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Verwendung eines Rohrblechs als Schalldämpfer
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Die Erfindung betrifft die Verwendung eines oder mehrerer Rohrblechelemente
zur Herstellung eines Schalldämpfers für Brennkraftmaschinen.
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Schalldämpfer haben die Aufgabe, die Auspuffgeräusche voIi Brennkraftmaschinen
auf ein für die Umwelt erträgliches Maß zu reduzieren. Zu diesem Zweck werden die
aus dem Motor bzwO aus einem Vorschalldämpfer kommenden Auspuffgase durch ein Rohr
in einen Behälter geleitet, in welchem die von der Abgassäule übertragenen Geräusche
zu einem großen Teil absorbiert werden0 Für eine wirksame Schallabsorption erhält
der als Schalldämpfer ausgebildete Behälter eine Reihe von Einbauten, wie z.B. gelochte
Rohre zur Fuhrung der Abgassäule durch den Schalldämpfer, Zwischenwände zur Aufteilung
des Innenraums in verschiedene Kammern, Blindrohre zur zwangsweisen Umleitung der
Abgassäule und dergleichen. Außerdem werden häufig eine oder mehrere Kammern des
Behälters oder Teilbereiche davon mit Mineralwolle oder ähnlichen Stoffen ausgefüllt.
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Durch Variation und Kombination der vorgenannten Maßnahmen lassen
sich Schalldämpfer für alle vorkommenden Anwendungsfälle einrichten. Dabei müssen
allerdings neben dem Hauptzweck der Schalldämpfung noch weitere Gesichtspunkte berücksichtigt
werden. Denkt man beispielsweise an Schalldämpfer
für Kraftfahrzeugmotore,
so schränken die Sinbauve4vEå41tniwsswe in Verbindung mit dem allgemeinen Streben
nach einer einfachen und billigen Herstellung häufig bereits derartig ein, daß Kompromisse
hinsichtlich der Schalldämpfung in Kauf genommen werden müssen. Außerdem sind bei
der Auslegung von Schalldämpfern die mechanischen Wechselbeanspruchungen, sowie
die Temperatur- und Korrosionsbeanspruchungen zu beachten.
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Die derzeit verwendeten Schalldämpfer bestehen in der Mehrzahl aus
einem zweischaligen Stahlblech-Gehäuse mit meist roh-aörmigen Zu- und Ableitungen
für die Abgase, sowie mit auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmten Einbauten.
Die Teile werden untereinander durch Schweißen oder Falzen verbunden und zur Verbesserung
der Korrosionsbeständigkeit oberflächenbehandelt. Derartige Schalldämpferkonstruktionen
sind in der Herstellung sehr aufwendig. Sie erfordern eine Vielzahl von Einzelteilen,
die je für sich eine ganze Reihe von Fertigungsschritten notwendig machen, wie z.B.
Ziehen, Stanzen, Prägen, Lochen, Biegen, Bördeln, Schweißen usw., bevor sie durch
mechanische Umformvorgänge oder durch Schweißen zusammengefügt werden können. Da
außerdem für jeden Anwendungsfall ein gesonderter Schalldämpfertyp vorhanden sein
muß, vergrößert sich Art und Anzahl der erforderlichen Einzelteile und damit der
Fertigungsschritte sehr stark, was die Vorhaltung eines sehr großen Werkzeugparkes
erforderlich macht. Dementsprechend ist jede Änderung an einem Schalldämpfertyp
mit hohen WerkzeuG-kosten verbunden.
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Die geschilderte, prinzipielle Schalldämpferbauweise führt außerdem
dazu, daß diese vergleichsweise voluminös und schwer sind und zwar in umso stärkerem
Maße, je größer die zu vernichtende Schallenergie ist. Dies wird insbesondere beim
Kraftfahrzeugbau als nachteilig angesehen, weil in jüngster Zeit eine Verringerung
des Kraftstoff-verbrauchs,insbesondere auch durch eine Verminderung des Fahrzeuggewichtes
angestrebt wird.
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Die bekannten Bauformen, insbesondere von Kraftfahrzeugnachschalldämpfern,
haben weiter den Nachteil, daß bei ihnen eine Ansammlung von höchst korrosiven Abgaskondensaten
innerhalb des Schalldämpfers nicht zu vermeiden ist. Die Lebensdauer derartiger
Schalldämpfer ist daher,trotz verschiedener Maßnahmen zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit
verglichen mit anderen Kraftfahrzeugteilen, zu kurz, so daß man sich daran gewöhnt
hat, Schalldämpfer als Verschleißteile anzusehen, die in mehr oder weniger kurzen
Zeitabständen regelmäßig zu erneuern sind.
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Die gegenwärtige Bauweise hat außerdem den Nachteil, daß sie den Einsatz
spezifisch leichter Werkstoffe, wie z.B. Aluminium nicht oder nur in sehr unbefriedigender
Weise zuläßt, obwohl Aluminium hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit vorteilhaft
wär.
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Es besteht somit die Aufgabe, eine Schalldämpferkonstruktion zu entwickeln,
die gegenüber den gegenwärtigen Bauformen mit geringerem Aufwand und damit kostengünstiger
zu fertigen ist, die platz-und gewichtssparend ist und die nicht auf die Verwendung
bestimmter Werkstoffe beschränkt ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zur
Herstellung von Schalldämpfern für Brennkraftmaschinen Rohrblechelemente zu verwenden.
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Rohrblechelemente bestehen aus wenigstens zwei übereinanderliegenden
und auf einem Teil ihrer Berührungsfläche miteinander verbundenen Blechen, wobei
die nicht verbundenen Teile ein-oder beidseitig aus der Verbindungsebene herausgewölbt
sind und ein Kanalsystem zwischen den teilverbundenen Blechen bilden.
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Derartige Rohrbleche können in verschiedenster Weise hergestellt werden.
Bekannt und insbesondere für die Herstellung von Verdampferplatinen für Kühlschränke
und Gefriertruhen aus Aluminium angewendet, ist das Walzschweißverfahren, wobei
mit
einem das Verschweißen verhindernden Material das Muster eines
gewünschten Kanalbildes auf ein Blech aufgebracht wird, zwei übereinander gelegte
Bleche gemeinsam gewalzt und miteinander teilverbunden werden und wobei anschließend
die nicht verbundenen Bereiche durch Einbringen eines Druckmittels aufgebläht werden.
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Dieses Verfahren ist hinsichtlich der Ausbildung neuer, auf bestimmte
Anwendungsfälle abgestimmter Kanalbilder sehr flexibel, da alle kapitalintensiven
Werkzeuge praktisch unverändert bleiben können und lediglich die Druckschablone
für das Aufbringen des verschweißungshindernden Materials geändert werden muß. Die
Herstellung von Rohrblechelementen ist zwar nicht auf dieses Verfahren beschränkt,
sie kann mit diesem Verfahren aber äußerst wirtschaftlich gestaltet werden.
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Da der Variationsspielraum für die Gestaltung eines Kanalsystems in
einem Rohrblechelement sowohl was die Breite und Höhe eines Kanals, als auch was
deren Form betrifft sehr groß ist, können mit einem derartigen Rohrblechelement
all die Bedingungen in einfacher Weise erfüllt werden, für die bei der herkömmlichen
Schalldämpferbauweise eine Vielzahl von Einzelteilen und Fertigungsschritten erforderlich
ist.
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Wegen der flachen Bauweise der Rohrblechelemente ergeben sich besondere
Vorteile, wenn diese zur Herstellung von Schalldämpfern für Kraftfahrzeugmotoren
verwendet werden. Während nämlich die bisherigen Schalldämpfer aus funktionellen
und fertigungstechnischen Gründen eine nicht unbeträchtliche Querabmessung aufweisen
müssen, wodurch die Bodenfreiheit eines Kraftfahrzeugs beeinträchtigt werden kann,
läßt sich bei Rohrblechelementen das erforderliche Schalldämpfervolumen fertigungstechnisch
in vorteilhafter Weise in einer mehr flächigen Ausgestaltung unterbringen.
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In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen,
für den angegebenen Zweck Rohrblechelemente aus
Aluminium oder einer
Aluminiumlegierung zu verwenden, weil diese einerseits so ausgestaltet werden können,
daß sie allen mechanischen Beanspruchungen genügen, und andererseits hinsichtlich
der Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem bisher vorzugsweise verwendeten Material
Stahl bzw. oberflächenbearbeiteten Stahl, erhebliche Vorteile aufweisen.
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Daneben ist es selbstverständlich möglich, Rohrblechelemente für die
angegebenen Zwecke zu verwenden, deren Bleche aus zwei unterschiedlichen Metallen
oder zwei unterschiedlichen Legierungsvarianten eines Basismetalls bestehen. Ferner
ist es möglich, Rohrblechelemente mit einem fertig ausgebildeten Kanalsystem durch
spanlose Umformung wie z.B. Biegen, Abkanten oder dergleichen, in ihre endgültige
Verwendungsform zu überführen. Derartige sekundäre Umformschritte gestatten es auch,
Rohrbleche für den angegebenen Verwendungszweck in der Weise zu gestalten, daß sie
für eine gegenüber der Horizontalen geneigte Anordnung während des bestimmungsgemäßen
Gebrauchs eingerichtet sind. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, daß sich korrosive
Kondensate aus den Abgasen nicht notwendig im Schalldämpfer sammeln, sondern nach
außen ablaufen können.
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Weitere Einzelheiten werden anhand der Figuren näher erläutert: Figur
1 und 2 stellen schematisch einen Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen nach dem
Stand der Technik in perspektivischer Ansicht und im Schnitt dar.
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Figur 3 und 4 zeigen einen Schalldämpfer nach der Erfindung, ebenfalls
schematisiert und in perspektivischer Ansicht und im Schnitt dargestellt.
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dämpfer Der herkömmliche Schall- nach Figur 1 besitzt ein Schalldämpfergehäuse
2, mit einem Eintrittsrohr 1 und einem Austrittsrohr 3. Dieses Gehäuse besteht meistens
aus einem rohrförmig gebogenen Blechabschnitt mit einer geschweißten oder gefalzten
Längskante sowie aus ebenfalls eingeschweißten oder eingefalzten
Rohrböden,
die ihrerseits entweder kurze Anschlußrohrstücke zur Befestigung der Eintritts-
und Austrittsrohre aufweisen oder aber anderweitig mit diesen Rohren verbunden sind.
Aus dem Schnitt A-B gemäß Figur 2 ist der in der Regel ovale Querschnitt des Schalldämpfers
ersichtlich. Dabei werden zur Erzielung der Schalldämpfung häufig gelochte Innenrohe
4 und eine beispielsweise aus Mineralwolle bestehende Füllung 5 verwendet.
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Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäß aus einem Rohrblechelement hergestellten
Schalldämper mit einer eintrittsseitigen Öffnung 7 und einer austrittsseitigen Öffnung
9. Zwischen diesen beiden Öffnungen können die Kanäle 8 in beliebiger, zweckentsprechender
Form angeordnet werden, ohne daß die Figur 3 insoweit bereits eine konkrete Gestaltung
darstellen soll. Das Rohrblechelement 6 ist in Figur 4 längs der Schnittlinie C-D
noch einmal dargestellt, wobei mit 10 das obere und mit 11 das untere Blech gekennzeichnet
sind. Zwischen den Kanalöffnungen 13 sind die Bleche in den Bereichen 12 fest miteinander
verbunden, vorzugsweise verschweißt, so daß das Kanalblech eine verhältnismäßig
eigenstabile Konstruktion darstellt. Durch Abkantungen oder Biegen können derartige
Kanalbleche weiteifrersteift und den jeweiligen Einbauverhältnissen angepaßt werden.
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Patentansprüche
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