二胺/对苯二甲酰-2-甲基戊二胺)(PA6T/DT)、聚(己二酰己二胺/间苯二甲酰己二胺)(PA 6T/6I)、聚(对苯二甲酰己二胺/对苯二甲酰癸二胺)PA6T/10T、聚(对苯二甲酰己二胺/对苯二甲酰十二碳二胺)(PA6T/12T)、聚(对苯二甲酰己二胺/对苯二甲酰-2-甲基戊二胺/聚(对苯二甲酰癸二胺)(PA6T/DT/10T)、聚(对苯二甲酰己二胺/对苯二甲酰癸二胺/对苯二甲酰十二碳二胺)(PA6T/10T/12T)、聚(对苯二甲酰癸二胺)(PA10T)、聚(对苯二甲酰癸二胺/对苯二甲酰丁二胺)(PA10T/4T)、聚(对苯二甲酰癸二胺/对苯二甲酰-2-甲基戊二胺)(PA10T/DT)、聚(对苯二甲酰癸二胺/对苯二甲酰十二碳二胺)(PA10T/12T)、聚(对苯二甲酰癸二胺/对苯二甲酰-2-甲基戊二胺/(对苯二甲酰癸二胺)(PA10T/DT/12T)、聚(对苯二甲酰十二碳二胺)(PA12T)、聚(对苯二甲酰十二碳二胺)/对苯二甲酰丁二胺)(PA12T/4T)、聚(对苯二甲酰十二碳二胺)/对苯二甲酰己二胺)PA12T/6T、聚(对苯二甲酰十二碳二胺)/对苯二甲酰癸二胺)(PA12T/10T)和聚(对苯二甲酰十二碳二胺)/对苯二甲酰-2-甲基戊二胺)(PA12T/DT);并且最优选的第(V)组聚酰胺为PA6T/DT。
优选地,聚合物外壳是模塑或挤塑的热塑性制品,包括热塑性组合物,所述热塑性组合物包含:
(a)选自第(III)-(V)组聚酰胺的热塑性树脂,以及它们的混合物;
(b)0.25至15重量%的一种或多种多羟基醇,所述一种或多种多羟基醇具有多于两个羟基并具有小于2000的数均分子量(Mn),例如选自季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、二-三羟甲基丙烷、D-甘露糖醇、D-山梨醇和木糖醇的那些;
(c)10至约60重量%的一种或多种加强剂,例如选自碳酸钙、具有圆形和非圆形横截面的玻璃纤维、玻璃薄片、玻璃珠、碳纤维、滑石、云母、钙硅石、煅烧的粘土、高岭土、硅藻土、硫酸镁、硅酸镁、硫酸钡、二氧化钛、碳酸钠铝、钡铁氧体、钛酸钾以及它们的混合物;和
(d)0至50重量%的聚合增韧剂,所述聚合增韧剂包含反应性官能团和/或羧酸的金属盐,所述反应性官能团和/或羧酸的金属盐选自:乙烯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、以及任选的一种或多种(甲基)丙烯酸酯的共聚物;接枝有不饱和羧酸酐的乙烯/α-烯烃或乙烯/α-烯烃/二烯共聚物;乙烯、(甲基)丙烯酸2-异氰酸根合乙酯、以及任选的一种或多种(甲基)丙烯酸酯的共聚物;以及与Zn、Li、Mg或Mn化合物反应以形成相应的离聚物的乙烯和丙烯酸的共聚物;
其中所有重量百分比均是按所述热塑性组合物的总重量计的。此类组合物完全公开在公布于2010年2月04日的美国专利公布2010/0029819 A1中,并且该文献以引用方式并入本文。
隔热层包括非织造织物,所述非织造织物包括压缩在其上的卷曲的耐热有机纤维,所述纤维由热塑性粘合剂保持在压缩状态,其具体实施方式公开在US 7,229,937中,该文献以引用方式并入本文。
当暴露于加热时,非织造织物能够使其厚度增加至少三次,并且优选地至少五次。当暴露于加热时,在加强型非织造织物中的粘合剂软化并流动,释放受限制的卷曲纤维并允许织物的厚度显著增加。厚度的增加允许隔热层位于外壳和排气管界面之间以密封界面。
用于本发明中的非织造织物仅具有耐热有机纤维的充分缠结以制造轻型纤维网。无附加的能量被施加于纤维网以使纤维彼此缠结。在非织造垫的制造期间将热塑性粘合剂加入耐热有机纤维中。热塑性粘合剂可为热塑性纤维材料。通过加热并压缩组合然后冷却该组合以设定结构,同时压缩并限制卷曲纤维,轻型纤维网可层压成加强稀松布、金属层、或本领域技术人员期望的任何其它层。通过这样压缩轻型纤维网,当粘合剂材料软化或熔融时,片材中的耐热有机纤维自由地恢复形式上轻型的、膨松有弹性的状态,该状态类似于它们在压缩之前所具有的状态。
当暴露于高温或火焰时,非织造织物的厚度增加至少三倍。一般来讲,随着温度增加,膨化的速率增加,并且膨化的量也增加,并且还可看到大于25倍压缩厚度的厚度增加。据信,需要低至150摄氏度的温度来引发膨化效应,并且据信起始于约225摄氏度的温度立即进行膨化作用。
压缩的加强型非织造织物优选地具有0.025至0.12厘米(0.010至0.050英寸)的总体厚度。此类织物还优选地具有在20至136g/m2(0.6至4oz/yd2)范围内的基重。在一个实施例中,存在优选地占3.4至34g/m2(0.1至1.0oz/yd2)的加强稀松布组分,并且纤维网组分优选地在1.7至102g/m2(0.5至3.0oz/yd2)范围内。
加强型非织造织物包括卷曲的耐热有机纤维。此类卷曲纤维优选地为具有在0.4至2.5英寸(1至6.3cm),优选地0.75至2英寸(1.9至5.1cm)范围内的切割长度,并且优选地具有2至5个褶皱/厘米(5至12个褶皱/英寸)的人造短纤维。“耐热纤维”是指当在空气中以20℃/分钟的速率加热至500℃时,所述纤维优选地保留其纤维重量的90%。
用于加强型非织造织物中的耐热人造短纤维包括由对位芳族聚酰胺、聚吲哚、聚苯并咪唑和聚酰亚胺聚合物制成的纤维。优选的耐热纤维由芳族聚酰胺聚合物,特别是对位芳族聚酰胺聚合物制成。
如本文所用,“芳族聚酰胺”是指聚酰胺,其中至少85%的酰胺(--CONH--)连接基直接连接到两个芳族环。“对位芳族聚酰胺”是指两个环或自由基沿分子链相对于彼此对位取向。添加剂可与所述芳族聚酰胺一起使用。事实上,已发现按重量计最多达10%的其它聚合物材料:可与芳族聚酰胺共混,或者可使用具有多达10%的其它二胺(取代了芳族聚酰胺的二胺)或多达10%的其它二甲酰氯(取代了芳族聚酰胺的二甲酰氯)的共聚物。在本发明的实践中,优选的对位芳族聚酰胺为聚对苯二甲酰对苯二胺。用于制备对位芳族聚酰胺纤维的方法公开于美国专利3,869,430、3,869,429和3,767,756中。此类芳族聚酰胺有机纤维以及这些纤维的各种形式可以商标纤维购自DuPont公司(Wilmington,Del.)。
可商购获得的聚吲哚纤维包括购自Toyobo(Japan)的ZYLON PBO-AS(聚(对亚苯基-2,6-苯并双唑))纤维、
Figure BDA0000404404370000133
PBO-HM(聚(对亚苯基-2,6-苯并双
Figure BDA0000404404370000134
唑))纤维。可商购获得的聚苯并咪唑纤维包括购自Celanese Acetate LLC的
Figure BDA0000404404370000141
纤维。可商购获得的聚酰亚胺纤维包括购自LaPlace Chemical的
Figure BDA0000404404370000142
纤维。
用至多30重量份粘合剂材料将卷曲的有机纤维保持在原位。优选的粘合剂材料是粘合剂纤维和粘合剂粉末的组合,其通过施加热而活化。粘合剂纤维通常由热塑性材料制成,该材料在低于纤维共混物中任何其它人造短纤维的软化点(即具有更低的软化点)的温度下流动。优选皮/芯型双组分纤维作为粘合剂纤维,尤其是为粘合剂材料的具有聚酯均聚物芯和共聚酯外皮的双组分粘合剂纤维,例如通常购自Unitika Co.,Japan(例如以商标
Figure BDA0000404404370000143
纤维出售)的那些。粘合剂纤维的可用类型可包括由聚丙烯、聚乙烯、或聚酯聚合物或共聚物制成的那些,所述纤维仅包含该聚合物或共聚物,或作为并列型或皮/芯型构型中的双组分纤维。优选地,粘合剂纤维以加强型非织造织物的最多20%的量存在。优选地,粘合剂粉末以加强型非织造织物的最多30%的量存在。优选的粘合剂粉末为热塑性粘合剂粉末,例如共聚酯Griltex EMS 6E粘合剂粉末。
非织造织物可包括稀松网眼布以提供一些加强。此类稀松布优选地具有在3.4至34g/m2(0.1至1.0oz/yd2)范围内的基重,并且称为“网眼”稀松布,因为这些稀松布仅具有0.8至6个端部/厘米(2至15个端部/英寸)。最优选的稀松网眼布在经向和纬向两者上具有在6.8至17g/m2(0.2至0.5oz/yd2)范围内的基重,并且优选地具有1至4个端部/厘米(3至10个端部/英寸)。优选地,网眼通过将两组具有粘合剂涂层的交叉合股聚酯连续长丝或连续长丝纱线粘合在一起制成。代表性的稀松网眼布以商品名
Figure BDA0000404404370000144
Scrim Fabrics购自Saint-Gobain Technical Fabrics of Niagara Falls,N.Y.。
用于制备加热时膨化的加强型非织造织物的方法包括以下步骤:a)形成包括卷曲的耐热有机纤维和粘合剂纤维的垫,b)任选地为织物组件施加粘合剂粉末,c)加热织物组件以活化粘合剂纤维和粘合剂粉末,d)将织物组件压缩成压缩状态,以及e)将织物组件在压缩状态冷却以形成非织造织物。如果期望加强稀松布、金属层或其它功能层,可在加热步骤期间将其层压成织物组件。在一个优选的实施例中,将包括卷曲的耐热有机纤维的垫层压成金属层。
可由可形成低密度网的任何方法来形成垫。例如,得自成捆纤维的成簇的卷曲人造短纤维和粘合剂纤维可通过如拣选机的装置打开。优选地,这些纤维为具有约0.55至约110分特/长丝(0.5至100旦尼尔/长丝),优选0.88至56分特/长丝(0.8至50旦尼尔/长丝)的线密度的人造短纤维,其中约1至33分特/长丝(0.9至30旦尼尔/长丝)的线密度范围是最优选的。
然后可由任何可用的方法(例如空气输送)使打开的纤维混合物共混,以形成更均匀的混合物。作为另外一种选择,可在拣选机中的纤维打开之前使纤维共混以形成均匀的混合物。然后可通过使用如梳理机的装置将纤维的共混物转变成纤维网,尽管也可使用其它方法,例如纤维的气流成网。优选的是直接使用来自梳理机的纤维网而无任何交叉错叠。然而,如果需要,接着可经由输送机将纤维网送至如交叉错叠机的装置,以通过将各个网彼此层层叠加成锯齿结构来形成交叉错叠的结构。
然后可在传送带上收集来自一个或多个梳理机的纤维网和任选的功能层如加强稀松布或金属层。如果需要,附加的纤维网可铺置在一个或两个纤维网结构上。任选地,粘合剂粉末可以约3.4至24g/m2(0.1至0.7oz/yd2)的优选量施加到组合纤维网。然后在足以软化并部分熔融粘合剂纤维和粉末的温度下将组合纤维网、任选的粘合剂粉末和任选的一个或多个功能层输送通过烘箱,并允许其将纤维粘附在一起。在烘箱出口处,片材优选地在两个钢辊之间压缩以将层固结成内聚织物。然后在该压缩状态下冷却织物。
本发明中可用作隔热层的合适非织造织物以商品名Trademark
Figure BDA0000404404370000151
ON DEMAND织物购自E.I.DuPont de Nemours and Company,Wilmington,Delaware,USA。
消声器组件的一个优选实施例包括邻近隔热层的与外壳内表面相对的面的金属层。金属层用于保护隔热层并防止来自废气的煤烟过量积聚。金属层可为金属箔。金属层可为自承载金属层。金属层可附接到隔热层。金属层可在一个或多个点处附接到聚合物外壳。金属层可附接到一个或多个排气管。优选地,金属层是厚度为0.1mm至约0.01mm,并且优选地约0.5mm至约0.02mm的箔。金属层可选自钢、铝、镀铝钢、钛、以及钢的金属合金。
制造消声器组件
另一个实施例是用于制备消声器组件的方法,所述方法包括以下步骤:
i)装配一个或多个排气管以形成管子组件,所述排气管中的至少一个具有多个穿孔;
ii)用由所述排气管中的至少一个承载的两个或更多个聚合物外壳部分包封管子组件,所述聚合物外壳部分具有外壳内表面和至少一个外壳-排气管界面,并且所述聚合物外壳部分包封多个穿孔以提供一个或多个隔音室;其中隔热层内衬在所述外壳内表面并在至少一个外壳-排气管界面处在外壳和排气管之间延伸,并且其中隔热层包括非织造织物,所述非织造织物包括压缩在其上的卷曲的耐热有机纤维,所述纤维由热塑性粘合剂保持在压缩状态;
iii)将聚合物外壳部分粘附或附接在一起以形成聚合物消声器组件;
iv)充分加热消声器组件,使得非织造织物的厚度增加以在外壳-排气管界面处密封消声器组件并为聚合物外壳提供隔热。
上文公开的消声器组件的全部各种实施例也适用于用于制备消声器组件的方法的各种实施例。
装配包括一个或多个管和任选的金属挡板的子组件可根据本领域技术人员已知的可用技术来完成。
包封管子组件可包括使用聚合物外壳,任选地包括如上所述的聚合物挡板,并且包括两个、三个或更多个部分。聚合物外壳部分的内表面配有隔热层并且任选地配有金属层,如上所述。这些层可使用本领域技术人员可利用的任何装置附连到外壳。通过允许绝缘层和/或金属层延伸到聚合物外壳部分的周边之外,绝缘层和/或金属层可与邻近部分的绝缘层和/或金属层重叠。
粘附或附接配有附加层的聚合物外壳部分通过将它们围绕管和挡板子组件放置来完成;并且该部分的接头通过本领域技术人员可利用的高温封泥、垫圈、o形环、或相似的密封材料来密封。聚合物部分的接头也可通过本领域中已知的方法来密封,用于接合聚合物材料例如紧固件、粘接剂、超声焊接、激光焊接、或者优选地振动焊接。
加热消声器组件提供对消声器组件的密封。因此,加热包括加强型非织造织物的隔热材料引起织物的膨胀,以在外壳-排气管界面处密封消声器组件。充分密封外壳-排气管界面的加热消声器系统所需的时间/温度特征图取决于熔点和/或软化点以及热塑性粘合剂的熔融粘度。加热步骤可在高于热塑性粘合剂的熔点的温度下进行,并且优选地在高于熔点至少约5至10℃的温度下进行。如果热塑性粘合剂具有软化点但是无熔点,优选地使用高于软化点至少约20℃的温度。在各种实施例中,可在120℃、140℃、160℃、180℃、200℃和250℃的温度下进行加热。在各种实施例中,加热时间为1至30分钟。
根据方法部分中定义的泄漏测试,当消声器组件在4.5psig压力下具有105升/分钟或更小的泄漏速率时,认为外壳-排气管界面是密封的。消声器组件在4.5psig压力下具有小于105升/分钟的泄漏速率,优选小于80升/分钟,还更优选小于60升/分钟的泄漏速率。
使用相同的隔热层膨胀机构,加热消声器组件也可提供聚合物挡板-排气管界面和挡板-聚合物外壳界面(如果存在)的密封或部分密封。
一个优选的方法包括使用整体隔热层,用于内衬外壳和在外壳和排气管界面之间延伸这两者,并且折叠隔热层以提供双层。
本发明的轻型消声器组件尤其可用于汽车和货车中。然而,消声器组件也可用于任何内燃机的排气声音的隔音调整。
下图示出了各种实施例:
图1示出了消声器组件(1)的一个实施例,所述消声器组件包括一个排气管(2),所述排气管具有多个穿孔(3);由排气管承载的聚合物外壳(4),所述聚合物外壳具有外壳内表面和至少一个外壳-排气管界面(7),并且所述聚合物外壳包封多个穿孔以提供一个隔音室(5);和内衬所述外壳内表面并沿着外壳-排气管界面(7)轴向延伸的隔热层(6),其中隔热层在外壳-排气管界面处密封消声器组件。
图2示出了类似于图1的另一个实施例(11),其还包括邻近并附接到隔热层的与外壳内表面相对的面的金属层(18),其中隔热层(16)和金属层(18)在外壳-排气管界面(17)处密封消声器组件。
图3示出了消声器组件(21)的一个实施例,其包括一个排气管(22),所述排气管具有多个穿孔(23);由排气管承载的聚合物外壳(24),所述聚合物外壳具有外壳内表面和一个或多个外壳-排气管界面(27),所述聚合物外壳包封多个穿孔,并且所述聚合物外壳具有在聚合物外壳内间隔分布的两个整体聚合物挡板(29);所述整体聚合物挡板朝一个或多个排气管延伸以提供挡板-排气管界面(121);并且隔热材料(26)内衬所述包括聚合物挡板的外壳内表面,并且沿着外壳-排气管界面(27)轴向延伸,其中隔热层在外壳-排气管界面处密封消声器组件并接触(但是不一定密封)挡板-排气管界面以提供三个隔音室(25)。
图4示出了类似于图3的另一个实施例(31),其还包括邻近并附接到隔热层(36)的与外壳内表面相对的面的金属层(38),其中隔热层和金属箔层在外壳-排气管界面(37)处密封消声器组件。
图5示出了消声器组件(41)的一个实施例,所述消声器组件包括具有多个穿孔(43)的多个排气管(42);由至少一个排气管承载的聚合物外壳(44),所述聚合物外壳具有外壳内表面和至少一个外壳-排气管界面(47),所述聚合物外壳包封多个穿孔,并且排气管具有沿排气管间隔分布的金属挡板(49);并且径向延伸以提供外壳-挡板界面(131);和内衬所述外壳内表面并沿着外壳-排气管界面(47)轴向延伸的隔热层(46),其中隔热层在外壳-排气管界面处密封消声器组件以提供隔音室(45)。在该实施例中,可密封或者可不密封外壳-挡板界面(131)。
图6示出了类似于图5的另一个实施例(51),其还包括邻近并附接到隔热层(56)的与外壳内表面相对的面的金属层(58),其中隔热层和金属层在外壳-排气管界面(57)处密封消声器组件。
图7示出了消声器组件(61)的一个实施例,所述消声器组件包括具有多个穿孔(63)的两个排气管(62);沿着两个排气管间隔分布、附接到两个排气管、并且连接两个排气管的两个金属支架(141),由排气管承载的聚合物外壳(64),所述聚合物外壳具有外壳内表面和一个或多个外壳-排气管界面(67),所述聚合物外壳包封多个穿孔,并且所述聚合物外壳具有在聚合物外壳内间隔分布的两个整体聚合物挡板(69);所述整体聚合物挡板延伸以提供挡板-排气管界面(151);内衬所述外壳内表面的隔热材料(66),所述隔热材料包括聚合物挡板,并且沿着外壳-排气管界面(67)轴向延伸,邻近并附接到隔热层的与外壳内表面相对的面的金属层(68),其中隔热层和金属箔层在外壳-排气管界面(67)处密封消声器组件并接触挡板-排气管界面(151)以提供三个隔音室(65)。在一个实施例中,可密封挡板-排气管界面。金属承载支架(141)提供附加的稳定性并减少振动和排气管的运动。
图8示出了一个实施例,其中隔热层(76)已被折叠以在外壳-排气管界面(77)处提供第二隔热层。
图9示出了一个实施例,其中隔热层(86)和金属层(88)已经被折叠以在外壳-排气管界面(87)处提供第二隔热层和第二金属层,其中金属层接触外壳和排气管两者。
方法
泄漏测试方法
使用以下泄漏测试方法以评价本发明的消声器组件的隔热材料的密封性能。
为了制备用于测试的消声器组件,出口排气管被完全堵塞或用膨胀管塞(购自Oatey Plumbing)密封,该膨胀管塞的尺寸将完全密封待测试的消声器管。如果在消声器壳体中存在排放孔,也用橡胶塞或等同的密封装置密封该排放孔。
将改良的膨胀管塞装配在入口排气管上。改良所述塞,使得软管管口能够以以下方式附接在一起:允许塞的周边密封管,同时仍旧提供允许气压通过塞的中心进入消声器壳体的方式。
构建泄漏测试装置以测试装配好的消声器单元,其由可调式气压调节器、数字压力读数显示器(从压力换能器中读数)和也利用数字读数的流量计组成。压力调节器连接至压缩空气供应源,并且垂直于压力换能器。压力换能器的下游是连接的流量计,使得其测量进入测试对象的气流。测试装置(调节器、压力换能器和流量计组件)经由一段软管连接至消声器组件,所述软管附接到前述改良的膨胀管塞。
消声器组件连接至如上所述的测试装置,并且随后进行以下测试程序。经由调节器调节气压,直至消声器中的压力稳定在根据数字压力读数的期望压力读数(1.5psig或4.5psig)。一旦达到期望的压力并且压力稳定,从流量计数字读数中读取气流流量。该值对应于消声器组件的泄漏速率并且以升/分钟测量。如果泄漏速率小于105升/分钟,本发明的消声器组件通过泄漏速率测试。
材料
下文公开了在消声器组件的制造中用于制备可用的隔热层的方法。隔热层为非织造织物的形式。
本文旦尼尔是纤维的线质量密度的测量单位。将其定义为以克/9,000米为单位的质量。旦尼尔以天然标准计:丝绸的单股线为一旦尼尔。9,000米丝绸股线重一克。术语dpf是指旦尼尔/长丝。
如下制备非织造织物。当从捆中进料到三个梳理机时,将77.5重量份2.2dpf,2″切割长度970型
Figure BDA0000404404370000201
牌人造短纤维和22.5份4dpf,2″切割长度4080型Unitika粘合剂纤维共混。在传送带上收集来自三个梳理机的纤维网以形成纤维垫,所述纤维垫具有大约3.2oz/yd2的基重。在285℃下将纤维垫输送通过烘箱以使粘合剂纤维熔融。在烘箱出口处,在两个具有0″间隙的钢辊之间压缩片材,其使组分固结成内聚织物。然后在该压缩状态下冷却织物。按照ASTM D1777-96 Option 1,最终织物具有大约0.96毫米的厚度。
假想实例
例示的消声器设计一般对应于图2的消声器设计,其中隔热层是材料部分中公开的非织造织物。
通过DuPont
Figure BDA0000404404370000202
HTN 54G35HSLR BK031树脂(熔点约300℃)的注塑来制备两半配合的聚合物外壳(32.8cm×30.3cm×7.6cm深度)。配合的外壳在两个端部处的侧面上具有半圆形凹陷部以容纳排气管;和分别在聚合物外壳的两半外壳界面处的公线性振动焊接接头和母线性振动焊接接头。
切割一片纤维垫以配合聚合物两半外壳的内表面尺寸,不同的是外壳-排气管界面的面积。使用单层纤维垫。此外,材料的额外侧翼沿着一半外壳的配合边缘留下大约二分之一英寸以保护装配后两半壳体之间的接缝。
在内衬外壳后,纤维垫通过超声铆接永久附接到外壳上,该铆接使用配有圆形铆接喷嘴的Branson Ultrasonics Corp.PT-250型手持式超声焊枪。超声焊枪设为能量模式以及50焦耳的限制值。内衬围绕壳体的边缘铆接,以大约10cm的间距均匀地间隔分布。在内部底部区域包括两个附加的铆接:
子组件由具有多个穿孔的不锈钢排气管组成,穿孔具有约0.5-2mm的标称直径,小于聚合物外壳用于容纳排气管的半圆形凹陷,该子组件然后被制备以安装到消声器壳体中。用两层0.5英寸宽的纤维垫的条包裹所述管,使得2-层纤维垫定位在排气管和聚合物外壳的界面上。如果需要的话,聚合物外壳的半圆形部分使用手持式旋转工具进行打磨,使得两层纤维垫被夹在外壳和安装转接器之间。
带衬里的聚合物壳体围绕管组件被振动焊接到一起,焊接使用BransonVW-8 Ultra Hy-Line振动焊接机,其配有特定适配于聚合物壳体形状的模具。外壳下半部位于模具较低(固定的)的下半部,并且外壳上半部位于模具较高的(振动的)上半部。然后将管组件置于较低壳体的开口处。使用以下参数将几个部分焊接到一起:
焊接振幅:0.070″
焊接力:2500lbs
保持力:2500lbs
熔喷距离:0.085″
保持时间:10秒。
为了在外壳-排气管界面处密封消声器组件,将消声器组件置于预热到176℃的烘箱中大约30分钟。从烘箱中移出消声器组件并使其平衡至室温。
消声器组件通过泄漏速率测试,具有小于105升/分钟的最大泄漏速率。
假想实例
受试的消声器设计类似于图2的消声器设计,其中隔热层为材料部分中公开的非织造织物并且金属层为铝箔,并且存在这两个层并密封外壳-排气管界面。

Claims (12)

1.消声器组件,包括:
a)一个或多个排气管,所述排气管中的至少一个具有多个穿孔;
b)由所述排气管中的至少一个承载的聚合物外壳,所述聚合物外壳具有外壳内表面和至少一个外壳-排气管界面,并且所述聚合物外壳包封所述多个穿孔以提供一个或多个隔音室;和
c)内衬在所述外壳内表面并在所述至少一个外壳-排气管界面处在所述外壳和排气管之间延伸的隔热层;其中所述隔热层包括非织造织物,所述非织造织物包括压缩在其上的卷曲的耐热有机纤维,所述纤维由热塑性粘合剂保持在压缩状态;
其中当所述织物暴露于热时,所述织物的厚度增加以在所述外壳-排气管界面处密封所述消声器组件并为所述聚合物外壳提供隔热。
2.根据权利要求1所述的消声器组件,还包括一个或多个内部聚合物挡板,所述内部聚合物挡板在所述聚合物外壳内整体成型并间隔分布,并且朝所述排气管延伸以提供至少一个挡板-排气管界面,所述一个或多个内部聚合物挡板在所述消声器组件内提供两个或更多个隔音室。
3.根据权利要求1所述的消声器组件,还包括一个或多个内部金属挡板,所述内部金属挡板连接到所述排气管并沿着所述排气管间隔分布,并且朝所述聚合物外壳延伸以提供至少一个挡板-聚合物外壳界面,所述一个或多个内部金属挡板在所述消声器组件内提供两个或更多个隔音室。
4.根据权利要求1所述的消声器组件,包括至少两个排气管和两个或更多个金属支架,所述金属支架沿着所述至少两个排气管间隔分布、附接到所述至少两个排气管、并且连接所述至少两个排气管。
5.根据权利要求1所述的消声器组件,还包括邻近所述隔热层的与所述外壳内表面相对的面的金属层。
6.根据权利要求5所述的消声器组件,其中所述金属层和所述隔热层在所述外壳-排气管界面处在所述外壳和排气管之间延伸,其中所述金属层和所述隔热层在所述外壳-排气管界面处密封所述消声器组件。
7.根据权利要求1所述的消声器组件,其中在所述至少一个外壳-排气管界面处在所述外壳和排气管之间延伸的隔热层包括两个或更多个隔热层。
8.制备聚合物消声器组件的方法,包括以下步骤:
i)装配一个或多个排气管以形成管子组件,所述排气管中的至少一个具有多个穿孔;
ii)用由所述排气管中的至少一个承载的两个或更多个聚合物外壳部分包封所述管子组件,所述聚合物外壳部分具有外壳内表面和至少一个外壳-排气管界面,并且所述聚合物外壳部分包封所述多个穿孔以提供一个或多个隔音室;其中隔热层内衬在所述外壳内表面并在所述至少一个外壳-排气管界面处在所述外壳和排气管之间延伸,并且其中所述隔热层包括非织造织物,所述非织造织物包括压缩在其上的卷曲的耐热有机纤维,所述纤维由热塑性粘合剂保持在压缩状态;
iii)将所述聚合物外壳部分粘附或附接在一起以形成聚合物消声器组件;
iv)充分加热所述消声器组件,使得所述非织造织物的厚度增加以在所述外壳-排气管界面处密封所述消声器组件。
9.根据权利要求8所述的方法,其中所述聚合物消声器外壳部分在步骤(iii)中通过紧固件、粘接剂、或聚合物焊接方法附接在一起。
10.根据权利要求8所述的方法,其中所述聚合物消声器外壳部分在步骤(iii)中通过聚合物焊接方法附接在一起,所述聚合物焊接方法选自超声焊接、激光焊接、或振动焊接。
11.根据权利要求8所述的方法,还包括邻近所述隔热层的与所述外壳内表面相对的面放置金属层。
12.根据权利要求11所述的方法,其中所述金属层和所述隔热层在所述外壳-排气管界面处在所述外壳和排气管之间延伸,其中所述金属层和所述隔热层在所述外壳-排气管界面处密封所述消声器组件。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113909817A (zh) * 2021-10-19 2022-01-11 南京海特汽车部件有限公司 低烟型消声器组件的加工工艺

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102947163A (zh) * 2010-04-29 2013-02-27 菲斯科汽车公司 前端排气系统
JP5771113B2 (ja) * 2011-10-06 2015-08-26 川崎重工業株式会社 排気消音装置
DE112013005155T5 (de) * 2012-10-26 2015-10-22 E.I. Du Pont De Nemours And Co. Thermoplastischer Verbundstoffschalldämpfer
KR20140066508A (ko) * 2012-11-23 2014-06-02 현대자동차주식회사 차량용 머플러
BR112017004638A2 (pt) * 2014-09-09 2017-12-05 3M Innovative Properties Co dispositivo acústico
JP6137636B2 (ja) * 2015-05-28 2017-05-31 株式会社リコー 吸音装置、電子機器及び画像形成装置
WO2017006389A1 (ja) * 2015-07-03 2017-01-12 三菱電機株式会社 ヒートポンプ装置
US10495360B2 (en) * 2015-07-03 2019-12-03 Mitsubishi Electric Corporation Heat pump device
KR20180123087A (ko) * 2016-03-30 2018-11-14 주식회사 쿠라레 내열성 섬유 구조체
EP3541608B1 (en) * 2016-11-18 2021-12-29 Novo Plastics Inc. Exhaust subsystem with fiber pipe and method of forming fiber pipe
WO2018200283A1 (en) 2017-04-25 2018-11-01 Advansix Resins & Chemicals Llc Semi-aromatic copolyamides based on caprolactam
FR3085183B1 (fr) * 2018-08-22 2020-09-11 Safran Nacelles Dispositif anti-feu de fermeture d’espaces au niveau de jointures d’une nacelle et nacelle comprenant un tel dispositif
US11236653B2 (en) 2019-01-24 2022-02-01 Caterpillar Inc. Multi-chambered sound attenuation with resonant frequency targeting
US11242782B2 (en) * 2019-01-31 2022-02-08 R&R Holding & Leasing Muffler
DE102019111270A1 (de) * 2019-05-02 2020-11-05 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Abgasschalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine
JP7503441B2 (ja) 2020-07-14 2024-06-20 日本車輌製造株式会社 消音器および鉄道車両

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5468923A (en) * 1994-02-07 1995-11-21 Kleyn Die Engravers, Inc. Molded muffler
US6068082A (en) * 1997-11-21 2000-05-30 D'amico, Jr.; John Muffler packing method and apparatus
CN1811141A (zh) * 2005-01-25 2006-08-02 揖斐电株式会社 废气净化装置的末端锥体部用绝热材料
CN2809234Y (zh) * 2005-07-27 2006-08-23 林辉江 铁路空调客车柴油机排气消声器
CN1933963A (zh) * 2004-03-23 2007-03-21 纳幕尔杜邦公司 增强非织造防火织物,制造这种织物的方法和用此防火的制品
CN101023247A (zh) * 2004-07-15 2007-08-22 3M创新有限公司 污染控制元件安装系统和污染控制装置
US20090078499A1 (en) * 2007-09-26 2009-03-26 Timothy Sikes Muffler

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3869429A (en) 1971-08-17 1975-03-04 Du Pont High strength polyamide fibers and films
US3869430A (en) 1971-08-17 1975-03-04 Du Pont High modulus, high tenacity poly(p-phenylene terephthalamide) fiber
US3767756A (en) 1972-06-30 1973-10-23 Du Pont Dry jet wet spinning process
JPS5482115A (en) 1977-12-14 1979-06-30 Ricoh Co Ltd Opening prevention device for upper case
JPS6177544A (ja) 1984-09-21 1986-04-21 Kasai Kogyo Co Ltd 自動車用防音材
US5052513A (en) 1986-11-26 1991-10-01 Showa Denko Kabushiki Kaisha Noise reductive resin muffler for exhaust system in combustion engine
US4880078A (en) 1987-06-29 1989-11-14 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust muffler
US4993513A (en) 1988-01-29 1991-02-19 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Muffler
JPH0663448B2 (ja) 1988-07-15 1994-08-22 日本石油化学株式会社 消音器
JPH0237105A (ja) 1988-07-28 1990-02-07 Hideo Yoshikawa 燃焼排気ガス騒音用消音器
JPH0241814A (ja) 1988-08-03 1990-02-13 Fanuc Ltd リジッドタップの動作確認装置
JPH03257039A (ja) 1990-03-08 1991-11-15 Honda Motor Co Ltd ガラス繊維、ガラス繊維強化合成樹脂製品および内燃機関用排気系部品
US5027819A (en) 1990-07-12 1991-07-02 Biomagnetic Technologies, Inc. Measurement of visually induced biomagnetic responses
US5340952A (en) * 1991-10-30 1994-08-23 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaishi Exhaust muffler combining components made of different materials
JPH05171931A (ja) 1991-12-19 1993-07-09 Honda Motor Co Ltd 乗用車両のサイレンサ配置構造
US5468928A (en) 1993-06-11 1995-11-21 Inventive Services, Inc. Portable apparatus for destroying syringe-type needles
BR9814184A (pt) * 1997-11-21 2000-10-03 Stephanus Ferreira Silenciador
US6743742B1 (en) 2001-02-08 2004-06-01 American Made, Llc Method of partially embedding non-woven fiber mat to reinforcing fibers impregnated with a thermoplastic resin and composition therefrom
CA2462546A1 (en) 2004-03-30 2005-09-30 Michael J. Mabey Lightweight "mineral foam" composite materials and methods of making and using such composite materials
US7942237B2 (en) 2006-04-12 2011-05-17 Ocv Intellectual Capital, Llc Long fiber thermoplastic composite muffler system with integrated reflective chamber
EP2242913A2 (en) 2008-02-01 2010-10-27 E. I. du Pont de Nemours and Company Mufflers with polymeric bodies and process for manufactiuring same
JP6042064B2 (ja) 2008-07-30 2016-12-14 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーE.I.Du Pont De Nemours And Company 耐熱性成形または押出し成形熱可塑性物品
US7942240B2 (en) 2009-06-08 2011-05-17 Honda Motor Co., Ltd. Silencer for internal combustion engine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5468923A (en) * 1994-02-07 1995-11-21 Kleyn Die Engravers, Inc. Molded muffler
US6068082A (en) * 1997-11-21 2000-05-30 D'amico, Jr.; John Muffler packing method and apparatus
CN1933963A (zh) * 2004-03-23 2007-03-21 纳幕尔杜邦公司 增强非织造防火织物,制造这种织物的方法和用此防火的制品
CN101023247A (zh) * 2004-07-15 2007-08-22 3M创新有限公司 污染控制元件安装系统和污染控制装置
CN1811141A (zh) * 2005-01-25 2006-08-02 揖斐电株式会社 废气净化装置的末端锥体部用绝热材料
CN2809234Y (zh) * 2005-07-27 2006-08-23 林辉江 铁路空调客车柴油机排气消声器
US20090078499A1 (en) * 2007-09-26 2009-03-26 Timothy Sikes Muffler

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113909817A (zh) * 2021-10-19 2022-01-11 南京海特汽车部件有限公司 低烟型消声器组件的加工工艺
CN113909817B (zh) * 2021-10-19 2024-03-19 南京海特汽车部件有限公司 低烟型消声器组件的加工工艺

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US8424636B2 (en) 2013-04-23
US20120273299A1 (en) 2012-11-01
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