DE1050606B

DE1050606B - Auspuffanlage fur Brennkraftmaschi nen insbesondere Zweitaktmaschmen

Info

Publication number: DE1050606B
Application number: DENDAT1050606D
Authority: DE
Original assignee: Dipl -Ing Dr techn Hans List Graz (Österreich)
Publication date: 1959-02-12

Description

DEUTSCHES

KL.

INTERNAT. KL. F 02 f

PATENTAMT

L26651Ia/46c⁶

ANMELDETAG: 19. JANUAR 1957

BEKANNTMACHUNG -

DER ANMELDUNG

DND AUSGABE DER .

AUSLEGESCHRIFT: 1 2. FEBRUAR 1959

Beim Betrieb von Brennkraftmaschinen setzen sich die in den Auspuffgasen enthaltenen flüssigen und festen Bestandteile in dem verzweigten Auspuffsystem ab, wodurch die Querschnitte der Auspuffleitungen vermindert werden und damit, zufolge der sich daraus ergebenden Verschlechterung der Motorspülung, insbesondere bei Zweitaktmotoren, nicht unbedeutende Leistungsverluste entstehen können. Abgesehen davon kann die Ansammlung brennbarer Bestandteile, wie Schmieröl oder Dieselkraftstoff, zu Bränden führen, die von der Auspuffanlage ihren Ausgang nehmen.

Der Gehalt der Abgase an flüssigen Bestandteilen nimmt erfahrungsgemäß dann besonders stark zu, wenn sich bei ungenügender Pflege des Motors Abnützungserscheinungen bemerkbar machen. Die sich in diesen Fällen ergebende Verminderung des Liefergrades zufolge' der Herabsetzung der Spülung der Zylinder zieht ihrerseits wegen unzureichender Versorgung der Verbrennungsräume mit Frischluft eine Verschlechterung der Brennstoffausnutzung nach sich, die den Anteil der in den Abgasen enthaltenen dampfförmigen oder flüssigen ünverbranhten Bestandteile weiterhin anwachsen läßt.

Alle diese Nachteile zu beheben, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Ihr Grundgedanke besteht darin, in einem vor dem Auspuff topf angeordneten Behälter die Auspuffgase von ihren flüssigen Verbrennungsrückständen zu befreien. Um dabei möglichst alle Verunreinigungen zu erfassen, ist dieser Abscheider knapp vor dem Eintritt der Abgase in das Auspuffsammeirohr oder dem Auspufftopf angeordnet, also an jener Stelle, an'der die Abgase bereits so weit abgekühlt sind, daß der Großteil der beim Austritt aus den Motorzylindern etwa noch dampfförmigen Rückstände' kondensiert ist. Es ist zwar bei Schalldämpfungsanlägen' bekannt, im Abgasweg zwei oder mehrere' verschiedene. Schalldämpfer in mehr oder weniger großem Abstand hintereinander anzuordnen; Hierbei werden in den vorgeschalteten Schalldämpfer- ; gehäusen jedoch keine flüssigen Verbrennungsrückstände aus den Abgasen ausgeschieden.

Von den zahlreichen Möglichkeiten der Ausbildung eines derartigen Abscheiders bezieht sich die Erfindung im weiteren auf die Ausgestaltung der nach dem bei Zyklonen bereits allgemein geübten Verfahren arbeitenden Abscheider. Bei diesen wird durch Einsätze und Leitbleche der Gasstrahl innerhalb des Gehäuses in eine etwa schraubenlinienförmige Strömung umgelenkt, aus der sich die mitgeführten Teilchen durch Fliehkraft an den Wänden des Gehäuses abscheiden. In dem bei allen Ausbildungsformen der Abscheider nach der Erfindung etwa mit waagerechter Achse angeordneten Abscheidergehäuse sammeln sich an der tiefsten Stelle die abgeschiedenen Stoffe, von Auspuffanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere Zweitaktmaschinen

Anmelder:

Dipl.-Ing. Dr. techn. Hans List, Graz (Österreich)

Vertreter: Dr.-Ing. Dr. jur_: F. Lehmann, Patentanwalt,^r München 5, Papa-Schmid-Str. 1

- Beanspruchte Priorität:

Österreich vom 21. Januar 1956

wo aus sie aus dem Abscheidergehäuse abfließen. Nach der Erfindung sind die Abflußöffnungen durch hochkant gestellte Blechstreifen abgeschirmt. Weiterhin ist der gegen das Gehäuseirmere kegelig erweiterte Austrittsstutzen des Gehäuses entgegen der ^;Strömungsrichtung bis vor ■-diese Austrittsöffnung vorgezogen. Hierdurch liegen die Austrittsöffnungen praktisch im Totbereich der Abscheiderströmung.

Bei einer von den Fliehkraftabscheidern grundsätzlich verschiedenen Ausbildung enthält das zylindrische Abscheidergehäuse Pakete von geschichteten Blechlamellen, die unter leichtem Druck aneinanderliegen und in der Mitte eine Öffnung aufweisen. Im zusammengebauten Zustand weist danach der "Abscheider einen durch die Blechpakete durchgehenden Kanal auf, dessen Querschnitt etwa dem des Ein- bzw. Austrittsstutzens des Abscheiders entspricht. Zwischen den Randkanten der senkrecht zu der mit der Strömungsrichtung der Auspuffgase zusammenfallenden Achse des Gehäuses angeordneten Lamellen und der Wand des Gehäuses sind Kanäle frei gelassen, durch die ebenfalls die abgeschiedenen Stoffe zum tiefsten Punkt des Gehäuses gelangen können. . '■

Bei einer einfachen und dabei überaus wirkungsvollen Bauart eines solchen Lamellenabscheiders erhalten sämtliche Lamellen·untereinander gleiche, etwa quadratische Form. Die Kantenlänge des Quadrates wird dabei so gewählt, daß die Lamellen mit ihren abgerundeten Ecken an der Wand des Gehäuses anliegen. Die Lamellen liegen um 45° gegeneinander verdreht

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aneinander, und ihre Randkanten reichen in ihrem mittleren Bereich nicht bis zur Gehäusewand, so- daß die durch Kapillarwirkung zwischen den Lamellen in Richtung zur Gehäusewand beförderten abgeschiedenen Stoffe in Längsrichtung des Gehäuses, aber auch zwischen den versetzt liegenden Plattenecken in Umfangsrichtung zum tiefsten Punkt des Gehäuses abfließen können.

Eingehende Versuche, bei welchen unter äußerlich ist koaxial zum Gehäuse ein in Strömungsrichtung offener glockenförmiger Einsatz 9 angeordnet, der zusammen mit Leitblechen ΙΟ, die sich zwischen dem konischen Gehäuseteil und dem Einsatz 9 befinden und ähnlich einem Leitapparat einer Turbine gekrümmt sind, die eintretende axiale Strömung der Abgase in eine schraubenlinienförmige, entlang der Innenseite der Gehäusewand verlaufende Strömung umlenkt, Der kragenförmig aufgebogene Rand 11 des Einsatzes 9

gleichen Bedingungen Abscheider einerseits mit Aus- io bewirkt, daß die Abgase am Ende des Ringraumes im nutzung der Fliehkraftwirkung und andererseits mit Bereich des zylindrischen Gehäuseteiles in der Rinne 8 Lanltelleneinsatz im Dauerbetrieb standen, ergaben,
daß; bei gleicher Abscheideleistung, die durch die

in eine radial zur Gehäuseachse gerichtete Strömung umgelenkt wird. Durch die an der tiefsten Stelle des Gehäuses angeordnete Abflußöffnung für die Vererfaßbar ist, der Durchflußwiderstand des mit einem 15 unreinigüngen entleert sich der Abscheider.
Lamellenpaket ausgerüsteten Abscheiders nur ein Der Abscheider nach_Fig. 3 weist im Gegensatz zum

Siebentel des zum Vergleich herangezogenen Flieh- vorhergehenden Ausfuhrungsßeispiel eine vor der

Menge der abgeschiedenen Stoffe gewichtsmäßig genau

kraftabscheiders betrug. Diese überaus günstige Wirkung des Lamellenabscheiders erklärt sich aus der Mündung des Eintrittsstutzens 12 liegende Prallwand 13 auf, die im Verein mit den Leitblechen 13 a eben-

von Strömungswiderständen im Gasstrahl freien 20 falls eine schraubenlinienförmige Strömung ergibt. An Führung der Auspuffgase durch das Blechpaket und der Austrittsseite des Abscheiders ragt der Rohrandererseits daraus, daß die abgeschiedenen flüssigen stutzen 14 ins Innere des Abscheidergehäuses hinein Bestandteile sowie die längs des Auspuffrohres an und ist an seinem inneren Ende kegelig erweitert. Die dessen Innenwand sich weiterbewegende Ölhaut durch unterhalb dieses Rohrstutzens befindlichen Abflußdie Kapillarwirkung zwischen den dicht aneinander- 25 öffnungen 15, 16, die in eine an der zylindrischen liegenden Lamellen nach außen bewegt werden, wo sie Außenwand des Gehäuses angeordnete Sammelkammer durch den in der Auspuffleitung herrschenden Über- 17 münden, sind durch etwa senkrecht zur Abscheiderdruck abgeschieden werden und sich an der Gehäuse- achse verlaufende, hochkant gestellte Blechstreifen 18 wand sammeln. in Richtung der Gehäuseachse abgeschirmt (Fig. 5). Weitere Einzelheiten der Erfindung sowie weitere 30 Wenn bei diesem Aufbau des Abscheiders auch zu-

Vorteile sind in der Folge an Hand von Ausbildungsbeispielen beschrieben. In schematischer Darstellung zeigen die

Fig. 1 a bis Ic die Anordnung der Abscheider in der Auspuffleitung, die

Fig. 2, 3 und 6 Längsschnitte durch drei verschiedene Ausbildungsvarianten nach der Erfindung, während die

Fig. 4 und 5 Schnitte nach der Linie IV-IV und V-V der Fig. 3 veranschaulichen;

Fig. 7 zeigt schließlich einen Schnitt durch den Abscheider nach Fig. 6 im Bereich der Lamellen.

Die Umrisse der in den Fig. 1 a bis 1 c in ihrer Anordnung zwischen den Auspuffkrümmern 1 und dem folge der scharfen Umlenkungen mit höheren Strömungsverlusten gerechnet werden muß, wird doch durch eben diese Führung des Gases eine bessere Abscheidewirkung erzielt.

Der besonders einfache Aufbau des dritten Ausführungsbeispiels ist schließlich den Fig. 6 und 7 zu

entnehmen. Die Blechlamellen 20, die "zu einem Paket vereinigt nebeneinander liegen, werden durch die beiden Rohrstutzen 21 und 22 vermittels der zylindrischen Hülse 23 unter leichtem Druck zusammengehalten. Die Ecken der quadratischen Lamellen sind derart abgerundet, daß sich die Lamellen mit ihren abgerundeten Kantenteilen an der Innenseite des Abscheidergehäuses abstützen. Die Lamellen sind jeweils

Auspuffsammeirohr 2 dargestellten Abscheider geben 45 um 45° gegeneinander verdreht in das Gehäuse ein-

die Größenverhältnisse wieder, wie sie bei Anwendung geschoben, so daß in der Längsrichtung des Gehäuses

der in den Fig. 2, 3 und 6 dargestellten Abscheider verlaufende Kanäle 24 entstehen, durch welche die

auftreten, wenn die einzelnen Abscheider für die durch Kapillarwirkung zwischen die Lamellen und

gleiche Abscheideleistung ausgelegt sind. Am Ende den Überdruck des Auspuffgases im zentralen Kanal

des Auspuffkrümmers 1 ist in allen Fällen der Ab- 50 25 gegen die Gehäusewand geförderten flüssigen Rück-

scheider 3 angeflanscht, von dessen Austrittsstutzen eine flexible Verbindungsleitung 4 zum Flansch des Auspuffsammeirohres führt. Aus den Figuren ist zu erkennen, daß der Abscheider nach Fig. 1 c, dessen innerer Aufbau den Fig. 6 und 7 zu entnehmen ist, den geringsten Platzbedarf aufweist, welcher Vorteil zu den bereits eingangs angeführten Eigenschaften der Lamellenbauart hinzukommt. Die Auspuffgase durchströmen die Abscheider in Richtung des waagerechten Pfeiles, und die ausgeschiedenen Verunreinigungen treten bei A aus dem Abscheider aus.

Den Aufbaa~eirTe?^eln~ETfIrjSar3eTs^ernach Fig. 1 a zugrunde liegenden Abscheiders zeigt die Fig. 2. An den konischen Austrittsteil 5, der an .seinem einen Ende einen Flansch 6 zum Anschluß an den Auspuffkrümmer trägt, schließt ein zylindrischer Teil 7 großen Durchmessers an, der mittels einer umlaufenden Rinne 8 in die den Austrittsstutzen des Abscheiders tragende Stirnwand des Abscheidergehäuses übergeht. Im Bereich des zylindrischen Teiles des Abscheiders stände zum Abfluß A gelangen. Der zwischen je zwei benachbarten, in gleicher Lage befindlichen Lamellen verbleibende Spalt 26 ermöglicht den Abfluß der abgeschiedenen Stoffe auch in der Umfangsrichtung.

Claims

Patentansprüche:

1. Auspuffanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere Zweitaktmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auspuffleitung (1) vor dem Auspufftopf ein axial durchströmtes zylindrisches (7, 23) oder sich in Strömungsrichtung kegelstumpfartig (5) erweiterndes Gehäuse angeordnet ist, das zur Trennung, Sammlung und Ableitung der im Auspuffgas enthaltenen flüssigen Bestandteile, insbesondere der Abscheidung von Öl, dient.

2. Auspuffanlage nach Anspruch 1, bei der das Auspuffgas beim Durchströmen des Abscheiders eine Geschwindigkeitskomponente in Umfangsrichtung des Gehäuses erhält und die aus dem Auspuffgas abzuscheidenden flüssigen oder festen Be-

standteile sich durch Fliehkraft an der Gehäuseinnenwand absetzen, an deren tiefsten Stellen Öffnungen zum Abfluß der abgeschiedenen Stoffe vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die nahe der Austrittsstirnwand des Gehäuses angeordneten Abflußöffnungen (15, 16) für die ausgeschiedenen Stoffe durch quer zur Gehäuselängsachse verlaufende, hochkant gestellte Blechstreifen (18) abgeschirmt sind und der gegen das Gehäuseinnere kegelig erweiterte Austrittsstutzen (14) des Gehäuses entgegen der Strömungsrichtung bis vor diese Austrittsöffnungen reicht.

3. Auspuffanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des zylindrischen oder prismatischen Gehäuses (23) Pakete von aus unter leichtem Druck aneinanderliegenden, zur Gehäuseachse senkrechten Blechlamellen (20) angeordnet sind, die in Richtung der Gehäuseachse verlaufende Öffnungen aufweisen, und daß zwischen deren Randkanten und der Gehäusewand Kanäle (24) verbleiben, durch die die zwischen den Lamellen gegen die Gehäusewand beförderten abgeschiedenen Bestandteile gegen die tiefste Stelle (A) des Gehäuses ablaufen.

4. Auspuffanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechlamellen gleiche viereckige, insbesondere quadratische Form aufweisen und jeweils um 45° gegeneinander verdreht derart aneinandergereiht sind, daß die zentralen Öffnungen in den Lamellen fluchtend einen Kanal (25) für die Auspuffgase bilden, dessen Durchmesser mit dem des Ein- und Austrittsstutzens (21, 22) des Gehäuses im wesentlichen übereinstimmt.

5. Auspuffanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenlänge der quadratischen Lamellen (20) so gewählt ist, daß die Lamellen mit Abrundungen an ihren Ecken an der Innenwand des Gehäuses anliegen, und daß die Kanten der Lamellen in ihrem mittleren Bereich im Abstand von der Gehäusewand verlaufen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 749 608, 928 745;
USA-Patentschrift Nr.i 365 846.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen