DE2419994C3 - Schwingungen absorbierendes Rohrstück - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schwingungen absorbierendes Rohrstück für Leitungen, die pulsierende Gasströme führen, mit zwei ineinanderliegenden, aus gerillten Blechstreifen gegenläufig gewickelten Rohrstrecken, die mit geringfügig unterschiedlichem Durchmesser ineinandergestecki sind, wobei an beiden Enden des Rohrstücks Anschlußmuffen vorgesehen sind, an welche Rohrstrecken befestigt sind.

Rohrleitungen, in denen Gase fortgeleitet werden, können durch die Schwingungen der Gassäule selbst zum Schwingen angeregt werden. Sie können aber auch durch Fremderregung z. B. durch einen federnd gelagerten Motor zum Schwingen gebracht werden. Auf jeden Fall sind mechanische Schwingungen eines Rohrleitungssystems unerwünscht, weil dadurch nicht nur die Verbindungen und Richtungsänderungen der Rohre sehr stark beansprucht werden, sondern auch eine erhebliche Beanspruchung der Aufhängung der Rohre stattfindet. Durch konstruktive Maßnahmen muß die Aufhängung der Rohre besonders ausgebildet sein, damit vermieden wird, daD die Schwingungen der Rohre sich über die Aufhängung hinweg fortsetzen. ω

Es sind schon verschiedene Anordnungen bekannt geworden, um Schwingungen von Rohrleitungen fernzuhalten oder in Rohrfeitungen unmittelbar erzeugte Schwingungen zu absorbieren.

Durch die DE-OS 19 05 460 ist bereits ein Schalldämpferzylinder bekannt geworden, der aus zweitägigen Blechstreifen mit schallisolierender Zwischenschicht spiralig gewickelt ist und deren Blechstreifen an der spiralförmig verlaufenden Stoßlinie des Wickels durch Falzung verbunden sind. Durch die Falzung sind Außenwand und Innenwand des Schalldämpferzyunders miteinander fest verbunden, wodurch Schwingungen in Richtung des Schalldämpferzylinders ungedämpft übertragen werden.

In der DE-OS 21 50 580 ist eine Rohrleitiuig beschrieben, die aus zwei oder mehreren ineinanderliegenden aus Blechstreifen gewickelten Rillenrohren bestehen, von denen jeweils einander benachbarte gegenläufig gewickelt sind. Die Enden der ineinanderliegenden Rohre sind miteinander verbördelt und mit Befestigungsstutzen versehen, die die Verbördelung von innen und außen umgreifen. Bei dieser Konstruktion liegt ein unmittelbarer Obergang zwischen dem die Schwingungen absorbierenden Teil des Rohres und dem mit den anschließenden R&hrschüssen fest verbundenen Enden des Rohres vor. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß bei gleichmäßiger Ausbildung des Rohres als Faltenbalg oder gewickeltes und gerilltes Rohr die Einwirkung der Schwingungen über die Länge des Rohrstückes sehr ungleichmäßig verteilt ist Die aus einem anschließenden Teil der Rohrleitung kommenden mechanischen Schwingungen beanspruchen den unmittelbar benachbarten Teil des die Schwingungen absorbierenden Rohres wesentlich stärker, sie können auch zu Resonanzfrequenzen führen. In vielen Fällen kommt es zu einer Überbeanspruchung und einer Zerstörung des schwingungsabsorbierenden Rohres.

Hier setzt der Gedanke der Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, ein Schwingungen absorbierendes Rohrstück für Leitungen mit pulsierenden Gasströmen zu schaffen, dessen absorbierende Wirkung im Vergleich zu den bekannten Rohrleitungen dadurch wesentlich verbessert ist, daß beide mit Anschußmuffen versehenen Rohrenden frei schwingen können, ohne jedoch die Schwingungen infolge gegenseitiger Dämpfung auf das jeweils andere Rohrende zu übertragen. Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung an einem Schwingungen absorbierenden Rohrstück für Leitungen der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß an der einen Anschlußmuffe nur die eine Rohrstrecke und an der anderen Anschlußmuffe nur die andere Rohrstrecke befestigt ist und zumindest die äußere Rohrstrecke in geringem Abstand von der Anschlußmuffe der inneren Rohrstrecke frei endet. Nach einem Merkmal der Erfindung berühren sich die Rohrstrecken an den Kreuzungspunkten Gbereinanderliegender, gegenläufiger Rillen. Es hat sich bewährt, die AuUenrillen der inneren Rohrstrecke mit Wärmedämmstoff auszufüllen. Die Dämpfung wird weiter verbessert, wenn der Wärmedämmstoff die Außenscheitel der Rillen, in die er eingelegt oder eingewickelt ist, überragt. Als Alternativlösung bietet sich an, die Innenrillen der äußeren Rohrstrecke mit Wärmedämmstoff zu füllen. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der Wärmedämmstoff nur in einigen wenigen Rillen angeordnet.

Bei Rohrleitungssystemen, insbesondere Abgasleitungen von Verbrennungsmotoren, treten auch Schwingungen in axialer Richtung auf. die zum Bruch der Rohrleitung führen können. Dadurch, daß nach der Erfindung zwei Rohrstrecken ineinandergesteckt sind, also gewissermaßen »teleskopartig« verbunden sind, werden Schwingungen in axialer Richtung aufgefangen urul wirksam.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß durch die gegenläufige Wicklung der beiden übereinanderliegen-

den Rohrstrecken bei Schwingungen die Amplitude der seitlichen Auslenkung sehr stark reduziert wird. Resonanzschwingungen können sich erst gar nicht ausbildea da die Tendenz der beiden, je für sich schwingenden Rohrstrecken entgegengesetzt wirkt

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Rohrstükkes nach der Erfindung in verkürzter Darstellung, wobei to einige Teile weggebrochen sind

Fig. la einen Längsschnitt durch ein Rohrstück entsprechend F i g. 1 in schematischer Darstellung

F i g. 2 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Rohrwandung i%

Fig.3 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Rohrwandung nach einem anderen Ausführungsbeispiel.

Aus einem vorgerillten Blechstreifen ist eine innere Rohrstrecke 1 gewickelt, wobei die ineinander angrenzenden Kanten des Blechstreifens zwischen den einzelnen Windungen miteinander durch Falze verbunden sind. Die innere Rohrstrecke 1 ist fest mit einer Anschlußmuffe 2 durch formschlüssig verbindende Einpressungen 3 verbunden. Die Verbindung kann aber auch auf andere Weise, z. B. durch Verschweißen oder mittels eines in die Anschlußmuffe eingepreßten Gewindes erfolgen. Die Anschlußmuffe 2 dient zum Anschluß an den Rohrschuß eines Rohrleitungssystems, dem das Abgas eines Verbrennungsmotors oder ein JO anderes Gas zugeleitet wird.

Eine äußere Rohrsrtecke ist ebenfalls aus vorgerillten Blechstreifen gewickelt, wobei die Blechstreifen an ihren Kanten in den einzelnen Windungen durch Falze 5 in gleicher Weise wie bei der inneren Rohrstrecke 1 fest und ggf. gasdicht miteinander verbunden sind. Der Innendurchmesser der äußeren Rohrstrecke 4 entspricht dem Außendurchmesser der inneren Rohrstrekke 1. Die äußere Rchrstrecke 4 ist in gleicher Weise wie die innere Rohrstrecke 1 in eine Anschlußmuffe 6 *o eingesteckt und mit dieser fest verbunden, beispielsweise durch formschlüssig ineinandergreifende Einprägungen 7 oder durch Verschweißen oder dergleichen. Die Anschlußmuffe 6 dient zum Anschluß an den Rohrschüß desjenigen Teils des Rohrleitungssystems, durch den das Gas abgeleitet wird.

Die in ihrem Innendurchmesser dem Außendurchmesser der inneren Rohrstrecke 1 entsprechende äußere Rohrstrecke 4 ist über die innere Rohrstrecke 1 geschoben bzw. die innere Rohrstrecke 1 ist in die äußere Rohrstrecke 4 eingesteckt, und zwar so weit, daß das freie Ende der äußeren Rohrstrecke 4 in geringem Abstand von der Anschlußmuffe 2 der inneren Rohrstrecke endet.

Da der Außendurchmesser der inneren Rohrstrecke 1 dem Innendurchmesser der äußeren Rohrstrecke 4 entspricht, ist das Einstecken der inneren Rohrstrecke in die äußere Rohrstrecke bzw. das Übereinanderschieben der Rohrstrecken ohne Schwierigkeiten ermöglicht. Bei den übereinandcrgesteckten Rohrstrecken berühren die äußeren Scheitelpunkte der Rillen der inneren Rohrstrecke die inneren Scheitelpunkte der Rillen der äußeren Rohrstrecke. Eine absolute Abdichtung gegen einen Druckausgleich bei unterschiedlichem Innen- und Außendruck an dem Rohrstück ist damit zwar nicht vorhanden, daß ist jedoch bei derartigen Rohrleitungen nicht erforderlich, da Druckunierschiede allenfalls nur geringfügig sind und sich im Verlauf der Schwingungen ändern. Durch die verhältnismäßig große Entfernung, die von der Einleitungsmöglichkeit des Gases aus dem Inneren des Rohrstücks am Ende der inneren Rohrstrecke 1 in den Zwischenraum zwischen den beiden Rohrstrecken 1 und 4 bis zum Austriu ins Freie am Ende des äußeren Rohrstückes 4 unmittelbar benachbart zur Anschlußmuffe 2 besteht und die sehr große Anzahl von Hindernissen, die durch die Berührung der einzelnen Rii<en oder Rippen der beiden aufeinanderliegender· Rohrstrecken auf diesem Weg vorharaden ist, wird ein Ausströmen des Gases aus dem Innenraum des Rohrstücks in die Umgebung nur bei längerem und gleichmäßig andauerndem Drucküberschuß im Innern des Rohrstücks stattfinden können. Ein derartiger Zustand tritt jedoch in Rohrleitungssystemen, in denen ein Schwingungen absorbierendes Rohrstück nach der Erfindung eingesetzt wird, nicht auf.

Die Schwingungen, die von einem Teil der Rohrleitung, an dem beispielsweise die innere Rohrstrecke 1 angeschlossen ist, eingeleitet werden, werden zunächst schon durch die Rillenausbildung der inneren Rohrstrekke 1 zu einem Teil absorbiert. Ein weiterer Teil der Schwingungen wird durch gegenseitige Reibung der beiden ineinandergesteckten Rohrstrecken 1 und 4 an ihren Berührungsstellen aufgezehrt. Überstarke Schwingungen und auch Resonanzschwingungen, die gelegentlich auftreten könnten, können sich nicht schädlich oder gar mit der Folge der Zerstörung der Rohrverbindung auswirken, denn bei derartiger auftretenden Schwingungen können sich die beiden ineinandergesteckten Rohrstrecken gegeneinander bewegen, da keine feste mechanische Verbindung zwischen diesen beiden Rohrstrecken 1 und 4 vorhanden ist und insbesondere die äußere Rohrstrecke 4 in geringem Abstand von der Anschlußmuffe 2 der inneren Rohrstrecke 1 endet. Auch wenn beide Rohrstrecken mit gleichlaufender Wicklung und Rillung versehen wären, könnte zwar auf die gesamte Rohrlänge ein gewisser Formschuß entstehen, der jedoch bei Überbeanspruchung aufgehoben wird und sich nicht schädlich auswirken kann mit der Folge einer Zerstörung oder eines Aufreißens eines der beiden Rohrstrecken.

In vorteilhafter Weise sind jedoch die beiden ineinandergesteckten Rohrstrecken 1 und 4 gegenläufig gerillt und gewickelt, so daß die Berührung auf die Kreuzungspunkte der übereinanderliegenden Rillen beschränkt ist. Ein Formschluß zwischen den beiden ineinandergesteckten Rohrstrecken 1 und 4 ist dann auf gar keinen Fall vorhanden, nach wie vor ist jedoch eine Berührung vorhanden und damit eine Reibung, die Schwingungsenergie absorbieren kann. Diese Verhältnisse sind besonders klar aus der F i g. 2 ersichtlich, die einen Längsschnitt durch eine Rohrwandung zeigt. Besonders deutlich ist dort zu erkennen, daß die Wicklungsrichtung der Rillen der inneren Rohrstrecke 1 der Wicklungsrichtung der äußeren Rohrstrecke 4 gegenläufig ist und die Wicklungen sich gegenseitig kreuzen, so daß jeweils nur eine punkJörmige Berührung der äußeren Scheitelpunkte der Rillen der inneren Rohrstrecke 1 mit den inneren Scheitelpunkten der äußeren Rohrstrecke 4 vorhanden ist. Diese Kreuzungspunkte sind äußerst zahlreich und gegeneinander versetzt, so daß ein Labyrinth ensteht, daß eine äußerst geringe Gasdurchlässigkeit aufweist.

Um die Gasdurchlässigkeit der übereinandergeschobenen Rohrstrecken zu verringern und die schwingungsabsorbierende Reibung der beiden Rohrstrecken aneinander zu verbessern, ist nach einer vorteilhaften

Weiterbildung der Erfindung die innere Rohrstrecke 1 entsprechend der Fig.3 in seinen Außenrillen mit Wärmedämmstoff 8 versehen. Dieser Wärmedämmstoff 8 kann aus in Seilen gedrehten Glas- oder Mineralfasern bestehen, wobei die Seile in die nach außen offenen Rillen der inneren Rohrstrecke 1 eingewickelt sind. Der Wärmedämmstoff 8 ist in die Außenrille der inneren Rohrstrecke 1 zweckmäßig derartig eingelegt, daß er die Scheitelpunkte der Rillen der inneren Rohrstrecke etwas überragt, so daß er sich gegen die inneren Scheitelpunkte der Rillen der aufgeschobenen äußeren Rohrstrecke 4 anlegt. Dadurch entsteht eine zusätzliche Abdichtung des Zwischenraums zwischen der inneren und äußeren Rohrstrecke sowie eine vergrößerte Reibung und Dämpfung von gegeneinander gerichteten Bewegungen der beiden ineinandergesteckten Rohrstrecken 1 und 4.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß jede einzelne Rille der inneren Rohrstrecke 1 mit Wärmedämmstoffe ausgefüllt ist, um die vorgeschriebene Wirkung zu erreichen. Es können auch alle oder einzelne Innenrillen der äußeren Rohrstrecke 4 mit Wärmedämmstoff 8 gefüllt sein, um die gleiche Wirkung zu erzielen. Eine noch weiter verbesserte Wirkung wird erreicht, wenn sowohl Außenrillen der inneren Rohrstrecke 1 als auch die Innenrillen der äußeren Rohrstrecke 4 mit Wärmedämmstoff gefüllt sind, so daß sich der Wärmedämmstoff in weiten Bereichen gegenseitig überdeckt und dadurch eine zusätzliche Abdichtung und Schwingungsabsorption erreicht wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen, daß bei einem Rohrstück nach der Erfindung mechanische Schwingungen des anschließenden Rohrsystems nicht nur durch die fahenbalg-ähnliche Ausbildung der einzelnen Rohrstrecken absorbiert werden, sondern vornehmlich auch dadurch, daß die beiden Rohrstrecken lediglich mit Reibungsschluß übereinandergesteckt sind, so daß sie sich gegeneinander bewegen können. Es werden dadurch nicht nur Schwingungen absorbiert, sondern es wird auch sicher verhindert, daß sich über ein Rohrstück nach der Erfindung Schwingungen innerhalb des Rohrsystems fortsetzen können. Eine Überbeanspruchung und damit die Gefahr der Zerstörung durch Aufreißen des die Schwingungen absorbierenden Rohrstücks nach der Erfindung ist durch die besondere Ausbildung dieses Rohrstückes mit Sicherheit vermieden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 Patentansprüche:

1. Schwiigungen absorbierendes Rohrstück für Leitungen, die pulsierende Gasströme führen, mit zwei ineinanderliegenden, aus gerillten Blechstreifen gegenläufig gewickelten Rohrstrecken, die mit geringfügig unterschiedlichem Durchmesser ineinandergesteckt sind, wobei an beiden Enden des Rohrstücks Anschlußmuffen vorgesehen sind, an weiche Rohrstrecken befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß an der einen Anschlußmuffe (2) nur die eine Rohrstrecke (1) und an der anderen Anschlußmuffe (6) nur die andere Rohrstrecke (4) befestigt ist und zumindest die äußere Rohrstrecke (4) in geringem Abstand von der Anschlußmuffe (2) der inneren Rohrstrecke (1) frei endet

2. P.ohrstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise die Rohrstrecken (1 und 4) sich an den Kreuzungspunkten übereinanderliegender, gegenläufiger Rillen berühren.

3. Rohrstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenrillen der inneren Rohrstrekke (1) mit Wärmedämmstoff (8) gefüllt sind.

4. Rohrstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmedämmstoff (8) die Außenscheitel der Rillen, in die er eingelegt oder eingewickelt ist, überragt.

5. Rohrstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrillen der äußeren Rohrstnekke (4) mit Wärmedämmstoff (8) gefüllt sind.

6. Rohrstück nach Anspruch 3 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmedämmstoff (8) nur in einigen wenigen Rillen angeordnet ist.

35