DE102005020045A1 - Verbindungselement zwischen einem Gehäuse und einem Abgasrohr - Google Patents

Verbindungselement zwischen einem Gehäuse und einem Abgasrohr Download PDF

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Abstract

Ein Verbindungselement (14) zwischen einem Gehäuse (10) und einem Abgasrohr (16), insbesondere Konus, ist dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite des Verbindungselements (14) mindestens eine Führungsfläche (30) vorgesehen ist, die dem Abgasstrom einen Drehimpuls erteilen kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zwischen einem Gehäuse und einem Abgasrohr, insbesondere einen Konus.
  • Bei Abgasanlagen insbesondere für Kraftfahrzeuge dient ein solches Verbindungselement dazu, den Übergang von einem großen Strömungsquerschnitt, wie er im Inneren eines Gehäuses vorliegt, auf einen kleineren Strömungsquerschnitt, wie er in einem Abgasrohr vorliegt, zu bewerkstelligen. Allgemein ausgedrückt wirkt das Verbindungselement ähnlich wie ein Trichter. Bei dem Gehäuse kann es sich beispielsweise um einen Schalldämpfer, ein Gehäuse für einen Katalysator oder ein Gehäuse für einen Filter handeln.
  • Bei modernen Abgassystemen ist es erforderlich, in den Abgasstrom ein Medium einzubringen, um bestimmte Reaktionen hervorzurufen. Beispielsweise kann stromaufwärts eines Dieselpartikelfilters Kraftstoff eingespritzt werden, damit die im Filter zurückgehaltenen Partikel kontrolliert verbrennen. Auch kann bei einem SCR-System Harnstoff eingespritzt werden, um Ammoniak als Reduktionsmittel für die im Abgas vorhandenen Stickoxide einzubringen. Allgemein gilt dabei, daß das einzubringende Medium möglichst homogen im Abgasstrom verteilt werden soll, damit eine gleichmäßige Wirkung eintritt.
  • Es gibt verschiedene Versuche, das eingebrachte Medium möglichst gleichmäßig im Abgas zu verteilen. Beispielsweise können im Abgasrohr unmittelbar vor oder hinter der Stelle, an der das Medium eingebracht wird, Leitflächen angebracht werden, die für eine Verwirbelung des Abgases und dementsprechend für eine gute Verteilung des eingebrachten Mediums sorgen. Leitflächen im Inneren des Abgasrohres sind jedoch sowohl hinsichtlich des Aufwandes bei der Anbringung als auch hinsichtlich der Festigkeit problematisch.
    •
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit geringem Aufwand und hoher Zuverlässigkeit für eine gute Verteilung eines eingebrachten Mediums im Abgasstrom zu sorgen.
  • Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Verbindungselement auf seiner Innenseite mit mindestens einer Führungsfläche versehen ist, die dem Abgasstrom einen Drehimpuls erteilen kann. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dem Abgasstrom bereits beim Verlassen eines Gehäuses, das stromaufwärts von der Stelle angeordnet ist, an der das Medium eingebracht wird, einen Drall zu erteilen, der zu einer guten Verwirbelung und dadurch zu einer guten Verteilung des Mediums im Abgasstrom führt. Das Verbindungselement zwischen dem Gehäuse und dem Abgasrohr ist hierfür besonders geeignet, da es vergleichsweise große Abmessungen hat, so daß es sehr viel leichter als in einem engen Abgasrohr ist, die entsprechenden Vorkehrungen zu treffen, mit denen dem Abgasstrom ein Drall aufgezwungen werden kann.
  • Die Führungsfläche, mit welcher dem Abgasstrom ein Drehimpuls erteilt werden kann, kann entweder an mindestens einem Leitblech vorgesehen sein, das am Verbindungselement angebracht wird, oder vorzugsweise durch plastisch verformte Wandabschnitte des Verbindungselements gebildet sein. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da keine zusätzlichen Bauteile angebracht werden müssen. Somit verringert sich der Herstellungsaufwand. Auch besteht keinerlei Gefahr, daß sich Bauteile vom Verbindungselement lösen können und andere Bauteile des Abgassystems beschädigen.
  • Vorzugsweise sind die Führungsflächen durch mindestens eine Schraubenbahn gebildet, die in die Wandung des Verbindungselements eingepreßt ist. Die entsprechende plastische Verformung der Wandung des Führungselementes kann mit geringem Aufwand erzielt werden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
    •
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in der beigefügten einzigen Zeichnung dargestellt ist. In dieser ist schematisch ein Schnitt durch ein Gehäuse, ein Verbindungselement und ein sich daran anschließendes Abgasrohr gezeigt.
  • In der einzigen Figur ist ein Gehäuse 10 zu sehen, in dessen Innenraum ein Substrat 12 angeordnet ist. Die Funktion des Substrates ist für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich. Anstelle des Substrates könnte das Gehäuse 10 auch einen Schalldämpfer umgeben.
  • Das Gehäuse 10 wird in der Richtung des Pfeils P von Abgas durchströmt. In der Strömungsrichtung betrachtet schließt sich stromabwärts an das Gehäuse 10 ein Verbindungselement 14 an, dessen Hauptfunktion darin besteht, den Querschnitt des Strömungsweges für das Abgas vom Querschnitt des Gehäuses 10 auf den Querschnitt eines Abgasrohres 16 zu verringern, das sich stromabwärts an das Verbindungselement 14 anschließt.
  • Im Abgasrohr 16 ist stromabwärts des Verbindungselementes 14 eine Einspritzvorrichtung 18 angeordnet, mittels der ein Medium wie Kraftstoff oder Harnstoff in das Innere des Abgasrohres 16 und damit in den Abgasstrom eingebracht werden kann.
  • Das Verbindungselement 14 ist bei der gezeigten Ausführungsform zweischalig ausgeführt und weist eine Außenschale 20 auf, die über zwei Flansche 22, 24 mit dem Abgasrohr 16 bzw. dem Gehäuse 10 verbunden ist. Innerhalb der Außenschale 20 ist eine Innenschale 26 angeordnet, die so verformt ist, daß eine umlaufende Schraubenbahn 28 gebildet ist. Die Schraubenbahn 28 weist eine schraubenförmige Führungsfläche 30 auf, die bezogen auf die Hauptströmungsrichtung des Abgases etwa radial ausgerichtet ist. Da die Führungsfläche 30 schräg zur Hauptströmungsrichtung des Abgases ausgerichtet ist, erteilt sie dem Abgasstrom einen Drehimpuls, der zu einer besonders guten Vermischung des durch die Einspritzvorrichtung 18 eingebrachten Mediums mit dem Abgasstrom führt.
  • Da mindestens die Innenschale 26 des Verbindungselementes 14 aus Blech besteht, kann die Führungsfläche 30 in einfacher Weise durch plastisches Verformen der Innenschale hergestellt werden, insbesondere durch Tiefziehen. Es ist offensichtlich, daß die Strömungsverhältnisse durch die geeignete Auswahl der Steigung der Schraubenbahn 28 eingestellt werden können. So kann anstelle einer einzigen umlaufenden, also eingängigen Schraubenbahn, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, auch einen mehrgängige Schraubenbahn verwendet werden, die bei entsprechend großer Steigung sich in der Form mehrerer separater Führungsflächen 30 präsentieren, die sich über einen Umfangsbereich von weniger als 360° erstrecken.
  • Abweichend von der gezeigten Ausführungsform kann das Verbindungselement auch einschalig ausgeführt sein. Die Wandung des Verbindungselementes ist trotz der eingepreßten Führungsflächen stabil genug. Die bei einem einschaligen Verbindungselement von außen sichtbaren Führungsflächen beeinträchtigen die Funktion nicht.
    • 10
    Gehäuse
    12
    Substrat
    14
    Verbindungsabschnitt
    16
    Abgasrohr
    18
    Einspritzvorrichtung
    20
    Außenschale
    22
    Flansch
    24
    Flansch
    26
    Innenschale
    28
    Schraubenbahn
    30
    Führungsfläche

Claims (8)

  1. Verbindungselement (14) zwischen einem Gehäuse (10) und einem Abgasrohr (16), insbesondere Konus, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite des Verbindungselements (14) mindestens eine Führungsfläche (30) vorgesehen ist, die dem Abgasstrom einen Drehimpuls erteilen kann.
  2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (30), in der Strömungsrichtung des Abgasstroms betrachtet, schräg verläuft.
  3. Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (30) schraubenförmig verläuft.
  4. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (30) durch mindestens ein Leitblech gebildet ist, das an der Innenseite des Verbindungselements angebracht ist.
  5. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (30) durch plastisch verformte Wandabschnitte des Verbindungselements (14) gebildet ist.
  6. Verbindungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (30) durch mindestens eine Schraubenbahn (28) gebildet ist.
  7. Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (30) radial ausgerichtet ist.
  8. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mehrwandig ausgeführt ist.
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