DE3342077A1 - Schalldaempfer fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Beschreibung
• Das technische Gebiet der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung schalldämpfender Gasdurchsatzgeräte, die in die freie Atmosphäre münden, und zwar mit besonderer Eignung für den Heissgasdurchsatz nach Brennkraftmaschinen. Die gecenwärtige Gebrauchssituation ist noch immer gekennzeichnet durch Schalldampfer, die nicht das Dauerverhalten der iiotore erreichen, soweit es sich um die schalldämpfenden Anlagen handelt, welche bei Kraftwagen verwendet werden. Innerhalb der Dauerstandzeit eines Kraftwagenmotors werden in der Regel drei bis vier Schalldämpfer verbraucht. Es liegen insbesondere zwei 1<onstruktionsrichtungen vor, diesen auch volkswirtschaftlich mangelhaften Zustanci in wirtschaftlicher Weise zu beseitigen. Beide betreffen den weitgehenden Einsatz von Aluminium, das eines der preiswertesten Gebrauchsmetalle darstellt. Sie unterscheiden sich in sehr wesentlicher Weise dadurch, dass die eine Richtung das Fliesspressverfahren für die Aluminiumteile des Gerätes veniendet und die andere Richtung das Strangpressverfahren. Wie das Beispiel der Patentschrift DE 29 300 : zeigt, ist die Verwendung des Fliesspressverfahrens, mit dem sehr dünawandige landungen erzielt werden sollen, verbunden mit einer axial durch den Schalldämpfer hindurchgehenden Versteifung des Aluminium-Aussenmantels aus Stahlblech, mit tels derer der dünawandine Aluminiumkörper sowohl mittig wie an seinen Enden mit steifen Halterungon versehen wurde. Eine weitere Vibrations-Schutzmassnahme besteht darin, fast den gesamten Innenraum mit schalldämmendem Ab sorptionsmaterial bekannter Art auszufüllen. Diese Konstruktion ist für dic:' weitgehende Ersetzung von korrosionsanfälligem Stahlblech durch Aluminium aus mehreren Gründen keine Lösung : erstens ist sie nur geeignet, den Auss@ mantel des Schalldämpfers aus Aluminium zu fertigen, denn eine direkte Beaufschlagung der Aluminium-Innenwandung des Gerätes durch Abgase wird sorgfältigst vermieden; zweitens wird sich die Verwendung von dünnwandigem Aluminium, hinter dem sich nur weiche Füllstoffe befinden, bei Kraftwagenschal dämpfern schon aus dem Grunde nicht empfehlen, weil diese immer in Bodennü he befindlichen Geräte während des Fahrens vielfach dem Steinschlag und :in derer harter Bodenberührung ausgesetzt sind - diesen Vorfällen wäre eine s@ che dünne Aluminium-Aussenhaut zu gering gewachsen. Im Unterschiede hierU stellt die Konstruktionsrichtung, welche Aluminium-Strangpressteile zu@run delegt, ein erheblich weitergehende Lösung dar : erstens besitzt sie mittels der Vibrationsfestigkeit dieser Aluminiumwandungen die Möglichkeit, auf sog. Schallschluckstoffe nicht in diesem Ausmass angewiesen zu sein, sodass damit die Vielfalt der Schalldämpfungsmethoden verwendbar is; zweitens wurden Verfahren entwickelt, die Heissgasberührung von Aluminium-Innenwandungen nicht mehr scheuen zu brauchen; drittens liegen in zwischen Dauerversuche vor, welche die Dauerstandfestigkeit dieses ebenso wirtschaftlichen Konstruktionsverfahrens auf weit über Motorlebensdauer bestätigen. Beschrieben ist dieser neue Stand der Technik iin US-Patent 4,233,812 (18.11.1980) des Anmelders, und der im vorgelegten Anspruch 1 formulierte Oberbegriff geht von diesem Stand der Technik aus. In zusammenfassender Bezeichnung ist er als ein System der thermischen Gasführung bezeichenbar. Es hat zwei Eigenschaften : einmal die Sicherung eines ständigen Wärmegefälles Richtung freie Atmosphäre ab Heissgaseintritt in den Schalldämpfer, und zum anderen durch die völlige Vibrationsfreiheit der Aluminiumwandungen besteht die Grundbedingung Tür ein weiteres Wachsen der Oxydhaut und zusätzliche Oberflächenablagerungen, die sich als sehr dünne dichte Schicht nach etwa 20.000 m zu stabilisieren scheinen, unter der mit binokularer Vergrösserung nur kleinere lokale Angriffsstellen bemerkbar sind. Die Wanddicke nach zweijährigem Einsatz und ca. 82.000 km liess den Gutachter auf mindestens insgesamt 3-fache Einsatzdauer bei gleichartiger Belastung schliessen. Das Konstruktionsverfahren ist mit der hiermit vorgelegten Anmeldung weiter verbessert worden. Es bleibt ein Verbundverfahren langgestreckter Aluminium-Hohlprofile der in den verschiedenen erteilten Patenten (z.B. auch englisches Patent Nr.1603962 v.3.2.82) beschriebenen Art, wobei alle Querwandungen nur in den beiden Schliesslcörpern, die aus dünne und mit der sehr ausgebauten Technologie vibrationsfester Blechverformung gestaltetem Chromstahl bestehen, vorgesehen sind. Der hier formulierte kennzeichnende Teil des .Anspruches 1 erweitert die thermische Gasführung in der Weise, dass die vom Motorauslass oder aus einer nachverbrennenden Abgasreinigungsanlage zuae- -führte Heissgasmenge nicht nur mittels jenseitiger Wandspülung einen Wärmetauschweg zwischen Zulauf- und Auslaufschliesskörper aufweist, sondern sogar in der Art, dass die Heissgasmonge noch vor Beaufschlagung einer Aluminiumwandung die mit ihren landungen der freien Atmosphäre zugewandten beiden Entspannungsräume der Schliesskärper passiert haben muss. Und mehr cils das : erst nach Wiedereintritt dieser Gasmenge in eine räumliche Untergruppe des Zulaufscllliesskörpers erfolgt mit Oeffnungen bzw. Leitungen, die dort herausführen, eine erstmalige thermische Beaufschlagung von Aluminiumwandungen. Der thermische "Entschärfungsgrad" des Heissgaszuflusses ist hierdurch selbst ür Grenzfälle wesentlich gesteigert worden.
• Die Schemazeichnung Figur 1 zeigt aus dem Zulaufrohr 14 den :inlCuf in den Entspannungsraum 1 des iulcaufschliesskörpers und von dort den eitorlauf des Abgases durch die Leitung 18 in den Entspannungsraum 2, der Bestandteil des Auslaufschliesskörpers ist. Daraus gelangt die Heissgasmenge durch die Leitung 19, mit der die beiden Schliesskörper gasdicht das querwandlose Hohlprofil verspannen, in die als Eindringteil in den Innenraum cies Hohlprofils ausgeführte räumliche Untergruppe 10 des Zulaufschliesskörpers, und von dort durch die Leitung 20. in den Innenraum des Aluminium-Hohlprofils 3.
• Ehe die Gasmenge durch die Leitung 21 die freie Atmosphäre erreicht, durchspült sie ständig den einräumigen Innenraum 5 (die Pfeile bezeichnen die Umspülung der Leitung 18). Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch das Aluminium-Strangpressteil 3. Wird die Leitung 18 gemäss Figur 3 aus Chromstahl-Lochblech ausgeführt und mit einer festgefügten keramischen Fasermasse umgeben, entsteht zugleich mit einer Minderung des Wärmezulaufs aus diesem Leitungsweg in den Hohlprofil-Innenraum 5 ein schalldämpfendes Leitungselement bekannter Art. Auch nach dem Gaseinlauf in den Hohlprofil-Innenraum 5 findet nirgends eine prallwand-ähnliche Heissgasbeaufschlagung von Aluminiumwandungen statt. Die Formgebung des Hohlprofils (vgl.Figßur 2) erlaubt die Anpassung an die oft schwierigsten Unterboden-Verhältnisse bei Kraftwagen und Industriemotoren. Die Technologie der Press-und Tiefziehtechnik bei Blechformteilen erlaubt nicht nur dünnwandigste Blechstärken, sondern in c'er hier vorgelegten Verspannung mit Querwänden und durchlaufenden Rohren auch die Vibrationsfreiheit kleiner Blech flächen, welche die Voraussetzung dafür ist, dass die Anlage körperschahlfrei bleibt. In den Figuren sind die mit Zwischenraum versehenen Linien (z.B. 3 und o) Wandungen des Strangpressteils und die ohne solchen Zwischenraum (z.B. 18,19,20,21) Schliesskörperwandungen.

Claims (4)

1. Bezeichnung der Anmeldung: Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen Patentansorüche 1. Schalldämpfendes Gasdurchsatzgerät mit Auslass in die freie Atmosphäre, insbesondere für Heissausdurchsatz nach Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem im Strangpressverfahren hergestellten unn beiderseits oi:fenen Hohlprofil mit einfacher oder mehrfacher Mantelwandung, aber ohne Quer wände, dc das Hohlprofil in Schliesskörper eingespannt ist, welche die zur Raumbildung erforderlichen Zusatzwandungen aufweisen und den Gasdurchsatz so ordnen, dass thermisches Gefälle mittels jenseitiger Wandspülung durch kühleres Medium entweder bei Wandungen des Hohlprofils stattfindet oder bal. zusätzlich bei Wandungen des Zulaur-Schliessicörpers mit direktem Wärmefluss in den Auslauf-Schliesskörper, dadurch gekennzeichnet, dass die Schliesskörper, in der Regel aus sehr dünnwandigem Chromstahblech als Press- oder Ziehteile gefertigt, je doppelwandig mit einem nischen sen Wandungen liegenden Entspannungsraum ausgeführt sind, dass ein rohrartiges Schliesskörperteil die zugeführte K'eissgasmenge vom Entspannungsraum des Zulauf-Schliesskörpers in den Entspannungsraum des Auslaufschliesskörpers überführt; dass ein vom Entspannungsraum des Auslauf-Schliesskörpers ausgehendes rohrartiges Schliesskörperteil diese Heissgasmenge, wiederum den Hohlprofilinnenraum durchquerend, einer räumlichen Untergruppe des Zulauf-Schliesskörpers zuführt, sodass diese Heissgasmenge erst mit Oeffnungen oder Leitungen, die aus dieser räumlichen Untergruppe herausführen, eine erstmalige thermische Beaufschlagung von Wandungen des aus dickwandigerem Aluminium gefertigten Hohlprofil-Innenraumes vornimmt.
2. @. Heiss@@@@@@@durch@@@@@@zgerät gemäss Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Niveau, das im Hohlprofil-Innenraum (5) erreicht wird, vornehmlich durch die Art gesteuert wird, in welcher die Aussenkühlung der den Innenraum 5 durchlaufenden Schliesskörper-Verbindungsleitung 18 vorgenommen wird, die mit Ringraum-Abstand (16) innerhalb einer zylindrischen Aluminiumwandung (5) positioniert ist, die Bestandteil des Aluminium-Strang pressteils ist (vgl. Fig.2).
3. 3. Heissgasdurchsatzgerät gemäss vorigem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfüllung des die Leitung 18 umgebenden Ringraumes mit zusammenhängendem keramischem Fasergewebe (vgl. Fig. 3) die Leitung 18 in diesem Streckenbereich aus Lochblech ausgeführt ist.
4. 4. Heissgasdurchsatzgerät gemäss einem der vorigen Ansprüche dadurch gekenr zeichnet, dass in der Leistungsabstimmung des 11otors am Prüfstand die Summe der dem Votorauslassrohr (14) nachgeschalteten Folgeräume (1/18/2/19) als Abstimmungseinheit zugrundegelegt wird.