DE3238010A1

DE3238010A1 - Schalldaempfer

Info

Publication number: DE3238010A1
Application number: DE19823238010
Authority: DE
Inventors: Göte Valdemar Dipl.-Ing. Kungsängen Norrbrand; Hans Lennart Dipl.-Ing. Sollentuna Slycke
Original assignee: ANTIPHON AB
Current assignee: ANTIPHON AB
Priority date: 1981-10-13
Filing date: 1982-10-13
Publication date: 1983-04-21
Also published as: GB2108200A; SE8205687L; IT8223716A0; GB2108200B; ES516419A0; CA1183460A; BR8205958A; JPS5879614A; IT1153227B; FR2514414A1; ES8400793A1; SE8205687D0

Description

HOFFMANN"' εΊ°ΤΙ_Ε"'& 'PARTNER 3238010

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN - DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GDRG

DIPL.-ING. K. KOHLMANN ■ RECHTSANWALT A. NETTE

37 663

Antiphon AB
Sundbyberg / Schweden

Schalldämpfer

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer mit guten akustischen und mechanischen Eigenschaften mit einem vorzugsweise zylindrischen Gehäuse aus Blech, mit dem Gehäuse verbundenen Endwänden aus Blech und mindestens einem schallabsor-' bierenden, porösen, keramischen Element mit mindestens einem durchgehenden Kanal für die Abgase, wobei das in dem Gehäuse angeordnete keramische Element eine nahe an der inneren zylindrischen Gehäusewand anliegende, zur Aufnahme von Druckspannungen geeignete, zylindrische Außenfläche aufweist. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfah^ ren zur Herstellung eines derartigen Schalldämpfers.

Schalldämpfer mit einem oder mehreren schallabsorbierenden, porösen, keramischen Elementen sind in der schwedischen Patentanmeldung 8203892-8 beschrieben.

Diese Schalldämpfer haben sich als äußerst wirksam in bezug auf die Schallabsorption, verglichen mit gewöhnlichen Schall-

RABELLASTRASSE A ■ D-8OOO MÜNCHEN 81 · TEiLEFON CO89J 31IO87 · TELEX 05-29619 CPATHEJ · TELEKOPIERER 9183

dämpfern, die vollständig aus Blech hergestellt sind oder ein schalldämpfendes Fasermaterial aufweisen, herausgestellt. Das bekannte schalldämpfende Fasermaterial zersetzt sich sehr schnell und wird aus dem Schalldämpfer herausgeblasen. Die schalldämpfende Wirkung nimmt aufgrund dieser Tatsache sehr stark ab.

Das poröse keramische Material verbleibt jedoch vollständig im Schalldämpfer.

Ein den bekannten Schalldämpfern gemeinsames Merkmal ist, daß das Gehäuse aus einem relativ dicken Blech hergestellt sein muß, beispielsweise einem 1,5 mm dicken rostfreien Stahlblech, wodurch sich ein relativ hohes Gewicht ergibt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Metallgehäuse und möglicherweise ebenfalls die in dem Gehäuse angeordneten Bauteile Anlaß zu Resonanzschwingungen geben. Der von der Außenfläche abgestrahlte Schall ist daher oft lauter als das Auspuff geräusch vom Auspuffrohr des Schalldämpfers.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Weiterentwicklung der Erfindung gemäß der schwedischen Patentanmeldung 8203892-8, wobei die ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften des porösen keramischen Materials, die in der Anmel-

Zt~ dung beschrieben sind, verwendet werden, um eine neuartige Konstruktion eines Schalldämpfers zu schaffen, mit der es möglich ist, viel dünneres Blech für das Gehäuse zu verwenden, ohne daß die mechanische Festigkeit des Schalldämpfers abnimmt. Die neue Konstruktion vermeidet ebenfalls vollstän-

3t) dig oder bis zu einem beträchtlichen Maß die Resonanzschwingungen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Schalldämpfer mit guten akustischen und mechanischen Eigenschaften geschaffen. 3o^J Der Schalldämpfer umfaßt vorzugsweise ein zylindrisches Ge-

häuse aus Blech, mit dem Gehäuse verbundene Endwände aus Blech und mindestens ein schallabsorbierendes, poröses, keramisches Element mit mindestens einem durchgehenden Kanal für-die Abgase, wobei das in dem Gehäuse angeordnete keramische Element eine nahe an der. inneren zylindrischen Gehäusewand anliegende, zur Aufnahme von Druckspannungen geeignete, zylindrische Außenfläche aufweist»

Der Schalldämpfer ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse und das keramische Element zusammen eine feste Sandwich-Konstruktion bilden, wobei die zylindrische Außenfläche des keramischen Elements fest mit der Innenwand des Gehäuses verbunden ist.

Die feste Verbindung wird vorzugsweise mittels eines SchrumpfSitzes und/oder eines Preßsitzes erreicht, wobei es jedoch ebenfalls möglich ist, das Gehäuse und das keramische Element mittels eines hitzebeständigen Adhäsivs zu verbinden. Infolge der festen Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem keramischen Element kann der Schalldämpfer als ein einheitlicher Körper oder als eine Sandwich-Konstruktion mit einer großen Masse und einer großen Wanddicke betrachtet werden. Die Wanddicke des Gehäuses kann daher vermindert werden. Sie braucht nicht mehr als 0,3 bis 0,5 mm zu betragen. Weiter besteht keine Gefahr, daß der Schalldämpfer störende Resonanzschwingungen abstrahlt.

Die größte Stabilität des Schalldämpfers wird erreicht, wenn die Druckspannung konstant zwischen dem Gehäuse und dem keramischen Element wirkt, so daß ein Schrumpf- und/oder Preßsitz bevorzugt wird.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Schalldämpfers , und

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Schalldämpfers.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schalldämpfers mit einem teilweise geschnittenen Gehäuse 1, das vorzugsweise aus rostfreiem Blech hergestellt ist. Das Gehäuse hat eine kreisförmige, zylindrische Form, und die Dicke des Blechs in der dargestellten Ausführungsform beträgt etwa 0,5 mm. Mit den offenen Enden des Gehäuses 1 sind Wände 2 und 3 verbunden, von denen sich Abgasstutzen 4 und erstrecken. Die Wände sind vorzugsweise aus einem dickeren Blech hergestellt, das mit dem Gehäuse 1 verschweißt ist. Im Inneren des Gehäuses 1 ist ein keramischer Körper 6 mit einer kreisförmigen, zylindrischen Außenfläche angeordnet, der vorzugsweise geschliffen ist. Der keramische Körper 6, der ein schallabsorbierendes Element bildet, ist mit einem mittleren durchgehenden Kanal 7 für die Abgase versehen. Das keramische Element 6 besteht aus einem geschäumten keramischen Material und ist in einer Form gegossen, um eine hohe Genauigkeit der Abmessungen zu erreichen. Wie oben erwähnt ist die Außenfläche des Elements vorzugsweise auf die gewünschten Abmessungen geschliffen, um eine optimale Anlage gegen die Innenwand des Gehäuses 1 zu erhalten.

Das in hohem Maße poröse keramische Element mit einer Druckfestigkeit von mindestens 40 kN/m² und vorzugsweise mindestens 400 kN/m² hat einen Außendurchmesser, der bei Raumtemperatur größer als der Innendurchmesser des Gehäuses 1 ist. Das Gehäuse 1 wird daher auf eine Temperatur von beispielsweise 400 bis 600⁰C erwärmt, die ausreichend hoch ist, damit das keramische Element 6 in das Geh.iuse 1 eingepreßt werden kann, und das Element beispielsweise bei Raumtemperatur in dem Gehäuse gehalten wird.

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Das Gehäuse 1 wird vorzugsweise auf eine Temperatur entsprechend einer berechneten höchsten Betriebstemperatur erwärmt. Das Gehäuse kann natürlich auf eine wesentlich höhere Temperatur als die erwähnte erwärmt werden, wenn man sehr hohe Druckkräfte zwischen der Innenwand des Gehäuses und der Außenfläche des keramischen Elements 6 erhalten will. Wenn das keramische Element 6 an der gewünschten Stelle in dem erwärmten Gehäuse 1 angeordnet ist, wird das Gehäuse abgekühlt, so daß es auf das Element 6 aufschrumpft» Die Endwände 2 und 3 werden dann an das Gehäuse fest angeschweißt. Die sich ergebende Einheit aus dem Gehäuse 1 und dem Element 6 wird ausgesprochen fest, wodurch das Gehäuse keine Schwingungen, wie oben erwähnt, erzeugt, und wobei das Gehäuse sehr dünn sein kann. Die obenerwähnte Temperatur wurde nur beispielsweise ausgewählt und kann sich in Abhängigkeit von dem Ausdehnungskoeffizienten des Blechs bzw. des keramischen Materials oder in Abhängigkeit von der Temperatur des keramischen Materials, wenn das Element 6 in das Gehäuse 1 eingepreßt wird, ändern. Die beschriebene Ausführungsform, bei der das keramische Element in das erwärmte Gehäuse eingepreßt wird, wobei ein kombinierter Schrumpf-Preßsitz geschaffen wird, kann natürlich durch einen reinen Schrumpfsitz hergestellt werden, bei der das Gehäuse 1 erwärmt wird und sich so weit ausdehnt, daß das keramische Element in das Gehäuse ohne eine nennenswerte Kraft eingebracht werden kann, oder durch einen reinen Preß sitz hergestellt werden, bei dem das keramische Element in das Gehäuse ohne vorheriges Aufheizen des Gehäuses eingepreßt wird.

Unabhängig von dem verwendeten Verfahren ist ein wichtiger Punkt, daß man eine Verbindung erhält, bei der zwischen der zylindrischen Außenfläche des keramischen Körpers 6 und der Innenwand des Gehäuses 1 Druckkräfte, auch bei der maximalen Betriebstemperatur, beispielsweise einer Betriebstemperatur von etwa 600⁰C, aufrechterhalten werden.

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Fig. 2 zeigt einen Schalldämpfer mit mehreren keramischen Elementen, beispielsweise den Elementen 8, 9 und 10, die alle mittels eines Schrumpfsitzes in dem Metallgehäuse 1 angeordnet sind.
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Jedes zylindrische Element 6, 8,,9 und 10 ist auf einen äußeren Durchmesser geschliffen, der bei niedrigen Temperaturen, d.h. normaler Raumtemperatur von etwa 20⁰C, größer ist als der Innendurchmesser des Gehäuses 1 bei der gleichen Temperatür. In bestimmten Fällen können die zylindrischen Elemente auf derartig genaue Abmessungen gegossen werden, so daß man eine gesonderte Bearbeitung der Außenflächen des Elements vermeidet.

Die obenbeschriebenen Schrumpf- und/oder Preßsitze können durch eine Klebeverbindung ersetzt werden, bei der eine kontinuierliche dünne Schicht eines Adhäsivs auf die gesamte zylindrische Außenfläche des keramischen Elements aufgebracht wird. Der Durchmesser des Elements ist so an den Innendurchmesser des Gehäuses angepaßt, daß mindestens eine gewisse Kraft erforderlich ist, um das Element in das Gehäuse hineinzupressen. Irgendein geeigneter temperaturbeständiger Kleber kann verwendet werden, beispielsweise ein Alumiumphosphatkleber.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, da diese auf irgendeine Art und Weise im Rahmen des Erfindungsgedankens abgeändert werden können. So ist es beispielsweise nicht notwendig, ein zylindrisches Gehäuse zu verwenden, da ebenfalls ein Gehäuse mit einer anderen geometrischen Form verwendet werden kann. Ebenfalls muß die Außenfläche des keramischen Elements nicht immer die gleiche Form wie die Innenwand des Gehäuses aufweisen.

Claims

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37 663

Antiphon AB
Sundbyberg / Schweden

Schalldämpfer

Patentansp r ü ehe

Schalldämpfer mit guten akustischen und mechanischen Eigenschaften mit einem vorzugsweise zylindrischen Gehäuse aus Blech, mit dem Gehäuse verbundenen Endwänden aus Blech und mindestens einem schallabsorbierenden, porösen, keramischen Element mit mindestens einem durchgehenden Kanal für die Abgase, wobei das in dem Gehäuse angeordnete keramische Element eine nahe an der inneren zylindrischen Gehäusewand anliegende, zur Aufnahme von Druckspannungen geeignete zylindrische Außenfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) und das keramische Element (6, 8, 9, 10) zusammen eine feste Sandwich-Konstruktion bilden, wobei die zylindrische Aussenfläche des keramischen Elements (6, 8, 9, 10) fest mit der Innenwand des Gehäuses (1) verbunden ist.

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2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (1) auf das

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keramische Element (6, 8, 9, 10) aufgeschrumpft und/oder aufgepreßt ist.
3. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch g e -

kennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit dem keramischen Element (6, 8, 9, 10) mittels einem eine kontinuierliche Schicht zwischen dem keramischen Element (6, 8, 9, 10) und der Innenwand des Gehäuses (1) bildenden Adhäsiv verbunden ist.
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4. Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man mindestens ein poröses keramisches Element (6,

8, 9, 10) mit vorzugsweise kreisförmiger, zylindrischer

Außenfläche mit einem Durchmesser ausbildet, der bei einer ersten niedrigen Temperatur größer als der Durchmesser der zylindrischen Innenwand des Gehäuses (1) ist, man das Gehäuse (1) auf eine so hohe Temperatur erwärmt, daß es sich ausdehnt und man dann das keramische Element in das Gehäuse einsetzt und man darauf zum festen Einschrumpfen des keramischen Elements (6, 8, 9, 10) in das Gehäuse (1) das Gehäuse wieder auf die erste niedrige Temperatur abkühlt..
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e η ή zeichnet, daß man das keramische Element (6, 8,

9, 10) in das erwärmte Gehäuse (1) einpreßt.