DE3238010A1 - Schalldaempfer - Google Patents
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Description
HOFFMANN"' εΊ°ΤΙ_Ε"'& 'PARTNER 3238010
PATENT- UND RECHTSANWÄLTE
PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN
DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN - DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GDRG
DIPL.-ING. K. KOHLMANN ■ RECHTSANWALT A. NETTE
37 663
Antiphon AB
Sundbyberg / Schweden
Sundbyberg / Schweden
Schalldämpfer
Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer mit guten akustischen und mechanischen Eigenschaften mit einem vorzugsweise
zylindrischen Gehäuse aus Blech, mit dem Gehäuse verbundenen Endwänden aus Blech und mindestens einem schallabsor-'
bierenden, porösen, keramischen Element mit mindestens einem durchgehenden Kanal für die Abgase, wobei das in dem
Gehäuse angeordnete keramische Element eine nahe an der inneren zylindrischen Gehäusewand anliegende, zur Aufnahme
von Druckspannungen geeignete, zylindrische Außenfläche aufweist. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfah^
ren zur Herstellung eines derartigen Schalldämpfers.
Schalldämpfer mit einem oder mehreren schallabsorbierenden, porösen, keramischen Elementen sind in der schwedischen Patentanmeldung
8203892-8 beschrieben.
Diese Schalldämpfer haben sich als äußerst wirksam in bezug auf die Schallabsorption, verglichen mit gewöhnlichen Schall-
RABELLASTRASSE A ■ D-8OOO MÜNCHEN 81 · TEiLEFON CO89J 31IO87 · TELEX 05-29619 CPATHEJ · TELEKOPIERER 9183
dämpfern, die vollständig aus Blech hergestellt sind oder
ein schalldämpfendes Fasermaterial aufweisen, herausgestellt. Das bekannte schalldämpfende Fasermaterial zersetzt
sich sehr schnell und wird aus dem Schalldämpfer herausgeblasen. Die schalldämpfende Wirkung nimmt aufgrund dieser Tatsache
sehr stark ab.
Das poröse keramische Material verbleibt jedoch vollständig im Schalldämpfer.
Ein den bekannten Schalldämpfern gemeinsames Merkmal ist, daß
das Gehäuse aus einem relativ dicken Blech hergestellt sein muß, beispielsweise einem 1,5 mm dicken rostfreien Stahlblech,
wodurch sich ein relativ hohes Gewicht ergibt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Metallgehäuse und
möglicherweise ebenfalls die in dem Gehäuse angeordneten Bauteile Anlaß zu Resonanzschwingungen geben. Der von der Außenfläche
abgestrahlte Schall ist daher oft lauter als das Auspuff geräusch vom Auspuffrohr des Schalldämpfers.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Weiterentwicklung der Erfindung gemäß der schwedischen Patentanmeldung
8203892-8, wobei die ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften des porösen keramischen Materials, die in der Anmel-
Zt~ dung beschrieben sind, verwendet werden, um eine neuartige
Konstruktion eines Schalldämpfers zu schaffen, mit der es möglich ist, viel dünneres Blech für das Gehäuse zu verwenden,
ohne daß die mechanische Festigkeit des Schalldämpfers abnimmt. Die neue Konstruktion vermeidet ebenfalls vollstän-
3t) dig oder bis zu einem beträchtlichen Maß die Resonanzschwingungen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Schalldämpfer mit guten akustischen und mechanischen Eigenschaften geschaffen.
3oJ Der Schalldämpfer umfaßt vorzugsweise ein zylindrisches Ge-
häuse aus Blech, mit dem Gehäuse verbundene Endwände aus
Blech und mindestens ein schallabsorbierendes, poröses, keramisches Element mit mindestens einem durchgehenden Kanal
für-die Abgase, wobei das in dem Gehäuse angeordnete keramische
Element eine nahe an der. inneren zylindrischen Gehäusewand
anliegende, zur Aufnahme von Druckspannungen geeignete, zylindrische Außenfläche aufweist»
Der Schalldämpfer ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse und das keramische Element zusammen eine feste Sandwich-Konstruktion
bilden, wobei die zylindrische Außenfläche des keramischen Elements fest mit der Innenwand des Gehäuses
verbunden ist.
Die feste Verbindung wird vorzugsweise mittels eines SchrumpfSitzes und/oder eines Preßsitzes erreicht, wobei es
jedoch ebenfalls möglich ist, das Gehäuse und das keramische Element mittels eines hitzebeständigen Adhäsivs zu verbinden.
Infolge der festen Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem keramischen Element kann der Schalldämpfer als ein einheitlicher
Körper oder als eine Sandwich-Konstruktion mit einer großen Masse und einer großen Wanddicke betrachtet werden.
Die Wanddicke des Gehäuses kann daher vermindert werden. Sie braucht nicht mehr als 0,3 bis 0,5 mm zu betragen. Weiter
besteht keine Gefahr, daß der Schalldämpfer störende Resonanzschwingungen abstrahlt.
Die größte Stabilität des Schalldämpfers wird erreicht, wenn
die Druckspannung konstant zwischen dem Gehäuse und dem keramischen Element wirkt, so daß ein Schrumpf- und/oder
Preßsitz bevorzugt wird.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Schalldämpfers
, und
Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Schalldämpfers.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schalldämpfers mit einem teilweise geschnittenen Gehäuse 1, das
vorzugsweise aus rostfreiem Blech hergestellt ist. Das Gehäuse hat eine kreisförmige, zylindrische Form, und die
Dicke des Blechs in der dargestellten Ausführungsform beträgt
etwa 0,5 mm. Mit den offenen Enden des Gehäuses 1 sind Wände 2 und 3 verbunden, von denen sich Abgasstutzen 4 und
erstrecken. Die Wände sind vorzugsweise aus einem dickeren Blech hergestellt, das mit dem Gehäuse 1 verschweißt ist. Im
Inneren des Gehäuses 1 ist ein keramischer Körper 6 mit einer kreisförmigen, zylindrischen Außenfläche angeordnet,
der vorzugsweise geschliffen ist. Der keramische Körper 6, der ein schallabsorbierendes Element bildet, ist mit einem
mittleren durchgehenden Kanal 7 für die Abgase versehen. Das keramische Element 6 besteht aus einem geschäumten keramischen
Material und ist in einer Form gegossen, um eine hohe Genauigkeit der Abmessungen zu erreichen. Wie oben erwähnt
ist die Außenfläche des Elements vorzugsweise auf die gewünschten Abmessungen geschliffen, um eine optimale Anlage
gegen die Innenwand des Gehäuses 1 zu erhalten.
Das in hohem Maße poröse keramische Element mit einer Druckfestigkeit
von mindestens 40 kN/m2 und vorzugsweise mindestens 400 kN/m2 hat einen Außendurchmesser, der bei Raumtemperatur
größer als der Innendurchmesser des Gehäuses 1 ist. Das Gehäuse 1 wird daher auf eine Temperatur von beispielsweise
400 bis 6000C erwärmt, die ausreichend hoch ist, damit
das keramische Element 6 in das Geh.iuse 1 eingepreßt werden
kann, und das Element beispielsweise bei Raumtemperatur in
dem Gehäuse gehalten wird.
BAD ORIGINAL
η
Das Gehäuse 1 wird vorzugsweise auf eine Temperatur entsprechend einer berechneten höchsten Betriebstemperatur erwärmt.
Das Gehäuse kann natürlich auf eine wesentlich höhere Temperatur als die erwähnte erwärmt werden, wenn man sehr hohe
Druckkräfte zwischen der Innenwand des Gehäuses und der Außenfläche des keramischen Elements 6 erhalten will. Wenn
das keramische Element 6 an der gewünschten Stelle in dem erwärmten Gehäuse 1 angeordnet ist, wird das Gehäuse abgekühlt,
so daß es auf das Element 6 aufschrumpft» Die Endwände 2
und 3 werden dann an das Gehäuse fest angeschweißt. Die sich ergebende Einheit aus dem Gehäuse 1 und dem Element 6 wird
ausgesprochen fest, wodurch das Gehäuse keine Schwingungen, wie oben erwähnt, erzeugt, und wobei das Gehäuse sehr dünn
sein kann. Die obenerwähnte Temperatur wurde nur beispielsweise ausgewählt und kann sich in Abhängigkeit von dem Ausdehnungskoeffizienten
des Blechs bzw. des keramischen Materials oder in Abhängigkeit von der Temperatur des keramischen
Materials, wenn das Element 6 in das Gehäuse 1 eingepreßt wird, ändern. Die beschriebene Ausführungsform, bei der das
keramische Element in das erwärmte Gehäuse eingepreßt wird, wobei ein kombinierter Schrumpf-Preßsitz geschaffen wird,
kann natürlich durch einen reinen Schrumpfsitz hergestellt werden, bei der das Gehäuse 1 erwärmt wird und sich so weit
ausdehnt, daß das keramische Element in das Gehäuse ohne eine nennenswerte Kraft eingebracht werden kann, oder durch einen
reinen Preß sitz hergestellt werden, bei dem das keramische Element in das Gehäuse ohne vorheriges Aufheizen des Gehäuses
eingepreßt wird.
Unabhängig von dem verwendeten Verfahren ist ein wichtiger Punkt, daß man eine Verbindung erhält, bei der zwischen der
zylindrischen Außenfläche des keramischen Körpers 6 und der Innenwand des Gehäuses 1 Druckkräfte, auch bei der maximalen
Betriebstemperatur, beispielsweise einer Betriebstemperatur von etwa 6000C, aufrechterhalten werden.
-s-
Fig. 2 zeigt einen Schalldämpfer mit mehreren keramischen Elementen, beispielsweise den Elementen 8, 9 und 10, die alle
mittels eines Schrumpfsitzes in dem Metallgehäuse 1 angeordnet
sind.
5
5
Jedes zylindrische Element 6, 8,,9 und 10 ist auf einen äußeren
Durchmesser geschliffen, der bei niedrigen Temperaturen, d.h. normaler Raumtemperatur von etwa 200C, größer ist als
der Innendurchmesser des Gehäuses 1 bei der gleichen Temperatür. In bestimmten Fällen können die zylindrischen Elemente
auf derartig genaue Abmessungen gegossen werden, so daß man eine gesonderte Bearbeitung der Außenflächen des Elements
vermeidet.
Die obenbeschriebenen Schrumpf- und/oder Preßsitze können durch eine Klebeverbindung ersetzt werden, bei der eine kontinuierliche
dünne Schicht eines Adhäsivs auf die gesamte zylindrische Außenfläche des keramischen Elements aufgebracht
wird. Der Durchmesser des Elements ist so an den Innendurchmesser
des Gehäuses angepaßt, daß mindestens eine gewisse Kraft erforderlich ist, um das Element in das Gehäuse
hineinzupressen. Irgendein geeigneter temperaturbeständiger Kleber kann verwendet werden, beispielsweise ein
Alumiumphosphatkleber.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen
beschränkt, da diese auf irgendeine Art und Weise im Rahmen des Erfindungsgedankens abgeändert werden können. So
ist es beispielsweise nicht notwendig, ein zylindrisches Gehäuse
zu verwenden, da ebenfalls ein Gehäuse mit einer anderen geometrischen Form verwendet werden kann. Ebenfalls muß
die Außenfläche des keramischen Elements nicht immer die gleiche Form wie die Innenwand des Gehäuses aufweisen.
Claims (5)
- PATENT-UND RECHTSANWÄLTEPATENTANWÄLTE DIPL.-INQ. W. EITLE ■ DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHNDIPL.-ING. K. FÖCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ■ DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIFL.-1NG. K. GDRQDIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE37 663Antiphon AB
Sundbyberg / SchwedenSchalldämpferPatentansp r ü eheSchalldämpfer mit guten akustischen und mechanischen Eigenschaften mit einem vorzugsweise zylindrischen Gehäuse aus Blech, mit dem Gehäuse verbundenen Endwänden aus Blech und mindestens einem schallabsorbierenden, porösen, keramischen Element mit mindestens einem durchgehenden Kanal für die Abgase, wobei das in dem Gehäuse angeordnete keramische Element eine nahe an der inneren zylindrischen Gehäusewand anliegende, zur Aufnahme von Druckspannungen geeignete zylindrische Außenfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) und das keramische Element (6, 8, 9, 10) zusammen eine feste Sandwich-Konstruktion bilden, wobei die zylindrische Aussenfläche des keramischen Elements (6, 8, 9, 10) fest mit der Innenwand des Gehäuses (1) verbunden ist.. · - 2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (1) auf das=SABELLASTRASSE 4 . D-SOOO MÜNCHEN SI -TELEf-ON CO89) 911O87 · 1 ELEX 05-29619 CPATHE) · TELEKOPIERER SI8356keramische Element (6, 8, 9, 10) aufgeschrumpft und/oder aufgepreßt ist.
- 3. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch g e -kennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit dem keramischen Element (6, 8, 9, 10) mittels einem eine kontinuierliche Schicht zwischen dem keramischen Element (6, 8, 9, 10) und der Innenwand des Gehäuses (1) bildenden Adhäsiv verbunden ist.
10 - 4. Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man mindestens ein poröses keramisches Element (6,8, 9, 10) mit vorzugsweise kreisförmiger, zylindrischerAußenfläche mit einem Durchmesser ausbildet, der bei einer ersten niedrigen Temperatur größer als der Durchmesser der zylindrischen Innenwand des Gehäuses (1) ist, man das Gehäuse (1) auf eine so hohe Temperatur erwärmt, daß es sich ausdehnt und man dann das keramische Element in das Gehäuse einsetzt und man darauf zum festen Einschrumpfen des keramischen Elements (6, 8, 9, 10) in das Gehäuse (1) das Gehäuse wieder auf die erste niedrige Temperatur abkühlt..
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e η ή zeichnet, daß man das keramische Element (6, 8,9, 10) in das erwärmte Gehäuse (1) einpreßt.
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