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Vorrichtung zum Abkühlen der Auspuffgase von Brennkraftmaschinen mittels Luft.
Es wurde schon vorgeschlagen, die Auspuffgase von Fahrzeug-Brennkraftmaschinen durch Wärmeaustauschvorrichtungen hindurchzuführen, die besondere, von der Aussenluft durchströmte Kanäle enthalten, wodurch die Auspuffgase bei gleichzeitiger Dämpfung des Auspuffgeräusches gekühlt werden. Die durch die Abkühlung der Auspuffgase erwärmte Luft diente dazu, den Innenraum des Fahrzeuges zu beheizen. Wenn man nun diese durch die Auspuffgase erhitzte Luft unmittelbar in den zu beheizenden Raum einfiihrt, so muss darauf geachtet werden, dass mit dieser Luft nicht gleichzeitig auch Teile der Auspuffgase in den Raum hineingelangen, weil ja hiedurch die Luft des zu beheizenden Raumes verschlechtert werden würde.
Wenn auch die Vorrichtungen, in denen der Wärmeaustausch zwischen den Auspuffgasen und der Luft vor sich geht, so eingerichtet sind, dass die Wege der Auspuffgase von denen der Luft vollständig getrennt sind, so kann doch nicht vermieden werden, dass an den Verbindungsstellen (Schweissstellen), die auf der einen Seite von den Auspuffgasen und auf der andern Seite von der Luft bespült werden, infolge von Undichtheiten geringe Mengen der Auspuffgase in die Luft hineingelangen. Solche Undichtheiten können aber leicht dadurch entstehen, dass die verschiedenen Teile der Vorrichtung grossen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind und sich daher fortwährend dehnen und zusammenziehen.
Die Übelstände, die durch solche Undichtheiten entstehen, können nun gemäss der Erfindung dadurch vermieden werden. dass die Wärmeaustauschvorrichtung so ausgebildet wird, dass sie keine solche Verbindung zwischen ihren Bestandteilen an Stellen aufweist. die auf der einen Seite von den Auspuffgasen und auf der andern Seite von der Luft bespült werden, die dann zu Heizzwecken verwendet werden soll. Wo eine solche Verbindungsstelle besteht, die auf einer Seite von den Auspuffgasen bespült wird, soll auf der andern Seite die Aussenluft Zutritt haben, die aber von der zum Kühlen verwendeten Luft getrennt ist, so dass, wenn auch infolge einer Undichtheit der Verbindungsstelle geringe Mengen von Auspuffgasen durch die Verbindungsstelle ausströmen, sie nicht in die Kühlluft gelangen, sondern in die Aussenluft.
Bei der konstruktiven Durchbildung der Wärmeaustauschvorrichtung kann dieser Grundsatz in der mannigfachsten Weise ausgeführt werden. Ein Ausführungsbeispiel soll an Hand der Zeichnung erläutert werden, die einen Axialschnitt durch eine solche Vorrichtung veranschaulicht.
In ein zylindrisches Gehäuse 1, das durch Endwände 2, 3 abgeschlossen ist, ragt von der einen Seite her ein Rohr 4 in axialer Richtung hinein und reicht bis zu einer Querwand 13. Parallel zu diesem Rohr 4, durch welches die Auspuffgase in die Vorrichtung einströmen, sind Rohre 6 angeordnet, in die von aussenher Luft einströmt und die von den Auspuffgasen, die durch Schlitze 7 des Rohres 4 in das Innere des Gehäuses 1 hineingelangen, umspült werden. Diese Rohre 6 sind in Querwände 8,9 des Gehäuses 1 mit ihren Enden dicht eingesetzt und durchdringen weiters auch Querwände 10, 11, 12 und 13, ohne dass aber diese Durchdringung einer besonderen Abdichtung bedürfte.
Die beiden Querwände 2 und 8 schliessen innerhalb des Gehäuses 1 eine Kammer 14 ein, die durch Stutzen 15 mit der Aussenluft in Verbindung steht. Die Querwände. 3 und. 9 am andern Ende des Gehäuses
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schliessen gleichfalls eine Kammer 16 ein, die durch Stutzen 17 mit einer Einrichtung zum Sammeln der erwärmten Kühlluft verbunden ist.
Die in das Rohr 4 einströmenden Auspuffgase gelangen also durch die Schlitze 7 in das Innere des Gehäuses 1, umspülen hier die Luftrohre 6, in die die Luft durch die Stutzen 15 und die Kammer 14 von aussenher einströmt, strömen dann durch Durchbrechungen der Querwand 12 und gelangen in einen Mantelraum 18, der durch die äussere Wand des Gehäuses und durch eine konzentrisch dazu angeordnete zylindrische Zwischenwand 19 gebildet ist. Dieser Mantelraum 18 ist durch schraubenförmige Zwischenwände 20 derart unterteilt, dass die Auspuffgase durch den Mantel 18 hindurch einen Schraubenweg nehmen müssen. Am Ende dieses Mantelraumes gelangen die Auspuffgase in den Raum 21. der von den Querwänden 13 und 11 eingeschlossen wird und strömen von hier durch das Rohr 22 ins Freie.
Die die Rohre 6 durchströmende Luft wird durch die sie umspülenden Auspuffgase erwärmt, während sich die Auspuffgase gleichzeitig abkühlen, und die den Auspuffgasen noch innewohnende Wärme wird beim Durchströmen durch den Mantelraum 18 an die Aussenluft abgegeben, so dass die Auspuffgase in vollkommen abgekühltem Zustande in das Rohr 22 gelangen. Durch die Abkühlung wird das Auspuffgeräusch vollständig gedämpft, so dass also die Vorrichtung sowohl als Schalldämpfer als auch als Heizvorrichtung für die Kühlluft dient.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist nun zwischen den Querwänden 8 und 10 einerseits und den Querwänden 9 und 11 anderseits je ein Raum 23 bzw. 24 gebildet. Die äussere Begrenzung dieser Räume enthält Öffnungen 25 bzw. 26 gegen die Aussenluft hin.
Durch diese Räume 23, 24 sind die Kammern 14, 16 für die Luft vom Innern des Gehäuses 1, welches von Auspuffgasen erfüllt ist, getrennt. Wenn also an der Durchdringungsstelle der Rohre 6 durch die Querwand 10 ein Auströmen von Auspuffgasen stattfindet, so gelangen diese Auspuffgase in den Raum 23 und von hier aus durch die Öffnungen 25 ins Freie ; es besteht also keine Gefahr, dass die in die Rohre 6 einströmende Frischluft durch die Auspuffgase verunreinigt wird. Das gleiche gilt auch am andern Ende des Gehäuses für die Wirkungsweise des Raumes 24.
Die Enden der Rohre 6 sind in die Querwände 8 und 9 dicht eingesetzt ; diese Verbindungsstellen können viel leichter vollkommen dicht gehalten werden als Verbindungsstellen, die unter dem direkten Einfluss der Auspuffgase stehen, weil dort weniger grosse Temperaturdifferenzen auftreten.
Das Zuführungsrohr 4 für die Auspuffgase durchdringt die Kammer 14, und es würde nun wieder eine Verbindungsstelle zwischen dem Rohr 4 und den die Kammer 14 bildenden Begrenzungswänden erforderlich sein, die auf der einen Seite von Auspuffgasen und auf der andern Seite von Kühlluft umspült werden. Auch hier wird aber ein Luftzwischenraum 27 zwischen dem Rohr 4 und der Kammer 14= geschaffen, u. zw. dadurch, dass die innere Begrenzung der Kammer 14 durch eine zylindrische Wand 28 gebildet wird, die das Rohr 4 mit Spielraum umgibt, so dass ein Luftzwischenraum entsteht, der gegen die Aussenluft hin offen ist. Dieser Raum 27 kann auch in unmittelbarer Verbindung mit dem Raum 23 stehen. Hiedurch ist eine freie gegenseitige Ausdehnungsmöglichkeit zwischen dem Rohr 4 und den Begrenzungswänden der Kammer 14 ermöglicht.
In ganz gleicher Weise ist auch das Abführungsrohr 22 für die Auspuffgase durch die
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gegen die Fahrtrichtung abgedeckt, wodurch verhindert wird, dass Strassenstaub in die Räume 24 und 25 hineingelangt.
Durch die geschilderten Massnahmen erhält man also eine vollkommene Sicherheit dafür, dass die zu Heizwecken zu verwendende Kühlluft nicht durch Auspuffgase verunreinigt wird.
Diese Wirkung kann aber selbstverständlich auch in konstruktiv anderer Weise erreicht werden.
In manchen Fällen kann es genügen, die Luftrohre 6 vor den Endwänden des Gehäuses 1 einfach herausragen zu lassen, u. zw. so weit, dass, wenn auch durch die Durchdringungsstelle dieser Luftrohre durch die Endwände Auspuffgase entweichen sollten,. diese nicht bis ans Ende der Luftrohre kommen und in diese hineingelangen.
Eine solche Vorrichtung würde dann etwa so aussehen, wie wenn man bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform an der Vorderseite die Kammer 14 samt allen ihren Begrenzungswänden und auch die äussere Begrenzungswand des Raumes 23 wegliesse. Man könnte aber auch das Ende der Luftrohre gegen die Durchdringungstelle hin abschirmen, also etwa durch Schirme, die so angeordnet wären, wie die Zwischenwand 8, wodurch Auspuffgase, die durch die undichte Durchdringungsstelle entweichen, von der Rohrmündung wirksam abgelenkt werden. Die Einrichtung am hinteren Ende der Vorrichtung kann selbstverständlich genau so beschaffen sein.
Die innere Einrichtung der Wärmeaustauschvorrichtung kann verschiedenartig ausgebildet werden.
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Bei der dargestellten Ausführungsform. die eine vollkommene Reinhaltung der Kühlluft von Auspuffgasen gewährleistet. ist. wie bereits erwähnt, das Ende der Luftrohre 6 mit der zugehörigen Querwand 8 bzw. 9 dicht verbunden. Um nun die Schweissstellen, die bei 31 andeutet sind, von Beanspruchungen zu befreien, die durch Längsdehnung der Luftrohre 6 entstehen, sind die Luftrohre in bekannter Weise mit Anschlagringen 32 versehen, die sich an die Zwischenwand 8 bzw. 9 anlegen, und die durch die Längsdehnung hervorgerufene Beanspruchung auf die Wand 8 übertragen und hiedurch die Schweissstellen 31 von diesen Beanspruchungen freihalten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Abkühlen der Auspuffgase von Brennkraftmaschinen mittels Luft. die ein von den Gasen umspültes Rohrsystem durchfliesst und in erwärmtem Zustand, getrennt von den abgekühlten Gasen, die Vorrichtung verlässt und zu Heizzwecken benutzt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftrohre mit ihren Enden vor den Wänden der Vorrichtung, die von den Zuführungs- und den Abführungsrohren für die Auspuffgase durchsetzt werden, so weit vorragen, dass bei Undichtwerden der Durchdringungsstellen der Auspuffgasrohre und der Luftrohre ein Eindringen von aus den Undichtheiten entweichendem Gas in die Kühlluftwege verhindert wird.