DE19500450A1 - Vorrichtung zur Reduzierung von Resonanzeffekten in Rohrleitungen - Google Patents

Vorrichtung zur Reduzierung von Resonanzeffekten in Rohrleitungen

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DE19500450A1
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Bernd Fuhrmann
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Tenneco GmbH
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Heinrich Gillet GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/02Energy absorbers; Noise absorbers
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/02Energy absorbers; Noise absorbers
    • F16L55/027Throttle passages
    • F16L55/02763Throttle passages using an element with multiple tubes

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Reduzierung von Resonanzeffekten in Rohrleitungen, die von Gasen durchströmt sind, insbesondere in Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren.
Rohre und Hohlräume weisen Resonanzeffekte mit wenigstens einer Grundfrequenz und harmonischen Vielfachen davon auf. Aufgrund dieser Resonanz kommt es zu einer Verstärkung der akustischen Signale, was oft als Störung empfunden wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfache Vorrichtung anzugeben, mit der Resonanzeffekte in gasdurchströmten Rohren verringert werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1.
Die vorliegende Erfindung beruht auf den physikalischen Grundprinzipien der Phasenverschiebung und der Interferenz. Diese werden realisiert durch die Aufteilung der Gasströmung auf wenigstens zwei im wesentlichen parallele Rohre, von denen wenigstens eines an einer bestimmten Stelle gelocht bzw. perforiert wird. Dadurch wird eine Phasen- und Frequenzverschiebung erreicht. Die haubenartige Abdeckung über der Perforation hat die Aufgabe, die Gasdichtheit der Rohre wieder herzustellen. Durch die Perforierung wird das Rohr akustisch in zwei Rohrstücke unterteilt. Bei optimaler Abstimmung erreicht man eine Auslöschung der Resonanzfrequenz und der Harmonischen. Der optimale Ort der Perforation kann berechnet, insbesondere auch durch Versuch bestimmt werden.
Die großen Vorteile der Erfindung sind Verringerung des Schallpegels an der Mündung des abgasführenden Rohrs, geringer Druckverlust, optimale Abstimmöglichkeiten, viele Variationsmöglichkeiten bezüglich Durchmesser und Länge der Rohre sowie die Möglichkeit der Nachrüstung in bestehenden Anlagen, beispielsweise Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen.
Der freie Raum unter der haubenartigen Abdeckung kann leer bleiben. Vorteilhafterweise wird er jedoch mit schallabsorbierendem Material gefüllt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung, ihre Ausgestaltungen und ihre Vorteile sollen anhand der Zeichnung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Reduzierung von Resonanzeffekten,
Fig. 2 bis 5 verschiedene Ausführungsformen von Rohrleitungen, die im Zusammenhang mit der Erfindung verwendet werden können und
Fig. 6 beispielhaft ein Lochbild einer Perforation.
Fig. 1 zeigt rein schematisch ein Stück einer gasdurchströmten Rohrleitung 1, beispielsweise aus einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge. Die Rohrleitung 1 ist durch eine Zwischenwand 2 in zwei identische Rohre 1.1, 1.2 unterteilt. Im oberen Rohr 1.1 ist an einer bestimmten Stelle eine Mehrfach-Perforation 3 vorgesehen. Diese ist mit einer haubenartigen Abdeckung 4 überdeckt, so daß das Rohr 1.1 wieder gasdicht ist. Der Raum unter der Haube 4 kann gegebenenfalls mit schalldämpfendem Material ausgefüllt sein.
Durch die Perforation 3 wird das obere Rohr 1.1 akustisch in zwei Teile unterteilt. Dadurch tritt eine Phasen- und Resonanzverschiebung ein, was dazu führt, daß die rohrtypischen Resonanzeffekte so weit verändert werden, daß am Ausgang der Rohrleitung 1 eine deutliche Verringerung der Resonanzeffekten eintritt bis hin zum völligen Verschwinden von Resonanzen.
Fig. 2 zeigt nochmals die Rohrleitung 1, die durch ein Innenrohr 2′ unterteilt ist. Man nennt diesen Rohrtyp auch luftspaltisoliertes Rohr.
Fig. 3 zeigt eine sogenannte 4-Quadranten-Rohrleitung 20 mit kreisförmigem Querschnitt. Zwei sich rechtwinklig kreuzende Trennwände 2′′ ergeben insgesamt vier parallele Rohre, von denen bis zu drei an unterschiedlichen Stellen perforiert werden können.
Fig. 4 zeigt eine Variante der 4-Quadranten-Rohrleitung 30 mit rechteckigem Querschnitt. Die Aufteilung erfolgt durch sich rechtwinklig kreuzende Trennwände 2′′.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Rohrleitung 10 in zwei parallele Rohre 11, 12 übergeht, von denen eines mit Perforation 3 und Haube 4 ausgerüstet wird.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel für ein wirksames Lochbild der Perforation 3, hier als Langloch. Auch runde Löcher sind brauchbar. Für jeden Anwendungsfall läßt sich ein geeignetes Lochbild finden.
Dank der sehr einfachen erfindungsgemäßen Konstruktion konnte eine Reduzierung des Schallpegels an den Resonanzfrequenzen um bis zu 15 dB linear erreicht werden.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Reduzierung von Resonanzeffekten in Rohrleitungen (1, 10, 20, 30), die von Gasen durchströmt sind, insbesondere in Abgasanlagen für Verbrennungsmotoren, gekennzeichnet durch die Merkmale:
  • - die Gasströmung wird auf wenigstens zwei gleiche Rohre (1.1, 1.2; 11, 12) aufgeteilt,
  • - die Rohre (1.1, 1.2; 11, 12) liegen im wesentlichen parallel,
  • - wenigstens eines der Rohre (1.1) ist mit einer Perforation (3) versehen,
  • - über der Perforation (3) ist eine haubenartige Abdeckung (4) montiert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal:
  • - der Raum unter der Abdeckung (4) ist mit Absorptionsmaterial gefüllt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal:
  • - die Rohrleitung (1) ist als Doppel-D-Rohr (1.1, 1.2) ausgebildet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal:
  • - die Rohrleitung (1, 2′) ist als Rohr in Rohr ausgebildet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal:
  • - die Rohrleitung (10) besteht aus zwei parallelen Rohren (11, 12).
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal:
  • - die Rohrleitung (20, 30) ist als 4-Quadranten-Rohr ausgebildet.
DE19500450A 1994-01-14 1995-01-10 Vorrichtung zur Reduzierung von Resonanzeffekten in Rohrleitungen Withdrawn DE19500450A1 (de)

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