DE1476630A1 - Kombinierte Abgasleitung und Schalldaempfer - Google Patents

Description

U76630 21. Mai 1963

Dtpl.-lng.W.A\eis?ner W. H. Tischer S and M Oase 183

.22. Tel. W

WALKER MANUPACTUHING COMPANY 1201 Michigan Boulevard, Racine, Wisconsin, USA

Kombinierte Abgasleitung und Schalldämpfer

Die Erfindung betrifft die Handhabung von Abgasen, und insbesondere eine Kombination aus einem Abgasrohr und Schalldämpfer, die für die Anwendung bei einem Abgassystem für moderne Kraftfahrzeuge niedriger Silhoutte geeignet ist, bei dem relativ wenig Raum für die herkömmlichen Auspufftöpfe zur Verfügung steht»

Erfindungsgemäß wird ein kombiniertes Rohr und Schalldämpfer in Vorschlag gebracht, die geringen Durchmesser und erhebliche Länge aufweisen, und die leicht gebogen werden können, um so in Stellen eingepaßt zu werden, die für dieselben auf dem Chassis moderner Kraftfahrzeuge zur Verfügung stehen.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme aui die beigefügten Zeichnungen erläutert:. Fig. 1 zeigt schematisch, teilweise weggeborhhen, ein erfindungsgemäßes Abgassystem.
Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1.

In der Fig. 1 ist schematisch ein Verbrennungsmotor 1 wiedergegeben, der mit einem Auspuffsammler 3 verbunden ist. Der letztere gibt die Abgase an das Abgaerohr 5 ab. Ee ist ein kombiniertes Abgasrohr und Schalldmäpfer 7 nach der Erfindung mit einem Flansch 9 an dessen JSinlaßende versehen und hiermit an dem Auslaßende des

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Rohre 5 befestigt, so daß in denselben die Abgase von dem Rohr 5 aufgenommen werden.

Die leitung 7 weist eine lange äußere Umkleidung oder Rohr 11 auf, die aus einem oder mehreren Schichten bestehen und mit Keramik über zogen sein kann. Das jiinlaßende ist zwecks Ausbilden des Halses verjüngt, und das Auslaßende kann in ähnlicher Weise zwecks Ausbilden des Auslaßhalses 13 verjüngt sein. Es wird in Betracht gezogen, daß die üinheit 7 eine Reihe Meter lang sein kann, sowie ausreichet de Länge besitzt, um sich von dem Motor 1 in dem Vorderteil des Fahrzeugs bis zu einer Stelle benachbart zu der hinteren Stoßstange des Fahrzeugs zu erstrecken, wo der Hals 13 für das Heausführen der Abgase angeordnet ist. Es ist bevorzugt, daß das Rohr 11 einen Außendurchmesser von etwa 7»5 cm besitzt und vermittels Anwenden einer geeigneten Ausrüstung gebogen werden kann, so daß dasselbe in der bur Zeit üblichen Weise so verformt werden kann, daß es in den Raum eingepaßt wird, der hierfür bei den in Betracht gezogenen Kraftfahrzeugen zur Verfügung steht.

Im Inneren des Rohrs 11 ist eine geeignete Schalldämpfungsanordnung vorgesehen, die individuell zum Dämpfen der verschiedenen Motoren angepaßt wird, die mit der erfindungsgemäßen Kombination versehen werden. Für optimale Abstimmung und Schalldämpfung ist es wahrscheinlich, daß sich der schalldämpfende Aufbau von dem einen zu dem anderen Motor etwas ändert, obgleich die prinzipielle Ausführungsform die gleiche bleibt, und dies trifft auch auf den eigentlichen schalldämpfenden Aufbau zu. Die wesentlichen Aenderungen sind gewöhnlich Abänderungen in der Größe, iorm, Anzahl ode: Anordnung der einzelnen Komponenten. Der schalldämpfende Aufbau ist dergestalt, daß die Einheit 7 gebogen, flachgemacht oder aus der runden Form heraus verformt werden kann, und zwar nachdem die Einheit mit Vorliegen aller Bauelemente im Inneren derselben vollständig zusammengebaut worden ist. qnQöQtl/fifiH λ -

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Der schalldämpfende Aufbau im Inneren der Leitung 7 weist vorzugsweise drei verschiedene Komponenten auf, und zwar Resonanzkammern mit Abstimmrohren, Expansionekammern und Hoehfrequenzkammern. Dieselben können an den entsprechenden längsseitigen Stellen in der Leitung 7 unter Berücksichtigung der auftretenden Frequenzen und spezieller Probleme angeordnet werden, die sich durch das Biegen der Anordnung an besonderen Stellen ergeben, wo innere Bauelemente vorliegen.

Zur Erläuterung des gegebenenfalls Anwendung findenden schall-, dämpfenden Aufbaue« wird darauf verwiesen, daß ein eine Hesonanzkammer bildendes Bauteil 15 vorgesehen ist, das ein Rohr mit einem vergrößerten Durchmesser 17 an einem Ende aufweist, das vermittels Punktverschweißen bei "x" mit dem Gehäuse 47 verbunden ist. Die Hauptlänge 19 des Bauteilsl5 weist einen verringerten Durchmesser auf, u$ so einen inneren Kanal 21 (vorzugsweise mit dem gleichen innendurchmesser, wie das Rohr 5) und eine ringförmige äußere Resonanzkammer 23 zwischen dem Abschnitt 19 und der Wand 11 zu ergeben· Das andere Ende dds Bauteils 15 ist bei 25 verbreitert und weist ausreichende Länge auf, um einen ringförmigen Abstimmhals 27 zwischen dem Abschnitt 25 und der Wand 11 zu ergeben, der den einzigen Einlaß und Auslaß der Kammer 23 darstellt. Gegebenenfalls können Vorsprünge oder Faltstellen 29 ausgebildet sein, die sich von dem Flansoh 25 aus nach außen erstrecken und in die Innenseite des Rohrs 11 eingepaßt sind. Dieselben ergeben eine weitere Abstützung für das Bauteil 15* Das Bauteil 15 ist jedoch starr an der Wand 11 lediglich an dem einen Ende 17 befestigt. Die Länge der Kammer 23 ist so ausgewählt, daß das gewünschte Kammervolumen erhalten wird. Die Länge und die Fläche des Abstimmhalters 27 werden zusammenmit dem Volumen der Kammer 23 so ausgewählt, daß dieselben die gewünschte Frequenz schwächen. Die Einheit 15 ist so angeordnet gezeigt, daß der Abstiramhals 27 in Richtung auf das

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Einladende angeordnet ist« Sine ähnliche Einheit 31 iet ebenfall« angeordnet, die jedoch in der umgekehrten Richtung angeordnet ist, «o daß deren Abstimmhaie in Richtung auf da« Auelaßende vorliegt« Ee können bekannte Grundsätze für den Bau akustischer Vorrichtungen für die Anordnung der Vorrichtungen 15 und 31 an den optimalen Stellen und der optimalen Richtung längs der Einheit 7 angewandt «erden. Aufgrund deren einziger Endverbindung mit der Umkleidung 11 iet es möglich, die Einheit 7 «elbet an Stellen zu biegen, no die Reeonanukammereinheiten 15 angeordnet sind«

Sowohl in Richtung auf das Auslaß- als auch das Einlaßende benachbart zu der Vorrichtung 15 sind Expansionskammern 33 angeordnet, die im Inneren der Umkleidung 11 hohle Räume aufweisen· Die sich durch die Einheiten 15 und 31 und die Expansionskammern 33 ergebenden Resonanzkammern dämpfen die niedrigen Frequenzne und können Kammern hohen Durchlasse« genannt werden. Um die hohen Frequenzen zu sohwächen, sind Kammereinheiten 35 vorgesehen, die Vorrichtungen geringen Durchlasses darstellen.

Die Einheit 35 weist ein ringförmiges Bauteil auf, das einen Umfangeflansch 37 an dessen Einlaßende und einen weiteren Flansch 39 an dessen Auslaßende aufweist. Kur eines der Enden 37 und 39 ist mit der Umkleidung 11 punktverschweißt, wobei in diesem Fall das Ende 37 punktverschweißt ist. Zwischenabschnitte des Bauteils 35 weisen vergrößerten Durchmesser unter Inberührungstehen mit der Umkleidung auf, wie es durch die Bezugszeichen 41 und 43 gezeigt ist* Die Abschnitte 37, 39, 41 und 43 begrenzen zwischen sich und der Wand 11 drei oder mehr Kammern 45, 47 und 49. Die Innendurchmesser dieser Kammern ergeben eich durch die durchlöchei ten Rohrabschnitte 51, 53 und 55, die vorzugsweise den gleichen Durchmesser wie der Abschnitt 21 und das Abgasrohr 5 aufweisen. Jede der Kammern 45, 47 und 49 weist vorzugsweise etwa die gleiche Länge wie dar Durchmesser der Umkleidung 11 auf, d.h.etwa 7,5.clj.

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Die Oeffnungen in den Bohrabschnitten 51» 53 und 55 kifiineh"einfache Durchlöcherungen sein, die in der Umkleidung ausgebildet eine oder es kann eich um Sohallöcher handeln» wie sie oftmals in den schalldämpfenden Kammern von Auspufftopfen angewandt werden. Die Kammern 45» 47 und 49 schwächen in bekannter Weise die hohen Frequenzen in den Abgasen·

Obgleich die einzelne Anordnung der Bauelemente auf die speziellen Anwendungsgebiete angepaßt werden kann, ist doch im allgemeinen die Anordnung der schalldämpfenden Sauelemente in der hier gezeigten Weise bevorzugt (d.h. Expansionskammern 33» Resonanzkammereinheit 15 und Kammereinheit 35)· Dies bedeutet, daß sich an die Expansionskammer die Resonanzkammer und sodann eine Expansionskammer und daran eine schalldämpfende Kammer, sodann eine Expansionskamm er, Resonanzkammer usw. anschließen. Vorzugsweise endet die Einheit 7 an dem Auslaßende in einer schalldämpfenden Kammereinheit 35, um so an dem äußeren Ende der Leitung 7 die hohen Frequenzen zu entfernen. Die hier angegebenen schalldämpfenden Komponenten weisen die Fähigkeit die hohen Frequenezen an dem äußersten Ende des Ladungssystems 7 zu entfernen. Die hier gezeigten schalldämpfenden Komponenten besitzen die Fähigkeit sowohl hohe als auch niedrige Frequenzen zu entfernen. Eine geeignete Abwandlung der Einheiten 15 und 31 ermöglicht es sogar seist die sehr tiefen Töne und Frequenzen auszuschalten, die man gelegentlich bei modernen Kraftfahrzeugen feststellt. Die Expansionskammer 33 neigt dazu die mäßig niedrigen und mittleren Frequenzen auszuschließen, während natürlich die Kammern 35 die höheren Frequenzen und den rauhen Ton wegnehmen.

Die Gase können geradlinige durch die Einheit ohne irgendeine Behinderung fließen. Da die Kanäle 21, 51 usw. praktisch die gleiche Größe wie das Einlaßrohr 5 und der Auslaß 13 besitzen, liegt ein absolutes Minimum eines Rückdruckes vor. Da die Ein-

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heiten 15 und 35 an der Umkleidung. 11 nur an einem Jan de "befestig t sind, kann die Einheit weiterhin gebogen werden, nacndem dieselbe vollständig auegebildet und eueammengebaut i«t, eo daß dieselbe an die speziellen formen angepaßt werden kaap, die eich für die Anordnung an einem speziellen Kraftfahrzeug ergeben, auf das die Einheit 7 abgestimmt ist« Wie weiter den angegeben, kann die gesamte Einheit mit Keramik überzogen sein, und dies kann durch ein Eintauchen nach dem Zusammenbau der Einheit geschehen. In diesem Fall sind die verschiedenen radialen Unterteilungen mit geeigneten Abflußrohren benachbart zu der Wand 11 versehen, so daß die Dämpfe und Flüssigkeit während des Eintauchens in die keramische Masse in die Einheit 7 hereinfließen und wieder abfließen können·

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Claims (2)

1. Kombinierte Abgaaleitong ,und Sahalldämpfer nit einen äußeren Bohr mit praktieoh einheitlichem und kleinem IXirohmeaaer von dem einen zu dem anderen Ende, das ausreichende Lange beeitzt, um aich yon dem Mole» bia zu dem hinteren finde einea Kraftfahrzeuge« zu erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hehrzahl ringförmiger, länglicher, aohalldämpfender Komponenten (15»31»35) über ; die Länge dea äußeren Eohre (U) angeordnet iat und »owohl (Ja·- durohläaae (21,51,53155) und «chaUdäapfender Kammern (23,45»47#49, im Inneren dea äußeren Bohr« (11) bilden,

2. Abgasleitung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die % aohalldämpfenden Komponenten (15t31»35) Teile kleineren Durohme β · ere ale daa äußere Bohr auf freie en, die da« äußere Bohr (11) begrenzen, die Kammern (23»45»47»49) und die innere Seite der Komponententeile Gasdurchtritte (21,51*53»55) bilden, die Kammern (23»45»47»49) in Verbindung mit dem Gas «tehen, daa duroh die Surohläeae (21,51*53»55) hindurohtrltt und eine aohalldämpfende inOrdnung für ueräueohe in dem Qaa dar«teilen»

3· Abgasleitung naoh Anspruch 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet, daß die aohalldämpfenden Komponenten im Inneren dea äußeren Bohr« M (11) aowohl Einheiten hohen Durohlae.ee« ala auoh geringen Durohlaaaea darateUen, die Einheiten röhrenförmige Bauteile (15»31»35) aufweisen, die verjüngte Abschnitte beaitzen, welche mit dem äußeren Bohr (11) «o zusammenwirken, daß «ich aohalldämpfende Kammern (23»33»45»47,49) ergeben, und eine Befeetigungeanordnung die röhrenförmigen Bauteile (15»31»35) lediglich an einem Ende an der r/and des Bohre befestigen, so daß daa Bohr (11) unter Torliegen der schalldämpfenden röhrenförmigen Bauteile (15,31»35) im Inneren desselben gebogen «erden kann.

4· Abgasleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenig· stena ein röhrenförmiges Bauteil (15,31) hohen Durchlasses an dem

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I *t /DDJU äußeren Rohr (11) befestigt ist, und der verjüngte Durchmesser an dem anderen Ende einen Abstimmkanal C27) mit dem äußeren Rohr (11) bildet, die innere Seite des röhrenförmigen Bauteile (15»3D zwischen den zwei Enden einen Durchlaß (21) für das Gas aufweist, und die äußere Seite mit dem Rohr (11) eine Resonanzkammer (23) bildet, und wenigstens ein rhörenförhmiges Bauteil (35) ein verbreitertes Ende (37) aufweist, das an dem äußeren Rohr (U) befestigt ist, sowie zusätzliche Vergrößerungen (39,41,4-3) gleiefetbar bezüglich des äußeren Rohrs (11) angepaßt sind, das innere feil (51,53,55) des röhrenförmigen Bauteils (35) durchlöchert ist und Bit den Vergrößerungen (37,39,41,43) und den äußeren Rohr (11) eine Vielzahl an Kämmen (45,47»49)für das Schwächen hoher Frequenzen bildet·.

5· Abgasleitung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohr (11) einen Durohmesser ron 7*6 om aufweist, das Rohr (11) an einem Ende einen Einlaß und an dem anderen Ende einen Auslaß besitzt, und eine Vielzahl röhrenförmiger Bauteile (15,31) hohen Durchlasses im Inneren d»s äußeren Rohrs (H) vorliegt, und jedes derselben mit dem vergrößerten Ende im Inneren der Wand des äußeren Rohrs (11) eingepaßt und hiermit ρ unkt verschweißt ist, jedes röhrenförmige Bauteil (15,31) hohen Durchlasses mit einem Hauptteil seiner Länge einen verjüngten Durchmesser aufweist, so daß der Grasdurchlaß (21) angenähert den gIelohen Durohmesser wie denjenigen des äußeren Rohreinlasses (9) aufweist«

6· abgasleitung nach Anspruoh 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das abstimmende Durchlaßende jedes röhrenförmigen Bauteils (15,31) hohen Durchlasses Vorsprünge (29) aufweist, die gleitbar gegen die innere Wand des äußeren Rohrs (11) angepaßt sind, um βο •ine Abstützungin einer radialen oder seitlichen Richtung für die

IAe Patentanwalt*

röhrenförmigen Bauteilelil5,31) zu ergebenDipi.-

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