DE10007549A1 - Schalldämpfende Leitung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leitung zum Führen von Gasen, insbesondere von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor bei Kraftfahrzeugen, wobei die Leitung an ihrer Innenseite mindestens eine schalldämpfende Lage aus einem hitzebeständigen Material aufweist oder aus mindestens einer schalldämpfenden Lage eines hitzebeständigen Materials besteht. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Auspuffanlage zum Führen von Abgasen, insbesondere von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor bei Kraftfahrzeugen, wobei die Auspuffanlage mindestens eine Leitung enthält, die an ihrer Innenseite mindestens eine schalldämpfende Lage aus einem hitzebeständigen Material aufweist oder zumindest eine Leitung enthält, die aus mindestens einer schalldämpfenden Lage eines hitzebeständigen Materials besteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine schalldämpfende Leitung für Gase, insbe­ sondere eine Leitung zur Führung von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs.

Die Abgase von Verbrennungsmotoren werden mit Hilfe einer Auspuffanlage schallgedämpft und abgekühlt in die Umgebung abgeführt. Zum Zweck der Schallreduzierung enthalten Auspuffanlagen Schalldämpfer oder Schallkompen­ satoren, wie sie in dem deutschen Patent 198 32 979 beschrieben sind.

Herkömmliche Abgasleitungen bestehen aus Metallrohren, die gegen die auftre­ tenden hohen Temperaturen von bis zu 1000°C beständig sind und die eine gewis­ se Schalldämmung in Abhängigkeit von dem Flächengewicht der Wände der Ab­ gasleitung erreichen, um die Umwelt vor Geräuschemissionen so weit wie mög­ lich zu schützen. Eine Schalldämpfung findet dort allerdings nur in geringem Ma­ ße statt.

Da der Unterboden unterschiedlicher Modelle von Kraftfahrzeugen unterschied­ lich gestaltet ist, hängt es stark von dem jeweiligen Modell ab, wie und wo die einzelnen Elemente der Auspuffanlage, wie Katalysator und Schalldämpfer bzw. Schallkompensator, angeordnet sind und wie dementsprechend die Abgasleitungen verlaufen müssen. Dementsprechend muß für viele Modelle eine individuelle Auspuffanlage mit individuell gestalteten Abgasleitungen hergestellt werden.

Ähnliche Probleme der Schallemission und der Verwendbarkeit von Leitungen für Gase in einer Mehrzahl von Situationen bestehen auch auf anderen technischen Gebieten.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb in der Bereitstellung einer Leitung, die insbesondere für Auspuffanlagen von Verbrennungsmotoren geeignet ist, die den Schall wirkungsvoll, platzsparend und umweltschonend dämpft. Weitere Aufgaben bestehen in der Bereitstellung einer Leitung, die au­ ßerdem noch wärmedämmend ist und in der Bereitstellung einer Leitung die an möglichst viele geometrische Gegebenheiten auf einfache Weise anpaßbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den Vorrichtungen wie sie in den unabhän­ gigen Ansprüchen beschrieben sind. Erfindungsgemäß wird eine Leitung zum Führen von Gasen, insbesondere von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor bei Kraftfahrzeugen, bereitgestellt, wobei die Leitung an ihrer Innenseite mindestens eine schalldämpfende Lage aus einem hitzebeständigen Material aufweist.

Als hitzebeständiges Material, welches in geeigneter Verarbeitung, zum Beispiel als Gewebe, Geflecht oder Flies, in einer oder mehreren Lagen angeordnet schall­ dämpfend bzw. schallabsorbierend ist, kommen alle Materialien in Betracht, die den jeweiligen Beanspruchungen standhalten. Diese Beanspruchungen bestehen zum Beispiel bei einer Auspuffanlage für Kraftfahrzeuge in Spitzentemperaturen bis zu 1000°C, in hohen Strömungsgeschwindigkeiten der Abgase, in chemischen Angriffen, beispielsweise durch Verbrennungsrückstände, und in durch Kon­ denswasser oder Streusalzeinwirkung hervorgerufener Korrosion. Bei dem ver­ wendeten Material kann es sich beispielsweise um Natur- und Synthesefasern, insbesondere Mineral-, Glas-, Glaskeramik-, Gesteins-, Schlacken-, Kohlenstoff-, Bor-, Metall- oder andere Industriefasern handeln, soweit diese hochtemperaturbeständig und in Lagen angeordnet schalldämpfend sind. Beispiele dafür sind die Produkte, die von der Firma belChem GmbH unter der Bezeichnung belCoTex® vertrieben werden. Derartige Materialien in ihrer jeweiligen vorbeschriebenen Verarbeitung haben den weiteren Vorteil, daß sie nicht nur hoch schalldämpfend, sondern auch hoch wärmedämmend sind, so daß die Abgasleitung in geringerem Abstand zu wärmeempfindlichen Bauteilen angeordnet werden kann. Außerdem sind derartige Fasermaterialien chemisch beständig, insbesondere nicht korrosiv, und nicht brennbar.

Dieses oder ein gleichwertiges hitzebeständiges und in Lagen schalldämpfendes Material soll, insbesondere bei Abgasleitungen für Kraftfahrzeuge, derart gewählt sein, daß es gesundheitlich unbedenklich ist, insbesondere nicht von zu geringer Fasergröße vor dem Hintergrund der damit verbundenen Lungengängigkeit. In der Lebensdauer soll das Material bzw. die daraus gefertigte Lage an den Einsatz­ zweck angepaßt sein. Weiterhin soll das Material so in Lagen angeordnet und in seiner Oberflächenstruktur beschaffen sein, daß es einen geringen Strömungswi­ derstand gegen anströmendes Gas besitzt, so daß der Abgasgegendruck möglichst gering ist. Die Leitung kann reine Chemiefasern enthalten oder beispielsweise auch eine Mischung mit hochtemperaturbeständigen Edelstahlfäden oder -bän­ dern zur Erhöhung der Steifigkeit und zur Formgebung aufweisen.

Mit dem in Lagen schalldämpfenden Material kann die Innenseite einer Leitung in einer oder mehreren Lagen ausgekleidet werden. Die Leitung kann jedoch auch selbst aus einer oder mehreren Lagen eines derartigen Materials bestehen. Zu die­ sem Zweck kann das Material als Schlauch geformt werden, der dann in einem bestimmten Rahmen flexibel ist. Die Flexibilität erlaubt die individuelle räumli­ che Anordnung einer Leitung je nach ihrer Einsatzart. So kann zum Beispiel für Auspuffanlagen unterschiedlicher Kraftfahrzeugmodelle der gleiche Schlauch verwendet werden und in Abhängigkeit von der Gestalt des Unterbodens des Kraftfahrzeugs in verschiedenen geraden oder gebogenen Formen angebracht werden. Dabei unterscheiden sich die bei unterschiedlichen Modellen verwendeten Schläuche gegebenenfalls lediglich durch die Länge oder bei gleicher Länge durch die unterschiedliche räumliche Anordnung. Dadurch wird die Produktvari­ anz von Abgasleitungen beträchtlich reduziert und die Montage von Auspuffanla­ gen wesentlich vereinfacht.

Durch die Verwendung dieser erfindungsgemäßen Leitung kann in Abgasanlagen mit Schalldämpfern in Abhängigkeit von der Länge der Leitung und der Dicke des Materials der bzw. die Schalldämpfer wesentlich verkleinert werden. In Ab­ gasanlagen mit Schallkompensatoren ergänzt die erfindungsgemäße Leitung die Schallkompensation.

Solche flexiblen, d. h. nicht starren, Leitungen wirken außerdem noch entkoppelnd bezüglich der vom Verbrennungsmotor ausgehenden Schwingungen und reduzie­ ren die Übertragung von Körperschall auf die Karosserie.

Durch die Verwendung von elastisch flexiblen Leitungen kann auch die Unemp­ findlichkeit einer solchen Leitung im Vergleich zu einem Metallrohr gegenüber Schlägen vergrößert werden. Insbesondere kann eine elastisch selbständige Rück­ stellung nach mechanischer Verformung erreicht werden, was bei der Verwen­ dung eines Metallrohrs nicht möglich ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die mindestens eine Lage Material durch Anwendung von Wärme gehärtet werden. Dies kann bereits bei der Her­ stellung, also etwa bei der Fertigung zum Beispiel des Gewebes oder Geflechts der Leitung durch gezieltes Einbringen von Materialien, die bei bestimmten Tem­ peraturen aushärten, erfolgen. Eine Härtung des Schlauchs kann dann beispiels­ weise bei der Montage unter Verwendung von Infrarot- oder Mikrowellenstrah­ lung durchgeführt werden. Eine Aushärtung kann aber auch in der Vorfertigung oder erst im Betrieb, etwa durch die Wärme von Abgasen, erfolgen.

Vorzugsweise weist die mindestens eine Lage aus dem schalldämpfenden Materi­ al eine Webstruktur auf. Durch die Webstruktur kann in der gesamten Tiefe der Leitungswand ein mikroakustisches System entstehen, bei dem die Schwingungs­ energie der eindringenden Schallwellen an mehreren Gewebeebenen, etwa durch in die Tiefe gestaffelte Metall- und/oder Chemiefaserfäden, vielfach reflektiert, und so auf langem Wege absorptiv aufgezehrt wird. Außerdem läßt sich auf der Schlauchinnenseite eine Webstruktur erzeugen, die, ähnlich einer Haifischhaut, durch eine "geschuppte" Rillenstruktur einen aerodynamisch sehr geringen Strö­ mungswiderstand besitzt.

Um die Dichtigkeit der erfindungsgemäßen Leitung sicherzustellen kann eine Dichtlage, etwa außerhalb der thermischen Grenzwerte, vorgesehen sein. Diese Dichtlage kann das in Lagen schalldämpfende Material umgeben oder auch zwi­ schen zwei Lagen desselben eingearbeitet sein. In der Regel wird aber die Leck­ rate einer erfindungsgemäßen Leitung bei Verwendung in Abgasanlagen mit Schallkompensatoren auch ohne Dichtlage ausreichend sein, denn in solchen Ab­ gasanlagen treten regelmäßig deutlich geringere Abgasgegendrücke auf als bei Abgasanlagen mit Schalldämpfer.

Besonders bevorzugt können Leitungen einen ovalen Querschnitt aufweisen. Durch die Verwendung solcher Leitungen kann die Innenfläche der Leitung ver­ größert und damit auch die Schalldämpfung wesentlich verbessert werden. Au­ ßerdem können ovale Leitungen an dem Unterboden eines Kraftfahrzeugs so be­ festigt werden, daß sie weniger vom Unterboden abstehen. Im Rahmen der vorlie­ genden Erfindung können allerdings auch Leitungen mit frei geformten Quer­ schnitten verwendet werden, die bezüglich der Anpassung an geometrische Gege­ benheiten der Montageposition gewählt werden können.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Auspuffanlage zum Füh­ ren von Abgasen, insbesondere von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor bei Kraftfahrzeugen, beansprucht, wobei die Auspuffanlage mindestens eine Leitung aufweist, die an ihrer Innenseite mindestens eine schalldämpfende Lage aus einem hitzebeständigen Material enthält.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird des weiteren die Verwendung der oben beschriebenen Leitung in einer Auspuffanlage zum Führen von Abgasen, insbesondere von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor bei Kraftfahrzeugen beansprucht. Andere Verwendungsmöglichkeiten sind beispielsweise Ansauglei­ tungen für Verbrennungsmotoren, mit deren Hilfe durch die Verwendung der er­ findungsgemäßen Leitung die Ansauggeräusche gedämpft werden können. Weite­ re Verwendungsmöglichkeiten bestehen beispielsweise im Bereich von Schutz­ schläuchen, Förderschläuchen und Be- und Entlüftungsschläuchen, bei denen es vorteilhaft ist, wenn diese brandschutztechnisch einsetzbar und zugleich schall­ dämpfend sind.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden beispielhaft an Hand der Fig. 1 beschrieben, wobei

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Abgasanlage darstellt.

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Abgasanlage 1 die an einem Motorblock 2 beginnt und einen Katalysator 3 und einen Schalldämpfer 4 einschließt. Diese Elemente der Abgasanlage 1 werden durch Abgasleitungen 5 miteinander verbunden. Dabei bestehen diese Abgasleitungen 5 gemäß der vorliegenden Erfindung aus minde­ stens einer schalldämpfenden Lage eines hitzebeständigen Materials oder enthal­ ten eine solche an ihrer Innenseite.

Claims (12)

1. Leitung zum Führen von Gasen, insbesondere von Abgasen aus einem Ver­ brennungsmotor bei Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung an ihrer Innenseite mindestens eine schalldämpfende Lage aus ei­ nem hitzebeständigen Material aufweist.

2. Leitung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung aus mindestens einer schalldämpfenden Lage eines hitzebeständi­ gen Materials besteht.

3. Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung wärmedämmend ist.

4. Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung flexibel ist.

5. Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung schwingungsentkoppelnd wirkt.

6. Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung die Übertragung von Körperschall reduziert.

7. Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Lage aus dem hitzebeständigen und in Lagen schall­ dämpfenden Material durch Anwendung von Wärme gehärtet werden kann.

8. Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Lage aus dem hitzebeständigen und in Lagen schall­ dämpfenden Material eine Web- oder Flechtstruktur aufweist.

9. Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese in mindestens einem Abschnitt einen im wesentlichen ovalen Quer­ schnitt aufweist.

10. Auspuffanlage zum Führen von Abgasen, insbesondere von Abgasen aus ei­ nem Verbrennungsmotor bei Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Auspuffanlage mindestens eine Leitung enthält, die an ihrer Innenseite mindestens eine schalldämpfende Lage aus einem hitzebeständigen Material aufweist oder mindestens eine Leitung enthält, die aus mindestens einer schalldämpfenden Lage eines hitzebeständigen Materials besteht.

11. Verwendung einer Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einer Aus­ puffanlage zum Führen von Abgasen, insbesondere von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor bei Kraftfahrzeugen.

12. Verwendung einer Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Ansauglei­ tung, insbesondere als Ansaugleitung zu Verbrennungsmotoren in Kraftfahr­ zeugen.