DE3943248A1

DE3943248A1 - DUPLEX METAL TUBE FOR DAMPING

Info

Publication number: DE3943248A1
Application number: DE3943248A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Matsumoto
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1990-07-05
Also published as: JPH02180400A; KR900010291A; GB8929108D0; KR930002540B1; DE3943248C2; GB2227544B; GB2227544A

Abstract

Disclosed is a duplex metal pipe for damping vibration wherein an inner pipe is inserted into an outer pipe with a clearance of 10 mu m to 150 mu m provided between an inner surface of the outer pipe and an outer surface of the inner pipe. The outer pipe and said inner pipe are formed of a steel pipe.

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.The present invention relates to a Duplex metal pipe for damping, for example as a section of an exhaust system Automobiles is used where vibrations occur and the effectiveness of damping Reflects vibrations.

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.At one point of the occurrence of vibrations, such as for example an exhaust pipe of an automobile, become vibrations of an engine or those that result from the pulsation of the exhaust gas pressure a pipe is transmitted and are in the form of sound emitted by vibrations of the pipe itself. Around the strength of the vibration and of it reducing resulting noise is a hollow duplex tube, where a sufficient Distance between an inner tube and an outer tube is formed, and a composite duplex tube is known in which a sound absorbing material consisting of Glass fibers, asbestos or ceramic, in the gap between an inner tube and an outer tube is introduced.

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.The conventional hollow duplex tube is not very effective in terms of noise dissipation through the transmission of engine vibrations caused, but effective in relation to the Noise dissipation caused by the pulsation of the Exhaust gas pressure is caused. Furthermore, there is Composite duplex pipe into which a sound absorbing Material is introduced as an intermediate layer, the problem that the filling material as a result of Exposure to the heat of the exhaust gases is denatured and the effect of which drops noticeably.

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.It is therefore an object of the invention To create duplex metal pipe for steaming that in its damping performance is improved and that is not attacked by the action of heat, so that the disadvantages described above are eliminated will.

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.It has been found that in the case of flat steel plates of the same material if two such flat ones Steel plates that have different strengths are brought into contact with each other, and struck a fastened end will, the phases of the vibrations due to a Difference in the natural frequency resulting from the Difference in strength and the two Slabs results in being shifted against each other and the two plates touch. Therefore the impact noise is low and a very large degree of Damping is achieved. In the case where two Steel plates have the same thickness, brought into contact with each other and at one end attached, the panels send vibration noise identical frequency and the phases remain after a chronological sequence the same and do not work each other. On the other hand, in the case where the Thicknesses are different and two plates are spaced from each other so that they are do not touch each other, the two vibrate Plates freely in correspondingly different Natural frequencies and do not touch each other, so that the vibration is not reduced.

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.In contrast, in the case of one Duplex pipe, with the inner pipe in contact is brought with the outer tube, the tubes one State in which they are together without one Intermediate distance are fixed. Since there continues no degree of freedom in the corresponding pipes is present because the inner tube and the outer tube are integrally connected, the vibration caused by this duplex pipe in which the thicknesses of the two Pipes are combined, delivered, identical with that of a single pipe.

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.In order to achieve a damping effect, is from this Basically, according to the invention, a very narrow distance provided between the inner tube and the outer tube, with the inner tube and the outer tube under Vibration touch each other. Consequently, the Damping effectiveness by showing a distance specific size can be improved. According to the invention is a duplex metal tube for Steaming provided where an inner tube and a Outer tube are introduced with a distance of 10 µm to 150 µm, placed between one Inner surface of the outer tube and an outer surface of the inner tube.

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.According to the present invention, a distance of 10 µm to 150 µm between the inner surface of the Outer tube and the outer surface of the inner tube intended. The reason for limiting the Distance is that when the distance is less is as 10 µm, wavy sections will be inevitably present in the pipe, the Contact sections between the inner tube and the Outer tube are very numerous, so that no Degree of freedom ensured for the corresponding pipes is reached, a state of the two pipes which is similar to that of the previously described Single tube is. On the other hand, if the distance Exceeds 150 µm, the outer wall of the Inner tube and the inner wall of the outer tube during the vibration against each other and the Degree of contact between the wall surfaces of the two pipes becomes low, so that sufficient Damping cannot be achieved.

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.These and other goals, features, and benefits of Invention will become more apparent from the following detailed description of the invention in Connection with the associated drawings described.

Dabei zeigen die Zeichnungen inThe drawings show in

Fig. 1 einen Querschnitt in Richtung des Durchmessers eines Duplex-Rohres zum Dämpfen gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführung; und Fig. 1 shows a cross section in the direction of the diameter of a duplex tube for attenuating in accordance with an embodiment of the invention; and

Fig. 2 einen Querschnitt in seiner Längsrichtung. Fig. 2 shows a cross section in its longitudinal direction.

Es wird nun eine erfindungsgemäße Ausführung beschrieben mit Bezug auf die Ergebnisse eines Versuches, der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausführung durchgeführt wurde.It is now an embodiment of the invention described with reference to the results of a Attempt related to the Execution according to the invention was carried out.

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.As shown in the attached drawings, a steel pipe was used which includes an outer pipe 1 with an outer diameter of 20 mm, a thickness of 1 mm and a length of 300 mm and an inner pipe which has an outer diameter of 18 mm, a thickness of 1 mm and has a length of 300 mm. For the inner tube 2 , various tubes, which had slightly varying outer diameters, were prepared by grinding the outer surface 5 . The inner tube 2 was inserted into the outer tube 1 in such a way that a very narrow distance 3 was reached between an inner surface 4 of the outer tube 1 and the outer surface 5 of the inner tube 2 , so that a duplex tube was formed. The outer tube 1 and the inner tube 2 were each connected to each other by welding at opposite tube ends 6 , 6 'so that the inner tube 2 could not fall out. Then the duplex pipe was suspended at its opposite ends 6 , 6 'by means of a rope. The duplex pipe on the outside thereof was struck by using a hammer of identical strength, the impact noise and its subsequent change were received at a fixed distance by means of a microphone and amplified by an amplifier, and the sound pressure level was measured by a recording device. The results are shown in the table below. In this table, the pipes of Nos. 1, 2 and 7 are provided as comparative examples, while those of Nos. 3 and 6 are pipes according to the invention.

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.As shown in the above table, the duplex tube of Experiment No. 7, in which the inner tube and the outer tube were brought into direct contact with each other, had characteristics similar to that of a single tube having a thickness equal to the thickness of the combined inner tube and the outer tube. In the case of the duplex pipe of Experiment 2, in which the distance between the inner pipe and the outer pipe was large, no noticeable effect was observed during the period of the impact noise and the damping performance. Furthermore, the generation of a so-called flutter that occurs during a collision between the outer tube 1 and the inner tube 2 was registered at the time of the impact. In the case of the duplex tube of Experiment 2 , a significant effect was observed in both the impact noise and the damping performance, but the fluttering only occurred at the time of the impact, so that it was demonstrated that this tube is not suitable for practical use. In contrast, in the case of the duplex pipe after experiments 3-6, it was demonstrated that the inner pipe and the outer pipe are each capable of being brought into contact with each other due to the vibrational displacement of the pipes in accordance with a relatively large sound pressure level, and that Flutter does not occur due to the touch.

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.It is therefore possible to get a duplex pipe which is characterized by damping effects, whereby obtain sufficient damping characteristics even if the thickness of the inner tube and the outer tube of the duplex tube according to the Invention are carried out identically. This can be like can be explained as follows: Generally differs the natural frequency depends on one Difference in the quality of the materials that be used, a difference in thickness, or other factors, and is also different depending on the cross-sectional area of the Starting materials and the Cross-sectional secondary torque. In the case of two flat Plates where two plates of the same material and the like. Vertical and horizontal dimensions is used, it is necessary to increase the thickness change the cross-sectional areas and that Cross-sectional secondary torque to change. In the case of one Tube and also when an inner tube and a Outer tube made of the same material and the have the same length, thickness, etc., differ Outside diameter, the cross-sectional areas and that Cross-sectional secondary torque. As a result, increases the difference in the natural frequencies of the inner tube and the outer tube, so that a sufficient Effect can be achieved. If the fat are made differently to the difference in to increase their natural frequencies can Effect can be further increased.

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.If the duplex pipe according to the invention one has a specific distance between them possible a simple arrangement without use any part other than that of the Use metal piping yourself. The Duplex metal pipe creates remarkable effects with no changes in performance that occur on the other hand by denaturing the Filter material due to the effects of heat caused and is to produce one extreme excellent damping effect over the entire period.

Claims

1. duplex metal tube for vibration damping, characterized by an inner tube which is introduced into an outer tube with a distance of 10 microns to 150 microns, which is formed between an inner surface of the outer tube and an outer surface of the inner tube.

2. duplex metal tube according to claim 1, characterized characterized in that the outer tube and the Inner tube consists of a steel tube.