DE19611516A1 - Mineralwoll-Formteil für Schalldämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Formteil aus Mineralwolle zur Ausfüllung des Raumes zwischen einem Abgas führenden Rohr oder Rohrsystem und einem äußeren Gehäuse bei einem Schalldämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge.

Bei der konstruktiven Gestaltung von Schalldämpfung kommt es darauf an, die Schallenergie der heißen Abgase weitgehend zu vernichten, indem man die Schallwellen in geeigneter Weise reflektiert und absorbiert. Dazu sind die gasführenden Rohre und Rohrsysteme im Bereich des durch ein äußeres Gehäuse begrenzten Schalldämpfers mit meist empirisch festgelegten Durchbrechungen versehen, durch die das Abgas in den Raum zwischen Rohr bzw. Rohrsystem und Gehäuse expandieren kann. Da dieser Raum mit einer Packung aus Mineralwolle gefüllt ist, werden die Gasschwingungen und damit auch die Schallwellen wirksam gedämpft.

Die schalldämpfende Wirkung bleibt selbstverständlich nur so lange erhalten, wie die Mineralwoll-Füllung vorhanden ist und im wesentlichen den ihr zugewiesenen Raum vollständig ausfüllt. Mineralwolle wird vor allem deswegen verwendet, weil sie in der Herstellung billig ist und die erforderliche Korrosions- und Temperaturbeständigkeit gegenüber den heißen Abgasen aufweist. Mineralwolle ist jedoch nicht besonders elastisch, so daß die einzelnen Fasern leicht brechen und aus dem Verbund herauswandern können, wenn ihre Faserlänge kurz genug ist. Dies muß im Hinblick auf ein Nachlassen der Schalldämpfung, insbesondere aber deswegen verhindert werden, weil die Faserbruchstücke nicht mit den Abgasen ausgestoßen werden dürfen, um eine unübersehbare Belastung und Schädigung der Umwelt und letztlich auch gesundheitliche Risiken zu vermeiden.

Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, das aus Mineralwolle bestehende Füllmaterial für Schalldämpfer zu stabilisieren, in Form zu halten und nach außen abzuschließen.

Eine durchgehende Kunstharzbindung der Formteile kann allenfalls für die Herstellungs- und Montagephase Abhilfe schaffen, weil auch hitzebeständige Kunstharzbinder auf Dauer den in Abgas-Schalldämpfern auftretenden Temperaturen nicht gewachsen sind und den Zerfall der Formteile nicht verhindern können.

Man hat daher auch schon vorgeschlagen (vgl. DE 32 05 185), zwischen dem perforierten Rohr und der Mineralwoll-Füllung ein Metallgewebe anzuordnen, das einerseits noch genügend durchlässig für die Schallwellen ist, andererseits aber dicht genug, um den Austrag von Faserbruchstücken der Mineralwoll-Füllung über den Abgasstrom zu verhindern. Diese Lösung ist nicht nur teuer, weil das Metallgewebe korrosionsbeständig sein muß, sie beeinflußt auch die Dämpfungscharakteristik, so daß weitere Maßnahmen erforderlich sind, um quantitativ und qualitativ die gleiche Schalldämmung zu erzielen, wie bei einer Ausführungsform ohne Metallgewebe.

Hinzu kommt, daß dieser bekannte Vorschlag und viele andere praktisch nur für solche Fälle brauchbar ist, bei denen das Abgas-führende System im Bereich des Schalldämpfers aus einem geraden Rohrabschnitt besteht. Vielfach werden im Hinblick auf eine effektive und wenig Bauraum beanspruchende Schalldämmung in diesem Bereich nicht lineare sondern mehr oder weniger kompliziert geformte perforierte Rohrabschnitte vorgesehen, während das äußere Gehäuse meist aus einem zylindrischen Teil mit kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt und senkrecht zur Längsachse angeordneten Endwänden besteht. Dementsprechend müssen die Mineralwoll-Formteile angepaßt werden, wobei man häufig nicht einmal mehr mit zwei Halbschalen auskommt, sondern drei oder mehr Formteile vorsehen muß, um die angestrebte Ausfüllung des Zwischenraumes funktionell und herstellungstechnisch optimieren zu können, was bei der Serienfertigung großer Stückzahlen von Schalldämpfern für Kraftfahrzeuge von besonderer wirtschaftlicher Bedeutung ist.

Es besteht somit die Aufgabe, Formteile der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie möglichst kostengünstig hergestellt werden können und ohne daß die prinzipiell guten Schalldämmungseigenschaften von Mineralwolle durch Kaschierungen mittels anderer Stoffe verändert oder gar eingeschränkt werden und ohne daß ein Austritt von Faserbruchstücken über den Abgasstrom gefürchtet werden muß.

Diese Aufgabe konnte überraschenderweise dadurch gelöst werden, daß die Mineralwolle zumindest im Bereich der inneren, dem Rohr oder Rohrsystem angepaßten Oberfläche des Formteils eine faserbindende Versiegelung aus einem nicht brennbaren, hitzebeständigen Material aufweist.

Als Material für die Versiegelung hat sich insbesondere eine Wasserglaslösung bewährt, die durch Sprühen, Tauchen oder Druckimprägnierung aufgebracht wird und nach der Verfestigung eine hervorragende Faserbindung ergibt, die über die übliche Lebensdauer eines Schalldämpfers allen äußeren Beanspruchungen standhält. Nicht zu erwarten war, daß Wasserglaslösungen, die bereits in den verschiedensten Anwendungsgebieten zum Einsatz kommen, den hohen Temperaturen und insbesondere den enormen mechanischen Beanspruchungen durch die Schallwellen und die Erschütterungen in Kraftfahrzeugschalldämpfern standhalten würden, da sie im verfestigten Zustand selbst nicht besonders elastisch sind und ihr Austrocknungsgrad bzw. eine ggf. günstige Restfeuchte wegen der hohen Abgastemperaturen nicht beeinflußbar sind.

Für die Herstellungs- und Montagephase können die Formkörper bedarfsweise durchgängig und zusätzlich mit einem thermoplastischen Binder stabilisiert werden, der nicht temperaturbeständig sein muß und bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Schalldämpfers verfällt.

Andererseits kann man auch die gesamte Oberfläche des aus Mineralwolle bestehenden Formkörpers mit einer faserbindenden Versiegelung aus einem nicht brennbaren, hitzebeständigen Material versehen. Ferner ist es möglich, den Formkörper zumindest auf seiner äußeren, dem Gehäuse angepaßten Oberfläche mit einer Kaschierung in Form einer Folie, eines Gewebes oder Netzes zu versehen.

Nach einer weiteren Abwandlung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß der Formkörper aus einer Mineralwolle besteht, die bei ihrer Herstellung mit einer Wasserglaslösung besprüht worden ist.

Schließlich umfaßt der Erfindungsgedanke auch den Fall, daß die Füllung für den Raum zwischen einem Abgas-führenden Rohr oder Rohrsystem und einem äußeren Gehäuse bei einem Schalldämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge aus zwei oder mehreren Formteilen nach den Ansprüchen 1 bis 8 bestehen muß, die so aufeinander abzustimmen sind, daß sie als Gesamtheit den Raum zwischen Rohr oder Rohrsystem und Gehäuse ausfüllen.

Weitere Einzelheiten werden anhand des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Formteil 1, das im einfachsten Fall aus einer zylindrischen Halbschale bestehen kann und durch die Trennflächen 2, die Stirnflächen 3 sowie die innere Fläche 4 und die äußere Fläche 6 begrenzt ist. Erfindungsgemäß ist zumindest die innere Oberfläche 4, die im montierten Zustand einem perforierten, gasführenden Rohr gegenüberliegt, mit einer faserbindenden Versiegelung 5 versehen, die bedarfsweise mehr oder weniger tief in das aus Mineralwolle bestehende Formteil 1 hineinreicht.

Auf die gleiche Weise können selbstverständlich auch die Trennflächen 2, die Stirnflächen 3 und die äußere Oberfläche 6 versiegelt werden, wenn insoweit keine anderen Maßnahmen getroffen sind und auch an diesen Flächen der Austritt von Faserbruchstücken verhindert werden muß. Selbstverständlich ist auch, daß beliebig geformte Teile zur Füllung des Raumes zwischen gasführendem System und dem äußeren Schalldämpfergehäuse mit Mineralwolle eine Oberflächenversiegelung nach der Erfindung erhalten können, denn im Stand der Technik ließe sich für jeden Anwendungsfall ein geeignetes Auftragsverfahren für das Versiegelungsmittel finden.

Claims (10)

1. Formteil aus Mineralwolle zur Ausfüllung des Raumes zwischen einem Abgas führenden Rohr oder Rohrsystem und einem äußeren Gehäuse bei einem Schalldämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralwolle zumindest im Bereich der inneren, dem Rohr oder Rohrsystem angepaßten Oberfläche (4) des Formteils (1) eine faserbindende Versiegelung (5) aus einem nicht brennbaren hitzebeständigen Material aufweist.

2. Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versiegelung aus einer verfestigten Wasserglaslösung besteht.

3. Formteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Versiegelung aus einer durch Aufsprühen aufgebrachten und anschließend verfestigten Wasserglaslösung besteht.

4. Formteil nach Anspruch 3, jedoch mit der Maßgabe, daß die Wasserglaslösung durch Tauchen aufgebracht wurde.

5. Formteil nach Anspruch 3, jedoch mit der Maßgabe, daß die Wasserglaslösung im Wege der Druckimprägnierung aufgebracht wurde.

6. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Mineralwolle bestehende Formkörper (1) durchgehend mittels eines thermoplastischen Bindemittels stabilisiert ist.

7. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Oberfläche (2, 3, 4, 6) des aus Mineralwolle bestehenden Formkörpers (1) eine faserbindende Versiegelung (5) aus einem nicht brennbaren, hitzebeständigen Material aufweist.

8. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (1) zumindest auf seiner äußeren, dem Gehäuse angepaßten Oberfläche (6) eine Kaschierung in Form einer Folie, eines Gewebes oder Netzes aufweist.

9. Formteil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (1) aus einer Mineralwolle besteht, die bei ihrer Herstellung mit einer Wasserglaslösung besprüht worden ist.

10. Füllung für den Raum zwischen einem Abgas-führendem Rohr oder Rohrsystem und einem äußeren Gehäuse bei einem Schalldämpfer, insbesondere für Kraftfährzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung aus zwei oder mehreren Formteilen nach den Ansprüchen 1 bis 9 besteht, die so aufeinander abgestimmt sind, daß sie als Gesamtheit den Raum zwischen Rohr oder Rohrsystem und Gehäuse ausfüllen.