DE3943248A1 - Duplex-metallrohr zur daempfung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Duplex-Metallrohr zur Dämpfung, das beispielsweise als ein Abschnitt eines Abgassystems eines Automobils verwendet wird, wo Vibrationen auftreten und das eine Wirksamkeit der Dämpfung von Vibrationen widerspiegelt.

An einer Stelle des Auftretens von Vibrationen, wie beispielsweise ein Abgasrohr eines Automobils, werden Vibrationen eines Motors oder diejenigen, die sich aus der Pulsation des Abgasdruckes ergeben, auf ein Rohr übertragen und werden als Geräusch in Form von Schwingungen des Rohres selbst ausgesandt. Um die Stärke der Vibration und des daraus resultierenden Geräusches zu vermindern, sind ein hohles Duplex-Rohr, bei dem ein ausreichender Abstand zwischen einem Innenrohr und einem Außenrohr gebildet ist, und ein Verbund-Duplexrohr bekannt, bei dem ein schalldämpfendes Material, bestehend aus Glasfasern, Asbest oder Keramik, in den Spalt zwischen einem Innenrohr und einem Außenrohr eingebracht ist.

Das herkömmliche hohle Duplex-Rohr ist zwar nicht sehr effektiv in bezug auf die Lärmableitung, die durch die Übertragung der Motorvibrationen verursacht wird, jedoch effektiv in bezug auf die Lärmableitung, die durch die Pulsation des Abgasdruckes verursacht wird. Ferner besteht bei dem Verbund-Duplexrohr, in das ein schalldämpfendes Material als eine Zwischenschicht eingebracht ist, das Problem, daß das Füllmaterial infolge der Einwirkung der Wärme der Abgase denaturiert wird und dessen Wirkung dadurch merklich abfällt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Duplex-Metallrohr zum Dämpfen zu schaffen, das in seiner Dämpfungsleistung verbessert ist und das nicht durch die Wärmeeinwirkung angegriffen wird, so daß die zuvor beschriebenen Nachteile beseitigt werden.

Es wurde gefunden, daß im Falle flacher Stahlplatten des gleichen Materials, wenn zwei solche flache Stahlplatten, die unterschiedliche Stärken aufweisen, in Berührung miteinander gebracht werden, und ein Schlag auf ein befestigtes Ende ausgeübt wird, die Phasen der Vibrationen infolge eines Unterschiedes in der Eigenfrequenz, die aus der Unterschiedlichkeit der Stärke und der beiden Platten resultiert, gegeneinander verschoben werden und die beiden Platten sich berühren. Deshalb ist der Schlaglärm gering und ein sehr großes Maß der Dämpfung wird erreicht. In dem Falle, wo zwei Stahlplatten die gleiche Stärke aufweisen, miteinander in Berührung gebracht und an einem Ende befestigt werden, senden die Platten Vibrationslärm identischer Frequenz aus und die Phasen bleiben auch nach einem zeitlichen Ablauf gleich und wirken nicht aufeinander ein. Andererseits, im Falle, wo die Dicken unterschiedlich sind und zwei Platten voneinander beabstandet sind, so daß sie sich einander nicht berühren, vibrieren die beiden Platten frei in entsprechend unterschiedlichen Eigenfrequenzen und berühren sich nicht dabei, so daß die Vibration nicht vermindert wird.

Im Gegensatz dazu nehmen im Fall eines Duplex-Rohres, bei dem das Innenrohr in Berührung mit dem Außenrohr gebracht wird, die Rohre einen Zustand ein, in dem sie miteinander ohne einen Zwischenabstand befestigt sind. Da dort weiterhin kein Freiheitsgrad in den entsprechenden Rohren vorhanden ist, weil das Innenrohr und das Außenrohr integral verbunden sind, wird die Vibration, die von diesem Duplex-Rohr, in dem die Dicken der beiden Rohre kombiniert werden, abgegeben wird, identisch mit der eines einzelnen Rohres.

Um eine Dämpfungswirkung zu erzielen, ist aus diesem Grunde erfindungsgemäß ein sehr schmaler Abstand zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr vorgesehen, wobei das Innenrohr und das Außenrohr unter Vibration einander berühren. Folglich kann die Dämpfungswirksamkeit durch Aufweisen eines Abstandes spezifischer Größe verbessert werden. Erfindungsgemäß ist ein Duplex-Metallrohr zum Dämpfen vorgesehen, wo ein Innenrohr und ein Außenrohr eingebracht sind mit einem Abstand von 10 µm bis 150 µm, angebracht zwischen einer Innenfläche des Außenrohres und einer Außenfläche des Innenrohres.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Abstand von 10 µm bis 150 µm zwischen der Innenfläche des Außenrohres und der Außenfläche des Innenrohres vorgesehen. Der Grund für die Begrenzung des Abstandes ist der, daß, wenn der Abstand geringer ist als 10 µm, wellenförmige Abschnitte unvermeidbar im Rohr vorliegen werden, wobei die Berührungsabschnitte zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr sehr zahlreich werden, so daß kein Freiheitsgrad für die entsprechenden Rohre gesichert ist, wobei ein Zustand der beiden Rohre erreicht wird, der ähnlich dem des zuvor beschriebenen Einzelrohres ist. Andererseits, wenn der Abstand 150 µm übersteigt, stoßen die Außenwand des Innenrohres und die Innenwand des Außenrohres während der Vibration jeweils gegeneinander und der Grad der Berührung zwischen den Wandflächen der beiden Rohre wird gering, so daß eine ausreichende Dämpfung nicht erreicht werden kann.

Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden genauer anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung im Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen beschrieben.

Dabei zeigen die Zeichnungen in

Fig. 1 einen Querschnitt in Richtung des Durchmessers eines Duplex-Rohres zum Dämpfen gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführung; und

Fig. 2 einen Querschnitt in seiner Längsrichtung.

Es wird nun eine erfindungsgemäße Ausführung beschrieben mit Bezug auf die Ergebnisse eines Versuches, der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausführung durchgeführt wurde.

Wie in den anhängigen Zeichnungen gezeigt, wurde ein Stahlrohr verwendet, das ein Außenrohr 1 mit einem Außendurchmesser von 20 mm, einer Dicke von 1 mm und einer Länge von 300 mm und ein Innenrohr einschließt, das einen Außendurchmesser von 18 mm, eine Dicke von 1 mm und eine Länge von 300 mm aufweist. Für das Innenrohr 2 wurden verschiedene Rohre, die geringfügig variierende Außendurchmesser aufwiesen, durch Schleifen an der Außenfläche 5 vorbereitet. Das Innenrohr 2 wurde in das Außenrohr 1 in einer Art und Weise eingebracht, daß ein sehr schmaler Abstand 3 zwischen einer Innenfläche 4 des Außenrohres 1 und der Außenfläche 5 des Innenrohres 2 erreicht wurde, so daß ein Duplex-Rohr gebildet wurde. Das Außenrohr 1 und das Innenrohr 2 wurden jeweils miteinander durch Schweißen an entgegengesetzten Rohrenden 6, 6′ miteinander verbunden, so daß das Innenrohr 2 nicht herausfallen konnte. Dann wurde das Duplex-Rohr an seinen entgegengesetzten Enden 6, 6′ mittels eines Seils aufgehängt. Ein Schlag auf das Duplex-Rohr auf dessen Außenseite wurde durch Verwendung eines Hammers identischer Festigkeit ausgeführt, der Schlaglärm und dessen nachfolgender Wechsel wurden mittels eines Mikrophons in einem festen Abstand empfangen und durch einen Verstärker verstärkt, und der Schalldruckpegel wurde durch ein Aufnahmegerät gemessen. Die Ergebnisse werden in der unten angeführten Tabelle wiedergegeben. In dieser Tabelle sind die Rohre der Nr. 1, 2 und 7 als Vergleichsbeispiele vorgesehen, während die der Nr. 3 und 6 erfindungsgemäße Rohre sind.

Wie in der obigen Tabelle gezeigt, zeigte das Duplex-Rohr des Experiments Nr. 7, in dem das Innenrohr und das Außenrohr in unmittelbare Berührung miteinander gebracht worden, Charakteristiken, die gleich denen eines einzelnen Rohres sind, das eine Dicke aufweist, die den Dicken des kombinierten Innenrohres und des Außenrohres entspricht. Im Fall des Duplex-Rohres des Experimentes 2, in dem der Abstand zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr groß war, wurde keine spürbare Wirkung während des Zeitraums des Schlaglärms und der Dämpfungsleistung beobachtet. Weiterhin wurde die Erzeugung eines sog. Flatterns, das während einer Kollision zwischen dem Außenrohr 1 und dem Innenrohr 2 auftritt, zur Zeit des Schlages registriert. Im Fall des Duplex-Rohres des Experimentes 2 wurde ein wesentlicher Effekt beobachtet sowohl im Schlaglärm als auch der Dämpfungsleistung, jedoch ist das Flattern nur zur Zeit des Schlages aufgetreten, so daß nachgewiesen worden ist, daß dieses Rohr für die praktische Verwendung nicht geeignet ist. Im Kontrast hierzu wurde im Fall des Duplex-Rohres nach den Experimenten 3-6 nachgewiesen, daß das Innenrohr und das Außenrohr geeignet sind, jeweils in Berührung miteinander gebracht zu werden infolge der Schwingungsversetzung der Rohre in Übereinstimmung mit einem relativ großen Schalldruckpegel, und daß das Flattern infolge der Berührung nicht auftritt.

Es ist daher möglich, ein Duplex-Rohr zu erhalten, das sich durch Dämpfungswirkungen auszeichnet, wobei ausreichende Dämpfungscharakteristiken erhalten werden, selbst dann, wenn die Dicken des Innenrohres und des Außenrohres des Duplex-Rohres gemäß der Erfindung identisch ausgeführt sind. Dies kann wie folgt erklärt werden: Im allgemeinen unterscheidet sich die Eigenfrequenz in Abhängigkeit von einem Unterschied in der Qualität der Materialien, die verwendet werden, einem Unterschied in der Dicke, oder anderen Faktoren, und unterscheidet sich auch in Abhängigkeit der Querschnittsfläche der Ausgangsmaterialien und dem Querschnittssekundärmoment. Im Falle zweier flacher Platten, wo zwei Platten des gleichen Materials und dergl. vertikalen und horizontalen Abmessungen verwendet wird, ist es notwendig, die Dicken zu ändern, um die Querschnittsflächen und das Querschnittssekundärmoment zu ändern. Im Fall eines Rohres und auch dann, wenn ein Innenrohr und ein Außenrohr aus dem gleichen Material bestehen und die gleiche Länge, Dicke usw. aufweisen, differieren die Außendurchmesser, die Querschnittsflächen und das Querschnittssekundärmoment. Demzufolge erhöht sich die Differenz in den Eigenfrequenzen des Innenrohres und des Außenrohres, so daß eine ausreichende Wirkung erreicht werden kann. Wenn die Dicken unterschiedlich ausgeführt sind, um die Differenz in ihren Eigenfrequenzen zu vergrößern, kann die Wirkung weiter erhöht werden.

Wenn das Duplex-Rohr gemäß der Erfindung einen spezifischen Abstand zwischen sich aufweist, ist es möglich, eine einfache Anordnung ohne Verwendung irgendwelcher Teile anderer als die der Metallrohrleitungen selbst zu verwenden. Das Duplex-Metallrohr erzeugt bemerkenswerte Wirkungen ohne auftretende Veränderungen in der Leistung, die andererseits durch die Denaturierung des Filtermaterials infolge der Hitzeeinwirkung verursacht werden, und ist zum Hervorbringen einer extremen hervorragenden Dämpfungswirkung über die gesamte Zeitdauer.

Claims (2)

1. Duplex-Metallrohr zur Schwingungsdämpfung, gekennzeichnet durch einen Innenrohr, das in ein Außenrohr mit einem Abstand von 10 µm bis 150 µm eingebracht ist, der zwischen einer Innenfläche des Außenrohres und einer Außenfläche des Innenrohres gebildet ist.

2. Duplex-Metallrohr gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr und das Innenrohr aus einem Stahlrohr besteht.