DE69408322T2

DE69408322T2 - Rohrprofil, insbesondere zum gebrauch als flüssigkeitsleitung

Info

Publication number: DE69408322T2
Application number: DE69408322T
Authority: DE
Inventors: Jean-Michel Simon
Original assignee: Hutchinson SA
Current assignee: Hutchinson SA
Priority date: 1993-07-01
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2014-07-01
Also published as: EP0706625B1; JPH08512120A; US5924456A; FR2708327A1; FR2708327B1; DE69408322D1; EP0706625A1; WO1995001529A1

Description

Die Erfindung betrifft rohr- bzw. schlauchförmige Profile, die insbesondere dazu bestimmt sind, als Leitungen für den Durchgang von Fluid oder als Einlaß- oder Auslaßschalldämpfer, z.B. auf dem Gebiet der Automobilindustrie, im Bauwesen und in der Maschinen- und Motorindustrie verwendet zu werden.
Wenn es notwendig ist, die schallübertragung in Fluiden, die in Rohren bzw. Schläuchen in Umlauf sind, zu dämpfen, verwendet man allgemein akustisch absorbierende Materialien, welche im Inneren der Rohre bzw. Schläuche angeordnet sind, und/oder Resonatoren, die auf zu dämpfende Frequenzen oder Frequenzbänder abgestimmt sind und die in Reihe oder parallel mit den Rohren bzw. Schläuchen für den Durchgang des Fluids verbunden sind. Der Einsatz dieser bekannten Mittel erweist sich, wenn sie tatsächlich wirkungsvoll sind, allgemein als empfindlich und kostenaufwendig.
In allgemeiner Art und Weise ist man bereits imstande, Rohre bzw. Schläuche oder Rohrleitungen mit verstärkter Wand herzustellen, indem man auf der Innenwand eines Rohrs bzw. Schlauchs radiale Rippen von geringer Höhe ausbildet, die spiralig um die Achse des Rohrs bzw. Schlauchs gewunden sind (siehe Dokument PR-A-2 658 582), oder aber durch spiraliges Winden eines extrudierten rohr- bzw. schlauchförmigen Profils, wobei die Spiralwindungen aneinandergesetzt bzw. fugendicht und miteinander verschweißt sind (siehe z.B. die Patente US 5 060 698 und EPO 0 418 760). Es ist außerdem, z.B. durch das Patent DE 3 930 528, bekannt, ein Rohr bzw. einen Schlauch mit verstärkter Wand durch spiraliges Winden eines extrudierten Rohrs bzw. Schlauchs, danach spiraliges Winden einer Verstärkung zwischen den Spiralwindungen des Rohrs bzw. Schlauchs auszubilden. Trotzdem gestattet diese bekannte Technik nur die Herstellung von Rohren bzw. Schläuchen mit verstärkter Wand, im allgemeinen von großem Durchmesser, welche nicht als Schalldämpfer dienen können.
Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, eine einfache, wirkungsvolle und weniger kostenaufwendige Lösung für diese Probleme zu liefern.
Sie hat ein rohr- bzw. schlauchförmiges Profil zum Gegenstand, welches eine flexible Leitung für den Durchgang von Fluid und einen Schalldämpfer, z.B. für den Einlaß oder den Auslaß für einen Motor, bildet, und welches von der Herstellung her ihm eigene Qualitäten der Schalldämpfung und der Bewahrung einer Anfangsform während Abnahmen des Radius aufweist.
Sie schlägt zu diesem Zweck ein rohr- bzw. schlauchförmiges Profil zum Gebrauch als flexible Leitung für den Durchgang von Fluid vor, die innere Rippen oder Trennwände hat, welche im wesentlichen radial schraubenförmig um die Längsachse des Profils gewunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich die genannten inneren Rippen oder Trennwände radial über wenigstens etwa die Hälfte des Innenradius des Profils erstrecken und Mittel bilden, welche die direkten Ausbreitungen von Schalldruckwellen im Inneren des Profils verhindern.
Ein solches Profil liefert sehr gute Resultate, wenn es als Schalldämpfer verwendet wird, wobei es das Vorhandensein der radialen inneren Trennwände oder Rippen, die schraubenförmig gewunden sind, gestattet, den Schall wirkungsvoll zu dämpfen, indem die direkten Ausbreitungen von Schalldruckwellen verhindert werden.
Außerdem begrenzen die schraubenförmig gewundenen inneren Rippen oder Trennwände das radiale Zusammendrücken des Profils während Abnahmen des Radius, und sie gestatten es, eine im wesentlichen konstante Form über seine gesamte Länge zu bewahren.
Das Profil gemäß der Erfindung kann wenigstens teilweise aus zelligem oder expandiertem bzw. geblähtem Material in der Weise ausgebildet sein, daß die Schalldämpfung begünstigt wird.
In einer Variante kann dieses Profil aus zwei Materialien von unterschiedlicher Art und/oder Härte hergestellt sein.
Vorzugsweise wird es durch Extrusion aus elastomeren oder thermoplastischen Materialien realisiert. Es kann außerdem durch Formung hergestellt werden.
Die Erfindung läßt sich besser verstehen und andere Vorteile derselben erscheinen klarer beim Lesen der folgenden Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen als Beispiel gegeben wird, in denen:
die Figur 1 eine teilweise im Schnitt und in der Perspektive ausgeführte schematische Ansicht eines rohr- bzw. schlauchförmigen Profils gemäß der Erfindung ist;
die Figuren 2 bis 8 teilweise im Schnitt ausgeführte schematische Ansichten von Varianten der Ausführung dieses Profils sind;
die Figuren 9 bis 13 schematisch unterschiedliche Möglichkeiten der Verwendung des Profils gemäß der Erfindung veranschaulichen.
Es sei zunächst auf die Figur 1 Bezug genommen, in welcher das Bezugszeichen 10 ein rohr- bzw. schlauchförmiges Profil gemäß der Erfindung bezeichnet, das von allgemein zylindrischer Form mit kreisformigem Querschnitt ist und das z.B. durch Extrusion von weichem oder haibsteifem Elastomer hergestellt werden kann.
Das Profil 10 hat eine Mehrzahl von inneren Rippen oder Trennwänden 12, die im wesentlichen radial sind, welche sich zwischen seiner Umfangswand 14 und einem inneren axialen Kern 16 erstrecken.
Wie man in Figur 1 gut sieht, sind diese inneren Rippen oder Trennwände 12 von im Querschnitt gewellter Form und sind außerdem schraubenförmig mit nicht aneinandergesetzten Spiralwindungen um die Längsachse oder den axialen Kern 16 des Profils gewunden, wobei zwischen ihnen parallele innere Kanäle begrenzt sind, die voneinander durch die Trennwände 12 getrennt sind, und die sich schraubenförmig um die Achse des Profils winden.
Wenn das Profil als Schalldämpfer oder für die Strömung eines Fluids verwendet wird, wird eine akustische Druckwelle, die durch das Fluid übertragen wird, eine Vielzahl von Malen in den schraubenförmigen Kanälen reflektiert und kann sich nicht direkt von einem Ende des Profils zum anderen fortpflanzen. Außerdem verschärfen die nichtebenen Formen der inneren Trennwände oder Rippen 12 die Beugungen bzw. die Diffraktionen der akustischen Welle.
Das kinetische Rotationsmoment des Fluids wird am Eingang des Profils erworben, danach erhält es sich in der Strömung des Fluids. Der zusätzliche Druckverlust rührt prinzipiell von der Erhöhung der Reibungsoberfläche, die in Kontakt mit dem Fluid ist, sowie der Form des Einlasses und des Auslasses des Profils her. Daraus resultiert, daß die Druckverluste des Fluids durch die schraubenförmige Windung der Kanäle des Profils nicht in störender Weise verschlechtert werden.
Schließlich kann das Profil 10 in seiner Gesamtheit aus akustisch absorbierendem Material, beispielsweise aus zelligem oder expandiertem Material, hergestellt sein.
Eine bestimmte Anzahl von Varianten der Realisierung sind als Beispiele in den Figuren 2 bis 8 dargestellt.
In der Ausführungsform der Figur 2 ist das Profil 10 vollständig aus zelligem oder expandiertem Material hergestellt, und seine inneren Trennwände 12 sind im Querschnitt geradlinig.
In der Ausführungsform der Figur 3 sind die Trennwände 12 ebenfalls geradlinig im Querschnitt, aber das Profil ist in seiner Gesamtheit aus kompaktem Material hergestellt.
In der Ausführungsform der Figur 4 ist das Profil 10 aus kompaktem Material, und seine inneren Trennwände 12, die z.B. im Querschnitt geradlinig sind, sind untereinander durch wenigstens eine ringförmige Trennwand 18 verbunden, was es gestattet, die Zahl der Abteilungen, welche im Inneren des Profils 10 ausgebildet sind, zu verdoppeln.
In der Ausführungsform der Figur 5 ist das Profil 10 aus kompaktem Material hergestellt, es umfaßt nicht den Axialkern 16 der Ausführungsform der Figur 1, und die inneren Rippen oder Trennwände 12 erstrecken sich im Inneren des Profils im wesentlichen über die Hälfte des inneren Radius diese Profils.
Außerdem sind die radialen Seiten der Rippen 12 im Querschnitt von konkav gekrümmter Form, wobei ihre Spitze oder ihr freies Ende von konvex gekrümmter Form ist.
In diesem Fall sind die Kanäle, welche die inneren Rippen oder Trennwände 12 im Inneren des Profils 10 begrenzen, untereinander verbunden.
Indem man die Spitzen der inneren Rippen oder Trennwände 12 vergrößert, kann man die inneren Kanäle des Profils fast verschließen, wobei man sie mit dem axialen Hohlraum durch schmale Spalte verbunden sein läßt. In diesem Fall kann man das Fluid, sei es im Inneren der inneren Kanäle, wobei der axiale Hohlraum den resonanten Hohlraum bildet, sei es im Inneren des axialen Hohlraums, wobei die inneren Kanäle Resonanzhohlräume bilden, zirkulieren lassen.
In der Ausführungsform der Figur 6 haben die inneren Rippen 12 des Profils 10 ungefährt die gleiche Form wie in der Ausführungsform der Figur 5, aber sie sind aus einem Material ausgebildet, das gegenüber jenem der Umfangswand 14 des Profils unterschiedlich ist, z.B. aus zelligem oder expandiertem Material, wenn man die akustische Dämpfung begünstigen will, oder aus einem steiferen Material, wenn man die Positionierung des Profils begünstigen will.
In der Ausführungsform der Figur 7 erstrecken sich die inneren Rippen 12 über ungefähr zwei Drittel oder drei Viertel des inneren Radius des Profils 10, ausgehend von seiner Umfangsoberfläche 14, und haben im Querschnitt eine äußere Kontur aus mehrfachen Wellen mit geringer Amplitude.
Das Profil 10 ist da ohne axialen Kern.
In der Ausführungsform der Figur 8 haben die inneren Rippen oder Trennwände 12 dieselbe Form wie in der Ausführungsform der Figur 7, aber ihr freies Ende stützt sich auf einem inneren Kern 20 von zylindrischer Form ab, der ins Innere des Profils eingebracht und eventuell aus einem Material hergestellt ist, das unterschiedlich von demjenigen des Profils 10 ist. Dieser innere Kern 20 kann Durchgänge oder Bohrungen 22 umfassen, welche Verbindungen zwischen den inneren Kanälen des Profils 10 bilden.
In vorteilhafter Weise kann das Profil gemäß der Erfindung durch kontinuierliche Extrusion in einem einzigen Vorgang ohne Wiederholung hergestellt werden, indem man einen sich drehenden Extrusionskopf benutzt, der im Inneren eines Extrudermundstücks angeordnet ist. Die Rotation des Kopf 5 kann motorisiert oder auch frei sein, wobei der Extrusionskopf dann durch den Fluß des extrudierten Materials zur Rotation angetrieben wird&sub1; das seinerseits mittels Führungsschaufelblätter oder Leitschaufeln in Rotation um die Achse des Extrudermundstücks versetzt wird.
In einer Variante kann das Profil durch Formung realisiert werden.
Das Profil kann aus einem oder mehreren thermoplastischen Materialien oder aus einem oder mehreren elastomeren Materialien hergestellt sein.
Es sei nun hauptsächlich auf die Figuren 9 und 10 Bezug genommen, welche schematisch mehrere Verwendungsmöglichkeiten eines Profils gemäß der Erfindung darstellen.
In der Figur 9 ist ein Profil 10 gemäß der Erfindung, beispielsweise von der Art, wie in Figur 5 dargestellt, um ein Rohr bzw. einen Schlauch 24 angebracht, dessen Ende 26, das in das Innere des Profils 10 gesteckt ist, axial geschlossen ist, wobei das Rohr bzw. der Schlauch 24 Perforationen oder radiale öffnungen 28 in der Nähe dieses geschlossenen Endes 26 hat.
Das rechte (in der Zeichnung) Ende des Profils 10 ist geschlossen, z.B. durch Klemmen auf die Umfangsoberfläche des Rohrs bzw. Schlauchs 24 mittels eines ringförmigen Teils 30. Ein anderes ringförmiges Teil 32 der gleichen Art wie das ringförmige Teil 30 kann dazu verwendet werden, einen zwischenliegenden Teil des Profils 10 wieder auf das Rohr 24 zu klemmen, ohne die inneren Kanäle des Profils vollständig zu verschließen, in der Art und Weise, daß hier Hälse erzeugt werden.
Das System der Figur 9 bildet einen Schalldämpfer mit Resonator, welcher es gestattet, bestimmte störende akustische Frequenzen, insbesondere unter den tiefen Frequenzen, zu dämpfen. Das Fluid dringt in das System durch das linke Ende (in der Zeichnung) des Profils 10 ein, strömt danach in das Innere des Rohrs bzw. Schlauchs 24 durch dessen Öffnungen oder Perforationen 28. Der Teil des Profils 10, welcher zwischen den ringförmigen Teilen 30 und 32 liegt, bildet einen resonanten Hohlraum, der auf die zu dämpfende Frequenz abgestimmt ist.
In einer Variante kann man mehrere ringförmige Teile 32 des Einklemmens bzw. Verengens auf dem Profil 10 anbringen, um aufeinanderfolgende Hälse auszubilden, oder aber man kann die inneren Kanäle dieses Profils an unterschiedlichenstellen schließen, um unterschiedliche resonante Hohlräume zu erzeugen und so mehrere akustische Frequenzen zu dämpfen.
In der Ausführungsform der Figur 10 ist ein Profil 10 gemäß der Erfindung um ein Rohr bzw. einen Schlauch 24 für die Zirkulation von Fluid angebracht und an seinen beiden axialen Enden 34 geschlossen. In seinem Teil, der im Inneren des Profils 10 enthalten ist, umfaßt das innere Rohr bzw. der innere Schlauch 24 Reihen von Öffnungen oder von Perforationen 28, die in das Innere des Profils 10 münden, dessen innere Kanäle Resonanzhohlräume bilden.
In der Ausführungsform der Figur 11 ist die Struktur umgekehrt zu jener, welche in Figur 10 dargestellt ist: Es ist das Profil 10, das an seinen Enden geöffnet ist und das für die Zirkulation des Fluids dient, während das Rohr bzw. der Schlauch 24 an seinen Enden geschlossen ist und einen Resonanzhohlraum bildet.
In der Ausführungsform der Figur 12 sind mehrere Profile 10 gemäß der Erfindung quer abgefluchtet oder nebeneinanderge 6 stellt, um eine kompakte Gesamtheit zu bilden, und sie sind in Reihe verbunden, um einen Schalldämpfer von geringer axialer Länge zu bilden.
In der Ausführungsform der Figur 13 sind die Profile 10 gemäß der Erfindung quer abgefluchtet oder nebeneinandergestellt, um eine kompakte Gesamtheit zu bilden, und sie werden parallel durch eine Fluidströmung gespeist.
Das Profil gemäß der Erfindung ist als flexible Leitung für den Durchgang von Fluid in einem Kraftfahrzeug, als Einlaßoder Auslaßschalldämpfer auf einem thermischen Motor oder auf einer pneumatischen Maschine, und als Ventilationsummantelung in Häusern, Bauwerken, Schiffen, etc. verwendbar.

Claims

1. Rohrförmiges Profil zum Gebrauch als flexible Strömungsmittelleitung, mit inneren Rippen oder Trennwänden (12), die im wesentlichen radial und wendelartig um die Längsachse des Profils gewunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten, inneren Rippen oder Trennwände (12) sich radial über mindestens etwa die Hälfte des Innenradius des Profils erstrecken und Mittel bilden, die die unmittelbaren Ausbreitungen von Schalldruckwellen im Inneren des Profils verhindern.

2. Profil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten, inneren Rippen oder Trennwände (12) eine radiale Abmessung aufweisen, die kleiner ist als der Innenradius des Profils.

3. Profil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten, inneren Rippen oder Trennwände (12) miteinander längs der Längsachse des Profils verbunden sind und parallele Kanäle begrenzen, die wendelförmig um die Achse des Profils gewunden sind.

4. Profil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten, inneren Rippen oder Trennwände (12) im Querschnitt eine gewellte Form aufweisen.

5. Profil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten, inneren Rippen oder Trennwände (12) im Querschnitt eine geradlinige Form ausweisen.

6. Profil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten, inneren Rippen oder Trennwände (12) miteinander längs der Achse des Profils durch einen massiven Abschnitt (16) verbunden sind, der einen inneren, axialen Kern bildet.

7. Profil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der innere, axiale Kern (20) ein zusammengesetztes Teil ist.

8. Profil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten, inneren Rippen oder Trennwände (12) miteinander durch mindestens eine kreisringförmige Trennwand (18) verbunden sind und zusammen mit dieser eine Vielzahl paralleler Kanäle begrenzen, die wendelförmig rund um die Achse des Profils gewunden sind.

9. Profil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens teilweise aus zellenartigem oder aufgeweitetem Material ausgebildet ist, oder daß es aus mindestens zwei unterschiedlichen Materialien gebildet ist.

10. Profil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es durch Extrusion gebildet ist.

11. Profil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es durch kontinuierliche Extrusion in einem einzigen Vorgang mittels eines rotierenden Extrusionskopfes gebildet ist, der angetrieben oder frei drehbar ist.

12. Profil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß es aus elastomeren oder thermoplastischen Materialien gebildet ist.

13. Profil nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 5, 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es an mindestens einem Ende geschlossen ist und einen Resonanzhohlraum rund um ein Rohr (24) zum Durchtritt von Strömungsmitteln bildet, das Öffnungen (28) zur Verbindung mit den inneren, parallelen Kanälen des Profils aufweist.

14. Profil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sein innerer Querschnitt örtlich durch mindestens ein kreisringförmiges Teil (32) verringert ist, das im Kleinmsitz auf dem Profil (10) angebracht ist.

15. Profil nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 5, 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß es ein perforiertes Rohrstück (24) aufweist, das an seinen Enden geschlossen ist und einen Resonanzhohlraum bildet.