DE19654618C1 - Einrichtung zur Schalldämmung in von gasförmigen Medien durchströmten Rohrsystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Schalldämmung in von gasförmigen Medien durchströmten Rohrsystemen, welche als rohrförmiger, wahlweise ummantelter Abschnitt des von dem Medium durchströmten Gaskanal ausge­ bildet ist.

Es ist bekannt, bei gasdurchströmten Rohranlagen, insbesondere bei Abgasan­ lagen von Brennkraftmaschinen, wie beispielsweise Auspuffanlagen von Kraft­ fahrzeugen, verschiedene technische Maßnahmen zur Minderung des durch die Gaswege übertragenen und in die Umwelt gelangenden Schalls zu ergreifen.

Die bekannteste und verbreiteste Maßnahme dieser Art betrifft den Einsatz von Schalldämpfertöpfen zwischen den die Gaswege bildenden Rohrab­ schnitten. In den Schalldämpfertöpfen werden Resonanzkammern ausgebildet, in welchen der in sie hineingelangende Schall durch Umwandlung in Wärme­ energie gedämpft wird. Die Erzeugung solcher Resonanzräume bedingt dabei in der Regel ein relativ großes Volumen des entsprechenden Schalldämpfertopfes, was sich insbesondere im Automobilbau, wo der am Kraftfahrzeug zur Ver­ fügung stehende Platz für eine Auspuffanlage sehr begrenzt ist, nachteilig auswirken kann. Deshalb wurden in der Vergangenheit bereits andere Maß­ nahmen vorgeschlagen, die diesen Nachteil verhindern sollen bzw. dazu beitragen können die Zahl erforderlicher Schalldämpfertöpfe zu verringern. So wurden unterschiedliche Lösungen vorgeschlagen, um die Rohre, durch die sich das Gas bewegt, in einer Weise auszubilden, daß sie schalldämmend wirken. Eine Möglichkeit hierzu besteht darin, in die gasführenden Rohre Schall­ hindernisse einzubringen, an denen der sich in der Strömungsrichtung des Gasstromes ausbreitende Schall reflektiert wird. Dies bringt jedoch den Nach­ teil mit sich, daß das Gas nicht ungehindert durch die Rohre strömen kann. Durch die eingebrachten Hindernisse treten Rückstaueffekte auf und durch an ihnen entstehende Verwirbelungen kommt es zu zusätzlichen Zugverlusten in dem durchzuleitenden oder abzuführenden Gasstrom.

Eine weitere bekannt gewordene Möglichkeit besteht darin, die Außenwandung der Abgasrohre zu strukturieren und auf diese Weise im Inneren des Rohres querschnittsverengende Bereiche zu erhalten, an denen es zu einer Brechung bzw. Teilreflexion des sich in dem Rohr ausbreitenden Schalles kommt. So finden insbesondere sogenannte Wellrohre vielfältig Einsatz in Abgasanlagen. In der DE 17 50 643 wird der Einsatz eines solchen schraubenförmig gewellten Rohres vorgeschlagen. Durch die dargestellte Rohrform mit einer periodischen Verminderung des Durchlaßquerschnittes werden in das Innere des Rohres ragende Flanken der Rohrwand geschaffen, welche als Schallreflektoren wirken und jeweils zu einer Teilreflexion des auftreffenden Schalls führen. Als nach­ teilig an dieser Form der Ausgestaltung eines Abgasrohres ist eine Verwir­ belung des sich durch das schraubenförmige Rohr bewegenden Gasstromes festzustellen. Der Gasstrom kann dadurch, daß er in Rotation versetzt wird, die Gaswege nicht ungehindert passieren.

Eine weitere Form eines Wellrohres ist durch die DE 35 05 401 bekannt geworden. Die Schrift offenbart, das Wellrohr so zu gestalten, daß die wellen­ förmige Strukturierung seiner Außenwand durch eine Wellung des gesamten Rohres mit einer größeren Periode überlagert wird. Gemäß der offenbarten technischen Lehre führt dies dazu, daß der dem Grunde nach kreisförmige Querschnitt des Rohres in bestimmten Abständen in eine Ellipsenform über­ geht, wobei sich über die Rohrlänge gesehen, die Ausrichtung der großen Halbachse der entstehenden elliptischen Querschnittsbereiche ständig verän­ dert. Auch hier ist davon auszugehen, daß diese Art der Ausformung eines Abgasrohres zu unerwünschten Verwirbelungen des durch das Rohr geleiteten Abgases führt. Zudem ist anzumerken, daß es durch die Überlagerung der Wellstruktur des Rohrmantels, welche eine kleine Periode aufweist, mit einer Wellung großer Periode zur Bildung von Rohrabschnitten kommt, deren mecha­ nische Festigkeit herabgesetzt ist. Solche Abschnitte betreffen die Bereiche des Rohres, an denen ein elliptischer Querschnitt mit einer minimalen kleinen Halbachse der Ellipse entsteht.

Durch die DE 32 11 027 wird eine Anordnung beschrieben, die diese genann­ ten Nachteile weitgehend vermeidet und so ausgestaltet ist, daß sie neben einer guten Schalldämmung auch die notwendige mechanische Festigkeit aufweist. Die Schrift offenbart ein Wellrohr, bei welchem jeweils zwischen dem Wellengrund und dem Wellenscheitel ein als Axialspalt ausgebildeter Ringspalt vorgesehen ist. Im Hinblick auf die Erreichung der angestrebten Wirkung ist diese Anordnung zwar als vorteilhaft anzusehen, jedoch ergibt sich bei der Herstellung eines solchen Rohres ein erhöhter Fertigungsaufwand. Insbeson­ dere, im Hinblick auf die heutige streng kostenoptimierte Fertigung industrieller Massenartikel, die gerade im Bereich der Produktion von Zulieferteilen für den Automobilbau besonders stark ausgeprägt ist, wird daher die Ausführung eines Abgasrohres in der durch die Schrift beschriebenen Form Spezialeinsatzfällen vorbehalten bleiben müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Schalldämmung bei gasführenden Rohrsystemen zur Verfügung zu stellen, welche eine wir­ kungsvolle Schalldämmung bei gleichzeitig nahezu ungehinderter Weiterleitung der Gase ermöglicht, eine hohe mechanische Stabilität aufweist und zudem einfach und kostengünstig herzustellen ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die vorgeschlagene Einrichtung als ein rohrförmiger, wahlweise ummantelter Abschnitt des Gas­ kanals ausgebildet ist, welcher durch eine gezielte Strukturierung seiner Außen­ wand abwechselnd eine transversale Komprimierung und Entspannung der sich in ihm ausbreitenden Schallwellen bewirkt, wobei dieser rohrförmige Abschnitt an den Orten stärkster transversaler Kompressionen der Schallwellen einen an die Form einer Zykloide angenäherten Querschnitt aufweist, während er an den Orten größter transversaler Entspannung der Schallwellen einen annähernd kreisförmigen Querschnitt besitzt. Die Orte, an denen das Rohr einen etwa kreisförmigen Querschnitt hat, weisen dabei einen solchen Abstand zueinander auf, daß das Doppelte dieses Abstandes einem ungradzahligen Vielfachen einer halben zu dämmenden Wellenlänge des Schalles entspricht. In den Bereichen zwischen den Orten stärkster transversaler Kompression und den Orten größter transversaler Entspannung ist das Rohr so ausgeformt, daß jeder an einer beliebigen Stelle gebildeter Querschnitt ebenfalls eine annähernd zykloidische Form aufweist, wobei die sich jeweils ergebende Querschnittsfläche von einem Ort stärkster transversaler Kompression hin zu einem Ort größter transversaler Entspannung von der zykloidischen Form allmählich in die Kreisform übergeht und sich dabei die Querschnittsfläche vergrößert. Alle Spitzen der an unter­ schiedlichen Orten gebildeten, zykloidenähnlichen Querschnittsflächen, weisen jedoch dabei stets den gleichen Abstand zur Längsmittenachse des rohrför­ migen Abschnittes auf, so daß eine durch die Spitzen verlaufende, zwei benachbarte Orte größter transversaler Entspannung verbindende Gerade paral­ lel zur Längsmittenachse des Rohren verläuft. Infolgedessen sind auf der Ober­ fläche des rohrförmigen Abschnittes, um dessen Umfang herum, mehrere, jeweils durch zwei benachbarte Orte größer transversaler Entspannung und durch zwei diese Orte verbindende Geraden begrenzte Facetten gebildet, die so ausgeformt sind, daß die Oberfläche des erfindungsgemäß strukturierten Rohr­ abschnittes, jeweils im Bereich einer Facette, sowohl bezogen auf die Längs­ richtung des Rohres, als auch quer zu dieser Richtung konkav gewölbt ist.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, das gasführende Rohr zur Schaf­ fung von sogenannten Spann- und Entspannkammer zu strukturieren, diese Strukturierung aber in einer Weise vorzunehmen, daß die mechanische Stabi­ lität nicht beeinträchtigt wird, oder sogar, wie es sich vorliegend zeigt, eine Verbesserung der Stabilität erreicht und außerdem ein nahezu ungehindertes Passieren des Gasstromes ermöglicht wird. Die Bildung der Spann- und Ent­ spannkammern bzw. von Übergängen zwischen Rohrabschnitten mit gerin­ gerem Querschnitt und solchen mit größerem Querschnitt führt zu Reflexionen einer sich in dem Rohr ausbreitenden Schallwelle. Jeder Übergang von einem größeren Rohrquerschnitt auf einen geringeren Querschnitt führt zu einer teil­ weisen Reflexion der diesen Übergang erreichenden Schallwelle, während wiederum der durch die Teilreflexion entstehende rücklaufende Wellenanteil an einem Übergang, der in Strömungsrichtung des Gasstroms betrachtet, ein Übergang von einem Bereich geringeren Querschnitts zu einem Bereich größe­ ren Querschnitts darstellt, erneut teilweise reflektiert wird und einen sich somit ebenfalls in der Strömungsrichtung des Gases ausbreitenden Wellenanteil bil­ det, der sich der ursprünglichen Schallwelle überlagert. Dabei ist es so, daß eine Schallwelle beim Übergang in einen Bereich mit einem größeren Quer­ schnitt unter Umkehr der Phase ihrer Schwingungslage reflektiert wird, wäh­ rend die Reflexion an einem Übergang zu einem Bereich geringeren Querschnitts gleichphasig erfolgt. Es kommt nun darauf an, eine Schallwelle mit definierter Wellenlänge an derartigen Übergängen so zu reflektieren, daß der aus der doppelten Reflexion resultierende und sich der ursprünglichen Schallwelle überlagernde Wellenanteil eine gegensätzliche Schwingungsphase zur ursprünglichen Welle aufweist und somit bei der Überlagerung eine teilwei­ se Auslöschung der Ursprungswelle und damit eine Verringerung ihrer Am­ plitude bewirkt. Dieses wird vorliegend für eine Schallwelle bestimmter Wellen­ länge dann erreicht, wenn der doppelte Abstand zwischen zwei benachbarten Orten größter transversaler Entspannung der Schallwelle, also zwischen zwei Orten, an denen die erfindungsgemäße Einrichtung einen kreisförmigen Quer­ schnitt aufweist, einem ungeradzahligen Vielfachen der Hälfte dieser Schallwel­ lenlänge entspricht.

Die Orte des erfindungsgemäß ausgebildeten Rohrabschnittes, die einen kreis­ förmigen Querschnitt aufweisen, werden durch mehrere, jeweils zwei auf der Rohraußenwand gebildete Facetten begrenzende Geraden miteinander verbun­ den, wobei sich diese Geraden als eine relativ scharfkantige Auffaltung der Rohraußenwand darstellen. Dabei ist es im Sinne der Erfindung, wenn diese Auffaltungen nicht durchgängig über die gesamte Länge der erfindungsge­ mäßen Einrichtung verlaufen, sondern Geraden, welche Facetten begrenzen, die in bezug auf die Rohrlängsrichtung benachbart angeordnet sind, zumindest teilweise auf dem Rohrumfang gegeneinander versetzt verlaufen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen außerdem die Orte mit kreisförmigen Querschnitt, an denen jeweils eine bezogen auf die transversale Richtung maximale Entspannung der Schallwellen erfolgt, zueinan­ der unterschiedliche Abstände auf. So wird erreicht, daß der Effekt der Schall­ minderung nicht nur bezogen auf eine bestimmte Schallwellenlänge begünstigt wird, sondern für ein breiteres Frequenzspektrum zum Tragen kommt.

Da der durch die abwechselnde Rohrverengung und Erweiterung erzielte Re­ flexionsgrad für eine Schallwelle jeweils abhängig ist vom Verhältnis der Quer­ schnittsflächen an den Übergängen und die Querschnittsfläche in den Berei­ chen transversaler Kompression von der Anzahl der auf der Rohroberfläche gebildeten Facetten, d. h. somit von der Anzahl der Spitzen des in diesem Bereich zykloidischen Querschnitts, ist es je nach dem vorliegenden Spektrum des zu dämmenden Schalles vorteilhaft, wenn die Anzahl der jeweils zwischen zwei benachbarten Orten transversaler Entspannung auf der Oberfläche der rohrförmigen Einrichtung ausgebildeten und auf dem Umfang verteilten Facetten unterschiedlich ist.

Es ist dabei auch im Sinne der Erfindung, die Facetten so auszubilden, daß die zwischen den Orten der größten transversalen Entspannung gebildeten Quer­ schnittselemente unsymmetrisch sind.

Zum Erhalt eines platzsparend einzubauenden Rohrsystems mit einem doppelt ausgelegten Gasweg, welches dennoch die angestrebten akustischen, strö­ mungstechnischen und mechanischen Vorteile aufweist, ist eine günstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung durch die Einordnung eines Mittelsteges gegeben. Eine beispielsweise in dieser Form gestaltete Abgasan­ lage bringt eine deutliche Platzersparnis gegenüber einer mit zwei nebenein­ anderliegenden Rohren ausgestatteten.

Gemäß einer weitern vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ein­ richtung läßt sich die erzielte Schallminderung bei ummantelten Rohren weiter verbessern, wenn das strukturierte Rohr auf seiner Außenwand eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen für den Schall aufweist. Liegt die Ummantelung insbesondere in den Bereichen geringeren, also zykloidischen Querschnitts nicht unmittelbar an dem Rohr an und ist hier eine entsprechende Durchtrittsöff­ nung für den Schall vorgesehen, so können Räume, die dann zwischen der Außenwand des Gaskanals und der Ummantelung gebildet sind, für den Teil der Schallwellen, die den Gasweg an einer solchen Durchtrittsöffnung verlas­ sen als Resonatorraum wirken und durch Dämpfung des in sie eintretenden Schalls zu einer weiteren Minderung des in die Umwelt abgegebenen Schalls beitragen.

Um die erfindungsgemäß vorgeschlagene Struktur des rohrförmigen Abschnitts zu erhalten, ist der Einsatz unterschiedlicher Strukturierungsmethoden denkbar. In Hinblick auf eine rationelle und kostenorientierte Fertigung ist es als beson­ ders vorteilhaft anzusehen, daß die beschriebene Struktur der erfindungsgemä­ ßen Einrichtung durch eine Beulstrukturierung erhältlich ist. Dabei wird ein in seinem Innern partiell abgestütztes Hohlprofil (Rohr) einem erhöhten Außen­ druck ausgesetzt, so daß sich in den nicht abgestützten Bereichen von Auffal­ tungen begrenzte Facetten der beschriebenen Art ausbilden. Im Bereich dieser Facetten weist dann ein Rohr ursprünglich kreisförmigen Querschnitts eine an eine Zykloide angenäherte Querschnittsform auf, während im Bereich der par­ tiellen Abstützungen die Kreisform im wesentlichen erhalten bleibt. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz dieses Strukturierungsverfahrens, wenn es darum geht, Rohre für unterschiedlichste Einsatzfälle entsprechend den jeweiligen Erfordernissen bzw. dem jeweils zu dämmenden Frequenzspektrum zu fertigen, da es das Verfahren sehr einfach ermöglicht, die jeweils gewünschte Struktur, beispielsweise durch entsprechende Beabstandung der Stützpunkte für die Verformung zu erhalten.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Dämmung des Schalls in Rohrsy­ stemen, die von einem gasförmigen Medium durchströmt sind, wird eine tech­ nische Lösung bereitgestellt, die eine sehr effiziente Schalldämmung in derar­ tigen Systemen ermöglicht, ohne daß dabei der Gasstrom durch die Rohre behindert wird. Zudem zeichnet sich die vorgeschlagende Strukturierung in besonderer Weise dadurch aus, daß die Vorteile einer Schalldämmung durch eine periodische Veränderung des Rohrdurchmessers genutzt werden, ohne die mechanische Stabilität des Rohres zu beeinträchtigen. Die Einrichtung ist daher besonders geeignet, je nach dem erforderlichen Einsatzzweck voluminöse Schalldämpfertöpfe zu ersetzen bzw. deren Funktionsweise wirkungsvoll zu ergänzen. Im Gegensatz zu den bisher bekannt gewordenen technischen Lösungen führt die beschriebene Strukturierung insbesondere an den Stellen einer Querschnittsverengung nicht zur Ausbildung mechanischer Schwach­ punkte. Es ist im Gegenteil so, daß die auf der Rohroberfläche ausgebildete Facettenstruktur zu einer weiteren Stabilisierung des Systems führt. Daher ist es denkbar, die Rohre für die Gaskanäle bei Verwendung dieser Struktur dünn­ wandiger auszubilden. Die Periodizität der Struktur ermöglicht es, einerseits durch aufeinanderfolgende Teilreflexionen einen hohen Dämmungsgrad zu erzielen und andererseits durch eine spezielle Wahl der Abmessung für die Periode den an die Umwelt abgegebenen Schall in einem breiten Frequenzspek­ trum zu mindern. Die genaue Auslegung der Struktur hängt selbstverständlich vom jeweiligen Einsatzfall ab. Kommt es darauf an, im wesentlichen selektiv eine Wellenlänge des Schalls zu dämmen, so wird man die Struktur auf diese spezielle Wellenlänge abstimmen, d. h. den Abstand der Orte größter transver­ saler Entspannung so wählen, daß das Doppelte des Abstandes stets einem ungeradzahligen Vielfachen der Hälfte dieser einen selektiven Wellenlänge entspricht. Bei der Fertigung eines solchen Rohrabschnittes mittels Beulstruktu­ rierung ist dieses durch gleiche Beabstandung der partiellen Stützstellen sehr einfach zu bewerkstelligen. Auf der Oberfläche des Rohres entsteht dann eine sehr gleichmäßige Struktur, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Anzahl der zwischen zwei Orten maximaler Entspannung auf dem Umfang angeordneten Facetten über die gesamte Rohrlänge immer gleich ist. Die die jeweiligen Fa­ cetten begrenzenden Auffaltungen bilden Geraden, die auf dem Umfang in den jeweils benachbarten Bereichen zueinander versetzt angeordnet sind. Ist es erforderlich, den Schall für ein breiteres Frequenzspektrum zu mindern, so ist dies bei der Fertigung mittels Beulstrukturierung problemlos durch eine variable Beabstandung der Stützpunkte zu gewährleisten. Die Mechanismen, durch welche die Form und die Anzahl der sich auf der Rohroberfläche ausbilden­ den Facetten bestimmt wird, sind für diese Art der Fertigung bekannt, so daß mit geringem technischen Aufwand erfindungsgemäße Rohre für die unter­ schiedlichsten Einsatzfälle gefertigt werden können. Die dabei entstehenden Strukturen bewirken, daß das Rohr äußerst stabil gegenüber radial wirkenden Biege- und Scherkräften sowie angreifenden Torsionskräften ist.

Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 Einen Teilbereich der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Fig. 2 Einen Querschnitt der Einrichtung nach Fig. 1 in einem Bereich der transversalen Kompression des Schalls an der Stelle X.

Fig. 3 Einen anderen möglichen Querschnitt in einem Bereich der transver­ salen Kompression des Schalls für eine erfindungsgemäße Einrichtung mit unsymmetrischer Oberflächenstruktur.

Die Fig. 1 zeigt einen Teilbereich einer erfindungsgemäß ausgebildeten Einrich­ tung. Die erkennbare Struktur setzt sich in einer Länge entsprechend dem vorgesehenen Einsatzfall über die weitere Längsausdehnung der Einrichtung periodisch fort. Bei der dargestellten Ausbildungsform handelt es sich um einen nicht ummantelten rohrförmigen Abschnitt 1 mit gleichmäßiger Oberflächen­ struktur, wie er insbesondere zur Minderung eines Schalls mit einem schmal­ bandigen Frequenzspektrum bzw. vorzugsweise Dämmung einer selektiven Wellenlänge einzusetzen ist. Die Orte 3, 3′, 3′′ größter transversaler Entspan­ nung der Schallwellen sind daher, wie ersichtlich zueinander im gleichen Abstand ausgebildet. Ihr Abstand korrespondiert dabei mit der im vorgese­ henen Einzahlfall zu dämmenden Wellenlänge des Schalls. Das Doppelte dieses Abstandes entspricht einem ungradzahligen Vielfachen der Hälfte dieser Wellen­ länge, so daß es durch mehrfache Reflexion der sich durch das Rohr bewe­ genden Schallwelle zu einer Überlagerung mit aus diesen Reflexionen resultie­ renden und sich mit entgegengesetzter Schwingungsphase fortpflanzenden Wellen kommt. Dies führt zu einer deutlichen Abschwächung der Schallampli­ tude durch eine teilweise Auslöschung der Wellen unterschiedlicher Schwin­ gungsphase. Bei Versuchsanordnungen mit regelmäßiger und auf eine selektive Wellenlänge ausgelegter Struktur konnte für Rohre mit fünf Perioden (P) eine Einfügedämpfung von 15 bis 20 dB ermittelt werden. Die Reflexionen erfolgen im wesentlichen in Bereichen signifikanter Querschnittsänderungen. Dabei ist die Struktur so gestaltet, daß diese Querschnittsänderungen nicht zu Lasten der mechanischen Stabilität der Einrichtung gehen. Die mechanische Stabilität wird insbesondere durch die der Struktur eigenen Querschnittsformen und die Art ihres Ineinanderübergehens erreicht. Die Orte 3, 3′, 3′′ größter transver­ saler Schallentspannung weisen einen annähernd kreisförmigen Querschnitt auf und sind untereinander durch die Geraden 4, 4′ einer Auffaltung verbunden. Jeweils begrenzt durch zwei Geraden 4, 4′ und die Orte 3, 3′, 3′′ sind auf der Rohroberfläche Facetten 5 ausgebildet. In Richtung der Rohrlängsachse ist die Rohroberfläche, wie erkennbar, konkav gewölbt. Dies gilt ebenso, wie aus den Fig. 2 und 3 erkennbar für eine Richtung quer zur Längsachse. In den Bereichen der Schallkompression führt diese Ausbildung der Facetten 5 dazu, daß jeder zwischen den Orten 3, 3′, 3′′ betrachtete Querschnitt des Rohres eine annähernd zykloidische Form aufweist. Die die Orte 3, 3′, 3′′ größter trans­ versaler Entspannung des Schalls verbindenden Geraden 4, 4′ verlaufen jeweils durch die Spitzen der sich im Querschnitt ergebenden Zykloiden. Vorliegend sind die Geraden 4, 4′, welche jeweils in Längsrichtung zueinander benach­ barte Facetten 5 begrenzen auf dem Umfang zueinander versetzt angeordnet.

Dies führt zu einer besonders hohen mechanischen Stabilität der Einrichtung, die trotz der Strukturveränderung auch größeren Biege-, Scher- und Torsions­ kräften widerstehen kann.

Durch die Schaffung von in den wiedergebenen Figuren nicht dargestellten Durchtrittsöffnungen für den Schall in der Außenwand des Rohres kann die schallmindernde Wirkung des Rohres, wenn dieses ummantelt ist vergrößert werden, indem insbesondere in den Bereichen der Schallkompression zwischen der Außenwand und einem hier nicht dargestellten Mantel Resonanzräume für den Schall gebildet werden. Diese Durchtrittsöffnungen, beispielsweise in Form von Bohrungen wären dann zweckmäßiger Weise, bezogen auf die durch den Pfeil angedeutete Strömungsrichtung des Gases, im Bereich des Übergangs von einem Ort 3, 3′, 3′′ größter transversaler Entspannung des Schalls auf einen Bereich der Schallkompression vorzusehen.

In den Fig. 3 und 4 sind mögliche Querschnitte der erfindungsgemäßen Einrich­ tung in den Bereichen der transversalen Kompression des Schalls dargestellt. In jedem Falle handelt es sich bei diesen Querschnitten erfindungsgemäß um zykloidenähnliche Formen, die dadurch gebildet sind, daß die Facetten 5 auf der Rohroberfläche auch quer zur Rohrlängsrichtung eine konkave Wölbung aufweisen. Von der im jeweiligen Bereich auf dem Rohrumfang gebildeten Anzahl der Facetten 5 und deren Abmessungen hängt die Anzahl der Spitzen und die Regelmäßigkeit eines solchen zykloidenähnlichen Querschnitts ab. Die in der Fig. 2 dargestellte regelmäßige Querschnittsform ergibt sich für einen Bereich der Schallkompression, in dem fünf Facetten 5 gleicher Form und Größe ausgebildet sind, während der in Fig. 3 dargestellte Querschnitt sich entsprechend bei einer unregelmäßigen Oberflächenstruktur ergibt. Im Falle der Bildung sehr breiter Facetten 5 kann die konkave Wölbung zwischen den Spitzen des annähernd zykloidenförmigen Querschnittselementes dabei auch abschnittsweise annähernd geradlinig verlaufen.

Die für den jeweiligen Einsatzfall günstige Form ist insbesondere bei einer Herstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung mittels der Beulstrukturierung mit verhältnismäßig geringem Aufwand zu erhalten. Durch die Materialstärke der Rohrwandung, den Rohrdurchmesser und eine geeignete Beabstandung partieller Abstützpunkte bei der Strukturierung des Rohres durch äußere Druckeinwirkung wird dabei die Anzahl und die Größe der auf der Rohrober­ fläche ausgebildeten Facetten 5, damit das Verhältnis der Querschnittsflächen der Orten 2, 2′, 2′′ maximaler Kompression und zu denen der Orte 3, 3′, 3′′ größter transversaler Entspannung und letztendlich das akustische Verhalten der Einrichtung bestimmt.

Bezugszeichenliste

1 rohrförmiger Abschnitt
2, 2′, 2′′ Ort maximaler Kompression des Schalls
3, 3′, 3′′ Ort größter Entspannung des Schalls
4, 4′ Gerade
5 Facette
6 Querschnittselement
7 Längsmittenachse
8 Spitze
P Periode

Claims (8)

1. Einrichtung zur Schalldämmung in von gasförmigen Medien durchströmten Rohrsystemen, welche als rohrförmiger, wahlweise ummantelter Abschnitt des Gaskanals ausgebildet ist, wobei dieser Abschnitt durch eine Struk­ turierung seiner Außenwand in Bereiche unterteilt ist, in denen die sich im Gaskanal in axialer Hauptrichtung ausbreitenden Schallwellen transversal wechselnd komprimiert und entspannt sowie longitudinal mehrfach reflek­ tiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Abschnitt (1) jeweils an Orten (2; 2′; 2′′) stärkster transversaler Kompression der Schall­ wellen einen an die Form einer Zykloide angenäherten Querschnitt und an Orten (3; 3′; 3′′) der größten transversalen Entspannung der Schallwellen einen annähernd kreisförmigen Querschnitt aufweist und daß das doppelte des Abstandes zweier benachbarter Orte (3; 3′; 3′′) einem ungradzahligen Vielfachen einer halben zu dämmenden Wellenlänge des Schalls entspricht und jedes zwischen den Orten maximaler Entspannung (3; 3′; 3′′) gebil­ dete Querschnittselement (6) ebenfalls annähernd die Form einer Zykloide aufweist, wobei sich der Flächeninhalt dieser annähernd zykloidenischen Querschnittelemente (6) jeweils im Verlauf von einem der Orte (2; 2′; 2′′) maximaler Kompression hin zu einem der Orte (3; 3′; 3′′) größter Entspan­ nung vergrößert, während alle die Spitze (8) eines annähernd zykloidischen Querschnittselementes (6) bildenden Punkte stets den gleichen Abstand zur Längsmittenachse (7) des rohrförmigen Abschnittes (1) aufweisen und eine durch diese Punkte verlaufende, zwei benachbarte Orte (3; 3′ 3′′) größter transversaler Entspannung verbindende Gerade (4; 4′) parallel zur Längsmittenachse (7) verläuft, so daß auf der Oberfläche des rohrförmigen Abschnittes (1), um dessen Umfang herum, mehrere jeweils durch zwei benachbarte Orte (3; 3′ 3′′) größer transversaler Entspannung und durch zwei diese verbindende Geraden (4; 4′) begrenzte Facetten (5) gebildet sind und die Oberfläche des Abschnittes (1) jeweils im Bereich einer Fa­ cette (5) sowohl bezogen auf die Längsrichtung des Abschnittes (1), als auch quer zu dieser Richtung konkav gewölbt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindestens ein Teil der Geraden (4) und (4′), welche in bezug auf die Längsrichtung des rohrförmigen Abschnittes (1) benachbart angeordnete Facetten (5) begrenzen, auf dem Umfang des rohrförmigen Abschnittes (1) gegenein­ ander versetzt verlaufen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Orte (3; 3′; 3′′) der größten transversalen Entspannung der Schallwellen zueinander unterschiedliche Abstände aufweisen.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der jeweils zwischen zwei benachbarten Orten (3; 3′; 3′′) auf der Oberfläche des rohrförmigen Abschnittes (1) ausgebildeten und auf dem Umfang verteilten Facetten (5) unterschiedlich ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zwischen den Orten (3; 3′; 3′′) der größten transversalen Entspannung gebildeten Querschnittselemente (6) unsymmetrisch sind.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den rohrförmigen Abschnitt (1) ein Mittelsteg eingeordnet ist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein ummantelter, rohrförmiger Abschnitt (1) auf seiner Außenwand eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen für den Schall auf­ weist und jeweils im Bereich einer solchen Durchtrittsöffnung zwischen der Außenwand des röhrförmigen Abschnittes (1) und seiner Ummantelung ein Resonatorraum ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zur Ausbildung von Orten (2; 2′; 2′′) stärkster trans­ versaler Kompression der Schallwellen mit einer annähernd zykloidischen Querschnittsform und Orten (3; 3′; 3′′) der größten transversalen Entspannung der Schallwellen mit kreisförmigem Querschnitt führende Struktur der Außenwand des rohrförmigen Abschnittes (1) durch eine Beulstrukturierung erhältlich ist.