DE8717875U1 - Device for reducing sound radiation from sheet metal housings - Google Patents

Device for reducing sound radiation from sheet metal housings

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Description

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Beschreibung:Description:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduzierung der Luftschall-Abstrahlung von der Oberfläche von Blechgehäusen (Körperschall) in Anlagen zur Schalldämpfung und/ oder Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen.The invention relates to a device for reducing airborne sound radiation from the surface of sheet metal housings (structure-borne sound) in systems for soundproofing and/or cleaning the exhaust gases of internal combustion engines.

Die aktiven Teile von Schalldämpferanlagen und/oder von Reinigungsanlagen für die Abgase, insbesondere von Kraftfahrzeugen, befinden sich überlicherweise in einem Blechgehäuse. Aus Gründen der Platzersparnis besitzen diese Gehäuse überwiegend einen mehr oder weniger flachen, etwa ovalen Querschnitt. Als Anschluß an die zu- und ableitenden Rohrleitungen sind entsprechend ovale Einlaß- und Aus lalVcri chter vorhanden. .The active parts of silencer systems and/or exhaust gas purification systems, especially those of motor vehicles, are usually located in a sheet metal housing. To save space, these housings generally have a more or less flat, roughly oval cross-section. Oval inlet and outlet filters are provided to connect to the supply and discharge pipes.

Insbesondere bei den Gehäusen mit flachem, ovalem Querschnitt beobachtet man, daß die weniger stark gewölbten Gehäuseoberflächen von den pulsierenden Abgasen der Brennkraftmaschinen zu relativ starken Schwingungen angeregt werden, was zu einer ebenso starken Körperschallabstrahlung führt, wodurch die Bemühungen zur Scha 11reduzierung hinfällig werden.Particularly in the case of housings with a flat, oval cross-section, it is observed that the less curved housing surfaces are stimulated to relatively strong vibrations by the pulsating exhaust gases of the internal combustion engines, which leads to an equally strong structure-borne noise radiation, whereby the efforts to reduce noise are rendered obsolete.

Eine erhöhte Körperschallabstrahlung wird auch beobachtet an den Gehäusen, von katalytisehen Abgasreinigern. Dies ist offensichtlich darauf zurückzuführen, daß die Gehäusebleche aufgrund der relativ starken Erwärmung auf bis zu 850 Grad C beginnen, ihre Steifigkeit zu verlieren.Increased structure-borne noise is also observed in the housings of catalytic exhaust gas purifiers. This is obviously due to the fact that the housing sheets begin to lose their rigidity due to the relatively strong heating up to 850 degrees C.

üblicherweise wird nun versucht, die Steifigkeit der Cehäuseoberflachen durch das Einprägen von Sicken zu erhöhen.Usually attempts are made to increase the rigidity of the housing surfaces by embossing beads.

überraschenderweise bringt diese Technik jedoch nicht immer den gewünschten Erfolg. Aus diesem Grunde werden die Gehäuse oftmals innen und/oder außen mit schalldämpfendem Isoliermaterial belegt. Auch werden in manchen Fällen statt einfachen Blechen Doppelbleche verwendet, die einen Teil der SchalLenergie durch Reibung zwischen den unmittelbar aufeinanderLiegenden Blechteilen abbauen. Diese Lösungen sind aufwendig und teuer und führen auch nicht immer zum Erfolg.Surprisingly, this technology does not always produce the desired result. For this reason, the housings are often covered with sound-absorbing insulating material on the inside and/or outside. In some cases, double sheets are used instead of single sheets, which reduce part of the sound energy through friction between the sheet metal parts lying directly on top of one another. These solutions are complex and expensive and do not always lead to success.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die e-'ne Reduzierung der KörperschaI labst r ah lung mit einfachsten Mitteln ermöglicht.The present invention is based on the object of specifying a device of the type mentioned at the beginning, which enables a reduction of the structure - borne sound radiation with the simplest means.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß wenigstens ein Spannelement vorgesehen ist, welches einander gegenüberliegende Teile der schwingenden Gehäuseoberflächen gegeneinander verspannt.This object is achieved by providing at least one tensioning element which clamps opposing parts of the vibrating housing surfaces against one another.

Das Spannelement hindert die schwingenden Gehäuseoberflächen an einer ungehinderten Beweguno. Außerdem werden die ResonanzVerhältnisse im Sinne einer Verringerung der Ab strahlung günstig beeinflußt.The clamping element prevents the vibrating housing surfaces from moving freely. In addition, the resonance conditions are positively influenced in the sense of a reduction in radiation.

Eine besonders einfache und gleichzeitig sehr wirksame Ausführungsform sieht vor, daß als Spannelement ein außen um das Gehäuse herumgelegter, als geschlossener Ring ausgebildeter Spant Verwendung findet, wobfi dieser Spant vorzugsweise aus zwei miteinander verbundenen, insbesondere verschweißten Spantteilen besteht. Der Spant kann in einfacher Weise aus einem Metallblech oder -draht geeigneter Stärke hergestellt werden. Besonders bevorzugt ist ein U-Querschnitt. Aufgrund seiner Anordnung auf der Außenseite des Gehäuses bleibt die thermische Beanspruchung des Materials verhältnismäßig gering.A particularly simple and at the same time very effective embodiment provides that a frame placed around the outside of the housing, designed as a closed ring, is used as the clamping element, whereby this frame preferably consists of two frame parts connected to one another, in particular welded. The frame can be made in a simple manner from a metal sheet or wire of suitable thickness. A U-shaped cross-section is particularly preferred. Due to its arrangement on the outside of the housing, the thermal stress on the material remains relatively low.

Falls nötig/ kann zur verbesserten Halterung und Führung des Spants 1m Gehäuse eine Sicke eingeprägt sein. Durch das Einprägen einer Sicke in ein Blech wird zwar die Steifigkeit der Fläche in der Sickenebene erhöht, in der senkrecht dazu liegenden Ebene jedoch verringert. Dies ist im übrigen auch der Grund/ weshalb durch das herkömmliche Einprägen von Sicken in die Gehäuse die Körperscha11abstrah lung nicht wesentlich reduziert wird.If necessary, a bead can be embossed into the housing to improve the support and guidance of the frame. By embossing a bead into a sheet metal, the rigidity of the surface is increased in the bead plane, but reduced in the plane perpendicular to it. This is also the reason why the conventional embossing of beads into the housing does not significantly reduce the structure-borne sound radiation.

Besser ist es, den Spant mit den schwingenden Gehäuseoberflächen zu verschweißen.It is better to weld the frame to the vibrating housing surfaces.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann das Spannelement als durch das Gehäuse hindurchgeführter Zuganker ausgebildet sein. Als Zuganker eignen sich beispielsweise Rohre oder auch Blechstreifen/ wobei die Enden demselben mit den schwingenden Gehäuseflächen verbunden werden/ beispielsweise durch Schweißen, durch Falzen oder ähnliche Techni ken.According to an alternative embodiment of the invention, the tensioning element can be designed as a tension rod that passes through the housing. Suitable tension rods are, for example, pipes or sheet metal strips, the ends of which are connected to the vibrating housing surfaces, for example by welding, folding or similar techniques.

Um zu verhindern/ daß bei der thermischen Ausdehnung der Gehäuse die Zuganker bzw. Verbindungsstellen überlastet werden und reißen, empfiehlt es sich, die Zuganker mit Wellen oder Sicken ausreichender Tiefe auszurüsten und so ihre Nachgiebigkeit bezüglich der Wärmedehnung zu erhöhen.In order to prevent the tie rods or connection points from being overloaded and breaking due to thermal expansion of the housing, it is recommended to equip the tie rods with corrugations or beads of sufficient depth and thus increase their flexibility with regard to thermal expansion.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daf der Zuganker als etwa u-förmig gebogener Blechring ausgebildet ist. Hierbei erübrigt sich die Einprägung von Wellen oder Sicken, da diese Form bereits eine ausreichende Nachgiebigkeit besitzt.A further embodiment of the invention consists in the fact that the tie rod is designed as a sheet metal ring bent into a U-shape. This eliminates the need for waves or corrugations, as this shape already has sufficient flexibility.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen jeweils in Querschnitt:The invention will be explained in more detail in the form of various embodiments using the drawing. They show each in cross section:

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Fig. 1 eine erste Ausführungsform, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform, Fig. 3 eine dritte Ausführungsform und Fig. 4 eine vierte Ausführungsform.Fig. 1 shows a first embodiment, Fig. 2 shows a second embodiment, Fig. 3 shows a third embodiment and Fig. 4 shows a fourth embodiment.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Gehäuse 1 einer Abgasreinigungsanlage oder eines Abgasschalldämpfers,, welches zwei aus tiefgezogenem Blech bestehende Halbschalen 1.1, besitzt, die entlang ihrer Berührungfläche 4 miteinander verschweißt sind.Fig. 1 shows a cross section through a housing 1 of an exhaust gas purification system or an exhaust silencer, which has two half shells 1.1 made of deep-drawn sheet metal, which are welded together along their contact surface 4.

In der hinteren Stirnwand der Gehäuseschalen 1.1, 1.2 sind ein Einlaß- oder Auslaßtrichter 2.1, 2.2 und ein Gaseinlaß bzw. -auslaß 3 eingeformt.An inlet or outlet funnel 2.1, 2.2 and a gas inlet or outlet 3 are formed in the rear end wall of the housing shells 1.1, 1.2.

Das Gehäuse besitzt einen flachen, etwa elliptischen Ouerschnitt, der zwar eine für den Einbau in Kraftfahrzeuge erwünschte Verringerung der Bauhöhe bewirkt, gleichzeitig jedoch auch relativ große, fLachgewölbte Gehäuseoberflächen ergibt, die durch die Pulsationen der Abgase zu starken Schwingungen angeregt werden können, insbesondere bei hohen Motorlasten, was zu einer unerwünscht hohen KörperschaL Labst rah Lung führt.The housing has a flat, roughly elliptical cross-section, which results in a reduction in the overall height, which is desirable for installation in motor vehicles, but at the same time also results in relatively large, flatly curved housing surfaces, which can be excited to strong vibrations by the pulsations of the exhaust gases, especially at high engine loads, which leads to an undesirably high level of structure-borne noise radiation.

Zur Reduzierung dieser KörperschaI labst rah lung ist außen um das Gehäuse 1 herum ein Spant 5 gelegt, der aus zwei Halbspanten 5.1, 5.2 besteht, die sich überlappen und mittels einer Punktschweißung 7 miteinander verbunden sind. Der Spant 5 kann in einfacher Weise aus einem Blech geeigneter Stärke ausgestanzt werden. Er ist so geformt, daß er insbesondere die flach gewölbten und stark schwingenden Gehäuseoberflächen gegeneinander verspannt. Er ist mit diesen über Schweißnähte 8 verbunden.To reduce this structure-borne sound radiation, a frame 5 is placed around the outside of the housing 1, which consists of two half frames 5.1, 5.2 that overlap and are connected to one another by means of a spot weld 7. The frame 5 can be easily punched out of a sheet of suitable thickness. It is shaped in such a way that it braces the flatly curved and strongly vibrating housing surfaces against one another. It is connected to these by means of weld seams 8.

Es versteht sich von selbst, daß bei größeren Gehäusen mehrere Spanten 5 vorgesehen werden und daß auch im Bereich der Einlaß- oder Auslaßtrichter 2.1, 2.2 weitere Spanten vorgesehen werden können.It goes without saying that for larger housings, several frames 5 are provided and that additional frames can also be provided in the area of the inlet or outlet funnels 2.1, 2.2.

Fig. 2 zeigt wiederum einen Querschnitt durch ein aus zwei Halbschalen 11.1, 11.2 bestehendes Gehäuse, das entlang seiner Berührungsflächen 14 miteinander verschweißt ist. Die flach gewölbten und deshalb stark schwingenden Gehäuseoberflächen sind mit einem rohrförmigen Zuganker 15 gegeneinander verspannt, der quer durch das Gehäuse 11 hindurchgeführt ist. Die Enden des Zugankers 15 sind mittels einer Schweißnaht 17 mit den Gehäusehälften 11.1, 11.2 verschwei ßt.Fig. 2 again shows a cross-section through a housing consisting of two half-shells 11.1, 11.2, which are welded together along their contact surfaces 14. The flatly curved and therefore strongly vibrating housing surfaces are braced against each other with a tubular tie rod 15, which is passed across the housing 11. The ends of the tie rod 15 are welded to the housing halves 11.1, 11.2 by means of a weld seam 17.

Da die Gehäuse von Abgasschalldämpfern und insbesondere von Abgasreinigern sich stark aufheizen, wird auch der Zuganker 15 einer starken thermischen Spannung ausgesetzt. Um diese in Grenzen zu halten, sind in das Zugankerrohr 15 Sicken bzw. Wellen 16 eingebracht, die die Nachgiebigkeit gegenüber diesen thermischen Spannungen erhöhen.Since the housings of exhaust silencers and in particular exhaust gas purifiers heat up considerably, the tie rod 15 is also exposed to strong thermal stress. In order to keep this within limits, beads or waves 16 are incorporated into the tie rod tube 15, which increase the flexibility in relation to these thermal stresses.

Fig. 3 zeigt wiederum im Querschnitt ein Gehäuse aus einem mit einfachem Falz 24 geschlossenen Blechmantel 21. Der Zuganker ist hier als O-förmiger, geschlossener Blechring ausgebildet, der oben und unten über je eine Schweißung 27 mit den flach gewölbten und daher stark schwingenden OberflächenteiLen verbunden ist.Fig. 3 again shows a cross-section of a housing made of a sheet metal casing 21 closed with a simple fold 24. The tie rod is designed here as an O-shaped, closed sheet metal ring, which is connected at the top and bottom via a weld 27 to the flatly curved and therefore strongly vibrating surface parts.

Aufgrund seiner O-Form ist der Zugankerring 25 von sich aus ausreichend nachgiebig gegenüber den durch die Aufheizung des Gehäuses 21 erzeugten thermischen Spannungen.Due to its O-shape, the tie rod ring 25 is in itself sufficiently flexible against the thermal stresses generated by the heating of the housing 21.

Fig. 4 schließlich zeigt einen Querschnitt durch ein aus Kalbschalen 31.1, 31.2 zusammengeschweißtes Gehäuse, wobeiFig. 4 finally shows a cross-section through a housing welded together from calf shells 31.1, 31.2, where

der Zuganker hier als ein gestreckter, mit einer die Nachgiebigkeit erhöhenden Sicke 36 versehener Blechstreifen 35 ausgebildet ist. Die Enden des Blechstreifens 35 sind mit den flach gewölbten und daher stark schwingenden Oberflächenteilen der Gehäusehalbschalen 31.1, 31.2 verbunden, beispielsweise durch eine Schweißung oder durch •inen FaIz 37.the tie rod is designed here as an elongated sheet metal strip 35 provided with a bead 36 that increases flexibility. The ends of the sheet metal strip 35 are connected to the flatly curved and therefore strongly vibrating surface parts of the housing half-shells 31.1, 31.2, for example by welding or by a fold 37.

Claims (11)

■ * ■ c t Schutzansprüche:■ * ■ c t Protection claims: 1. Vorrichtung zur Reduzierung der SchalLabstrahLung von der Oberfläche von insbesondere ovalen BLechgehäusen in Anlagen zur Schalldämpfung und/oder Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Spannelement (5,15,25,35) vorgesehen ist, welches einander gegenüberliegende Teile der schwingenden GehäuseoberfLachen gegeneinander verspannt.1. Device for reducing the sound radiation from the surface of, in particular, oval sheet metal housings in systems for soundproofing and/or cleaning the exhaust gases of internal combustion engines, characterized in that at least one clamping element (5, 15, 25, 35) is provided which clamps opposing parts of the vibrating housing surfaces against one another. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement ein außen um das Gehäuse (1.1, 1.2) herumgelegter, als geschlossener Ring ausgebildeter Spant (5) ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the clamping element is a frame (5) laid around the outside of the housing (1.1, 1.2) and designed as a closed ring. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spant (5) aus zwei miteinander verbundenen, insbesondere verschweißten Spantteilen (5.1, 5.2) besteht.3. Device according to claim 2, characterized in that the frame (5) consists of two frame parts (5.1, 5.2) connected to one another, in particular welded. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spant (5) einen U-Guerschnitt besi tzt.4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that the frame (5) has a U-shaped cross-section. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spant (5) mit den schwingenden Gehäuseoberflächen verschweißt ist.5. Device according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the frame (5) is welded to the vibrating housing surfaces. 6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Halterung des Spants (5) am Gehäuse (1) eine Sicke eingeprägt ist.6. Device according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that a bead is embossed on the housing (1) for holding the frame (5). 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement als durch das Gehäuse (11/ 21, 31) hindurchgeführter Zuganker (15, 25, 35) ausgebildet ist.7. Device according to claim 1, characterized in that the tensioning element is designed as a tension anchor (15, 25, 35) guided through the housing (11/21, 31). 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuganker (15, 35) nit einer Sicke oder Helle (16, 36) versehen ist.8. Device according to claim 7, characterized in that the tie rod (15, 35) is provided with a bead or groove (16, 36). 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuganker ein Rohr (15) ist, dessen Enden mit den schwingenden Gehäuseflächen verbunden sine" 9. Device according to claim 7 or 8, characterized in that the tie rod is a tube (15) whose ends are connected to the oscillating housing surfaces. 10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuganker ein Blechstreifen (35) ist, dessen Enden mit den schwingenden Gehäuseflächen verounden sind.10. Device according to claim 7 or 8, characterized in that the tie rod is a sheet metal strip (35), the ends of which are rounded off with the oscillating housing surfaces. 11. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuganker ein etwa 0-förmiger Blechring (25) ist.11. Device according to claim 7 or 8, characterized in that the tie rod is an approximately O-shaped sheet metal ring (25).
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