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Die Erfindung betrifft einen Absorptionsschalldämpfer für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, durch dessen Innenraum ein Strömungskanal verläuft, wobei innerhalb des Gehäuses ein Schall absorbierendes Material eingesetzt ist.
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Bei leistungsstarken Kraftfahrzeugen, wie zum Beispiel Motorsportfahrzeugen oder straßenzugelassenen Supersportwagen, ist es notwendig, zur Dämpfung des Auspuffgeräuschs besondere Schalldämpfer zu verwenden, welche in der Lage sind, die hohen Abgasvolumenströme aufzunehmen, die bei den genannten leistungsstarken Kraftfahrzeugen entstehen. Hierbei handelt es sich um Schalldämpfer, die nach dem Absorptionsprinzip arbeiten. Derartige Absorptionsschalldämpfer weisen für gewöhnlich ein durchgängiges gelochtes Innenrohr auf, das von einem Absorptionsmaterial umgeben ist.
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Üblicherweise werden als Absorptionsmaterialien diverse Faserstoffe eingesetzt, wie zum Beispiel Glaswolle, Stahlwolle oder Steinwolle. Ein schematischer Aufbau eines Absorptionsschalldämpfers nach dem Stand der Technik ist beispielhaft in 1 dargestellt. In der Figur kennzeichnet das Bezugszeichen 11 ein Rohr, das an seinem Umfang mit Perforierungen 11a versehen ist und durch ein Gehäuse 20 hindurch verläuft. Der Innenraum 21 zwischen Gehäuse 20 und dem perforierten Rohr 11 ist mit einem Absorptionsmaterial 30', beispielsweise Glaswolle, gefüllt.
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Ein Nachteil der gegenwärtig eingesetzten Absorptionsschalldämpfer liegt darin, dass bei den im Betrieb auftretenden wechselnden Temperatur- und Druckbedingungen häufig das um das Innenrohr gewickelte faserige Absorptionsmaterial aus dem Dämpfer ausgeblasen wird. Dies bewirkt einen Verschleiß des Schalldämpfers als solchen, was bedeutet, dass sich mit zunehmender Betriebszeit der Schalldruckpegel am Auspuff des Kraftfahrzeuges erhöht.
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Um derartige Probleme zu verringern, wurden bereits Absorptionsschalldämpfer mit zwei Lagen faserigen Absorptionsmaterials ins Auge gefasst, bei denen eine am Rohr befindliche erste Lage aus Stahlfasern ausgebildet ist, während eine zweite, äußere Lage aus Glas- oder Steinwolle besteht. Ein Beispiel eines solchen Absorptionsschalldämpfers ist in 2 dargestellt. Wie in der Figur zu erkennen ist, befinden sich in diesem Fall um das perforierte Innenrohr 11 herum eine erste Schicht 30a' aus Stahlwolle sowie eine zweite Schicht 30b' aus Glas- oder Steinwolle innerhalb des Gehäuses 20. Aufgrund der besseren Beständigkeit der Stahlfasern im Vergleich zu Glas- oder Steinwollfasern kann hierdurch das vorstehende Problem geringfügig abgemildert werden, wobei jedoch im Zusammenhang mit leistungsstarken Motoren mit hohen Abgastemperaturen weiterhin ein deutlicher Verschleiß mit zunehmender Betriebsdauer auftritt. Somit ist eine Degradation des Absorptionsschalldämpfers mit zunehmender Betriebsdauer auch hier nicht zu vermeiden.
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Es ist demzufolge die Aufgabe der Erfindung, einen Absorptionsschalldämpfer anzugeben, welcher neben einer ausreichenden Schallabsorptionsfähigkeit eine verbesserte Leistungsbeständigkeit über seine Betriebsdauer hinweg aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Absorptionsschalldämpfer nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Absorptionsschalldämpfer für ein Kraftfahrzeug weist gemäß Ausführungsformen der Erfindung ein Gehäuse mit einem Innenraum auf, durch das ein Strömungskanal zwischen einem Einlass und einem Auslass des Gehäuses verläuft, sowie mindestens eine Schicht eines offenporigen Metallschaums, welche den Strömungskanal innerhalb des Gehäuses umfangsseitig umgibt.
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Anstelle der üblichen Fasermaterialien aus Glaswolle, Steinwolle oder auch Stahlwolle wird somit gemäß den Ausführungsformen der Erfindung Metallschaum eingesetzt. Aufgrund der Stabilität und Festigkeit dieses Materials kann verhindert werden, dass durch Ausblasen von Absorptionsmaterial über den Abgasstrom, wie es im Stand der Technik vorkommt, eine Degradation des Absorptionsschalldämpfers bezüglich seiner Funktionsfähigkeit stattfindet.
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Es hat sich darüber hinaus herausgestellt, dass offenporige Metallschäume in Abhängigkeit von der Porengröße ein hervorragendes Absorptionsvermögen für Schall aufweisen können, wobei gleichzeitig eine hohe Temperaturbeständigkeit gewährleistet ist. Somit können die Absorptionsschalldämpfer gemäß Ausführungsformen der Erfindung auch im Zusammenhang mit Motoren mit Abgastemperaturen von 800 bis 1100°C und darüber hinaus eingesetzt werden.
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Metallschäume, die im Rahmen der Ausführungsformen der Erfindung einsetzbar sind, können auf verschiedene Weise hergestellt werden. Ein mögliches Verfahren besteht darin, dass zunächst ein stabiler Kunststoffschaum, beispielsweise aus Polyurethan, durch einen bekannten Aufschäumungsprozess erzeugt wird. Sodann wird eine Metallschicht auf dem Polyurethanschaum abgeschieden, beispielsweise durch galvanische Beschichtung. Danach wird der so hergestellte Rohschaum mit einem Binder besprüht und mit Metallpulver beaufschlagt. Anschließend entsteht in einem Sintervorgang unter hohen Temperaturen eine Legierung aus Rohschaum und Metallpulver. Dabei verbrennt der Polyurethanschaum.
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Eine andere Möglichkeit liegt darin, dass ein Metall im geschmolzenen Zustand durch Einblasen von Gas unmittelbar aufgeschäumt wird. Die Schäumbarkeit wird dabei durch Zugabe fester Bestandteile in die Schmelze gewährleistet.
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Wenn im Rahmen der Erfindung von ”offenporigem Metallschaum” die Rede ist, so bedeutet dies, dass mindestens 90° aller im Metallschaum vorhandenen Poren offen ist, so dass der Durchtritt von Luft/Gas durch den Metallschaum möglich ist und eine große Kontaktfläche für die Absorption zur Verfügung steht.
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Der Strömungskanal für die bei der Verbrennung im Motor entstehenden Abgase verläuft im Absorptionsschalldämpfer zwischen dem Einlass und dem Auslass des Gehäuses. Vorzugsweise liegen dabei der Einlass und der Auslass einander gegenüber, so dass ein geradliniger Strömungsweg entsteht. Dies ist jedoch nicht zwingend und die Positionen von Einlass und Auslass können je nach Konstruktionserfordernissen gewählt werden. Es ist auch nicht zwingend, dass der Strömungskanal eine Zylinderform aufweist. Der Strömungskanal kann vielmehr jede beliebige Querschnittform aufweisen, die für den jeweiligen Anwendungsfall gewünscht wird.
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Die mindestens eine Schicht des offenporigen Metallschaumes kann den Innenraum zwischen dem Gehäuse und dem Strömungskanal vollständig ausfüllen. Dies bedeutet, dass außerhalb des Strömungskanals keine Hohlräume in dem Gehäuse vorhanden sind und somit das gesamte Volumen des Gehäuses optimal für die Schalldämpfung ausgenutzt werden kann. Es ist möglich, Metallschäume in beliebiger Geometrie und auch biegbar herzustellen, so dass eine Anpassung des als Absorptionsmaterial eingesetzten Metallschaums an ausgefallene Gehäuseformen möglich ist.
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Alternativ dazu kann die Montage des Schaumes so erfolgen, dass ein Luftspalt zwischen der Wand des Gehäuses und dem offenporigen Metallschaum besteht. Auf diese Weise wird ein Resonanzelement des Lochresonator-Typs erzeugt. Wie dies bekannt ist, basiert die Wirkungsweise von Lochresonatoren auf dem sogenannten „Helmholtz-Prinzip”. Hierbei wird die Tatsache genutzt, dass bei einem abgeschlossenen Gasvolumen mit einer engen Öffnung zur Umgebung ein Feder-Masse-System mit einer ausgeprägten Eigenresonanz entsteht. Der Resonanzeffekt hat zur Folge, dass sich bei Montage des Metallschaums vor einer schallharten Wand (Gehäusewand), das Absorptionsmaximum der Schallabsorption des Schaums mit zunehmender Luftspaltlänge zu deutlich niedrigeren Frequenzen verschiebt. Diese Eigenschaft ist unabhängig vom Porendurchmesser des Metallschaums. Aufgrund der genannten Eigenschaft kann eine breitbandige Absorption bei Frequenzen erreicht werden, die mit konventionellen Absorbermaterialien nicht gedämpft werden können.
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Durch einen Aufbau mit Luftspalt und schallharter Wand besteht somit die Möglichkeit, verstärkt niedrige Frequenzen zu dämpfen, beispielsweise um ein dröhnendes Auspuffgeräusch bei bestimmten Lastzuständen des Motors zu vermindern.
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Es ist anzumerken, dass das Absorptionsmaximum von Metallschäumen im Allgemeinen bei einer Frequenz von etwa 1.500 Hz und darüber liegt. Diese Frequenzen werden vom menschlichen Ohr als besonders unangenehm empfunden und gehen verstärkt in die dB(A)-Bewertung ein. Eine selektive Dämpfung dieser Frequenzen wird bei Auspuffschalldämpfern häufig gewünscht, da durch die tiefen Frequenzen der oft gewollte und subjektiv als „satt” und „kernig” empfundene Klang entsteht. Wird dies gewünscht, so ist die vorstehend bezeichnete Ausführungsform zu wählen, gemäß der der Metallschaum den Innenraum zwischen Strömungskanal und Gehäuse vollständig ausfüllt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der Strömungskanal durch ein mit Perforierungen versehenes Rohr definiert sein. Es ist hierzu anzumerken, dass im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem das Dämpfungsmaterial aus Fasermaterial besteht, das Vorhandensein eines solchen Rohres im Innenraum des Gehäuses nicht zwingend notwendig ist. Der Grund hierfür liegt zum Einen darin, dass es aufgrund der Festigkeit und Stabilität des Metallschaumes nicht notwendig ist, dass das Rohr den Eintritt von Absorptionsmaterial in den Strömungskanal des Abgases verhindert. Das Rohr muss also keine Barrierefunktion wie nach dem Stand der Technik erfüllen. Zudem ist der Metallschaum auch ausreichend formstabil, so dass er nicht durch das Rohr an seiner Position und in der gewünschten Form gehalten werden muss. Vielmehr kann der Strömungsweg auch durch einen im Metallschaum ausgesparten Kanal verwirklicht werden. Somit ist das Vorsehen eines perforierten Innenrohrs eine Option, die je nach sonstigen Konstruktionserfordernissen gewählt werden kann.
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Was die Perforierungen des Rohres betrifft, so können diese beliebig sein. Wenn im Rahmen der Erfindung der Ausdruck ”gleichwertiger Durchmesser” verwendet wird, so ist darunter im Fall von kreisförmigen Perforierungen der tatsächliche Durchmesser zu verstehen und im Fall von Perforierungen mit anderer Geometrie diejenige Länge, die sich als Durchmesser eines Kreises ergeben würde, welcher den gleichen Flächeninhalt wie die tatsächlich vorhandene Perforierung aufweist.
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Insbesondere können Lochabstand und Form der Perforierung des Rohrs so gewählt werden, dass bestimmte Frequenzen selektiv stärker gedämpft werden als andere. Dabei gibt es nach oben keine Begrenzung der gleichwertigen Durchmesser für die Perforierungen, da der Metallschaum, wie bereits erwähnt, auch ganz ohne perforiertes Innenrohr stabil wäre. Im Gegensatz zu herkömmlichen Absorptionsschalldämpfern, bei denen mit größer werdenden Perforierungen auf dem Mantel des Rohrs auch die Gefahr ansteigt, dass das Dämmmaterial vom Abgasstrom mitgerissen wird, unterliegt der Absorptionsschalldämpfer gemäß Ausführungsformen der Erfindung keiner derartigen Begrenzung.
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Dementsprechend ist es auch möglich, das Rohr so auszubilden, dass die Gesamtfläche der Perforierungen einen hohen Anteil an der Oberfläche des Rohres innerhalb des Gehäuses beträgt. Mit anderen Worten kann ein Großteil der Mantelfläche des Rohres aus Perforierungen bzw. Löchern bestehen. Hierdurch wird die Kontaktfläche zwischen Abgasstrom und Absorptionsmaterial vergrößert, wodurch die Schallabsorption verbessert wird.
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Gemäß Ausführungsformen der Erfindung können mehrere Schichten des offenporigen Metallschaumes vorhanden sein, wobei sich die mittleren Porengrößen der verschiedenen Schichten voneinander unterscheiden können. Es können also zwei, drei, vier oder mehr Schichten vorhanden sein, welche unterschiedliche mittlere Porengrößen aufweisen. Da die Porengrößen, wie nachstehend noch gezeigt werden wird, das Dämpfungsverhalten des Metallschaumes innerhalb eines Frequenzbereiches beeinflussen, kann durch Verwendung mehrerer Schichten unterschiedlicher Porengrößen das charakteristische Geräusch des Absorptionsschalldämpfers bzw. Auspuffs individuell verändert werden. So kann beispielsweise durch eine entsprechende Auswahl von Metallschäumen jeweiligen Fahrzeugmarken ein individuelles Auspuffgeräusch zugeordnet werden.
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Die mehreren Schichten des offenporigen Metallschaumes können in Bezug auf den Strömungskanal beispielsweise in Axialrichtung nebeneinander geschichtet sein. Dies bewirkt, dass entlang der Länge des Strömungskanals verschiedene Schallfrequenzen unterschiedlich stark absorbiert werden. Diese Ausführungsform stellt eine Möglichkeit der Modulation bzw. Variation des Auspuffgeräusches dar, welche mittels der Ausführungsformen der Erfindung erzielbar ist.
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Gemäß einer Alternative können die mehreren Schichten des offenporigen Metallschaumes in Bezug auf den Strömungskanal auch in Radialrichtung übereinander geschichtet sein.
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Gemäß einer weiteren Alternative ist auch eine Kombination aus radialer und axialer Schichtung verschiedener Metallschäume in Bezug auf den Strömungskanal möglich. Mit anderen Worten kann ein Absorptionsschalldämpfer hergestellt werden, bei dem sich die mittlere Porengröße des absorbierenden Metallschaums sowohl in Radialrichtung als auch in Axialrichtung innerhalb des Gehäuses ändert. Mit dieser Ausführungsform lässt sich das gewünschte Auspuffgeräusch in einem breiten Spektrum modulieren.
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In Bezug auf das Schalldämpfungsvermögen hat es sich für den Fall, dass nur eine einzige Schicht des offenporigen Metallschaumes vorhanden ist, als günstig herausgestellt, wenn die mittleren Porengrößen des offenporigen Metallschaums zwischen etwa 400 μm und 1.200 μm beträgt. Innerhalb dieses Bereichs hat sich eine Porengröße zwischen 450 μm und 580 μm als hervorragend geeignet im betrachteten akustischen Frequenzbereich zwischen 20 und etwa 1600 Hz erwiesen.
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In Bezug auf die Materialien, die für den als Absorptionsdämpfungsmittel eingesetzten Metallschaum verwendet werden können, sind grundsätzlich alle Metalle und Legierungen einsetzbar, die eine ausreichende Temperaturbeständigkeit zeigen. Insbesondere kann das Metall oder die Legierung Nickel, Eisen und/oder Aluminium umfassen. Chrom kann beispielsweise als Legierungsbestandteil vorhanden sein. Es ist anzumerken, dass diese Aufzählung nicht als beschränkend anzusehen ist.
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Bei dem Metallschaum kann es sich um einen gesinterten Metallschaum handeln. Dies bedeutet, dass der Metallschaum bei seiner Herstellung einen Sinterprozess durchläuft, bei dem ein Sintermaterial, beispielsweise Chrom, Aluminium oder Eisen, z. B. in Pulverform auf dem Metallschaum aufgebracht wird, und der Metallschaum anschließend einer Hochtemperaturbehandlung unterzogen wird. Hierdurch können die Eigenschaften des Metallschaums, insbesondere bezüglich seiner Temperaturbeständigkeit, optimiert werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von nicht beschränkenden Beispielen mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 und 2 Ausführungsformen von Absorptionsschalldämpfern des Standes der Technik;
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3 ein Absorptionsdiagramm für verschiedene Arten von Absorptionsmaterialien für Absorptionsschalldämpfer;
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4 eine erste Ausführungsform eines Absorptionsschalldämpfers gemäß der Erfindung;
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5 eine zweite Ausführungsform eines Absorptionsschalldämpfers gemäß der Erfindung;
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6 eine dritte Ausführungsform eines Absorptionsschalldämpfers gemäß der Erfindung; und
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7 eine vierte Ausführungsform eines Absorptionsschalldämpfers gemäß der Erfindung.
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In den Figuren sind gleiche oder entsprechende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Eine der wesentlichen Eigenschaften von Absorptionsmaterialien für Schalldämpfer ist ihre Absorptionsfähigkeit in einem gewünschten akustischen Frequenzspektrum. Im Rahmen der Erfindung wurden deshalb Versuche durchgeführt, um das Schallabsorptionsvermögen verschiedener Metallschäume zu testen. Die Untersuchungsbedingungen wurden nach DIN EN ISO 10534-2 festgelegt.
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Es wurden jeweils offenporige metallische Schäume mit einer Gesamtdicke von 43 mm vermessen. Bei Probe Nr. 1 betrug die mittlere Porengröße 800 μm, bei Probe Nr. 2 1200 μm, bei Probe Nr. 3 580 μm und bei Probe Nr. 4 450 μm. Bei Proben Nr. 5 und 6 handelte es sich um jeweils vier Schichten von Metallschäumen mit einer Gesamtdicke von 43 mm und jeweiligen mittleren Porengrößen von 450 μm, 580 μm, 800 μm und 1200 μm. Die Proben Nr. 5 und 6 unterschieden sich dadurch, dass bei Probe Nr. 5 die grobe Seite (größerer mittlerer Porendurchmesser) der Schallquelle am nächsten, während bei Probe Nr. 6 die feine Seite der Schallquelle am nächsten war, bei sonst gleicher Anzahl von Schichten und gleicher Porengröße.
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Was die Proben Nr. 7 und 8 betrifft, so bestanden diese Proben aus Vergleichsmaterialien des Standes der Technik, wobei es sich bei Probe Nr. 7 um einen Schaumstoff mit einer Dicke von 37,3 mm und bei Probe Nr. 8 um eine Glaswolle mit einer Gesamtdicke von 50 mm handelte.
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Wie 3 zu entnehmen ist, zeichneten sich insbesondere die Proben Nr. 3 und 4 mit jeweiligen Porengrößen von 450 μm und 580 μm durch ein besonders hohes Absorptionsvermögen im betrachteten Frequenzbereich von 0 bis 1600 Hz aus, welches deutlich über den Werten der Vergleichsproben 7 und 8 lag. Darüber hinaus zeigte auch die Probe Nr. 5, das heißt der gradierte Schichtaufbau mit Porengrößen von 450, 580, 800 und 1200 μm, einen deutlich höheren Absorptionsgrad als die Vergleichsproben Nr. 7 und 8. Obgleich die übrigen Proben (Nr. 1, 2 und 6) bezüglich des Dämpfungsvermögens schlechtere Werte als die untersuchten Produkte des Standes der Technik aufwiesen, wurde auch hier noch durchaus eine zufriedenstellende Dämpfungsleistung erzielt.
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Neben seinen vorstehend erwähnten guten Dämpfungseigenschaften, die insbesondere durch geeignete Auswahl der mittleren Porengrößen der eingesetzten Metallschäume sowie gegebenenfalls durch einen mehrschichten Aufbau dieser Metallschäume optimiert werden können, zeichnet sich Metallschaum allgemein auch durch sehr gute Eigenschaften bezüglich seines Gegendruckverhaltens bei Durchströmung aus. Zudem ist der Metallschaum, insbesondere wenn er einer Sinterung unterzogen wurde, bei sehr hohen Temperaturen auch über 1000°C dauerhaft einsetzbar und bleibt unter den in einer Auspuffanlage typischerweise auftretenden Drücken formstabil. Es findet somit keine Zersetzung des Materials statt, wie dies bei aus Fasermaterialien aufgebauten Absorptionsschalldämpfern des Standes der Technik häufig der Fall ist.
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Somit können Absorptionsschalldämpfer gemäß Ausführungsformen der Erfindung auch für leistungsstarke Motoren eingesetzt werden, welche hohe Anforderungen an Temperaturbeständigkeit und Druckstabilität der in Absorptionsschalldämpfern verwendeten Materialien stellt. Aufgrund der hohen Stabilität des Metallschaums bleibt der Schalldruckpegel am Ausgang des Absorptionsschalldämpfers über die gesamte Lebensdauer des Dämpfers weitestgehend stabil.
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Es wurden weitere Versuche durchgeführt, um die Temperaturbeständigkeit der vorstehend beschriebenen Metallschäume zu testen. Hierfür wurde der jeweilige Metallschaum in eine offene Flamme gehalten, wobei die maximale Temperatur der Flamme 1200°C betrug. Unter diesen Bedingungen dauerte es mindestens 80 Stunden, bis der Metallschaum komplett oxidiert war.
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In weiteren Versuchen wurde nachgewiesen, dass diese Metallschäume bei Temperaturen von 1000°C nahezu dauerhaft beständig sind. Ein Durchoxidieren erfolgt bei 1000°C so langsam, dass während der Lebensdauer eines Kraftfahrzeugs keine Auswirkungen auf die Stabilität und Funktion des Materials im Schalldämpfer auftreten. Somit sind Absorptionsschalldämpfer gemäß den Ausführungsformen der Erfindung auch bei leistungsstarken Hochdrehzahlmotoren im Volllastbetrieb unmittelbar nach dem Auspuffkrümmer einsetzbar.
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In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass sämtliche Versuche mit Metallschäumen der folgenden Zusammensetzung eingesetzt wurden: etwa 50% Nickel, etwa 25% Chrom, etwa 5% Aluminium und etwa 20% Eisen.
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Mit nunmehrigem Bezug auf 4 ist ein Adsorptionsschalldämpfer gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Bezugszeichen 10 kennzeichnet allgemein einen Strömungskanal für die Abgase eines Verbrennungsmotors, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, wobei der Strömungskanal 10 in der gezeigten Darstellung durch ein Rohr 11 begrenzt ist, welches mit Perforierungen 11a versehen ist, die über seine Mantelfläche im Inneren des Gehäuses 20 verteilt sind. Wie bereits angemerkt, ist das Vorhandensein eines solchen Rohres 11 im Rahmen der Erfindung nicht zwingend notwendig, da der Strömungskanal 10 auch durch das Absorptionsmaterial selbst begrenzt werden kann.
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Das mit Perforierungen 11a versehene Rohr 11 ist durch ein Gehäuse 20, genauer ausgedrückt durch einen Innenraum 21 des Gehäuses 20, zwischen einem Einlass 22 und einem Auslass 23 desselben geführt. Zum Zweck der Befestigung kann das Rohr 11 beispielsweise am Einlass 22 sowie dem Auslass 23 mit dem Gehäuse verschweißt sein. Obgleich die Perforierungen 11a hier kreisförmig dargestellt sind, ist es auch möglich, dass sie eine beliebige andere Geometrie, beispielsweise rechteckförmig, quadratisch oder elliptisch einnehmen. Zudem können die Größen der Perforierungen 11a über die Länge des Rohres 11 hinweg variieren.
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In allen hier gezeigten Ausführungsformen der Erfindung handelt es sich bei dem Absorptionsmaterial um einen offenporigen Metallschaum 30, wobei gemäß der Ausführungsform von 4 eine einzelne Schicht eines offenporigen Metallschaums 30 eingesetzt ist, welche den Innenraum 21 des Gehäuses 20 außerhalb des Rohrs 11 vollständig ausfüllt.
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In 5 ist eine zweite Ausführungsform gezeigt, bei welcher der offenporige Metallschaum 30 aus zwei Schichten 30a, 30b aufgebaut ist, wobei die unterschiedlichen Schichten 30a, 30b verschiedene Porengrößen aufweisen und in Radialrichtung des Rohrs 11 übereinandergeschichtet sind. Wie bereits erwähnt, kann durch die Schichtung verschiedener Metallschäume 30 mit unterschiedlichen Porengrößen der Auspuffklang gezielt modelliert werden, was bei vielen Fahrzeugherstellern gewünscht wird, um die Unterscheidbarkeit eines speziellen Fahrzeugmodells zu gewährleisten.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in 6 dargestellt. Auch hier ist der Metallschaum 30 aus zwei verschiedenen Schichten 30a, 30b mit unterschiedlichen Porengrößen zusammengesetzt, wobei in diesem Fall jedoch die Schichten 30a, 30b in Axialrichtung, das heißt in Strömungsrichtung der Abgase, nebeneinander gesetzt sind. Insgesamt sind hier sieben Schichtenpaare vorhanden, wobei diese Zahl jedoch nicht als beschränkend anzusehen ist.
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Schließlich zeigt 7 eine alternative Ausführungsform, gemäß der wiederum zwei Arten von Metallschäumen 30a, 30b vorhanden sind, die verschiedene Porengrößen aufweisen. In der hier gezeigten Ausführungsform variieren die Schichten 30a, 30b hier sowohl in radialer als auch in axialer Richtung.
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Wie zu erkennen ist, gibt es zahlreiche Möglichkeiten, durch den Schichtaufbau in radialer oder axialer Richtung das Absorptionsverhalten des Schalldämpfers individuell zu variieren.
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Selbstverständlich können im Rahmen der gezeigten Ausführungsformen auch mehr als zwei verschiedene Schichten von Metallschäumen unterschiedlicher oder gleicher Porengrößen eingesetzt werden, beispielsweise drei, vier, fünf oder mehr Schichten.
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Darüber hinaus ist es auch möglich, die Größe und/oder Anzahl der Perforationen 11a des Rohres 11 zu variieren, um die Schallabsorption zu modellieren und ein charakteristisches Auspuffgeräusch zu erzeugen.
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Wie dies gezeigt wurde, können Metallschäume aufgrund ihrer durch die Porosität bestimmte große Oberfläche ein hohes Schallabsorptionsvermögen erzielen, das je nach Porengröße deutlich besser sein kann als bei herkömmlichen Dämpfungsmaterialien gleichen Volumens und gleicher Dicke.
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Zudem findet im Betrieb des Absorptionsschalldämpfers selbst bei hohen Temperaturen und hohen Abgasströmungsraten kein Ausbrennen oder Ausblasen des Metallschaummaterials im Abgasstrom statt. Hierdurch wird es ermöglicht, mit den beschriebenen Metallschäumen Absorptionsschalldämpfer bereitzustellen, die nicht nur eine bessere Reduzierung des Schalldruckpegels im Neuzustand bewirken, sondern diese Reduzierung im Gegensatz zu herkömmlichen Schalldämpfern mit faserförmigen Absorptionsmaterialien auch über ihre komplette Lebensdauer hinweg nahezu unverändert beibehalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN EN ISO 10534-2 [0038]
