DE2341055A1

DE2341055A1 - Rohr

Info

Publication number: DE2341055A1
Application number: DE19732341055
Authority: DE
Inventors: Jan Martin Cleare; William Fillans Sykes; Anthony Joseph Weeden
Original assignee: Smiths Group PLC
Current assignee: Smiths Group PLC
Priority date: 1972-08-15
Filing date: 1973-08-14
Publication date: 1974-02-28
Also published as: US3903928A; JPS5035544A; BE803594A; GB1441742A; IT990244B; SE396439B; FR2331265A5

Description

Patentanwälte
Augsburg 31 · Postfach 242

Rehlingenstraße 8 PostsAeckkonto: München Nr. 745 39 645V37/UO/gn

SMITHS INDUSTRIES LIMITED Cricklewood Works
London/Großbritannien

Rohr

Die Erfindung betrifft ein Rohr,

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Rohr geschaffen, das ein inneres und ein äußeres, metallenes rohrförmiges Teil umfaßt, die zueinander konzentrisch sind, und eine Schicht aus schallschluckendem Material zwischen den rohrförmigen Teilen, wobei die rohrförmigen Teile quergewellt sind, wodurch das Biegen des Rohrs erleichtert wird, und wobei das innere Metallteil perforiert ist, während das äußere rohrförmige Teil im wesentlichen gasdicht ist und Eigenschaften besitzt, aufgrund deren es die Lage, in die es gebogen wird, beibehält.

Die Schicht aus schallschluckendem Material kann rohrförmig sein.

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Das schallschluckende Material kann aus Fasern und in diesem Falle auch aus Schlackenwolle, Glasfaser oder Metallwolle bestehen.

Mindestens eines der rohrförmigen Teile kann gebildet werden, indem ein Metallstreifen helixförmig gewickelt wird, wobei sich benachbarte Wicklungen gegenseitig überlappen.

Vorzugsweise verläuft mindestens ein Metallabstandsstück zwischen dem inneren und dem äußeren rohrförmigen Teil, um diese zueinander konzentrisch zu halten, wenn das Rohr gebogen wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Auspuff für ein Motorfahrzeug geschaffen, bei dem mindestens ein beträchtlicher Teil der Auspufflänge von einem Rohr der oben genannten Art gebildet wird.

Die Fläche zwischen den rohrförmigen Teilen kann an jedem Ende des Rohrs durch ein entsprechendes Endstück geschlossen werden.

Ein Rohr gemäß der vorliegenden Erfindung und zur Verwendung in einem Auspuff eines Motorfahrzeugs wird nun anhand eines Beispiels mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben; es zeigen

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Fig. 1 einen seitlichen Teilschnitt einer bestimmten Rohrform;

Fig. 2 einen schematischen, seitlichen Teilschnitt einer Maschine zur Herstellung eines Außenrohrs für das Rohr und zur Montage dieses Außenrohrs auf die anderen Teile des Rohrs;

Fig. 3 eine Reihe von Schemazeichnungen, die ein Verfahren erläutern, mit dem eine alternative Form eines metallenen Innenrohrs für' das Rohr hergestellt wird ;

Fig. k einen Längsschnitt durch ein Ende

des Rohrs mit einem darauf angebrachten Endstück;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch das andere

Ende des Rohrs mit einem darauf angebrachten Endstück;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine alternative Form des Rohrs mit dem Innenrohr nach Fig. 3.

Das Rohr in Fig. 1 umfaßt ein quergewelltes Innenrohr 10 aus Schmiedeeisen, ein quergewelltes Außenrohr 11 aus bleiüberzogenen Schmiedeeisen, und ein Rohr 12 aus schallschluckendem Material, das zwischen das metallene Innenrohr 10 und das metallene Außenrohr 11 gepackt ist. Das Innenrohr 10 ist perforiert. Das schallschluckende Material besteht zweck-

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mäßigerweise aus fasrigem Material, beispielsweise aus zusammengedrückter Schlackenwolle, Glasfaser oder Metallwolle.

Die metallenen Rohre 10 und 11 werden beide gebildet, indem ein Metallstreifen lielixförmig aufgewickelt wird. Im einzelnen wird das Innenrohr 10 aus einem Metallstreifen aus Schmiedeeisen gebildet, der zwischen geeeignet profilierte Rollen eingeführt wird. Diese verformen den schmiedeeisernen Streifen so, daß eine kontinuierliche Stufe 13 gebildet wird, die längs des Streifens verläuft, und daß an den Rändern des Streifens in entgegengesetzte Richtungen zeigende Flansche Ik und 15 ausgebildet werden. Die Stufe I3 wird in der Mitte der Streifenbreite ausgebildet, und die Richtungen der Flansche Ik und I5 sind so, daß im Querschnitt die eine Hälfte des Streifens U-förmig ist und die andere Hälfte des Streifens die Gestalt eines umgekehrten U besitzt. Vor dieser Profilierung des Metallstreifens wird der Streifen durch eine Lochstanze geleitet, welche zwei parallele Lochreihen im Streifen herstellt. Diese Reihen sind so angeordnet, daß eine Lochreihe in der Basis 'der U-förmigen Hälfte des Streifens und die andere Lochreihe in der Basis des umgekehrten U der anderen Hälfte des Streifens angebracht sind. Der profilierte Streifen wird zu einem Rohr verarbeitet, indem er helixförmig auf einen Dorn gewickelt wird, so daß benachbarte Wicklungen des Rohrs einander um weniger als die halbe Breite des profilierten Streifens überlappen. Bei jeder Wicklung des so gebildeten Rohrs liegt also zwischen dem nach innen gerichteten Flansch lk und der Stufe I3 (wie in Fig. 1 gezeigt) der nach außen gerichtete Flansch I5 einer be-

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nachbarten Wicklung des Rohrs. Zwischen dem nach außen gerichteten Flansch 15 und der Stufe 13 liegt der nach innen gerichtete Flansch Ik der anderen benachbarten Wicklung des Rohrs.

In Fig. 2 wird das Außenrohr Il aus einem Metallstreifen l6 gebildet, der eine Doppelschicht aus bleiüberzogenem Schmiedeeisen umfaßt. Dieser Streifen l6 wird helixförmig (in Richtung des Pfeiles 18) auf einen Dorn 17 gewickelt, wobei benachbarte Wicklungen des Streifens 16 einander um knapp die Hälfte der Breite des Streifens 16 überlappen. Das so gebildete Rohr wird dann zwischen ein äußeres Formteil 19 und ein inneres Formteil 20 (das vom Dorn 17 gebildet wird) eingeführt, die zusammenwirkende Gewinde besitzen. Die Formteile 19 und 20 werden zusammen in Richtung des Pfeiles 21 gedreht, so daß helixförmige Wellungen auf dem Rohr mit umgekehrtem Sinn wie der des helixförmig gewickelten Streifenmaterials gebildet werden. Das Rohr wird danach durch ein zweites, äußeres Formteil 22 geschickt, das zusammen mit dem Formteil 19 rotiert und ein Gewindefhat, das' im Rohr eingreift und die Steigung der helixförmigen Wellungen verringert. Die Maschine enthält auch einen Stoßdämpfer (nicht gezeigt), der auf das gewellte Rohr einwirkt, während es aus dem Formteil 22 austritt, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, daß sich das Rohr verdreht.

Außer zur Herstellung des Außenrohrs 11 wird die Maschine nach Fig. 2 auch dazu benutzt, das Rohr Il auf dem Metallrohr 10 und dem Rohr 12 aus schall-

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schluckendem Material anzubringen. Dies wird dadurch erreicht, daß beispielsweise das schallschluckende Material in Streifenform auf das Rohr 10 aufgewickelt wird, so daß die benachbarten Wicklungen des schallschluckenden Materials aneinander anstoßen, und daß danach das so gebildete, rohrartige Gebilde durch ein im Dorn I7 ausgebildetes Loch geführt wird. Wenn das Außenrohr H aus der Maschine austritt, kommt es mit dem rohrartigen Gebilde in Berührung und zieht dieses Gebilde durch den Dorn mit einer Geschwindigkeit, die gleich der Geschwindigkeit ist, mit welcher das Außenrohr von der Maschine geliefert wird.

Es ist wünschenswert, daß das schallschluckende Material zusammengedrückt wird, um die schallschlukkende Eigenschaft des Materials zu verbessern. Zu diesem Zweck wird das schallschluckende Material auf das Innenrohr IO unter Spannung aufgewickelt. Außerdem ist das obere Ende des Lochs im Dorn 17 nach innen konusförmig, so daß das schallschluckende Material weiter komprimiert wird und dadurch die Ausdehnung ausgeglichen wird, die stattfindet, wenn das schallschluckende Material aus dem Dorn 17 heraustritt.

Es hat sich herausgestellt, daß das Rohr nach Fig. 1 zur Verwendung als Auspuff eines Motorfahrzeugs geeignet ist. In Gebrauch gelangen die Schallwellen, die im metallenen Innenrohr erzeugt werden, durch das Innenrohr 10 in das schallschlukkende Material 12 und werden dort gedämpft. Es hat sich herausgestellt, daß ein solcher Auspuff die

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schallschluckenden Eigenschaften besitzt, die für den Auspuff eines Motorfahrzeugs erforderlich sind, und daß es deshalb nicht mehr nötig ist, den üblichen und ziemliph teueren Schalldämpfer (Auspufftopf) zu benutzen. Weiterhin ist das Rohr hinreichend biegsam, so daß es von Hand gebogen werden kann und deshalb ohne weiteres dann gebogen werden kann, wenn es in die Gestalt gebracht werden soll, die zum Motorfahrzeug paßt. Das Außenrohr 10 ist so eingerichta-t, daß das Rohr die Gestalt beibehält, in die es gebogen ist. Außerdem sind die Tiefe, die Gestalt und der Abstand der Wellungen im Außenrohr 11 so gewählt in Übereinstimmung mit dem Durchmesser und der Wanddicke des Rohrs, daß das Rohr über seine elastische Grenze hinaus ohne Knick gebogen werden kann.

Natürlich werden verschiedene Rohrdurchmesser gemäß der vorliegenden Erfindung benötigt, um zu verschiedenen Modellen und Arten von Motorfahrzeugen zu passen. Dazu wird vorgeschlagen, Trommeln mit Rohren von den verschiedenen, benötigten Durchmessern zu li&fern, so daß beispielsweise ein Mechaniker in einer Garage jeden Auspuff eines Motorfahrzeugs ersetzen kann, indem er nur die Trommel auswählt, auf der sich das Rohr mit dem benötigten Durchmesser befindet, und die entsprechende Rohrlänge abschneidet und danach das Rohr von Hand biegt, so daß es zum Motorfahrzeug paßt.

Das schallschluckende Material wird aus den schallschluckenden Materialien gewählt, welche

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die hohen Temperaturen und Druckwellen, die während der Verwendung des Rohrs als Auspuff auftreten, aushalten können.

Das Außenrohr kann einfach aus Schmiedeeisen sein anstatt aus bleiüberzogenem Schmiedeeisen. Außerdem ist ins Auge gefaßt, daß das Innenrohr und das Außenrohr aus galvanisiertem Eisen oder aus Edelstahlstreifen bestehen. Das metallene Aussenrohr kann auch aus einem Metallstreifen mit einer einzigen Schicht gebildet werden.

Der Metallstreifen l6 (Fig.2), der zur Herstellung des Außenrohrs H benutzt wird, kann auf einer Seite mit einer Schicht aus thermisch abbindendem Klebstoff überzogen sein, der bei der Arbeits— temperatur des Auspuffs aushärtet. Dieser Klebstoff verbessert nach dem Abbinden die gasdichte Versiegelung zwischen den Wicklungen des Außenrohrs und auch die Steifheit des Außenrohrs und damit des gesamten Rohrs.

Es ist notwendig, den ringförmigen Raum zwischen dem Innenrohr 10 und dem Außenrohr 11 an jedem Ende des abgeschnittenen Auspuffrohrstücks zu schließen. Dies wird mit tassenförmigen Endstücken erreicht, die mit Gewinde versehen sind, welche mit den Wellungen auf einem der Metallrohre 10 und 11 zusammenpassen. Das Endstück am Außenende des Auspuffs ist in Fig. k gezeigt und umfaßt ein tassenförmiges Metallteil 6O mit einem Gewinde, das mit den Wellungen auf dem Motorrohr

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zusammenarbeitet. Das Teil 6O trägt ein Rohr 61, das aus dem Ende des Auspuffs herausragt. Dieses herausragende Stück des Rohres 6l ist mit Chrom plattiert.

Bei einer Form der vorliegenden Erfindung wird das Rohr zur Bildung der vollständigen Auspufflänge verwendet. Es ist jedoch auch ins Auge gefaßt, daß bei bestimmten Motorfahrzeugen das unmittelbar dem Motor benachbarte Auspuffstück beibehalten wird. In diesen Fällen ist das Endstück am oberen Ende des Rohrs, das in Fig. 5 gezeigt ist, mit einer rohrförmigen Verlängerung versehen, welches das untere Ende der vom Motor kommenden Auspuffleitung umfaßt und so die Befestigung auf dieser Leitung mittels einer ringförmigen Klammer, welche ein Stück 63 der rohrförmigen Verlängerung 62 mit vergrößertem Durchmesser umgibt, ermöglicht.

Verschiedene andere Formen eines gasdichten Rohrs können zur Bildung des Außenrohrs 11 vorgesehen werden. Beispielsweise kann das Rohr geschweißt sein und in einem solchen Falle können die Wellungen im Metallstreifen gebildet werden, bevor er zur Bildung des Rohrs gebogen wird, oder nachdem das geschweißte Rohr gebildet worden ist.

Entsprechend können auch andere Formen des Innenrohrs IO benutzt werden. Beispielsweise kann das Rohr 10 nach dem Verfahren gebildet werden, das schematisch in Fig. 3 gezeigt ist. In Fig. wird der Metallstreifen zuerst perforiert, indem

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er durch eine Lochstanze geführt wird, und wird dann zwischen ein Paar von Profilrollern gebracht. Diese bilden, wie in Fig. ^a. gezeigt, an einem Rand des Streifens einen hochstehenden Flansch 30, am anderen Rand ein Stück 31 mit der allgemeinen Form eines umgekehrten U und eine Anzahl von Wellungen 32, die zwischen dem Flansch 30 und dem Stück 3I angeordnet sind und längs des Streifens verlaufen. Der profilierte Streifen wird helixförmig auf einen Dorn gewickelt (Fig.3b), so daß der hochstehende Flansch 30 bei jeder Wicklung des Streifens in das U-förmige Teil 3I einer benachbarten Wicklung eingreift. Dieser Flansch 30 kommt dann mit einem Formwerkzeug oder einer Rolle in Berührung, welche das Teil 3I und den Flansch 30 so übereinanderfalten, daß sich zwischen benachbarten Wicklungen des Rohres teilweise ein Saum ergibt (Fig.3c). Dieser Saum wird dadurch vervollständigt (Fig.3d), daß der Teil 31 mit einer Rolle auf den Flansch 30 gebogen wird.

Es ist ins Auge gefaßt, daß das Rohr mindestens ein Metallabstandsstück umfaßt, das zwischen dem Innenrohr 10 und dem Außenrohr 11 verläuft und diese Rohre zueinander konzentrisch hält, wenn das Rohr gebogen wird.

Beispielsweise kann die Form des Rohrs, welche ein gewelltes, geschweißtes Außenrohr und ein gewelltes Innenrohr, wie es mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben ist, besitzt, ein oder mehrere Metallabstandsstücke besitzen, die zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr des Gesamtrohres verlaufen. Ei-

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ne solche Rohrform ist in Fig. 6 gezeigt, wo das Außenrohr mit 50 und das Innenrohr mit 51 bezeichnet ist. Bei diesem Rohr ist eine Vielzahl von Metallringen 52 vorgesehen, die in Abständen zueinander entlang des Rohres angeordnet sind. Das schallschluckende Material ist in Form von rohrstücken 53 aus schallschluckendem Material vorgesehen, die zwischen den Metallringen 52 angeordnet sind.

Bei einer alternativen Anordnung werden die Ringe 52 durch einen einzigen, helixförmigen Streifen ersetzt, der auf dem Innenrohr 5I S^e~ bildet wird. Dies wird dadurch erreicht, daß das Innenrohr 51ι wie in Fig. 3b gezeigt, durch ein Paar von Formwerkzeugen oder Rollen geschickt wird, welche so auf das U-förmige Teil 52 wirken, daß sie es wie in Fig. Je gezeigt, zusammendrücken und eine nach außen stehende helixförmige Rippe 5k bilden. In diesem Falle hat das schallschluckende Material die Form eines Streifens und wird helixförmig auf das Innenrohr in der helixförmigen Vertiefung, die von der Rippe 5^ begrenzt wird, aufgewickelt.

- 12 Ansprüche

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Claims

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ANSPRUCHE

1/ Rohr mit einem metallenen Innenrohr und einem metallenen Außenrohr und einer dazwischen angebrachten Schicht aus schallsehlukkendem Material, wobei die Rohre zueinander konzentrisch sind und quergewellt sind, um das Biegen des Gesamtrohres zu erleichtern, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (10) perforiert ist und daß das Aussenrohr (ll) im wesentlichen gasdicht ist und Eigenschaften hat, aufgrund deren es die Gestalt, in die es gebogen ist, beibehält.

2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η-zeichnet, daß die Schicht (12) aus schallschluckendem Material röhrenförmig ist.

3· Rohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet, daß das schallschluckende Material aus Fasern besteht.

k. Rohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Rohre (10,11) durch helixförmiges Aufwickeln eines Metallstreifens gebildet ist, wobei die benachbarten Wicklungen einander überlappen.

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5. Rohr nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, das mindestens ein Metallabstandsstück (52) zwischen dem Innenrohr (10) und dem Außenrohr (11) verläuft und diese Rohre zueinander konzentrisch hält, wenn das Gesamtrohr gebogen wird.

6. Rohr nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von metallenen Abstandsstücken (52) vorgesehen sind, die ringförmig sind und in Abstand zueinander längs des Rohres angeordnet sind.

7. Rohr nach Anspruch 5» dadurch g e k e η η-zeichnet, daß das metallenen Abstandsstück eine nach außen zeigende helixförmige Rippe umfaßt, die auf dem Innenrohr (10) ausgebildet ist.

8. Auspuff für ein Motorfahrzeug, dadurch g ekennzeichnet, daß mindestens ein größerer Teil der Auspufflänge durch ein Rohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 gebildet wird.

9· Auspuff nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η-zeichnet, daß die Fläche zwischen den Rohren (10,11) an jedem Ende des Gesamtrohres durch ein entsprechendes Endteil (6θ bis 63) geschlossen ist.

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