DE69815838T2

DE69815838T2 - Rohr zum transport von gasfoermigen medien, insbesondere in kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE69815838T2
Application number: DE69815838T
Authority: DE
Inventors: Henri Lepoutre
Original assignee: Wecosta
Current assignee: Wecosta
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1998-04-29
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2018-04-30
Also published as: US6234211B1; EP0979370A1; EP0979370B1; BR9809783A; KR20010020392A; JP2001522440A; DE69815838D1; FR2762892A1; FR2762892B1; WO1998049486A1; KR100573953B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Rohre für den Transport von gasförmigen Fluiden, und sie betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich, ein solches Rohr, das für den Transport von Luft in Kraftfahrzeugen, und speziell in Motoren, verwendet wird.
Die Erfindung betrifft ganz speziell ein Rohr, das in einem Kraftfahrzeugmotor stromabwärts hinter dem Luftfilter verwendet wird, um die Verbrennungsluft zum Motorblock zu führen. Bei dieser besonderen Anwendung ist es bekannt, dass die an den Motor gelieferte Verbrennungsluft sauber sein muss, was durch das Luftfilter gewährleistet wird. Es ist also notwendig, dass dieses Rohr in seiner Gesamtheit nicht pneumatisch mit der Außenumgebung in Verbindung stehen kann, da ein solcher Gasaustausch zwischen der Außen- und der Innenumgebung zwangsläufig zur Verschmutzung der vom Rohr geleiteten, sauberen Luft führt.
Außerdem ist bekannt, dass in der Kraftfahrzeugindustrie ganz besonders auf die Geräuschdämpfung geachtet wird.
Die Erfindung hat also zum Ziel, ein Rohr der oben erwähnten Art zu liefern, das einen Gasaustausch zwischen der Innen- und der Außenumgebung vermeidet und gleichzeitig die Geräuschdämpfung ermöglicht.
Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemäße Rohr dadurch gekennzeichnet, dass es ein inneres poröses Rohr, das für die gasförmigen Fluide durchlässig ist und die Geräuschübertragung dämpfen kann, und ein im wesentlichen steifes, eine Hülle bildendes äußeres Rohr in Abstand zum inneren Rohr aufweist, das für die gasförmigen Fluide undurchlässig ist.
In der Druckschrift GB-A-2.146.070 wird ein äußeres Rohr aus einem undurchlässigen Material beschrieben. Dieses äußere Rohr ist aber durchlässig, da es viele Öffnungen aufweist.
Das erfindungsgemäße Rohr arbeitet also sowohl als Rohr zum Transport von gasförmigen Fluiden ohne Gasaustausch mit der Außenumgebung als auch als Geräuschdämpfer.
Im Gegensatz zu den traditionellen Schalldämpfern, die ein inneres Rohr, das unterbrochen ist oder Öffnungen hat, und ein äußeres Rohr aufweisen, d. h. die dadurch arbeiten, dass sie in Resonanz geraten, funktioniert das erfindungsgemäße Rohr in seiner Eigenschaft als Geräuschdämpfer, ohne in Resonanz zu geraten, da das innere Rohr eine poröse Oberfläche hat; das gasförmige Fluid kann nur vom Inneren zum Äußeren des porösen Rohrs übergehen und umgekehrt, indem es dessen poröse Wand durchquert. Da die Porositäten des Innenrohrs von Natur aus sehr kleine Abmessungen aufweisen, wird die Viskosität des gasförmigen Fluids entscheidend, was einen Energieverlust durch Reibung beim Durchgang nach sich zieht und die Erzeugung von Resonanzen verhindert, da dieser Energieverlust alle Bewegungen des Fluids dämpft.
Das innere Rohr ist vorteilhafterweise faserig, z. B. auf der Basis von Polyesterfasern, während das äußere, im wesentlichen steife Rohr z. B. aus Kunststoffmaterial besteht, insbesondere aus Polypropylen.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden ergänzenden Beschreibung gut verstanden, die sich auf die beiliegende Zeichnung bezieht, welche Teil der Beschreibung ist und deren einzige Figur eine schematische Ansicht eines Rohrs im aufgerissenen Längsschnitt ist, das gemäß der Erfindung hergestellt wurde.
In der Zeichnung ist mit 1 das innere poröse Rohr bezeichnet, das zum Beispiel geradlinig ist, und mit 2 das im wesentlichen steife äußere Rohr, das zum Beispiel koaxial ist und eine Hülle bildet. Die Rohre 1, 2 haben zum Beispiel einen kreisförmigen Querschnitt, und in der bevorzugten Anwendung auf den Transport von sauberer Verbrennungsluft in einen Motor, haben sie im allgemeinen die gleiche Länge und erstrecken sich über die gleiche Länge vom Luftfilter bis zum Motorblock.
Wie oben angegeben, besteht das innere poröse Rohr 1 aus einem faserigen Material, zum Beispiel auf der Basis von Polyesterfasern, während das im wesentlichen steife äußere Rohr zu Beispiel aus Kunststoffmaterial, insbesondere aus Polypropylen, ist. Vorzugsweise sind diese beiden Rohre koaxial.
Der Porositätsgrad des inneren Rohrs wird in Abhängigkeit von den Anforderungen bestimmt. Zum Beispiel bei der bevorzugten Anwendung zur Leitung von sauberer Verbrennungsluft zwischen dem Luftfilter und dem Motorblock eines Kraftfahrzeugs, beträgt die Porosität, ausgedrückt als Luftdurchsatz durch die poröse Wand je Flächeneinheit und in Abhängigkeit von dem Unterdruck durch diese Wand, 20 l/min pro dm² Oberfläche und pro 10² Pa Unterdruck.
Das äußere Rohr 2 ist massiv, d. h., dass es jeden Gasaustausch zwischen dem Inneren und dem Äußeren des erfindungsgemäßen Rohrs verhindert. In der obigen bevorzugten Ausführungsform verhindert es also insbesondere das Eindringen von schmutziger Umgebungsluft ins Innere des Rohrs 1, welches saubere Luft transportiert.
Man hat aber festgestellt, dass erfindungsgemäß das äußere Rohr 2 aufgrund seiner Steifheit, welche die Schallabstrahlung verhindert, und aufgrund seiner Zusammenwirkung mit dem porösen inneren Rohr 1, auch funktionell auf die Eigenschaften der Geräuschdämpfung einwirkt.
Wenn also das ringförmige Volumen 3 zwischen den Rohren 1 und 2 gleich Null oder praktisch Null ist, d. h., wenn der Innendurchmesser des Rohrs 2 gleich dem Außendurchmesser des Rohrs 1 oder sehr nahe diesem Durchmesser ist, verhält sich das zusammengesetzte Rohr in Bezug auf die Geräuschdämpfung praktisch wie ein Rohr mit massiver, d. h. nicht poröser Oberfläche, wobei trotzdem aufgrund der porösen und filzartigen Struktur des inneren Rohrs 1 eine sehr geringe Dämpfung bei allen Frequenzen entsteht.
Es ist also notwendig, dass der ringförmige Raum 3 ein Volumen ungleich Null hat.
Man hat auch festgestellt, dass erfindungsgemäß die Geräuschdämpfung aufgrund der Porosität des inneren Rohrs 1 gleichzeitig mit dem ringförmigen Volumen 3 größer wird. Aus Platzgründen stößt man aber schnell an Grenzen, umso mehr als die Erhöhung der Geräuschdämpfung annulliert wird, sobald das ringförmige Volumen 3 eine gewisse Größe erreicht.
Man hat somit festgestellt, dass bei einer Ausführung, bei der die Rohre 1 und 2 koaxial sind, für ein poröses Rohr 1 aus Polyesterfasern mit einem Durchmesser von etwa 5 cm, das äußere Rohr 3 einen Durchmesser von 5,25 bis 15 cm haben kann, mit einer ausgezeichneten Geräuschdämpfung in einem Frequenzbereich, der bis zu mindestens 1 kHz geht. Ein bevorzugter Bereich für den Durchmesser des äußeren Rohrs ist 7 bis 10 cm.
Allgemein nimmt man an, dass das Verhältnis der Durchmesser des äußeren Rohrs 2 und des inneren Rohrs 1 1,05 bis 3, und vorzugsweise 1,2 bis 2 betragen kann.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die soeben beschriebenen Ausführungsformen oder Anwendungsform beschränkt; man könnte im Gegenteil verschiedene Varianten in Betracht ziehen, ohne ihren Rahmen zu verlassen. So könnte zum Beispiel das äußere Rohr 2 sich nur über einen Teil der Länge des inneren Rohrs 1 erstrecken, wenn ein Gasaustausch zwischen dem Inneren und dem Äußeren des porösen Rohrs 1 akzeptabel ist. Auch könnte das äußere Rohr 2 sich über eine größere Länge als die Länge des inneren Rohrs 1 erstrecken. Außerdem könnte die innerhalb des äußeren Rohrs 2 liegende poröse Fläche nicht kontinuierlich sein, zum Beispiel könnte das poröse Rohr unterbrochen oder diskontinuierlich sein oder mindestens eine Öffnung in seiner Wand aufweisen. Außerdem kann das erfindungsgemäße, zusammengesetzte Rohr nur einen Teil einer Leitung bilden, deren Rest von mindestens einer Verlängerung des porösen Rohrs oder einem getrennten Rohr gebildet wird.

Claims

Rohr für den Transport von gasförmigen Fluiden, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einem inneren porösen Rohr (1), das für die gasförmigen Fluide durchlässig ist und die Geräuschübertragung dämpfen kann, und mit einem im wesentlichen steifen äußeren Rohr (2), das in Abstand zum inneren Rohr eine Hülle bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Rohr für die gasförmigen Fluide undurchlässig ist.
Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Rohr (2) massiv ist.
Rohr nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rohre (1, 2) koaxial sind.
Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Rohr (1) faserig ist, insbesondere auf der Basis von Polyesterfasern.
Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Rohr (2) aus Kunststoffmaterial besteht, insbesondere aus Polypropylen.
Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (1, 2) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wobei das Verhältnis der Durchmesser des äußeren Rohrs (2) und des inneren Rohrs (1) 1,05 bis 3, und vorzugsweise 1,2 bis 2 ist.
Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Rohr (2) sich über die ganze Länge des inneren Rohrs (1) erstreckt, insbesondere wenn das Rohr dazu bestimmt ist, saubere Luft, insbesondere die Verbrennungsluft eines Motors, zwischen dem Luftfilter und dem Motorblock zu transportieren.
Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Rohr (2) sich nur über einen Teil der Länge des inneren Rohrs (1) erstreckt.
Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Rohr (2) sich über eine größere Länge als die Länge des inneren Rohrs (1) erstreckt.
Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Wand des inneren Rohrs (1) kontinuierlich ist.
Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Wand des inneren Rohrs (1) diskontinuierlich ist, wobei das innere Rohr (1) zum Beispiel unterbrochen, oder diskontinuierlich, oder mit mindestens einer Öffnung in seiner Wand versehen ist.
Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es das Speiserohr für saubere Verbrennungsluft für einen Motor stromabwärts hinter dem Luftfilter ist.