SE523018C2 - Ljuddämpare och användning av sagda ljuddämpare i ett avgassystem för en förbränningsmotor - Google Patents

Description

25 4.30 ones: ,. ø-q 523 018 « =.'“= 'i (z Ett ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla en ljuddämpare med lågt mottryck och god ljuddämpande förmåga, vilken ljuddämpare är billig att tillverka Detta ändamål uppnås genom en ljuddämpare enligt den kännetecknande delen av patentkravet 1. Ett ljudflöde genom en kanal kan ses som en serie av tryckförhöjningar med mellanliggande trycksänlcningar som vandrar efter varandra genom kanalen. Genom att bilda skilj eväggen av ett band vilket är z-fonnat omvikt till en packe vilken bildar en uppsättning inloppskanaler på skilj eväggens ena sida och en uppsättning utloppskanaler på skilj eväggens andra sida sker ett motströms flöde på motstående sidor av den skilj ande väggen.

Tryckhöjningar och trycksänkningar kommer då att passera varandra med jämna mellanrum i tid och rum. Eftersom väggen är genom sin vikta konstruktion delvis eftergivlig så kommer tryckskillnader på ömse sidor att utjämnas varvid lj uddämpning åstadkommes. Var gång en tryckstöt passerar en tryckvåg kommer sålunda att båda att minska i amplitud I en föredragen utföringsforrn kan dämpningen ytterligare ökas genom att skilj eväggens rörelse dämpas genom friktion. Vidare kan perforeringar i skilj eväggen vara anordnade varvid tryckpulsationer genom dessa perforeringar ytterligare kan förbättra ljuddämpningsfónnågan.

I en särskilt föredragen utföringsforrn anordnas skilj eväggen mellan inloppsöppningen och utloppsöppningen, på ett sådant sätt att den sträcker sig mellan vändkammare, anordnade i anslutning till ljuddämparens sidoväggar, och uppvisar en uppsättning inloppskanaler vilka leder från inloppsöppningen till nämnda vändkammare och en uppsättning utloppskanaler vilka leder från nämnda vändkammare till utloppsöppningen, varvid skilj eväggen uppdelar strömningen i två väsentligen motriktade strömningsbanor från inloppsöppning via vändkammare och vilka strömningsbanor möts vid utloppsöppningen. Denna konstruktion ger upphov till en ljuddämpare där de motriktade strömningsbanoma ger upphov till mycket god ljuddämpande fönnåga. Dessutom karaktäriseras vardera av dessa strömningsvägar av att flödet går i en fram och återgående bana med motströms strömning på var sida av skilj eväggen.

KORT FIGURBESKRIVNING 10 15 20 25 :š'ß° :coca , , - ~ .a 523 018 0 Uppfinningen kommer närmare att beskrivas i anslutning till bifogade ritningsfigurer, där fig. 1 visar ett tillverkningsförfarande för en ljuddämpare enligt uppfinningen, fig. 2 visar ljuddämparen i detalj, med en indikation om strömningsvägar genom ljuddämparen, och fig. 3 visar i detalj ytor hos skiljeväggen enligt en utföringsforrn av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Figur l visar tillverkning av en ljuddämpare enligt uppfinningen. En i ljuddämparen ingående skiljevägg lb, bildas av ett metallband la vilket är format genom pressning, valsning eller dylikt. Metallbandet formas vidare i ett press-steg mellan valsar där metallbandet la dels ges en ytstruktur 20, vilken visas i förstoring i figur 1, dels en uppsättning ömsevis riktade bigningsanvisningar 2, 3, Skiljeväggen är sålunda bildad av ett band vilket är z-forrnat omvikt till en packe vilken bildar en uppsättning inloppskanaler på skiljeväggens ena sida och en uppsättning utloppskanaler på skilj eväggens andra sida.

Ytstrukturen hos metallbandet uppvisar uppsättning utskott vilka är anordnade att, när metallbandet är omvikt och uppvisar en uppsättning inloppskanaler och utloppskanaler, medföra att ökad turbulens uppkommer vid strömming genom kanalerna i skiljeväggen varvid fler strömningsvägar enligt vad som förklaras nedan bildas. I en föredragen utföringsfcrm av uppfinningen utgörs utskotten av en korrugering snett över bandet, företrädesvis vinklade 40° - 70° i förhållande till bigningsanvisningarnas 2, 3 riktning. Utskotten fungerar även som distanselement och medför att en styv konstruktion erhålles även när bandet är gjort i tunt material såsom metallplåt med en tjocklek understigande 0,2 mm, företrädesvis understigande 0,1 mm. Även material med en tjocklek ned till och understigande 0,05 mm kan nyttjas med gott resultat.

I ett andra tillverkningssteg viks metallbandet la samman till en skilj evägg lb vilken uppvisar en uppsättning inloppskanaler 21 , varav en är visad i uppvikt läge i figur 2 och en uppsättning inloppskanaler 22. Vidare förses skilj eväggen lb med tätningar 5, 6 i respektive ändparti av 10 15 20 25 30, 523 018 4/ metallbandet la, vilka tätningar är avsedda att anligga mot en övre och en undre yta 22, 23 av ett hölje 4 omslutande skiljeväggen lb. Var och en av inloppskanalerna 21 formas av en övre- och en nedre huvudsakligen plan yta 24, 25 och ett veck 26 »vilket förbinder den övre och den nedre ytan. Pâ samma sätt formas var och en av utloppskanalerna 22 av en övre- och en nedre huvudsakligenplari yta 27, 28 och ett veck 29 vilket förbinder den övre och den nedre ytan.

Var och en av nämnda uppsättning inloppskanaler och utloppskanaler kanalema definieras sålunda av en övre och en nedre huvudsakligen plan yta samt ett veck vilket förbinder nämnda ytor där de övre och de nedre huvudsakligen plana ytoma företrädesvis utformas väsentligen parallella.

Korrugeringarna hos närbelägna veck i det omvikta metallbandet korsar varandra och gör att metallbandet vid hoppressning bildar en stabil och skrarnmelfii packe med stor fri volym.

Mellan bandets vikningar bildas strömningskanaler med en stabil geometri. Fördelakti gt för ljuddämpningsförmågan är att var och en av dessa kanaler genom bandets korrugeringar bildar ett stort antal oregelbundna strömningsvägar av olika längd. Det gör att de lj udvågor som passerar genom kanalema splittras upp i många fasförskjutna delvågor som tenderar att släcka ut varandra. Utförandet med korsade korrugeringar gör att antalet ljudvägar och ljudreflektionsställen blir mycket stora. Företrädesvis utformas bandet så att direkt flöde och genomsynlíghet undviks.

Vidare kan enligt en utföringsform av uppfinningen skiljeväggen utformas med perforerin gar varvid tryckpulsationer genom skiljeväggen medför ytterligare ljuddämpning.

Generellt uppdelar skiljeväggen strömningen i två väsentligen motriktade strömningsbanor från inloppsöppning via vändkammare och vilka strömningsbanor möts vid utloppsöppningen. Med väsentligen motriktade strörnningsbanor avses att medelströmnin gen genom banorna är motriktade varvid nyttjandet av utskott, exempelvis i form av korrugeringar för genererin g av ett stort antal strömningsvägar inom respektive motriktad strömningsbana, inte förändrar det faktum att strömníngsbanoma är väsentligenmotriktade.

I en föredragen utföringsforrn av uppfinningen är skiljeväggen lb utformad med en sådan geometri att var och en av in- och utloppskanalerna i nämnda uppsättning in- och utloppskanaler2l, 22 uppvisar en utsträckning från en vändkammare 7 till en vändkammare 8, 10 15 20 25 523 018 f* 5 vilken väsentligen överskrider utsträckningen från en inre veckkant 26 till en yttre veckkant 29 hos nämnda in- och utloppskanaler.

I ett tredje tillverkningssteg placeras skiljeväggen lb i nämnda hölje 4 varefter hölj et förslutes genom fastrnontering av den övre ytan 22.

Hölj et 4 uppvisar en mantelyta 30 och två sidoytor 31, 32. Mantelytan och sidoytoma bildar tillsammans en sluten volym. Två motstående ytor hos mantelytan är försedda med en inloppsöppning 9 och en utloppsöppning 10. Placeringen av skiljeväggen lb inuti höljet görs så att vecken 29 hos utloppskanalerna placeras mot den sida av mantelytan 30 vilken uppvisar nämnda inloppsöppning och vecken 26 på inloppskanalema placeras mot den sida av mantelytan 30 vilken uppvisar nämnda utloppsöppning 10. I en föredragen utföringsform av uppfinningen utfonnas skiljeväggen lb och hölj et med ett rektangulärt tvärsnitt, vilket medför att tillverkningsprocessen blir effektiv. I anslutning till nämnda sidoytor 31 , 32 är två vändkarrnnare 7, 8 anordnade. Vändkamrarna medger en överströmning från inloppskanaler 21 till utloppskanaler 22.

För att medge effektiv ljuddämpning är skilj eväggen utformad med åtminstone lO par av inloppskanaler och utloppskanaler. Vidare är i en föredragen utföringsforrn skilj eväggen utformad så att förhållandet mellan utsträckning från vändkammare till vändkammare och utsträckningen från en inre veckkant där bandet är vikt moturs till en yttre veckkant bandet är vikt medurs ligger mellan 1,1 och 6, företrädesvis mellan l,4 och 3. Vidare uppvisar kanalerna en sådan utformning att utsträckningen från de veck 26 hos inloppskanalen 21 som vetter mot den sida av hölj et 4 där utloppsöppningen 10 är anordnad till de veck 29 hos utloppskanalen 22 som vetter mot den sida av hölj et 4 där inloppsöppningen 9 är anordnad väsentligen överskrider höjden från en övre kanalvägg till en undre kanalvägg. I en föredragen utföringsforrn är förhållandet mellan höj den från en övre kanalvägg till en undre kanalvägg och utsträckningen från en inre veck till veck mellan l/3O och 1/ 100.

I figur 3 visas i detalj skilj eväggens utfonnning med ovan nämnda ytstruktur i form av en korrugering snett över bandet, företrädesvis vinklade 40° - 70° i förhållande till bigningsanvisningarnas 2, 3 riktning. 00:00 10 15 523 018 6 , . - - nu Enligt en föredragen uttbringsfonn av uppfinningen är inloppsöppningen och utloppsöppningen symmetriskt placerade med avseende på skilj eväggen varvid strömningsvägen från inloppsöppning till utloppsöppning är densamma oberoende om över vilken vändkammare strömningen sker. I en ytterligare föredragen utföringsforrn är inloppsöppningen och utloppsöppningen placerad mitt för varandra på motstående sidor av hölj et.

I figur 4 visas schematiskt ett avgassystem för en förbränningsmotor. Förbränningsrnotorn uppvisar ett inlopp 35 och ett avgasgrenrör 36 vilket ansluter till nämnda avgassystem. En första katalysator 37 är anordnad nedströms förbränningsmotorns 33 utloppsportar. En ljuddämpare enligt den ovan beskrivna uppfinningen är monterad nedströms denna katalysator.

Uppfinningen skall inte begränsas till ovanstående beskrivna utföringsexempel, utan kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav, exempelvis kan skilj eväggen vara tillverkat i ett annat tillverkningsförfarande och tvärsnittet hos skiljeväggen uppvisa ett annat tvärsnitt än rektangulärt

Claims (5)

1. 523 018 ä* PATENTKRAV 1 Ljuddämpare avsedd att anslutas till ett gasflöde med tryckfluktuationer såsom exempelvis nedströms en förbränningsmotor, där lj uddämparen innefattar ett hölje (4) uppvisande en inloppsöppning (9) och en utloppsöppning (10), en skiljevägg (lb) och en vändkammare (7, 8) där strömningen överleds från en sida av skiljeväggen (lb) till den andra varvid skiljeväggen (lb) uppdelar strömningen i två väsentligen motriktade strömningsbanor på ömse sidor av skiljeväggen (lb) k ä n n e t e c k n a d a v att skiljeväggen (lb) är bildad av ett band (la) vilket är z-format omvikt till en packe vilken bildar en uppsättning inloppskanaler (21) på skiljeväggens (lb) ena sida och en uppsättning utloppskanaler (22) på skiljeväggens (lb) andra sida.

2. Ljuddämpare enligt patentkravet 1, k ä n n e te c k n a d a v att skiljeväggen (lb) är eftergivligt utformad, varvid tryckskillnader på ömse sidor om skiljeväggen (lb) reduceras.

3. Ljuddämpare enligt patentkravet 2, kännetecknad av att skiljeväggen (lb) uppvisar en tjocklek understi gande 0,2 mm, företrädesvis understigande 0,1 mm.

4. Ljuddämpare enligt något av patentkraven 1 - 3, k ä n n e t e c k n a d a v att var och en av uppsättnin garna inloppskanaler (21) och utloppskanaler (22) innefattar en övre och en nedre huvudsakligen plan yta (24-25, 27-28) och att de huvudsaklí gen plana ytoma (24-25, 27-28) är utformade med en uppsättning utskott, vilka är anordnade att generera ett stort antal oregelbundna strömningsvägar genom var och en av de väsentligen motriktade strömningsbanoma.

5. Ljuddämpare enligt patentkravet 4, kännetecknad av att utskotten har en sådan utsträckning från i kanalerna (21, 22) ingående övre och undre plana ytor (24- 25, 27-28) att genomsynlighet från en ände till motsatt ände av kanalema (21, 22) förhindras. 10 523 018 8 0 nu u 0 I - u ø ø . ~ u Q . . ~ a. Ljuddämpare enligt något av patentkraven 1 - 5, k ä n n e t e c k n a d a v att var och en av uppsättningar-na inloppskanaler (21) och utloppskanaler (22) definieras av en övre och en nedre huvudsakligen plan yta (24-25, 27-28) samt ett veck (26, 29) vilket förbinder ytorna och att de övre och de nedre huvudsakligen plana ytorna (24-25, 27-28) är väsentligen parallella. Ljuddämpare enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att skiljeväggen (lb) bildar åtminstone 10 ovanpå varandra liggande in- och utloppskanaler (21, 22). Ljuddämpare enligt något av föregående patentkrav, där packen uppvisar en uppsättning inre veckkanter (26) där bandet är vikt moturs och en uppsättning yttre veckkanter (29) där bandet är vikt medurs, k ä n n e te c k n a d a v att utsträckningen från en inre veckkant (26) till en yttre veckkant (29) hos in- och utloppskanalema (21, 22) väsentligen överskrider höjden från en övre kanalvägg till en undre kanalvägg. Ljuddämpare enligt patentkravet 8, kännetecknad av att förhållandet mellan höjden från en övre kanalvägg till en undre kanalvägg och utsträckningen från en inre veckkant (26) till en yttre veckkant (29) ligger mellan 1/30 och 1/ 100. Ljuddämpare enligt något av föregående patentkrav, där lj uddärnparen innefattar ett hölje (4) uppvisande en mantelyta (30) och två sidoytor (31, 32), där inloppsöppningen (9) och utloppsöppningen (10) är anordnade i mantelytan (30), k ä n n e t e c k n a d a v att en första och en andra vändkammare (7, 8) är anordnade i anslutning till sidoytoma (31, 32), och att skiljeväggen (lb) sträcker sig mellan respektive vändkamrnare (7, 8) varvid uppsättningen inloppskanaler (21) leder från inloppsöppningen (9) till vändkammaren och uppsättningen utloppskanaler (22) leder från vändkammaren till utloppsöppningen (10), varvid skiljeväggen (lb) uppdelar strömningen i två väsentligen motriktade strömningsbanor från inloppsöppningen (9) via vändkarnmare och vilka strömningsbanor möts vid utloppsöppningen (10). 11 12 13 14 15 523 o1a f? Ljuddämpare enligt patentkrravet 10, kännetecknad av att, förhållandet mellan utsträclmingen från vändlcammare (7) till vändkammare (8) och utsträckningen från en inre veckkant (26) till en yttre veckkant (27) ligger mellan 1,1 och 6, företrädesvis mellan 1,4 och 3. i Ljuddämpare enligt något av patentkraven 10 eller ll, känneteclcnad av att inloppsöppningen (9) och utloppsöppningen (10) är symmetriskt placerade med avseende-på skiljeväggen (lb) varvid strömningsvägen från inloppsöppning (9) till utloppsöppning (10) är densamma oberoende av över vilken vändlcammare (7, 8) strömningen sker. Ljuddämpare enligt patentkravet 12, kännetecknad av att inloppsöppningen (9) och utloppsöppningen (10) är placerade mitt mellan de kantregioner av skiljeväggen (lb) som ansluter till vändkarnmaren (7, 8). Ljuddämpare enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att sldljeväggen (lb) uppvisar perforeringar. Användning av en ljuddämpare enligt något av föregående krav i ett avgassystem för en förbränningsmotor nedströms en första katalysator.