CZ333494A3 - Piping with double wall for waste gases - Google Patents

Description

Oblast techniky /··'>·

Vynález se týká potrubí pro odpadní plyny s dvojitou stěnou, sestávající z jedné vnitřní trubky a jedné vnější trubky.

Dosavadní stav techniky především z automobilů s

Potrubí pro odpadní plyny je známé příslušenství motorových vozidel. Zejména u katalyzátory výfukových plynů je potrubí pro odpadní plyny s dvojitými stěnami často používáno alespoň v té části výfukového systému v blízkosti motoru. Potrubí pro odpadní plyny s dvojitou stěnou jsou rovněž známa z oblasti techniky týkající se potrubí s izolační vzduchovou mezerou. Vzduchová mezera mezi vnější a vnitřní trubkou bývá vyplněna jak zvukovou, tak tepelnou izolací. Toto uspořádání umožňuje při startování za studená, zejména u automobilů s katalyzátorem, rychlé ohřátí katalyzátoru na provozní teplotu procházejícími výfukovými plyny. Naopak, části výfukového systému na spodní straně vozidla . musí být i při jeho provozní teplotě dostatečně chladné, aby při nebezpečí jeho vznícení, např. nacházejících se pod ním.

odstavení vozidla nehrozilo od suché trávy nebo papírů,

Podstata vynálezu

Potrubí pro odpadní plyny s dvojitou stěnou podle vynálezu spočívá v tom, že povrch vnitřní trubky je v příčném průřezu zvlněný a že vnitřní trubka, alespoň v části své délky, přiléhá k vnější trubce.

Oproti obvyklému provedení vnitřních trubek má vnitřní trubka se zvlněným povrchem tu výhodu,' že se ve vnější trubce sama ustaví do náležité polohy. Přitom nemusí být vnitřní trubka opatřena žádnými dodatečnými vymezoyacími prvky, jak bylo až dosud nezbytné především u dlouhých nebo zakřivených potrubí pro odpadní plyny. Vnitřní trubka je přitom dimenzována tak, že ve studeném stavu výfukového potrubí vrcholky vln vnitřní trubky doléhájí na vnitřní povrch vnější trubky. To bývá uplatněno zejména u delších Částí výfukového potrubí, ale i tam, kde výfukové potrubí vytváří ohyb. Na druhé straně však není vždy bezpodmínečně nutné, aby vnitřní trubka bdyla prostřednictvím na ní vytvořeného zvlnění vždy ve styku s vnější trubkou. Uložením vnitřní trubky prostřednictvím po obvodě rovnoměrně rozdělených vrcholků vln. je dostatečným způsobem zajištěno její vystředění ve vnější trubce. Jakkoli je tedy přilehnutí vnitřní trubky k vnitřnímu povrchu vnější trubky výhodné, není bezpodmínečně nutné.

Vnitřní trubka nemusí být opatřena vždy jen rovnoměrným oblým zvlněním. Výhody řešení podle vynálezu může být dosaženo i takovou úpravou, kdy vlny jsou vytvořeny ve tvaru víceúhelníků nebo ve tvaru nepravidelného reliéfu, přičemž nepravidelný reliéf vln nemusí být vytvořen po celé délce vnitřní trubky. V krajním případě může být vlnový reliéf vytvořen tak, že po délce vnitřní trubky: jsou vytvořeny jednotlivě' “hrboTky. ' Vrcholky’“ vln “ a - vlnové prohlubněuspořádané v podélném směru potrubí pro odpadní plyny umožňují průchod odpadních plynů jen s nepatrným odporem proti proudění a jsou jednoduše zhotoví telné. Mají-li být, např. před katalyzátorem komponenty, které udílejí proudu odpadních plynů rotaci, lze toho jednoduše dosáhnout šikmým umístěním vrcholů vln, resp. vlnových prohlubní v podélném směru výfukového potrubí.

Potrubí pro odpadní plyny s vnitřní trubkou se zvlněným přičnýn průřezem je zejména vhodné pro potrubí, které je opatřeno ohyby a kde alespoň v místech těchto ohybů přiléhá vnitřní trubka k vnější trubce. Jak bude dále popsáno, lze takové odpadní potrubí opatřené ohyby zhotovit zcela jednoduchým způsobem, což vede ke značným úsporám nákladů.

Podle vynálezu je vnitřní trubka na jednom konci odpadního potrubí připevněna k vnější trubce. Dostatečného a pevného spojení může být dosaženo při vařením, s výhodou pak bodovými sváry. Tím je vnitřní trubka v podélném směru relativně k vnější trubce alespoň jednostranně upevněna.

Podle vynálezu je rovněž výhodné, když vnitřní trubka je na jednom, popřípadě obou koncích odpadního potrubí posuvné uložena ve vnější trubce. Při provozu dosahuje vnitřní a vnější trubka odpadního potrubí rozdílně vysokých provozních ' teplot, což vede k jejich rozdílné tepelné roztažnosti. Tento rozdíl může činit u odpadního potrubí s každým metrem délky i několik milimetrů a může být dále ještě zvětšen tím, že při zhotovení vnější a vnitřní trubky budou použity materiály s různými koeficienty tepelné roztažnosti. Posuvným uložením však mohou být rozdíly délek mezi vnější a vnitřní trubkou kompenzovány, mohou-li se obě části v podélném směru alespoň z části relativně navzájem pohybovat. Přitom je účelné, když na koncích, a to nejen u posuvného uložení, ale i v místě, kde jsou vnitřní a vnější trubka navzájem spojeny, není vnitřní trubka zvlněna. Toto opatření umožňuje bezprostřední zavedení většího množství odpadních plynů do prostoru mezi vnější a vnitřní trubkou.

Vnitřní trubka podle vynálezu je dále vytvořena tak, že její tlouštka stěny je menší, než tlouštka stěny vnější trubky. Zvlněná vnitřní trubka může mít zcela mimořádně zeslabenou stěnu, jestliže zvlněním je dosaženo dostatečného vyztužení vnitřní trubky v jejím podélném směru.

Vnitřní trubka může být rovněž vytvořena z tepelné odolnějšího materiálu než vnější trubka. U tohoto uspořádání je dosaženo maximální teploty na vnitřní trubce. Přitom, bude-li vnější trubka jen v kontaktu s vnitřní trubkou, nebude se tím její teplota nikterak zvyšovat. Je to dáno jednak lepším chlazením vnější trubky a jednak podstatně menším přechodem tepla v místě styku mezi kovovými částmi v porovnání s přechodem tepla v plném materiálu.

Vynález se dále týká způsobu zhotovení dříve popsaného potrubí pro odpadni plyny s dvojitou stěnou, spočívajícího v tom, že vnitřní trubka je nejprve zasunuta, do vnější trubky, a dále v tom, že při ohýbání je do odpadního potrubí zaveden trn s hlavou, přizpůsobenou zvlnění vnitřní trubky.

Až dosud bylo nutno k ohýbání potrubí pro odpadní plyny s dvojitou stěnou používat velmi nákladné způsoby. Při ohýbání musela být mezera mezi vnitřní a vnější trubkou vyplněna plnícím materiálem, např. pískem, jehož účelem bylo zajistit polohu vnitřní trubky při ohýbání. /

Plnění a vyprazdňování prostoru mezi vnitřní a vnější trubkou * plnícím materiálem je kromě toho časově a tím i cenové velmi nákladné. Zvláště u odpadního potrubí s posuvným ůložéňím jé nutno při vyprazdňování-prostoru mezi- vnitřní-a vnější trubkou velmi pečlivé dbát na to, aby bylo zabráněno znečištění a * tím zapříčení posuvného uložení. U způsobu zhotovení ohnutého potrubí pro odpadní plyny s dvojitou stěnou podle vynálezu tvoři zvlnění vnitřní trubky vyztužení vnější trubky, čímž není dále potřeba před ohnutím vyplňovat prostor mezi vnitřní a vnější trubkou plnícím materiálem. U A

A způsobu podle vynálezu je dále do místa ohybu odpadní trubky zasunut alespoň jeden trn s kuličkovou hlavou, který brání stlačení vnitřní a vnější trubky. Kuličková hlava trnu je ír svým vnějším tvarem přizpůsobena zvlnění vnitřní trubky, čímž zůstává zvlnění vnější trubky v oblasti ohybu zachováno.

Výhodné je, je-li trn použit jako výztuha vln v místech k · ohybu. Po ohnutí musí být trn vyjmut.

Odpadní potrubí s dvojitou stěnou podle vynálezu vykazuje vedle výhod při jeho zhotovení také výhody, které se pozitivně projevují při jeho provozu. Tepelná ztráta během fáze studeného startování je mimořádně nízká, neboť ačkoli je plocha vnitřní trubky z důsledku zvlnění zvětšena, je objem vnitřní trubky ohřívaný odpadním plynem spíše menší, takže vnitřní trubka může být zhotovena s podstatně menší tloušťkou stěny, Při ztíženém provozu je místy dosahováno poněkud větších tepelných ztrát odpadních plynů do okolí než u Obvyklých potrubí pro odpadní plyny, což je» však v tomto provozním stavu dokonce žádoucí.

Λ

Přehled obrázku na výkresech

Vynález a jeho možné příklady provedení jsou dále blíže objasněny pomocí výkresů, kde značí:

obr. 1 pohled shora na podélný řez potrubím pro odpadní plyny obr. 2 příčný řez v rovině 1 - 1 na obr. l potrubím pro odpadní plyny podle vynálezu s vnější trubkou a zvlněnou vnitřní trubkou.

Příklady provedení vynálezu ¹

Obr. 1 představuje potrubí pro odpadní plyny 2 s dvojitou stěnou, které je obvykle používáno u automobilů v místech ¹ mezi motorem a katalyzátorem. Potrubí pro odpadní plyny 2 sestává z vnější trubky 4, jejíž část znázorněná na obr. 1 je šrafovaná, a vnitřní zvlněné trubky 6. Zvlnění vnitřní trubky je znázorněno tečkovanou čárou 8, která označuje vrcholy vln 14 vnitřní trubky 6.

*

Ve studeném stavu přiléhá vnitřní trubka 6 v podélném směru svými vrcholy vln 14 k vnitřní straně vnější trubky 4.

Tyto úložné síly jsou však tak nepatrné, že alespoň v rovných oblastech potrubí umožňují relativní pohyb v podélném směru ji mezi vnější trubkou 4 a vnitřní trubkou 6. Vnitřní trubka 6 ?>

muže být rovněž dimenzována tak, že nepři léhá k vnitřní .straně vnější trubky 4 ani v rovných oblastech potrubí, přičemž v oblasti ohybu vytváří takové uložení, které se např. při ohýbání uskutečňuje deformováním příčného průřezu vnější trubky 4 a vnitřní trubky 6.

Na obr.l je na levém konci potrubí pro odpadní plyny2 znázorněno pevné spojení mezi vnitřní trubkou 6 a vnější trubkou 4. Vnitřní trubka 6 je na tomto konci rozšířena, není opatřena zvlněním a v určité délce přiléhá k vnější trubce 4, se kterou je v tomto místě bodovými sváry pevně spojena. Půlkruhové oblouky na obr. 1, poblíž tečkovaných čar, značí přechod zvlněné vnitřní trubky 6 do nezvlněné koncové části.

Naproti tomu pravý konec potrubí pro odpadní plyny 2 podle obr. 1 znázorňuje posuvné uložení vnitřní trubky 6 ve vnější trubce 4. Vnitřní trubka 6 v tomto místě rovněž není

I ~ opatřena zvlněním a je právě—tak-velká, -že -vzhledem k vnější ----------trubce 4 dochází k takovému uložení, které umožňuje jejich vzájemný posun v podélném směru. Délkové rozdíly vnější trubky 4 a vnitřní trubky 6, které se\ často vyskytují například při tepelných délkových změnách během provozu, mohou být tak posuvným uložením snadno kompenzovány, čímž nemohou vznikat žádná napětí, jejichž následkem by bylo takto β vytvořené potrubí pro odpadní plyny 2 zničeno.

Λ f

Vzduchová mezera 12 mezi, vnější trubkou 4 a vnitřní trubkou 6 je u takto vytvořené koncové části pro vycházející odpadní plyny uzavřena tak, že do vzduchové mezery 12 může vniknout jen nepatrné množství odpadního plynu.

Je-li na obr. 1 tlouštka stěny vnější trubky 4 znázorněna za účelem jasnější představy poměrně tence, pak tlouštka stěny vnitřní trubky 6 může být podstatně menší než tlouštka stěny vnější trubky 4. V důsledku v podélném směru probíhajících vrcholků a prohlubní vln je dosaženo podstatně lepší stability vnitřní trubky 6, čímž mohou být zvlněné vnitřní trubky 6 vytvořeny s podstatně slabšími stěnami než by bylo možné u běžných potrubí pro odpadní plyny s dvojitou stěnou. Minimální tlouštka stěny je omezena pouze abrazi procházejících odpadních plynů, popřípadě tahovým napětím v místech ohybu. Zatímco pro zhotovení vnější trubky 4 se používá obvykle běžný ocelový plech, který jek tomuto účelu zcela dostatečný, pro zhotovení vnitřní trubky 6 je použit korozivzdorný a tepelně odolný materiál, přičemž tenčí tlouštka stěny umožňuje jak materiální úspory, tak snížení váhy.

Na obr. 2 je znázorněn příčný řez potrubím pro odpadní plyny 2 s dvojitou stěnou v rovině 1-1. Z vyobrazení je zřejmá vnější trubka 4 a zvlněná vnitřní trubka 6, která se svými vrcholky vln 14 dotýká vnitřní stěny vnější trubky 4. Vnější obvod vnitřní trubky 6 je přitom dimenzován tak, že alespoň v těch částech, kde nejsou vytvořeny ohyby, je umožněn vzájemný relativní pohyb mézi vnitřní trubkou 6 a vnější trubkou 4.

Použije-li se namísto v příčném řezu zvlněné vnitřní trubky 6, vnitřní trubky s podélným zvlněním, u níž radiálně vytvořené vrcholy a prohlubně následují v podélném směru jeden za druhým, může být použit zcela jednoduchý způsob zhotovení potrubí pro odpadní plyny 2 s dvojitou stěnou.

Vnější trubka 4 a vnitřní trubka 6 nemusí být před ohnutím spolu vzájemně spojeny. Vnější trubka 4 může být v tomto případě ohýbána zcela samostatně, přičemž podélné zvlnění vnitřní trubky 6 jí poskytuje takovou ohebnost, že může být bez větších obtíží nasunuta do vnější trubky 4 až po jejím ohnutí a poté na obou koncích upevněna. V důsledku podélné elasticity vnitřní trubky 6 nemusí být její podélné změny při provozu vyrovnávány jejím posuvným uložením. Při ohýbání vnější trubky 4 se však musí především uvážit, zda se její vnitřní průřez v místě ohybu nijak podstatně nezmění, neboť v opačném případě by nasunutí podélně zvlněné vnitřní trubky, jejíž pružnost je v příčném řezu relativně menší, činilo značné obtíže.

i

H dvojitou stěnou ses-feáva-jfící

TJ < 2 r- O

X m : C3>

Z ·->

- x o

CD

O o

ω.

Jiím Dříčném řezu zvlněna a že

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Potrubí pro odpadní plyny s vnější trubky a vnitřní trubky, vyznačující se tí že vnitřní trubka (6) je v je vnitřní trubka (6) alespoň v části své délky přiléhá k vnější trubce (4).
2. 2. Potrubí pro odpadní plyny s dvojitou stěnou podle nároku

   1, vyznačující se tím, že je opatřeno ohyby, přičemž v místech ohybů přiléhá vnitřní trubka ( 6) k vnější trubce ( 4).
3. 3. Potrubí pro odpadní plyny s dvojitou stěnou podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vnitřní trubka (6) je na jednom konci potrubí pro odpadní plyny ( 2) připevněna k vnější trubce ( 4).
4. 4. Potrubí pro odpadní plyny s dvojitou stěnou podle některého z nároků l až 3, vyznačující setím, že vnitřní trubka (6) je na jednom nebo na obou koncích potrubí pro odpadní plyny (2) uspořádána ve vnější trubce (4) pomocí posuvného uložení (10).
5. 5. Potrubí pro odpadní plyny s dvojitou stěnou podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že vnitřní trubka (6) má menší tlouštku stěny než vnější trubka (4).
6. 6. Potrubí pro odpadní plyny s dvojitou stěnou podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že vnitřní trubka (6) je , vytvořena z tepelně odolnějšího materiálu než vnější trubka (4).
7. 7. Způsob zhotovení potrubí pro odpadní plyny s dvojitou stěnou podle některého z nároků 2 až 6, vyznačujícísetín, že vnitřní trubka (6) je ve vnější trubce nasunuta, přičemž při ohýbání je do potrubí pro odpadní plyny (2) zaveden trna, jehož hlava odpovídá tvaru zvlnění vnitřní trubky (6).