DE19506530A1

DE19506530A1 - Innen isolierte Gassammelleitung

Info

Publication number: DE19506530A1
Application number: DE19506530A
Authority: DE
Inventors: Alan W Wells; Michael H Haselkorn; Robert L Miller; Leslie C Morris; Michael C Long
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1995-02-24
Publication date: 1995-08-31
Also published as: US5404716A; ES2122847A1; ES2122847B1; JPH07286517A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gas sammelleitung eines Motors und insbesondere auf eine Ab bzw. Auslaßgassammelleitung für einen turbogeladenen Motor.

Ausgangspunkt

Bei Gassammelleitungen, insbesondere bei einer Ab- bzw. Auslaßgassammelleitung eines internen Verbrennungsmotors, ist es wichtig, daß die Sammelleitung auf optimale Werte bemessen ist, um den Anforderungscharakteristika des Motors zu entsprechen. Beim Auftreten von turbogeladenen Motoren wurden die Abgase für Heizzwecke verwendet.

Beim Betrieb eines Dieselmotors, insbesondere eines tur bogeladenen Dieselmotors, der in Marine- oder Seefahrts umgebungen verwendet wird, ist es wünschenswert, daß die Außenoberfläche der Sammelleitung unterhalb empfohlener Maximaltemperaturen gehalten wird und daß das Abgas und die Wärme während des Betriebs zurückgehalten werden. Ferner muß die Sammelleitung kompakt sein infolge des be grenzt verfügbaren Raums bei den meisten Wasserfahr zeugen. Ferner ist es wünschenswert, daß die Außenober fläche der Sammelleitung abriebfest ist und frei von ex ternen Isolierelementen ist.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben genannten Probleme zu überwinden.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß einem Aspekt der Erfindung besitzt eine Ab gassammelleitung eines Motors eine Auskleidung, ein Gehäuse und ein isolierendes Element. Die Auskleidung be sitzt mindestens einen Einlaß und einen Auslaß. Das Gehäuse besitzt mindestens einen Einlaß, einen Auslaß und eine Außenoberfläche. Das Gehäuse ist im allgemeinen um die Auskleidung passend und definiert einen Ringraum zwi schen dem Gehäuse und der Auskleidung. Die Außenober fläche des Gehäuses ist frei von einer Isolierung. Das isolierende Element ist um die Auskleidung herum inner halb des Ringraums positioniert. Das isolierende Element ist gesteppt und besitzt eine keramische Faser, die in Fiberglas oder Glasfaser eingeschlossen ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Sammelleitung ge mäß der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Sammelleitung, wobei ein Teil des Gehäuses entfernt ist;

Fig. 3 eine teilweise Ansicht der Sammelleitung, die die Auskleidung innerhalb des Gehäuses zeigt;

Fig. 4 ein Ansicht des Balgs der Sammelleitung;

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht des Balgs der Sammelleitung; und

Fig. 6 eine schematische Ansicht, die die Glasfaser und die Keramikfaser der Sammelleitung zeigt.

Die beste Art die Erfindung auszuführen

Gemäß den Fig. 1-3 besitzt eine Gassammelleitung 2 eines Motors 4 eine Auskleidung 6, ein Gehäuse 8 und ein iso lierendes Element 10. Die Auskleidung 6 besitzt minde stens einen Einlaß 12 und einen Auslaß 14. Das Gehäuse 8 besitzt mindestens einen Einlaß 16, einen Auslaß 18 und eine Außenoberfläche 20.

Gemäß Fig. 3 ist das Gehäuse 8 im allgemeinen zusammen passend mit und um die Auskleidung 6 angeordnet und definiert einen Ringraum 22 zwischen dem Gehäuse 8 und der Auskleidung 6. Das isolierende Element 10 ist um die Auskleidung 6 herum positioniert, und zwar innerhalb des Ringraums 22.

Die Auskleidung 6 besitzt eine Außenoberfläche 24 und das isolierende Element 10 deckt im wesentlichen die gesamte Außenoberfläche 24 der Auskleidung 6 ab. Das isolierende Element 10 dieser Erfindung sieht eine ausreichende Iso lierung vor, um die Außenoberfläche 20 des Gehäuses 8 auf einer akzeptablen Temperatur unter ungefähr 400°F wäh rend des Betriebs des Motors 4 zu halten. Daher ist die Außenoberfläche 20 des Gehäuses 8 der Sammelleitung 2 dieser Erfindung frei von einer Isolierung.

Das isolierende Element 10 ist gesteppt und besitzt eine Keramikfaser (bzw. Keramikfasermaterial) 26, die inner halb von Fieberglas bzw. Glasfaser (bzw. Glasfaserma terial) 28 eingeschlossen ist. Die Keramikfaser 26 des isolierenden Elements 10 ist eine der folgenden: Alumino- Silikat, Mineralwolle und feuerfeste Keramikfasern; vor zugsweise Alumino-Silikat und noch bevorzugter Alumino- Silikat, das im wesentlichen frei von Schmelzperlen oder Einschlüssen ist. Das isolierende Element kann in einer Metallfolie enthalten sein, um den Zusammenbau zu unterstützen.

Gemäß Fig. 6 definiert das Steppen des Fieberglas 28 se parate Taschen 30, 31 der Keramikfaser (Keramikfaserma terial) 26. Die Taschen 30, 31 besitzen Taschendimensio nen in dem Bereich von ungefähr 0,5 Zoll Länge bis unge fähr 10 Zoll Länge und ungefähr 0,5 Zoll Breite bis unge fähr 10 Zoll Breite. Vorzugsweise sind die Dimensionen oder Abmessungen der Taschen 30, 31 ungefähr 1 Zoll in der Länge und ungefähr 1 Zoll in der Breite.

Infolge der hervorragenden Isoliereigenschaften des isolierenden Elements 10 des Aufbaus dieser Erfindung besitzt das isolierende Element 10 eine Dicke in dem Bereich von ungefähr 0,25 Zoll bis ungefähr 1 Zoll, noch bevorzugter ungefähr 0,325 Zoll und mindestens eine Dicke, die kleiner als ungefähr 0,5 Zoll ist.

Gemäß Fig. 4 sind die Auskleidung 6 und das Gehäuse 8 aus einer Vielzahl von zusammenpassenden Stücken oder Teilen ausgebildet und umfassen Balgen 36, die sich um die pas senden Teile der Auskleidungsstücke erstrecken und diese abdecken. Durch diesen Aufbau kann eine Sammelleitung 2 so aufgebaut sein, daß sie mehrere Gaseinlässe vorsieht.

Gemäß Fig. 5 sind die passenden Stücke der Auskleidung und des Gehäuses so aufgebaut, daß sie teleskopartig mit entsprechenden Teilen in Eingriff kommen. Der Balg 36 be sitzt erste und zweite Endteile 38, 40, ist aus Metall ausgebildet und die ersten und zweiten Endteile 38, 40 des Balgs sind an die jeweiligen teleskopartig in Ein griff stehenden Auskleidungsstücke geschweißt und er strecken sich um diese. Durch diesen Aufbau bildet der Balg (Balgen) 36 und seine Schweißungen Ausgleichsrohr- Verbindungen mit gasdichten Dickungen zwischen den Auskleidungsstücken, was am wichtigsten ist bei Sammel leitungen, die bei Wasserfahrzeugen verwendet werden sollen.

Gemäß Fig. 3 besitzen der Auskleidungseinlaß 12 und der Gehäuseeinlaß 16 jeweils zusammenpassende sich verjün gende Schultern 32, 34, die einander kontaktieren. In der installierten Position der Auskleidung 6 innerhalb des Gehäuses 8 erstreckt sich der Auskleidungseinlaß 12 nach außen von dem Gehäuseeinlaß 16. Mittel, wie zum Beispiel Bolzen oder Schrauben 42, sind vorgesehen zum Verbinden der Sammelleitung 2 mit dem Motor.

Der Auskleidungseinlaß 12 umfaßt eine Ringnut 44 mit ei nem Dichtring 46, der in der Nut angeordnet ist. Der Auskleidungseinlaß 12 besitzt Abmessungen, die ausrei chend sind, so daß in der installierten Position der Sammelleitung 2 an dem Motor 4 der Auskleidungseinlaßteil in kraftmäßigem Kontakt oder Kraftschluß mit dem Motor 4 steht und der Gehäuseeinlaß 16 von dem Motor 4 beabstandet ist.

Das Fieberglas 28 des isolierenden Elements dieser Erfin dung ist vorzugsweise ein Glasfaserstoff oder Gewebe und noch bevorzugter ein bidirektionaler Glasfaserstoff, wie er in der Technik bekannt ist.

Die Auskleidung 6 dieser Erfindung ist aus Metall oder Keramikmaterial, vorzugsweise rostfreiem Stahl, ausge bildet. Das Gehäuse 8 dieser Erfindung ist vorzugsweise aus Metall, vorzugsweise Gußeisen, hergestellt. Das Ge häuse 8 kann um einen Kern gegossen werden, der aus der Auskleidung 6 und dem isolierenden Element 10 gebildet ist. Andere Materialien, die für das Gehäuse geeignet sind, sind Aluminium und organisches Plastikmaterial. Die Auskleidung 6 ist vorzugsweise eine dünnwandige Vakuum gußauskleidung.

Die Sammelleitung dieser Erfindung ist frei von externem isolierendem Material oder Wasserkühlmänteln und ist trotzdem in der Lage, die Temperatur der Außenoberfläche 20 des Gehäuses 8 innerhalb akzeptabler Temperaturen wäh rend des Betriebs des Motors zu halten.

Industrielle Anwendbarkeit

Die Sammelleitung dieser Erfindung besitzt einen einfa chen Aufbau, ist kompakt, paßt sich selbst an für Flexi bilität im Aufbau und ist nur innen isoliert und sieht dadurch eine erhöhte Haltbarkeit vor. Das isolierende Element ist dünn und eignet sich dadurch selbst zur Ver wendung, wo der Motorraum stark eingeschränkt ist, wie zum Beispiel bei den meisten Wasser- bzw. Wasserfahr zeuganwendungen. Durch Vorsehen einer Sammelleitung mit verbesserten Isolierungscharakteristika ist die Sammel leitung insbesondere geeignet zur Verwendung bei turbo geladenen Motoren, wo der Transfer von Wärme an den Tur bolader die Effizienz bzw. den Wirkungsgrad verbessert.

Weitere Aspekte, Ziele und Vorteile dieser Erfindung er geben sich aus einer Studie der Zeichnung, der Offenba rung und der Ansprüche.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes eine Sam melleitung eines Motors vor der eine Auskleidung, ein Gehäuse und ein isolierendes Element besitzt, das die Auskleidung abdeckt und sich um diese erstreckt, und zwar zwischen der Auskleidung und dem Gehäuse. Die Außenober fläche des Gehäuses ist frei von isolierenden Elementen. Das isolierende Element ist gesteppt und besitzt eine Keramikfaser, die in Glasfaser eingeschlossen ist.

Claims

1. Abgassammelleitung für einen Motor, die folgendes aufweist:
eine Auskleidung (6) mit mindestens einem Einlaß und einem Auslaß;
ein Gehäuse (8) mit mindestens einem Einlaß, einem Auslaß und einer Außenoberfläche und das im allge meinen um die Auskleidung (6) paßt und einen Ring raum zwischen dem Gehäuse und der Auskleidung de finiert, wobei die Gehäuseaußenoberfläche frei von einer Isolierung ist; und
ein isolierendes Element, das um die Auskleidung herum innerhalb des Ringraums positioniert ist, wo bei das isolierende Element (10) ein Keramikmaterial aufweist, das innerhalb von Fieberglas eingeschlos sen ist.

2. Sammelleitung nach Anspruch 1, wobei die Auskleidung eine Außenoberfläche besitzt und das isolierende Element im wesentlichen die gesamte Außenoberfläche der Auskleidung abdeckt.

3. Sammelleitung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ke ramikfaser des isolierenden Elements eine der fol genden ist: Alumino-Silikat, Mineralwolle oder feu erfeste Keramikfasern.

4. Sammelleitung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei das Fieberglas gesteppt ist und eine Vielzahl von separaten Taschen aus Keramikfaser bzw. Keramikfasermaterial definiert mit Taschenabmes sungen in dem Bereich von ungefähr 0,5 Zoll Länge bis ungefähr 10 Zoll Länge und ungefähr 0,5 Zoll Breite, bis ungefähr 10 Zoll Breite.

5. Sammelleitung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei das isolierende Element eine Dicke in dem Bereich von ungefähr 0,25 Zoll bis ungefähr 1 Zoll besitzt.

6. Sammelleitung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei das isolierende Element (10), die Aus kleidung (6) und das Gehäuse (8) einen Aufbau be sitzen, der ausreicht, um die Außenoberflächen temperatur des Gehäuses auf einer Temperatur zu halten, die kleiner als ungefähr 400°F während der Verwendung der Sammelleitung an einem Motor ist.

7. Sammelleitung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei das Gehäuse und die Auskleidung aus einer Vielzahl von passenden Teilen oder Stücken aufgebaut ist und Balgen (36) aufweist, die sich um die zusam menpassenden Teile der Auskleidungsstücke erstreckt und diese abdeckt.

8. Sammelleitung nach Anspruch 7, wobei ein Balg oder Balgen (36) erste und zweite Enden besitzt, wobei die passenden Teile der Auskleidung so aufgebaut sind, daß sie teleskopartig miteinander in Eingriff kommen und wobei die ersten und die zweiten Enden des Balgs jeweils an ein jeweiliges Auskleidungs stück geschweißt sind.

9. Sammelleitung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei der Auskleidungseinlaß und der Außenge häuseeinlaß jeweils zusammenpassende sich verjün gende Schultern besitzen und in der installierten Position der Auskleidung innerhalb des Gehäuses er streckt sich der Auskleidungseinlaß nach außen aus dem Gehäuseeinlaß und umfaßt Mittel, die mit dem Gehäuseeinlaß assoziiert sind zum Verbinden der Sam melleitung an dem Motor.

10. Sammelleitung nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei der Auskleidungseinlaß eine Ringnut und einen Dichtring aufweist, der in der Nut ange ordnet ist, wobei ein Teil des Auskleidungseinlasses Abmessungen oder Dimensionen besitzt, die ausrei chen, so daß in der installierten Position der Sam melleitung an dem Motor der Auskleidungseinlaßteil in kraftmäßigem Kontakt oder Kraftschluß mit dem Motor steht und der Einlaß des Gehäuses von dem Motor beabstandet ist.

11. Sammelleitung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei eine Vielzahl von Auskleidungen, Gehäusen und isolierenden Elementen vorgesehen ist, wobei ein jedes ein Sammelleitungssegment bildet und wobei die Sammelleitungssegmente miteinander verbunden sind durch Balgen und eine Mehrfacheinlaßgassammelleitung definieren.

12. Sammelleitung nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei das Fieberglas des isolierenden Ele ments ein Stoffist.

13. Sammelleitung nach Anspruch 12, wobei der Glasfaser stoff ein bidirektional gewebter Stoff ist.