EP1338767A1 - Schalldämpfereinsatz aus einem Formelement - Google Patents

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EP1338767A1
EP1338767A1 EP03003092A EP03003092A EP1338767A1 EP 1338767 A1 EP1338767 A1 EP 1338767A1 EP 03003092 A EP03003092 A EP 03003092A EP 03003092 A EP03003092 A EP 03003092A EP 1338767 A1 EP1338767 A1 EP 1338767A1
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chamber segments
silencer
chamber
insert according
silencer insert
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EP03003092A
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Johannes Ulrich Goertz
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/24—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using sound-absorbing materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/08—Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling
    • F01N1/10—Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling in combination with sound-absorbing materials

Definitions

  • the invention relates to a silencer insert made of a shaped element for Insert into an annulus between an exhaust pipe and a muffler with an in an at least temporarily dimensionally stable shell element introduced mixture of glass fiber yarn.
  • Muffler inserts of the generic type are among others in Exhaust system silencers for internal combustion engines Noise reduction used. Such silencers are mostly around pot-like structures through which the openings are provided Exhaust pipe is guided. Sound waves propagate inside the muffler and give their energy to the one in the muffler Damping material.
  • the sound-absorbing material is preferably a so-called porous Soundproofing material, i.e. a material without structured arrangements of cavities and material flow.
  • Such materials are introduced into the silencer pots, under Using known methods, the material is filled into suitable bags will be closed and these pockets in the silencer pots be inserted.
  • the silencer inserts can be too an undesirable redistribution of the filling material of the silencer insert come. For example, this can result in zones with less Damping effects arise.
  • Such muffler inserts have reduced damping behavior.
  • thermal can be very high and thermally low stress zones arise, which for example in Zones of high thermal stress the filling material of an increased aging is subject to and in zones of low thermal stress a risk of there is aggressive rainfall, which is also the forecast Negatively affect the life expectancy of the muffler.
  • the present invention is therefore based on the object To create a silencer with a predetermined material distribution largely preserved.
  • the present invention proposes a silencer insert consisting of a shaped element for introduction into an annular space between an exhaust pipe and a muffler with a mixture of glass fiber yarn introduced into an at least temporarily dimensionally stable envelope element, the shaped element being divided into at least two chamber segments.
  • the filling material of the silencer insert can only be within one chamber.
  • a Material displacement in the entire silencer insert can be avoided.
  • the chamber segments can, for example, be radial segmentation or also form a segmentation in the circumferential direction.
  • the chamber segments be separated are separated from each other.
  • the separating elements can Webs of the shell element are formed, which are within the shell element from the inner opening wall for the exhaust pipe to the radially outer wall extend.
  • axial chamber segments can also be formed by for example disc-shaped separating elements on different axial Positions of the silencer insert are provided.
  • a separating element by a ring element is formed.
  • the ring element can extend, for example, over the axial length of the Extend silencer insert or even only a part of it. So can, for example, the formed chamber segments with different Filling materials are filled, the radial arrangement of the filling materials preserved even during further handling of the silencer insert remains.
  • the separating elements in at least one direction are flowable.
  • An exhaust gas flowing through the muffler can be advantageous flow through as many chamber segments as possible and thus one as possible cause even loading of the silencer insert.
  • the Separation elements are formed by compression.
  • the compression can for example through a layer of denser material or also through a local one Compression of the material can be achieved. So additional components of the Muffler use can be avoided.
  • a damping effect and / or a thermal load it is proposed that the chamber segments with batches different properties are filled. For example, by type and Arrangement of the sealing material can be achieved that a more favorable Damping curve is achieved. For example, a Material distribution can be selected with which the occurrence of acoustic resonances the muffler is steamed.
  • the chamber segments have different height elements.
  • an insert consisting of a with the damping material filled shell element may be used.
  • the envelope elements can contain different damping materials.
  • Standard elements are formed in different ways Muffler inserts can be used. So can be advantageous Expenses for storage can be reduced by the finished Muffler inserts only when necessary by inserting such cover elements to get finished.
  • Chamber segments are fluidically connected to each other. It can advantageously be achieved that a gas flow Temperature compensation within the silencer insert promotes.
  • Fig. 1 is a section through a silencer insert according to the invention a shaped element 10 for insertion into an annular space between one Exhaust pipe shown and a muffler shown.
  • the Shaped element 10 is cylindrical and has a shell element 34.
  • the sleeve element 34 in turn has a lateral surface 46 which is radial Web 14 connected to an inner wall 48 forming a central opening 18 is.
  • a mixture 12 is formed in the chamber segments 16 thus formed Glass fiber yarn introduced.
  • the separating elements 14 are by a Heat-hardening glass fabric is formed.
  • the ends of this Formula elements 10 are each through end walls, not shown here locked.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the present invention.
  • This figure shows a side view of a cylindrical molding 20 with an elliptical base.
  • the shaped element 20 is at the ends closed by an end wall 50.
  • the shaped element 20 has a Shell element 36 and a circular through opening 18.
  • axial between the end walls 50 there are radially extending separating elements 22, 24 arranged by which the chamber segments 26, 52, 54 are formed.
  • the Chamber elements 26, 52 and 54 are made with a different filling material filled.
  • a mixture 30 is thus made in the chamber segments 26 and 52 Glass fiber yarn sections introduced while in the chamber segment 54 Batch 28 is introduced from a glass fiber continuous thread.
  • the separator 22 is formed by a compression, while the separating element 24 by a Glass fabric mat is formed.
  • the separating elements 22, 24 are characterized by this that they can be flowed through in the exhaust gas flow direction.
  • FIG. 3 Another embodiment of a cylindrical silencer insert has a shaped element 32, which with an extending in the axial direction Through opening 18 is provided (Fig 3). Between the through opening 18 and an outer shell wall of the shell member 38 is concentric with Through opening 18 an annular partition member 40 is arranged. A cut by such a silencer insert is shown in Fig. 3.
  • the separating element 40 is the shell element 38 in two chamber segments 58, 60 divided. As in the previous embodiment, here too Chamber segments 58, 60 different insulation materials introduced. So points the chamber segment 58 is a mixture 42 made of a glass fiber continuous thread mixed up with glass fiber sections while in the chamber segment 60 Batch 44 of glass fiber sections is arranged.
  • the separating element 40 in flowable in both directions. So the gas stream can advantageously do that too Reach chamber segment 60. Depending on the application, however, this can also be the case Separating element 40 form a barrier that cannot be flowed through. So can for example, the chamber 60 another beneficial for the damping effect Fluid included.
  • Envelope elements are used that already have a damping material are filled.
  • segmented shell elements in the molded element of Fig. 1 are introduced to the direct filling of the To avoid chamber segments 16.
  • Shell elements can also be used different damping materials can be combined. So can a variety of different silencer inserts from one small number of prefabricated cover elements can be produced.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfereinsatz aus einem Formelement (10, 20, 32) zum Einbringen in einen Ringraum zwischen einem Auspuffrohr und einem Auspufftopf mit einem in ein zumindest zeitweise formbeständigen Hüllenelement eingebrachten Gemenge aus Glasfasergarn (12, 28, 30, 43, 44, 54). Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfereinsatz zu schaffen, bei dem eine vorgegebene Materialverteilung weitestgehend erhalten bleibt. Es wird vorgeschlagen, daß das Formelement (10, 20, 32) in wenigstens zwei Kammersegmente (16, 26, 52, 58,60) aufgeteilt ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfereinsatz aus einem Formelement zum Einbringen in einen Ringraum zwischen einem Auspuffrohr und einem Auspufftopf mit einem in ein zumindest zeitweise formbeständigen Hüllenelement eingebrachten Gemenge aus Glasfasergarn.
Schalldämpfereinsätze der gattungsgemäßen Art werden unter anderem in Schalldämpfern von Auspuffanlagen für Verbrennungskraftmaschinen zur Geräuschdämpfung eingesetzt. Bei solchen Schalldämpfern handelt es sich zumeist um topfartige Gebilde, durch welche das mit Öffnungen versehene Auspuffrohr geführt ist. Schallwellen breiten sich im Innenraum des Auspufftopfes aus und geben dabei ihre Energie an das im Auspufftopf angeordnete Dämpfungsmaterial ab.
Das schalldämmende Material ist vorzugsweise ein sogenannter poröser Schalldämmstoff, also ein Stoff ohne strukturierte Anordnungen von Hohlräumen und Materialverlauf.
Derartige Materialien werden in die Schalldämpfertöpfe eingebracht, wobei unter Anwendung bekannter Verfahren das Material in geeignete Taschen eingefüllt wird, diese verschlossen werden und diese Taschen in die Schalldämpfertöpfe eingeschoben werden. Bei der Montage der Schalldämpfereinsätze in die Auspufftöpfe sowie auch bei der Handhabung vor der Verarbeitung kann es zu einer unerwünschten Umverteilung des Füllmaterials des Schalldämpfereinsatzes kommen. Dies kann beispielsweise dazu führen, daß Zonen mit geringer Dämpfungswirkung entstehen. Derartige Schalldämpfereinsätze weisen ein reduziertes Dämpfungsverhalten auf. Darüber hinaus können thermisch sehr hoch und thermisch niedrig beanspruchte Zonen entstehen, wodurch beispielsweise in Zonen hoher thermischer Beanspruchung das Füllmaterial einer erhöhten Alterung unterliegt und in Zonen geringer thermischer Belastung eine Gefahr von aggressiven Niederschlägen besteht, die ebenfalls die prognostizierte Lebenserwartung des Auspufftopfes negativ beeinflussen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfereinsatz zu schaffen, bei dem eine vorgegebene Materialverteilung weitestgehend erhalten bleibt.
Als Lösung wird mit der vorliegenden Erfindung ein Schalldämpfereinsatz aus einem Formelement zum Einbringen in einen Ringraum zwischen einem Auspuffrohr und einem Auspufftopf mit einem in ein zumindest zeitweise formbeständigen Hüllenelement eingebrachten Gemenge aus Glasfasergarn vorgeschlagen, wobei das Formelement in wenigstens zwei Kammersegmente aufgeteilt ist.
Vorteilhaft kann durch die Kammerelemente erreicht werden, daß das Füllmaterial des Schalldämpfereinsatzes sich nur innerhalb einer Kammer aufhalten kann. Eine Materialverschiebung im gesamten Schalldämpfereinsatz kann vermieden werden. Die Kammersegmente können beispielsweise eine radiale Segmentierung oder auch eine Segmentierung in Umfangsrichtung bilden.
Es wird weiter vorgeschlagen, daß die Kammersegmente durch Trennelemente von einander getrennt sind. So können beispielsweise die Trennelemente durch Stege des Hüllenelements gebildet sein, die sich innerhalb des Hüllenelements von der inneren Öffnungswand für das Auspuffrohr zur radial äußeren Wand erstrecken. Das Vorsehen zusätzlicher Bauteile kann vermieden werden. Es können jedoch auch axiale Kammersegmente gebildet werden, indem beispielsweise scheibenförmige Trennelemente an verschiedenen axialen Positionen des Schalldämpfereinsatzes vorgesehen werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, daß ein Trennelement durch ein Ringelement gebildet ist. Das Ringelement kann sich beispielsweise über die axiale Länge des Schalldämpfereinsatzes erstrecken oder auch nur über einen Teil hiervon. So können beispielsweise die gebildeten Kammersegmente mit unterschiedlichen Füllmaterialien befüllt werden, wobei die radiale Anordnung der Füllmaterialien auch während der weiteren Handhabung des Schalldämpfereinsatzes erhalten bleibt.
Dazu wird vorgeschlagen, daß die Trennelemente in wenigstens einer Richtung durchströmbar sind. Vorteilhaft kann ein den Auspufftopf durchströmendes Abgas möglichst viele Kammersegmente durchströmen und so eine möglichst gleichmäßige Belastung des Schalldämpfereinsatzes bewirken.
Zur Ausbildung der Trennelemente wird ferner vorgeschlagen, daß die Trennelemente durch Verdichtung gebildet werden. Die Verdichtung kann beispielsweise durch eine Schicht dichteren Materials oder auch durch eine lokale Kompression des Materials erreicht werden. So können zusätzliche Bauteile des Schalldämpfereinsatzes vermieden werden.
Um beispielsweise eine Dämpfungswirkung und/oder eine thermische Belastung zu optimieren, wird vorgeschlagen, daß die Kammersegmente mit Gemengen unterschiedlicher Eigenschaften gefüllt sind. So kann beispielsweise durch Art und Anordnung des Dichtungsmaterials erreicht werden, daß ein möglichst günstiger Dämpfungsverlauf erreicht wird. Beispielsweise kann jedoch auch eine Materialverteilung gewählt werden, mit der das Auftreten akustischer Resonanzen des Auspufftopfes gedämpft wird.
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß die Kammersegmente unterschiedliche Höhenelemente aufweisen. So kann beispielsweise in jedem Kammersegment ein Einsatz bestehend aus einem mit dem Dämpfungsmaterial befüllten Hüllenelement eingesetzt sein. Die Hüllenelemente können unterschiedliche Dämpfungsmaterialien enthalten. Es können jedoch auch Standardelemente gebildet werden, die in unterschiedlichen Schalldämpfereinsätzen verwendet werden können. So kann vorteilhaft eine Aufwendung für Lagerung reduziert werden, indem die fertigen Schalldämpfereinsätze erst bei Bedarf durch Einsetzen solcher Hüllenelemente fertiggestellt werden.
Es wird ferner vorgeschlagen, daß bei in Axialrichtung aufeinanderfolgenden Kammersegmenten diese strömungstechnisch miteinander in Verbindung stehen. So kann vorteilhaft erreicht werden, daß eine Gasströmung einen Temperaturausgleich innerhalb des Schalldämpfereinsatzes fördert.
Weitere Vorteile und Merkmale sind der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen zu entnehmen. Im wesentlichen gleichbleibende Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner wird bezüglich gleicher Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in Fig. 1 verwiesen. Die Zeichnungen sind Schemazeichnungen und dienen nur der Erläuterung der folgenden Ausführungsbeispiele.
Es zeigen:
Fig. 1
einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schalldämpfereinsatz mit drei Kammersegmenten in Umfangsrichtung,
Fig.2
eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schalldämpfereinsatzes mit in axialer Richtung angeordneten Kammersegmenten und
Fig. 3
einen Schnitt durch eine dritte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schalldämpfereinsatzes mit einer ringförmigen, zu einer zentrischen Öffnung konzentrisch angeordneten Trennwand.
In Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schalldämpfereinsatz aus einem Formelement 10 zum Einbringen in einen Ringraum zwischen einem nicht näher dargestellten Auspuffrohr und einem Auspufftopf dargestellt. Das Formelement 10 ist zylinderförmig ausgebildet und weist ein Hüllenelement 34 auf. Das Hüllenelement 34 seinerseits weist eine Mantelfläche 46 auf, die über radiale Stege 14 mit einer eine zentrale Öffnung 18 bildenden Innenwand 48 verbunden ist. In den so gebildeten Kammersegmenten 16 ist ein Gemenge 12 aus Glasfasergarn eingebracht. Die Trennelemente 14 sind durch ein unter Hitzeeinwirkung erhärtenden Glasgewebe gebildet. Die Enden dieses Formelements 10 sind jeweils durch hier nicht dargestellte Stirnwände verschlossen.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese Figur zeigt eine Seitenansicht eines zylindrischen Formelements 20 mit einer elliptischen Grundfläche. An den Enden ist das Formelement 20 jeweils durch eine Stirnwand 50 verschlossen. Das Formelement 20 weist ein Hüllenelement 36 sowie eine kreisförmige Durchgangsöffnung 18 auf. Axial zwischen den Stirnwänden 50 sind sich radial erstreckende Trennelemente 22, 24 angeordnet, durch die die Kammersegmente 26, 52, 54 gebildet sind. Die Kammerelemente 26, 52 und 54 sind mit einem unterschiedlichen Füllmaterial befüllt. So ist in den Kammersegmenten 26 und 52 ein Gemenge 30 aus Glasfasergarnabschnitten eingebracht, während im Kammersegment 54 ein Gemenge 28 aus einem Glasfaserendlosfaden eingebracht ist. Das Trennelement 22 ist durch eine Verdichtung gebildet, während das Trennelement 24 durch eine Glasgewebematte gebildet ist. Die Trennelemente 22, 24 zeichnen sich dadurch aus, daß sie in Abgasströmungsrichtung durchströmbar sind.
Eine weitere Ausgestaltung eines zylinderförmigen Schalldämpfereinsatzes weist ein Formelement 32 auf, welches mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Durchgangsöffnung 18 versehen ist (Fig 3). Zwischen der Durchgangsöffnung 18 und einer äußeren Hüllenwand des Hüllenelements 38 ist konzentrisch zur Durchgangsöffnung 18 ein ringförmiges Trennelement 40 angeordnet. Ein Schnitt durch einen solchen Schalldämpfereinsatz ist in Fig. 3 dargestellt. Durch das Trennelement 40 ist das Hüllenelement 38 in zwei Kammersegmente 58, 60 unterteilt. Wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel sind auch hier in den Kammersegmenten 58, 60 unterschiedliche Dämmaterialien eingebracht. So weist das Kammersegment 58 ein Gemenge 42 aus einem Glasfaserendlosfaden vermischt mit Glasfaserabschnitten auf, während im Kammersegment 60 ein Gemenge 44 aus Glasfaserabschnitten angeordnet ist. Im Unterschied zu den Trennelementen des vorherigen Ausführungsbeispiels ist das Trennelement 40 in beiden Richtungen durchströmbar. So kann der Gasstrom vorteilhaft auch das Kammersegment 60 erreichen. Je nach Anwendung kann jedoch auch das Trennelement 40 eine nicht durchströmbare Barriere bilden. So kann beispielsweise die Kammer 60 ein anderes für die Dämpfungswirkung günstiges Fluid enthalten.
Es können beispielsweise zum Ausfüllen der Kammersegmente auch Hüllenelemente verwendet werden, die bereits mit einem Dämpfungsmaterial befüllt sind. Beispielsweise können derartige segmentförmige Hüllenelemente in das Formelement aus Fig. 1 eingeführt werden, um das direkte Verfüllen der Kammersegmente 16 zu vermeiden. Auch können Hüllenelemente mit unterschiedlichen Dämpfungsmaterialien kombiniert werden. So kann bedarfsgerecht eine Vielzahl unterschiedlicher Schalldämpfereinsätze aus einer geringen Anzahl vorgefertigter Hüllenelemente hergestellt werden.
Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend. So können insbesondere die Form der Schalldämpfereinsätze, die verwendeten Werkstoffe und so weiter variieren.
Bezugszeichenliste
10
Formelement
12
Gemenge aus Glasfasergarnabschnitten
14
Trennelement
16
Kammersegment
18
Öffnung
20
Formelement
22
Trennelement
24
Trennelement
26
Kammersegment
28
Gemenge aus Glasfaserendlosfaden
30
Gemenge aus Glasfasergarnabschnitten
32
Formelement
34
Hüllenelement
36
Hüllenelement
38
Hüllenelement
40
Trennelement
42
Gemenge aus Glasfasergarnendlosfaden mit Glasfasergarnabschnitten
44
Gemenge aus Glasfasergarnabschnitten
46
Mantelfläche
48
Innenwand
50
Stirnwand
52
Kammersegment
54
Kammersegment
58
Kammersegment
60
Kammersegment

Claims (8)

  1. Schalldämpfereinsatz aus einem Formelement (10, 20, 32) zum Einbringen in einen Ringraum zwischen einem Auspuffrohr und einem Auspufftopf mit einem in ein zumindest zeitweise formbeständigen Hüllenelement (34, 36, 38) eingebrachten Gemenge (12, 28, 30, 42, 44, 54),
    dadurch gekennzeichnet, daß das Formelement (10, 20, 32) in wenigstens zwei Kammersegmente (16, 26, 52, 58, 60) aufgeteilt ist.
  2. Schalldämpfereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammersegmente (16, 26, 52, 58, 60) durch Trennelemente (14, 22, 24, 40) von einander getrennt sind.
  3. Schalldämpfereinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Trennelement (40) durch ein Ringelement gebildet ist.
  4. Schalldämpfereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennelemente (22, 24, 40) in wenigstens einer Richtung durchströmbar sind.
  5. Schalldämpfereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennelemente (22) durch Verdichtung gebildet sind.
  6. Schalldämpfereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammersegmente (16, 26, 52, 54, 58, 60) mit Gemengen (12, 28, 30, 42, 44) unterschiedlicher Eigenschaften gefüllt sind.
  7. Schalldämpfereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammersegmente (16, 26, 52, 54) unterschiedliche Hüllenelemente aufweisen.
  8. Schalldämpfereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei in Axialrichtung aufeinander folgenden Kammersegmenten (26, 52, 54) diese strömungstechnisch miteinander in Verbindung stehen.
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