DE102009056815A1

DE102009056815A1 - Schalldämpfer für Abgasanlagen und Verfahren zur Vermeidung oder Verminderung von Störgeräuschen bei Schalldämpfern

Info

Publication number: DE102009056815A1
Application number: DE102009056815A
Authority: DE
Inventors: Georg Reuther; Jürgen Rickertsen
Original assignee: Heinrich Gillet GmbH
Current assignee: Tenneco GmbH
Priority date: 2008-12-06
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2029-12-05
Also published as: DE102009056815B4; DE202008016200U1

Abstract

Schalldämpfer für Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren, umfassend
– ein Gehäuse (1),
– ein Einlassrohr (2),
– ein Auslassrohr (3),
– und wenigstens eine Zwischenwand (4, 5),
gekennzeichnet durch das Merkmal:
– in wenigstens einem Bereich des Gehäuses (1) mit geringer oder negativer Krümmung zwischen dem Rand oder Zwischenwand (4, 5) und dem Gehäuse (1) ist ein Spalt (10, 11) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft Schalldämpfer für Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Vermeidung oder Verminderung von Störgeräuschen bei Schalldämpfern
Es ist bekannt, dass die Oberflächen der Schalldämpfergehäuse mechanisch schwingen und dadurch unerwünschten Schall abstrahlen. Eine erste Quelle der Schwingungserregung sind die pulsierenden Abgase des Verbrennungsmotors. Zur Reduzierung dieser Schwingungen gibt es inzwischen eine ganze Reihe von Maßnahmen, angefangen von Doppelblechen bis hin zu speziellen Prägungen des Gehäuseblechs.
Je mehr die durch die pulsierende Abgase ausgelösten Schwingungen und Schallabstrahlungen beseitigt werden, desto mehr treten jedoch andere Störgeräusche und deren Quellen in den Vordergrund. Eine dieser weiteren Quellen von Störgeräuschen ist die Berührungsfläche zwischen Gehäusemantel und Zwischenwand. Sobald sich die Temperaturen der Abgase verändern, kommt es an dieser Stelle zu thermischen Ausdehnungsdifferenzen. Insbesondere wenn die Berührungsfläche zwischen Gehäuse und Zwischenwand nur schwach gekrümmt ist, entstehen laute klappernde Geräusche bzw. Körperschall. Das ist unbefriedigend.
Eine naheliegende Maßnahme, diese Geräusche zu beseitigen, besteht in einer festen Schweißverbindung. Da man in einen fertigen Schalldämpfer nicht mehr hineinsehen kann, muss die Schweißverbindung von außen ohne Sichtkontakt angebracht werden, was angesichts der Fertigungstoleranzen nicht immer erfolgreich sein wird. Wesentlich nachteiliger ist jedoch die mit dem Schweißen verbundene Gefügeveränderung an dem Gehäusemantel und der Zwischenwand. Ein weiteres Problem bei der Schweißverbindung ist die schon erwähnte thermische Ausdehnungsdifferenz beim Aufheizen und Abkühlen des Schalldämpfers die zum Aufreißen der Schweißnaht führt. Um dieses Problem beherrschen zu können, mussten zusätzliche Arbeitsvorgänge eingeführt werden. Die damit einhergehende Verteuerung der Herstellung ist unbefriedigend. Solche Lösungen sind beispielsweise in der DE 10 2007 007 600 A1 , der DE 10 2006 040 980 B4 , der DE 10 2004 057 413 A1 oder der DE 07 905 550 U1 beschrieben.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfer der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass die erwähnten Geräusche nicht mehr auftreten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Schalldämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren zur Vermeidung oder Reduzierung von Störgeräuschen bei Schalldämpfern mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
Die vorliegende Erfindung sorgt dafür, dass an den problematischen Stellen keine Berührung zwischen Gehäusemantel und Zwischenwand mehr auftreten kann. Der erste Vorteil besteht somit darin, dass diese Störgeräusche unterbleiben. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Spalte zwischen Zwischenwand und Gehäusemantel die Funktionen übernehmen, die nach dem Stand der Technik durch Öffnungen und Perforationen in der Zwischenwand erreicht werden. Das bedeutet, dass die entsprechenden Arbeitsvorgänge ganz oder teilweise eingespart werden können. Dies ermöglicht einen erheblichen Produktionsvorteil gegenüber herkömmlichen Lösungen.
Unter „problematische Stellen” werden solche Bereiche verstanden, an denen der Krümmungsradius der Berührungsfläche zwischen Zwischenwand und Gehäuse größer als 300 mm oder gar negativ ist.
Unter „Störgeräusche” versteht im allgemeinen laut klappernde Geräusche oder Körperschall, welche vermieden werden sollen.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Zwischenwand einen den Spalt bildenden Rücksprung.
Alternativ oder aber auch ergänzend besitzt das Gehäuse einen den Spalt bildenden Vorsprung.
Zum Halten der Zwischenwand im Gehäuse ist es bekannt, rechts und links der Zwischenwand Haltesicken einzuformen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung befinden sich diese Haltesicken nur in Bereichen außerhalb des Spaltbereichs.
Die erfindungsgemäße Spaltbildung lässt sich sowohl bei Schalengehäusen, bei Wickelgehäusen und bei geblasenen Gehäusen realisieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Vermeidung oder Verminderung von Störgeräuschen bei Schalldämpfern sieht vor, dass bei einem Schalldämpfer, der aus einem Gehäuse, einem Einlassrohr, einem Auslassrohr und wenigstens einer Zwischenwand besteht, in wenigstens einem Bereich des Gehäuses mit geringer oder negativer Krümmung zwischen dem Rand oder Zwischenwand und dem Gehäuse ein Spalt eingeführt oder ausgestaltet wird.
Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass an den Zwischenwänden an den problematischen Stellen Rücksprünge ausgebildet werden, was bevorzugt über einen Umformungsprozess erfolgt. Alternativ können an dem Gehäuse ein oder mehrere Vorsprünge ausgebildet werden, was ebenfalls zur Spaltbildung zwischen Gehäuse und Zwischenwand an den problematischen Stellen führt. Durch die Spaltbildung wir eine Berührung zwischen dem Gehäusemantel und der Zwischenwand und damit auftretende Störgeräusche vermieden. Zusätzlich übernehmen die Spalte auch die Funktion der üblichen Perforationen in der Zwischenwand, was einen weiteren Vorteil darstellt.
Natürlich ist auch eine Schalldämpferkonstruktion denkbar, bei denen sowohl Rücksprünge als auch Vorsprünge an den problematischen Stellen zur Spaltbildung ausgebildet sind.
Je nach Intensität und Art der auftretenden Störgeräusche werden ein oder mehrere Vorsprünge am Gehäuse oder ein oder mehrere Rücksprünge an der Zwischenwand an den problematischen Stellen des Schalldämpfers ausgeformt. Schweißarbeiten, wie sie bislang erforderlich waren, sind nicht mehr notwendig. Selbst bei starken hitzebedingten Ausdehnungen des Schalldämpferkorpus und seinen Bestandteilen bleiben das Gefüge zwischen Gehäuse und Zwischenwand intakt. Ein dadurch bedingtes Aufreißen von Schweißnähten wird verhindert. Bislang beim Herstellungsprozess notwendige Arbeitschritte entfallen.
Nachfolgend soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Es zeigen jeweils rein schematisch
1 eine Draufsicht auf einen geöffneten Schalenschalldämpfer,
2 einen Schnitt entlang der Linie II-II durch den Schalenschalldämpfer der 1,
3 einen Schnitt entlang der Linie III-III durch den Schalenschalldämpfer der 1,
4 einen Querschnitt durch einen zweiten Schalldämpfer,
5 einen Querschnitt durch einen dritten Schalldämpfer,
6 einen Querschnitt durch einen vierten Schalldämpfer,
7 einen Querschnitt durch einen fünften Schalldämpfer,
8 einen Querschnitt durch einen sechsten Schalldämpfer und
9 einen Querschnitt durch einen siebten Schalldämpfer.
Die 1, 2 und 3 zeigen einen Schalenschalldämpfer als Draufsicht im geöffneten Zustand (1), als Schnitt entlang der Linie II-II (2) und als Schnitt entlang der Linie III-III (3). Man erkennt eine Gehäuseschale 1, in deren Innerem zwei Zwischenwände 4, 5 aufgestellt sind. Vorgesehen ist ein Abgaseinlassstutzen 2 seitlich sowie ein Abgasauslassrohr 3 frontal.
Wie die 2 und 3 zeigen, besitzt das Gehäuse 1 großflächige flache, fast ebene Bereiche, bei denen der Anpressdruck zwischen Gehäuse 1 und Zwischenwand 4, 5 nur gering ist, so dass es beim Aufheizen und Abkühlen unter dem Einfluss der pulsierenden Abgase zu Klappergeräusche kommt. Um diese Geräuschbildung zu unterbinden, sind die Zwischenwände 4, 5 mit Rücksprüngen 4.1, 4.2, 4.3; 5.1, 5.2, 5.3 ausgebildet. Dadurch entstehen zwischen Gehäuse 1 und Zwischenwand 4, 5 Spalte 10, 11. Dabei sind diese Spalten 10, 11 so dimensioniert, dass sie die Funktion von Perforationen und Durchgangsöffnungen ganz oder teilweise übernehmen. Auf diese Weise können die entsprechenden Bearbeitungsvorgänge eingespart werden.
4 zeigt einen Querschnitt durch einen zweiten Schalldämpfer. Dessen Gehäuse 1 besitzt vier Bereiche, in denen die Krümmung nicht nur gering, sondern negativ ist. Derartige Gehäuseformen sind jetzt möglich, weil in den kritischen Bereichen Spalte 11 zwischen Zwischenwand 5 und Gehäuse 1 eingehalten sind. Das Gehäuse 1 liegt jetzt nur noch in den stark gekrümmten Bereichen an der Zwischenwand 5 an, so dass diese ausreichend gehalten ist, was gegebenenfalls durch zusätzliche Haltesicken noch unterstützt werden kann.
5 zeigt einen Querschnitt durch einen dritten Schalldämpfer. In diesem Ausführungsbeispiel besitzt die perforierte Zwischenwand 4 drei Rücksprünge, wobei ein Rücksprung groß ist, so dass ein großer Durchgang 10 entsteht, während die anderen Rücksprünge entsprechend kleiner sind, so dass nur relativ schmale Spalten 11 entstehen.
Auch in diesem Fall berühren sich Gehäuse 1 und Zwischenwand 4 nur in den stark gekrümmten Bereichen.
6 zeigt einen Querschnitt durch einen vierten Schalldämpfer. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Zwischenwand 4 zweifach gelocht. In den akustisch kritischen Bereichen sind Spalte 10, 11 vorgesehen, in dem die Zwischenwand 4 mit entsprechenden Rücksprüngen versehen wurde.
7 zeigt einen Querschnitt durch einen fünften Schalldämpfer. Die Zwischenwand 5 besitzt eine große Öffnung für ein abgasführendes Rohr 3. Außerdem besitzt sie einen starken Rücksprung, so dass zwischen Zwischenwand 5 und Gehäuse 1 ein großer Spalt bzw. Durchgang 10 gebildet wird. Des weiteren besitzt das Gehäuse 1 einen Vorsprung 1.1, der einen Spalt 11 bildet.
8 zeigt einen Querschnitt durch einen sechsten Schalldämpfer. Dieser besitzt wieder einen großen Bereich mit negativer Krümmung. Die Zwischenwand 4 besitzt in diesem Fall einen Rücksprung, so dass ein Spalt 11 entsteht. Weitere Spalte 11 sind auf der stärker gekrümmten Seite gebildet, um einen entsprechenden Durchgang für die Abgase frei zu lassen.
9. schließlich zeigt einen Querschnitt durch einen siebten Schalldämpfer. Das rechteckige Gehäuse 1 ist mit Vorsprüngen 1.1, 1.2 unterschiedlicher Ausdehnung versehen, so dass ein großer Durchgang 10 und ein schmalerer Spalt 11 für die Abgase gebildet sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007007600 A1 [0004]
- DE 102006040980 B4 [0004]
- DE 102004057413 A1 [0004]
- DE 07905550 U1 [0004]

Claims

Schalldämpfer für Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren, umfassend – ein Gehäuse (1), – ein Einlassrohr (2), – ein Auslassrohr (3), – und wenigstens eine Zwischenwand (4, 5), gekennzeichnet durch das Merkmal: – in wenigstens einem Bereich des Gehäuses (1) mit geringer oder negativer Krümmung zwischen dem Rand oder Zwischenwand (4, 5) und dem Gehäuse (1) ist ein Spalt (10, 11) vorgesehen.
Schalldämpfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Zwischenwand (4, 5) hat im Bereich des Spaltes (10, 11) einen Rücksprung (4.1, 4.2, 4.3; 5.1, 5.2, 5.3).
Schalldämpfer nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal: – das Gehäuse (1) hat im Bereich des Spaltes (10, 11) einen Vorsprung (1.1, 1.2).
Schalldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch das Merkmal: – rechts und/oder links von einer Zwischenwand (4, 5) befinden sich außerhalb des Bereichs der Spalte (4, 5) Haltesicken im Gehäuse (1).
Schalldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch das Merkmal: – das Gehäuse (1) ist ein Schalengehäuse.
Schalldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch das Merkmal: – das Gehäuse (1) ist ein Wickelgehäuse.
Schalldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch das Merkmal: – das Gehäuse (1) ist ein geblasenes Gehäuse.
Verfahren zur Vermeidung oder Verminderung von Störgeräuschen bei Schalldämpfern sieht vor, dass bei einem Schalldämpfer, der aus einem Gehäuse, einem Einlassrohr, einem Auslassrohr und wenigstens einer Zwischenwand besteht, in wenigstens einem Bereich des Gehäuses mit geringer oder negativer Krümmung zwischen dem Rand oder Zwischenwand und dem Gehäuse ein Spalt eingeführt oder ausgestaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch das Merkmal: – an der Zwischenwand werden an den problematischen Stellen zur Spaltbildung Rücksprünge ausgebildet.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch das Merkmal: – am Gehäuse werden an den problematischen Stellen zur Spaltbildung Vorsprünge ausgebildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch das Merkmal: – rechts und/oder links von einer Zwischenwand werden außerhalb des Bereichs der Spalte Haltesicken im Gehäuse ausgebildet.