DE102012214399A1

DE102012214399A1 - Diffusoranordnung

Info

Publication number: DE102012214399A1
Application number: DE201210214399
Authority: DE
Inventors: Bernd Helferich; Alexander Berg
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2032-08-14
Also published as: DE102012214399B4

Abstract

Diffusoranordnung (10) zur Kühlung eines Abgasstroms (20), umfassend einen Abgasstutzen (12) und ein Zumischrohr (14), wobei der Abgasstutzen (12) einen in Richtung des Abgasstroms (20) sich im Querschnitt verjüngenden ersten Volumenabschnitt (16) aufweist, der in das Zumischrohr (14) hineinragt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Diffusoranordnung zur Kühlung eines Abgasstroms, umfassend einen Abgasstutzen und ein Zumischrohr, wobei der Abgasstutzen einen in Richtung des Abgasstroms sich im Querschnitt verjüngenden ersten Volumenabschnitt aufweist, der in das Zumischrohr hineinragt.
Infolge der heutigen Abgasgesetzgebung werden in Verbrennungskraftanordnungen Abgasnachbehandlungssysteme zur Reduzierung des Schadstoffausstoßes eingesetzt. Die Verbrennungskraftmaschinen in diesen Anordnungen können beispielsweise nach dem Dieselprinzip arbeiten. In bestimmten Betriebszuständen können die Abgase dieser Verbrennungskraftmaschinen hohe Temperaturen erreichen. So können die Abgasnachbehandlungssysteme beispielsweise einen Dieselpartikelfilter (DPF) zur Filterung des Rußpartikelausstoßes der Verbrennungskraftmaschine enthalten. Hierbei lagern sich die Rußpartikel in der porösen Filterwand des DPF ab, so dass der Abgasgegendruck mit zunehmendem Zusetzungsgrad des DPF ansteigt. Zur Regeneration des DPF werden in regelmäßigen Zeitabständen die abgelagerten Rußpartikel verbrannt, so dass der Zusetzungsgrad wieder abnimmt. Hierzu wird durch entsprechende Maßnahmen die Temperatur des Motorabgasstroms zeitweise auf Temperaturen von regelmäßig über 600°C erhöht. Hierbei können an der Mündung des Abgasrohrs des Abgassystems entsprechend hohe Abgastemperaturen auftreten. Ist das Abgasrohr beispielsweise Teil eines Abgassystems einer landwirtschaftlichen Maschine, könnten die hohen Abgastemperaturen in einer unmittelbaren Umgebung, beispielsweise beim Parken der Maschine in einer Scheune, einen Brand auslösen.
Aus den Dokumenten DE 92 14 001 U und DE 10 2009 045 742 A1 sind derartige Diffusoranordnungen bekannt. Bei diesen Diffusoranordnung besteht grundsätzlich ein Zielkonflikt bei der Auslegung dahingehend, dass eine deutliche Querschnittsreduzierung im Endbereich des Abgasstutzens zwar einen ausreichenden Unterdruck gegenüber der Umgebung zum Ansaugen von Frischluft hervorrufen würde, allerdings auf Kosten eines erhöhten Abgasgegendruck, der gegebenenfalls zu einem nicht mehr akzeptablen Wirkungsgradverlust der Verbrennungskraftmaschine führen würde.
Hiervon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Diffusoranordnung bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Diffusoranordnung zur Kühlung eines Abgasstroms, umfassend einen Abgasstutzen und ein Zumischrohr, wobei der Abgasstutzen einen in Richtung des Abgasstroms sich im Querschnitt verjüngenden ersten Volumenabschnitt aufweist, der in das hineinragt, wobei der Abgasstutzen ausgehend von dem ersten Volumenabschnitt eine Mehrzahl zweite Volumenabschnitte in Form von radial gerichteten Stegen ausbildet.
Bei dieser Ausgestaltung ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass sich bei gleichbleibender Querschnittsfläche, die sich aus der Querschnittsfläche des ersten Volumenabschnitts und den kumulierten Querschnittsflächen der zweiten Volumenabschnitte zusammensetzt, in der Mündungsebene des Abgasstutzens eine deutlich vergrößerte Kontaktfläche auf dem Außenumfang des in das Zumischrohr ragenden Abgasstutzens zu der anzusaugenden Frischluft ergibt. Hierbei ist die Querschnittfläche in der Mündungsebene des Abgasstutzens die bestimmende Größe für den Abgasgegendruck, den der Verbrennungsmotor im Betrieb erfährt.
Bevorzugt verjüngen sich die Stege in Richtung des Abgasstroms in ihrer Breite in Umfangsrichtung. Hierdurch wird ebenfalls über die Volumen der Stege beziehungsweise über die zweiten Volumenabschnitte ein Unterdruck gegenüber der Umgebung erzeugt.
Bevorzugt ist das Zumischrohr mit dem Abgasstutzen lösbar verbunden. Hierdurch kann das Zumischrohr beispielsweise für Wartungszweck oder in Falle eines erforderlichen Austausches von dem Abgasstutzen abgenommen werden.
Weiterhin bevorzugt wird das Zumischrohr über die Stege gegenüber dem Abgasstutzen gehalten. Hierdurch kann in einfacher Weise eine Fixierung oder auch Zentrierung des Zumischrohrs gegenüber dem Abgasstutzen gewährleistet werden.
Bevorzugt weist der Abgasstutzen einen Haltebund auf, von dem ausgehend die Stege in Richtung des Abgasstroms verlaufen und auf dem das Zumischrohr gegenüber dem Abgasstutzen gehalten wird. Hierdurch wird alternativ oder zusätzlich zu den Stegen eine Fixierung oder auch Zentrierung des Zumischrohrs gegenüber dem Abgasstutzen gewährleistet.
Bevorzugt bildet das Zumischrohr in Umfangsbereichen zwischen den Stegen des Abgasstutzens Ansaugöffnungen aus. Hierdurch wird in optimaler Weise ein Ansaugen von Frischluft gewährleistet.
In konkreter Ausgestaltung sind die Ansaugöffnungen in ihrer Kontur derart an die Stege angepasst, dass sich der umfängliche Abstand der Längskanten in Richtung des Abgasstroms vergrößert. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Stege zwischen den Ansaugöffnungen, die auch als zweite Stege der Diffusoranordnung bezeichnet werden können, zumindest weitestgehend deckungsgleich zu den Stegen des Ansaugstutzens, die somit als erste Stege der Diffusoranordnung bezeichnet werden können, angeordnet sind.
In konkreter Ausgestaltung sind vier radial gerichtete Stege vorgesehen. Hierdurch ist einerseits eine in Bezug auf den Abgasgegendruck günstige Frischluftzufuhr als auch ein guter Halt des Zumischrohrs gegenüber dem Abgasstutzen gewährleistet.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben. Hierin zeigen
1 eine perspektivische Gesamtansicht eines Abgassystems mit einer erfindungsgemäßen Diffusoranordnung an einem landwirtschaftliches Nutzfahrzeug,
2 einen Querschnitt durch eines Abgassystems mit einer erfindungsgemäßen Diffusoranordnung,
3 eine perspektivische Teilansicht einer erfindungsgemäßes Diffusoranordnung und
4 eine Detailansicht einer erfindungsgemäßen Diffusoranordnung.
Die 1 zeigt ausschnittsweise ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug 48 in Form eines Traktors mit einer Kabine 50, einem Rahmen 52 und einer nur angedeuteten Verbrennungskraftmaschine 54 mit einem Abgassystem 56 zur Ableitung eines Abgasstroms 20. Die Verbrennungskraftmaschine 54 ist in herkömmlicher Weise innerhalb eines Motorraums 58 angeordnet. Das Abgassystem 56 umfasst eine erfindungsgemäße Diffusoranordnung 10, welche in 2 im Querschnitt dargestellt ist. Das Abgassystem 56 kann weitere, nicht dargestellte Komponenten wie beispielsweise einen Rußpartikelfilter und einen oder mehrere Katalysatoren umfassen.
Zur Kühlung des durch die Verbrennungskraftmaschine 54 erzeugten und in das Abgassystem 56 eingeleiteten Abgasstroms 20 umfasst die erfindungsgemäße Diffusoranordnung 10 einen Abgasstutzen 12 und ein Zumischrohr 14, wobei der Abgasstutzen 12 einen in Richtung des Abgasstroms 20 sich im Querschnitt verjüngenden ersten Volumenabschnitt 16 aufweist, der in das Zumischrohr 14 hineinragt. Aus der 3 ist zu erkennen, dass es sich bei dem ersten Volumenabschnitt 16 um den inneren, sich düsenförmig verjüngenden Endbereich des Abgasstutzens 12 handelt. Der Abgasstutzen 12 weist ausgehend von dem ersten Volumenabschnitt 16 vier zweite Volumenabschnitte 18 ₁, 18 ₂, 18 ₃, 18 ₄ in Form von radial gerichteten Stegen 22 ₁, 22 ₂, 22 ₃, 22 ₄ aus, die damit zusammen mit dem ersten Volumenabschnitt 16 innerhalb des Zumischrohrs 14 angeordnet sind beziehungsweise in dieses hineinragen. Die Anzahl der Stege beziehungsweise die Anzahl der zweiten Volumenabschnitte kann auch von vier abweichen.
Das Zumischrohr 14 ist gegenüber dem Abgasstutzen 12 lösbar angeordnet. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Zumischrohr 14 gegenüber dem Abgasstutzen 12 über die Stege 22 ₁, 22 ₂, 22 ₃, 22 ₄ und über einen Haltebund 24, von dem aus sich der erste Volumenabschnitt 16 und die Stege 22 ₁, 22 ₂, 22 ₃, 22 ₄ in Richtung des Abgasstroms 20 erstrecken, gehalten. Das Zumischrohr 14 kann aber alternativ auch nur über die Stege 22 ₁, 22 ₂, 22 ₃, 22 ₄ oder nur über den Haltebund 24 gegenüber dem Abgasstutzen 12 gehalten werden. In der 4 ist eine Schraubschelle 28 zu erkennen, über die das Zumischrohr 14 gegenüber dem Abgasstutzen 12 lösbar gehalten ist.
Das Zumischrohr 14 bildet in Umfangsbereichen zwischen den Stegen 22 ₁, 22 ₂, 22 ₃, 22 ₄ des Abgasstutzens 12 Ansaugöffnungen 26 ₁, 26 ₂, 26 ₃, 26 ₄ aus. Dabei sind die Ansaugöffnungen 26 ₁, 26 ₂, 26 ₃, 26 ₄ in ihrer Kontur derart an die Stege angepasst, dass sich der umfängliche Abstand der Längskanten in Richtung des Abgasstroms 20 vergrößert. Bevorzugt entspricht die Anzahl der Stege der Anzahl der Ansaugöffnungen.
Bezugszeichenliste

10: Diffusoranordnung
12: Abgasstutzen
14: Zumischrohr
16: erster Volumenabschnitt
18₁, 18₂: zweiter Volumenabschnitt
20: Abgasstrom
22₁, 22₂: Steg
24: Haltebund
26₁, 26₂: Ansaugöffnung
28: Schraubschelle
48: landwirtschaftliches Nutzfahrzeug
50: Kabine
52: Rahmen
54: Verbrennungskraftmaschine
56: Abgassystem
58: Motorraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 9214001 U [0003]
DE 102009045742 A1 [0003]

Claims

Diffusoranordnung (10) zur Kühlung eines Abgasstroms (20), umfassend einen Abgasstutzen (12) und ein Zumischrohr (14), wobei der Abgasstutzen (12) einen in Richtung des Abgasstroms (20) sich im Querschnitt verjüngenden ersten Volumenabschnitt (16) aufweist, der in das Zumischrohr (14) hineinragt, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasstutzen (12) ausgehend von dem ersten Volumenabschnitt (16) eine Mehrzahl zweite Volumenabschnitte (18 ₁, 18 ₂) in Form von radial gerichteten Stegen (22 ₁, 22 ₂) ausbildet.
Diffusoranordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das sich die Stege (22 ₁, 22 ₂) in Richtung des Abgasstroms (20) in ihrer Breite in Umfangsrichtung verjüngen.
Diffusoranordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zumischrohr (14) mit dem Abgasstutzen (12) lösbar verbunden ist.
Diffusoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zumischrohr (14) über die Stege (22 ₁, 22 ₂) gegenüber dem Abgasstutzen (12) gehalten wird.
Diffusoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasstutzen (12) einen Haltebund (24) aufweist, von dem ausgehend die Stege (22 ₁, 22 ₂) in Richtung des Abgasstroms (20) verlaufen und auf dem das Zumischrohr (14) gegenüber dem Abgasstutzen (12) gehalten wird.
Diffusoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zumischrohr (14) in Umfangsbereichen zwischen den Stegen (22 ₁, 22 ₂) des Abgasstutzens (12) Ansaugöffnungen (26 ₁, 26 ₂) ausbildet.
Diffusoranordnung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugöffnungen (26 ₁, 26 ₂) in ihrer Kontur derart an die Stege angepasst sind, dass sich der umfängliche Abstand der Längskanten in Richtung des Abgasstroms (20) vergrößert.
Diffusoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vier radial gerichtete Stege (22 ₁, 22 ₂, 22 ₃, 22 ₄) vorgesehen sind.