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Schalldämpferzylinder für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft
Schalldämpferzylinder für Brennkraftmaschinen aus verfalzten, gekrümmten Blechen.
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Schalldämpfer herkömmlicher Art werden aus einer Vielzahl von Einzelblechpressteilen
durch Schweissen und Falzen zusammengesetzt, wobei etwa 30% der Teile Rohre, die
übrigen Teile Prägeteile sind. Der Zusammenbau eines Jeden Schalldämpfers erfordert
daher hohen Arbeitsaufwand0 Der Bedarf an Werkzeugen ist sehr groß, die Lagerhaltung
der vielen Einzelteile kostenspielig und umständlich.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen
Schalldämpfer
zu schafen, der möglichst wenig Präge teile enthält, dessen Aufbau einfach ist,
der eine gute Schalldämpfung erzielt und eine lange Lebensdauer hat. Der Schalldämpfer
nach der Erfindung soll außerdem èxplosionsfest und formstabil sein.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einem Schalldämpfer der oben
genannten Art in der Weise, daß die zylindrischen Teile des Schalldämpfers aus spiralgefalzten
Rohren bestehen. Spiralgefalzte Rohre sind an sich bekannt. Mit Hilfe der allgemein
erhältliehen Spiralfalzmaschinen ist es und möglich, aus ein / derselben Blechbandbreite
durch geringe und schnell vorzunehmende Veränderungen an der Spiralfalzmaschine
eine große Anzahl von verschiedenen Durchmessern der Rohre herzustellen. Es bedarf
also zur Anpassung an die Typenvielfalt der benötigten Schalldämpfer nicht mehr
einer derartig grossen Zahl von Werkzeugen wie bisher. Die beiden Möglichkeiten
der Spiralfalzung über einen Dorn und mittels eines Formbügels geben außerdem die
MöglJchkeit, Bleche zu verarbeiten, die auf ihrer Aussen- oder Innenseite Ausprägungen,
Ausdrückungen oder dergleichen vorweisen.
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Ein spiralgefalztes Rohr weist außerdem eine sehr hohe Festigkeit
auf, und es hat sich herausgestellt, daß durch die Spiralfalzung eine besonders
günstige Schalldämmung
und Geräuschabsorption erzielt wird. Bei
Verwendung der Dornfalzung läuft man überdies keine Gefahr, die korrosionshemmende
Beschichtung der verwendeten Blechbänder, die verzinkt oder aluminisiert sein können,
zu beschädigen, so daß Rohre erhalten werden, die in hohem Maße korrosionsbeständig
sind. Die erzielbaren Durchmessertoleranzen sind sehr klein, und es kann mit hohen
Bandgeschwindigkeit gearbeitet werden.
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Es ist für die Erfindung von Vorteil, daß mehrere der im Schalldämpfer
verwendeten Spiralfalzrohre unterschiedlicher Durchmesser aus einheitlich breiten
Blechstreifen bestehen. So ergeben sich sehr günstige Bedingungen für die Lagerhaltung
des Rohmaterials, da nur wenige Blechbandbreiten bereitgestellt werden müssen, und
außerdem sind bei der Spiralfalzung die Umrüstzeiten von einem Rohrdurchmesser auf
den anderen sehr kurz.
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Daß hinsichtlich Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Schalldämmwirkung
günstige Verhalten der Spiralfalzenrohre führt zu der weiteren vorteilhaften Ausbildung
der erfindungsgemäßen Schalldämpferzylinder in der Weise, daß mehrere Rohre konzentrisch
ineinander gefügt und gegeneinander abgestützt werden, von denen die innen liegenden
Rohre
aus durchbrochenen Blechstreifen bestehen. Diese Durchbrechungen
können gestanzte Löcher sein, die erst kurz vor dem Einlaufen des-Blechstreifens
in die SpiralfaLzmaschine in das Blech eingebracht werden können, sie können aber
auch in die Bleche eingedrUckte Luftschlitze mit einer Anstellung in Umfangsrichtung
der Zylinder sein, die dem Gasstrom dann eine Bewegungskomponente in die Zylinderumfangsrichtung
erteilen.
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Zur guten Schalldämpfung ist es erforderlich, den Gasstrom mehrfach
umzulenken, so daß vorteilhaft die Anstellung der Schlitze in zwei von innen nach
außen aufeinanderfolgenden Rohren wechselt, dem innersten Rohr das zuströmende Gas
zugeleitet wird und die Abteilung des expandierten Gases aus der Ringkammer zwischen
dem Aussenmantel und dem nächst inneren Rohr erfolgt, während die übrigen, konzentrisch
nach innen aufeinanderfolgenden Ringkammern gegeneinander abgeschlossen sind. Der
Gasstrom muß so bei Durchstreichen des Schalldämpferzylinders von innen nach aussen
ständig seine Richtung andern, wobei eine gute Schalldämpfung erreicht wird.
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Durch Zuführen eines Doppelblechbandes ist es möglich,
den
Aussenzylinder doppelwandig zu gestalten, was einerseits die Schalldämmung andererseits
die Wärmeisolierung und zum dritten auch die mechanische Festigkeit erhöht.
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Darüber hinaus kann zwischen die beiden Blechschichten eine dämpfende
Zwischenlage aus wärme- und schallisolierendem Material vorgesehen sein. Es ist
beispielsweise auch möglich, in die Falznaht einer Asbestschnur mit einzulegen,
die die Schalldämpfung weiter erhöht.
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Aus Gründen der~Schalldämmung, insbesondere aber des Korrosionsschutz
es, wird vorteilhaft der Zwickel der Falznaht durch eine Einlage ausgefüllt, die
ein beim Falzvorgang verformter Metalldraht sein kann.
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Der äußere Zylindermantel des Schalldämpfers kann ohne weiteres auch
mit verzierenden Ausprägungen versehen sein.
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Es ist jedoch auch möglich, Blechbänder mit in Längsrichtung verlaufenden
Rippen zu verarbeiten, denen unter Umständen eine eigene Schalldämmwirkung zukommt,
die aber-aúßerdem eine gewisse Elastizität des Schalldämpfers in Längsrichtung ergeben,
so daß mechanische Schwingunge'nVom'Mbtor nicht auf die nachfolgende Rohranlage
übertragen werden können.
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Es-ist wegen der mechanischen Festigkeit der spiralgefalzten-Rohre
ohne weiteres möglich, runde Rohrmäntel oval zu drücken, wenn dies gewünscht wird.
Außerdem erlaubt es die Rohrfestigkeit der spiralgefalzten Rohre, relativ dünnwandige
Bleche zu verwenden, was- besonders von Vorteil ist, wenn für die Schalldämpferlage
rostfreier Stahl verwendet werden soll.
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Die nun folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen für spiralgefalzte
Schalldämpferzylinder lassen die--Merkmale, Vorteile und Eigensehaften der Erfindung
noch deutlicher hervortreten. Es zeigen: Fig. l in Seitenansicht eine mögliche Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Schalldämpferzylinders aus spiralgefalzten Rohren; Fig.
2 einen Schnitt durch eine Falznaht, deren Zwikkel durch eine eingeformte Metalldrahteinlage
ausgefüllt ist; Fig. 3 eine Falznaht eines Doppelmantelzylinders; Fig. 4 einen Schnitt
durch einen Doppelmantelzylinder mit dämmenden Zwischenlagen zwischen den beiden
Mänteln; Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Schalldämpferzylinders; Fig. 6 einen Querschnitt nach Linie VI-VI in Figur 5; Fig.
7 mögliche Blechbandformen für die Innenzylinder und 8 des Schalldämpfers nach Figuren
5 und 6; Fig. 9 einen Schnitt durch einen spiralgefalzten Schalldämpferzylindermantel,
dessen Bleche in Längsrichtung verlaufende, eingeprägte Rippen aufweisen.
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Die Aussenansicht des in Fig. 1 gezeigten Schalldämpferzylinders
zeigt den aus spiralig verlaufendem Blechband 10 gefertigten Aussen4tinder, über
den ebenfalls spiralig die Falznähte 11 verlaufen. Der Zylinder ist auf einer Dornfalzmaschine
hergestellt. Er ist in üblicher Weise beidseits durch Abschlußdeckel 12 und 13 verschlossen,
in die die Zu- bzw. Abführungsrohre 14,15 für die Auspuffgase eingeführt sind.
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Die Schnitt-darstellung der Figur 2 zeigt eine mögliche Verfalzung
der Ränder der aneinander grenzenden Blechstreifen 10. In den Zwickel, der sich
am Fälz auf der dem Falz 11 abgewandten Seite bildet, ist eine Metalldrahteinlage
17 eingeformt, so daß der Zwickel dicht verschlossen ist.
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Der Schnitt der Figur 3, der eine ähnliche Darstellung ist wie Figur
2, zeigt einen gefalzten Zylinder mit Doppelwand, bei dem die Einzelbänder 10a und
lOb dicht aufeinander liegen und so miteinander verfalzt sind, während Figur 4 ebenfalls
einen doppelwandigen Zylinder im Längsschnitt zeigt, bei dem Jedoch zwischen die
beiden Blechbänder l0a und lOb im Bereich zwischen den Falzen 11 eine isolierende
Zwischenlage 16 eingeführt ist. Dieser Schalldämpfer ist besonders gut schallisolierend.
Selbstverständlich kann auch bei den Ausführungen nach Figuren 3 und 4 der vorhandene
Zwickel an den
Falzstellen durch einen eingeformten Metalldraht
nach Art des Metalldrahtes 17 in Figur 2 geschlossen werden.
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Der Längsschnitt nach Figur 5 durch ein besonderes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Schalldämpfersen zeigt den sehr einfac1VAufbau, wobei der
überwiegende Teil der Einzelelemente des Schalldämpfers aus Rohren besteht.' Da
die spiral-gefalzten Rohre in unendlicher Länge hergestellt werden und das jeweils
benötigte Stück dann von den Rohren abgeschnitten wird, ist auch eine Anpassung
an verschiedene Schalldämpferlängen für entsprechenden Gasdurchsatz leicht möglich.
Die Zeichnung zeigt außerdem, daß für die drei äußeren Rohre der konzentrischen
Anordnung Blechstreifen gleicher Breite und für die beiden inneren Rohre wiederum
Blechstreifen gleicher Breite, die schmäler sind als diejenigen der äußeren Rohre,
verwendet~wurden. Der-insgesamt mit 20 bezeichnete Schalldämpfer besteht im wesentlichen
aus einem sp-iral-gefalzten Rohrmantel 21 mit aussenliegenden"'Fal'znähten 22, das
durch zwei eingeschweisste Endbleche 23 und 24 an seinen Enden verschlossen ist,
wobei jedoch zentrale Einführungslöcher für das Zuführrohr 25 des Gases und das
AtfUhrrohr 26 -in den Endblechen 23 bzw. 24 vorgesehen sind. Die eigentlic-he Schalldämpfungseinheit
im Innen des Zylinders 21 besteht aus mehreren konzentrisch angeordneten spiral-gefalzten
Rohren, die von innen nach-aus-sen
mit 27 bis 30 bezeichnet sind.
Diese Rohre werden zueinander und zum Aussenzylinder 21 konzentrisch durch zwei
Endbleche 31 und 32 gehalten, die Präge teile sind und konzentrische Stufenabsätze
aufweisen, die in die Rohrenden eingeschoben sind. Das eingangsseitig liegende Prägeteil
31 weist außerdem eine zentrale Öffnung auf, die das Zuleitungsrohr 25 schliessend
umgreift, während der Mittelabschnitt des ausgangsseitigen Prägestützteils 32 verschlossen
ist. Es bilden sich also Ringräume zwischen den Rohren 27, 28,- 29, 30 und 21 sowie
-eine zentrale Kammer 33.
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Die Ringräume sind von innen; nach aussen der Reihe nach mit 34 bis
37 bezeichnet. Der äußere Ringraum 37 ist mit-einerhinter dem Stützdeckel 32 liegenden
Kammer- 38,, dadurch verbunden, daß der Stützdeckel 32 nur mit Stegen gegen den
Aussenzylinder 21 abgestützt ist. Die Kammer 38 hat dann ihren Auslass-, durch das
Abgaberohr 26.
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In den Figuren 7 und 8 sind beispielhaft mögliche Ausführungsformen
für die Bleche wiedergegeben, aus denen die spiral gefalzten Rohre 27 bis 30 gebildet
sein können. Die schematisierte Wiedergabe des Schnittes VI-VI in Figur 5 zeigt,
daß. bei dem, dargestellten Ausführungsbeispiel Blec M nach Figur 7 verwandt sind.
Es ist durch die Linie 39 schematisch angedeutet, wie ein durch das Einlassrohr
25 eintretende Gasstrom mehrmals umgelenkt wird, bis er die Aussenkammer
37
erreicht, aus der er dann dem Auslassrohr 26 zuströmen kann. Durch die mehrfache
Umlenkung wird die erforderliche Schalldämpfung erzielt.
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Da die spiralgefalzten Rohre sehr formstabil und explosionssicher
sind, brauchen sie nur aus verhältnismäßig dünnen Blechen zu bestehen. Eine weitere
Stabilisierung des gesamten Schalldämpferkörpers stellen die tellerförmigen Stützbleche
31 und 32 dar, wobei das Blech 31 auf der Eingangsseite mit gewissem Abstand zum
Endblech 23 eingesetzt wird, damit das Zuführrohr 25 eine stabile Halterung im Schalldämpfer
hat. Eine vergleichbare Befestigung im Deckel 32 kann auch das Abführrohr 26 haben,
jedoch muß dann durch entsprechende Öffnungen in der Rohrwandung die Verbindung
des Rohrinnen zur Kammer 38 hergestellt werden.
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Das in der Figur 7 gezeigte Blech 40 ist mi Luftschlitzen 41 für
den Durchtritt der Gase versehen. Diese Luftschlitze geben dem durchströmenden Gas
eine gewisse Komponente in Umfangsrichtung der gefalzten Rohre. die Schlitze können
kurz vor dem Einlaufen der Bleche in die Rohrfalzmaschine eingedrückt werden.
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Das Blech 42 gemäß Figur 8 weist statt der Schlitze
eingestanzte
Löcher 43 auf. Es sind statt dessen auch ausgeklinekte Löcher oder dergleichen möglich.
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Die Figur 9 zeigt eine mögliche Prägung des Schalldämpferzylinders-Aussenmantelbleches,
der dem gesamten Schalldämpfer eine gewisse Längs elastizität verleiht, so daß vom
Motor kommende und-in der Rohrsäule entstehende Schwingungen gedämpft werden können.
Möglicherweise ergeben außerdem die Hohlräume der Rippen 44-eine weitere Komponente
zur Dämpfung des Geräusches.
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Gegenüber den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
sind zahlreiche Abwandlungen möglich, ohne daß dait der Grundgedanke der Erfindung
verlassen wird.