DE2020154B2

DE2020154B2 - Vorrichtung zum reinigen der abgase von brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2020154B2
Application number: DE19702020154
Authority: DE
Inventors: Tomoo Kure Hiroshima Tadokoro (Japan)
Original assignee: ToyoKogyo Co. Ltd., Hiroshima (Japan)
Priority date: 1969-04-24
Filing date: 1970-04-24
Publication date: 1976-12-23
Also published as: FR2039457A1; GB1308196A; DE2020154A1; US3653205A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Reinigen der Abgase von Brennkraftmaschinen, mit einem eine Reaktionskammer umschließenden inneren Mantel, einem diesen mit Abstand umgebenden, ortsfest angebrachten äußeren Mantel, einem den inneren Mantel durchdringenden Abgaseintrittsrohr, einer um dessen äußeren Umfang angeordneten Abdichtplatte, die dichtend so abgestützt ist, daß sich bei unterschiedlicher Wärmedehnung innerer Mantel und Eintrittsrohr rechtwinklig zu dessen Achse verschieben können, und mit einer freie relative Wärmedehnung zwischen innerem und äußerem Mantel gestattenden Abstützeinrichtung.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DT-PS 156) kann sich der innere Mantel zwecks Ausgleichs unterschiedlicher Wärmedehnungen relativ zum äußeren Mantel mit Ausnahme in Achsrichtung des Eintrittsrohres frei bewegen. Die Abstützung des inneren Mantels ist dabei so ausgeführt, daß nicht nur die genannten Bewegungen des inneren Mantels zufolge Wärmedehnung ermöglicht sind, sondern daß der innere Mantel auch Schwingungen ausführen kann. Hierdurch ergibt sich einerseits unerwünschte Geräuschbildung, und andererseits hat der innere Mantel nur eine kürzere Lebensdauer.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art so auszuführen, daß der innere Mantel Bewegungen relativ zum äußeren Mantel in allen Richtungen ausführen kann, andererseits aber Schwingungen des inneren Mantels verhindert sind. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Abstützeinrichtung so ausgebildet ist, daß sich der innere Mantel nur rechtwinklig zur Achse des Eintrittsrohres gegenüber dem äußeren Mantel bewegen kann, und daß die Verbindung zwischen Eintrittsrohr einerseits und innerem Mantel und/oder Abdichtplatte andererseits so ausgebildet ist, daß eine Gleitbewegung in Achsrichtung des Eintrittsrohres möglich ist

Da bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung Bewegungen des inneren Mantels in allen Richtungen möglich sind, treten keine inneren Spannungen auf. Außerdem ist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung im Betrieb leise, und sie ist auch langlebig, weil der innere Mantel keine Schwingungen ausführen kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Abstützeinrichtung aus zwei gegenüberliegenden Stützen, von denen die eine fest ausgebildet ist und mit einem Abgasaustrittsrohr zusammenhängt.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mit Abstand innerhalb des Eintittsrohres ein am Maschinengehäuse gegebenenfalls quer gleitbar befestigtes weiteres Eirtrittsrohr angeordnet ist, dessen Querschnitt mit dem der im Maschinengehäuse ausgebildeten Austrittsleitung übereinstimmt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert:

F i g. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.

F i g. 2 bis 6 sind Teilquerschnittsansichten verschiedener Ausführungsformen einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei gleiche Teile jeweils mit gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 bezeichnet sind.

Gemäß F i g. 1 umfaßt die Vorrichtung 1 zum Reinigen der Abgase von Brennkraftmaschinen einen inneren Mantel 3, der die Reaktionskammer 2 umschließt, und einen äußeren Mantel 5, der den inneren Mantel 3 mit Abstand umgibt, wobei dieser Abstand einen adiabatischen Raum 4 bildet. Der innere Mantel 3 weist an dem in F i g. 1 rechten Ende an seiner Außenwand einen Zapfen 6, und an dem in F i g. 1 linken Ende ein einen Abgasaustritt bildenden Rohrstück 8 auf. Der äußere Mantel 5 weist an dem gemäß Fig. 1 rechten Ende an seiner Innwand einen Rohrzapfen 9, und an dem gemäß F i g. 1 linken Ende einen Abgasaustriltsstutzen 10 auf. Der Zapfen 6 und der Rohrzapfen 9 einerseits, sowie das Rohrstück 8 und der Abgasaustrittsstutzen 10 andererseits stehen in Gleiteingriff miteinander, so daß der innere Mantel 3 sich innerhalb des äußeren Mantels 5 ausdehnen oder zusammenziehen kann. In dem Raum 4 zwischen dem inneren Mantel 3 und dem äußeren Mantel 5 ist Wärmedämmstoff eingefüllt, falls dies erforderlich ist. Den inneren Mantel 3 durchdringt ein Abgaseintrittsrohr 12, welches an seinem inneren Ende an der öffnung 11 des inneren Mantels 3 befestigt ist.

Der äußere Mantel 5 weist eine öffnung 13 auf, die konzentrisch zu dem Eintittsrohr 12 gebildet ist und einen größeren Durchmesser als das Eintrittsrohr 12 hat, so daß in dieser öffnung 13 freie Bewegung des Eintrittsrohres 12 möglich ist.

Die Vorrichtung 1 weist weiterhin einen Hilfsgrundteil 14 auf, der an der Außenseite des äußeren Mantels 5 zu dem Eintrittsrohr 12 konzentrisch angebracht ist und der eine mittlere öffnung hat, deren Durchmesser größer als der Außendurchmesser des Eintrittsrohres 12

ist An dem äußeren Mantel 5 ist ein Flansch 15 zur Befestigung der Vorrichtung 1 an einem Maschinengehäuse 16 befestigt

Es ist eine ebene Abdichtplatte 20 vorgesehen, die mit ihrem Oberflächenteil 19 dichtend und verschiebbar zwischen einem Halterungsteil 17 des Hilfsgrundteiles 14 und einem gegenüberliegenden Halterungsteil 18 des Flansches 15 angeordnet ist Die Abdichtplatte 20 hat eine mittlere öffnung 21, deren Durchmesser dem Außendurchmesser des Eintrittsrohres 12 entspricht, derart daß das Eintrittsrohr 12 dichtend und verschiebbar in der öffnung 21 angebracht ist Durch die beschriebene Ausführung sind die Spalte zwischen dem Oberflächenteil 19 der Abdichtplatte 20 und den Halterungsteilen 17 und 18, sowie zwischen der öffnung 21 der Abdichtplatte 20 und dem Außenumfang des Eintrittsrohres 12 sehr klein, so daß Abgas aus der Reaktionskammer 2 nicht in den adiabaüschen Raum 4 eintritt

Ein innerhalb des Eintrittsrohres 12 angeordnetes weiteres Eintrittsrohr 22 schafft direkte Verbindung zwischen der Reaktionskammer 2 und dem Maschinengehäuse 16. Das dem Maschinengehäuse benachbarte Ende des weiteren Eintrittsrohrs 22 ist mittels des Flansches 15 an dem Maschinengehäuse 16 festgelegt. Der Außendurchmesser des weiteren Eintrittsrohres 22 ist kleiner als der Innendurchmesser des Eintrittsrohres 12, so daß freie Bewegung des Eintrittsrohres gegenüber dem weiteren Eintrittsrohr 22 ermögliuit ist.

Das weitere Eintrittsrohr 22 ist nicht an irgendeinem Teil der Vorrichtung 1 beispielsweise durch Verschweißung befestigt, somit kann es hinsichtlich der Wärmebeständigkeit von der Vorrichtung 1 getrennt betrachtet werden, so daß deren Kosten verringert werden.

Das weitere Eintrittsrohr 22 weist an seinem inneren Ende eine Prallplatte 23 auf, welche die Strömung des Abgases so ändert, daß der dynamische Druck des Abgases nicht direkt auf den inneren Mantel 3 wirkt. Dadurch wird die Lebensdauer des inneren Mantels 3 verlängert und gleichzeitig werden die von dem inneren Mantel 3 erzeugten Geräusche verringert, da der innere Mantel 3 dem dynamischen Druck des Abgases nicht ausgesetzt wird.

Wenn bei der beschriebenen Ausführungsform der innere Mantel 3 sich unter der Wärme des Abgases und der Verbrennungswärme senkrecht zur Achse des Eintrittsrohres ausdehnt, bewegen sich das am inneren Mantel 3 befestigte Eintrittsrohr 12 und die Abdichtplatte 20 in einer Richtung rechtwinklig zur Achse des Eintrittsrohres 12, so daß Abdichtung zwischen der Reaktionskammer 2 und dem adiabatischen Raum 4 aufrechterhalten ist. Wenn andererseits der innere Mantel 3 und das an ihm befestigte Eintrittsrohr 12 sich in Achsrichtung des Eintrittsrohres 12 ausdehnen, kann sich das Eintrittsrohr 12 in der öffnung der Abdichtplatte 20 axial verschieben, so daß auch hier Abdichtung zwischen der Reaktionskammer 2 und dem adiabatischen Raum 4 aufrechterhalten wird.

In F i g. 2 ist eine zweite Ausführungsform dargestellt, bei welcher die relative Anordnung von Eintrittsrohr 12 und Abdichtplatte 20 genauso ist wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Jedoch weist die mittlere öffnung der Abdichtplatte 20, durch welche hindurch sich das Eintrittsrohr 12 erstreckt, einen vorstehenden Flansch oder Bund 21 auf. Weiterhin ist bei dieser Ausführungsform der Hilfsgrundteil 14 fortgelassen, und statt dessen ist der dem Halterungsteil 17 gemäß F i g. 1 entsprechende Halterungsteil 26 durch entsprechende Gestaltung des äußeren Mantels direkt an diesem gebildet Der gegenüberliegende Halterungsteil, der dem Halterungsteil 18 gemäß F i g. 1 entspricht ist hier mit 25 bezeichnet und er ist ebenfalls an dem an dem Maschinengehäuse 16 befestigten Flansch 15 gebildet Das weitere Eintrittsrohr 22 ist bei dieser Ausführungsform direkt an dem Flansch 15 befestigt

Die Wirkungsweise der Ausführungsform gemäß Fig.2 ist der Wirkungsweise der Ausführungsform gemäß F i g. 1 gleich.

In F i g. 3 ist eine weitere Ausführungsform beschrieben, die sich von dnen Ausführungsformen gemäß den F i g. 1 und 2 dadurch unterscheidet daß das Eintrittsrohr 12 in der mittleren Öffnung 21 der Abdichtplatte 20 befestigt und an seinem inneren Ende in der Öffnung 11 des inneren Mantels 3 dichtend und verschiebbar angeordnet ist.

Die Abdichtplatte 20 ist mit ihrer Oberfläche 19 wiederum zwischen zwei Halterungsteilen gehalten, von denen der Halterungsteil 17 wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 an einem Hilfsgrundteil 14 gebildet ist, während der gegenüberliegende Halterungsteil 25 wiederum an dem am Maschinengehäuse 16 befestigten Flansch 15 gebildet ist. Das weitere Eintrittsrohr 22 ist hier wie bei der Ausführungsform gemäß Fig.2 mit dem Flansch 15 einheitlich bzw. einstückig ausgebildet.

Wenn bei dieser Ausführungsform der innere Mantel 3 sich rechtwinklig zur Achse des Eintrittsrohres 12 ausdehnt, bewegen sich das Eintrittsrohr 12 und die an ihm befestigte Abdichtplatte 20 ebenfalls rechtwinklig zur Achse des Eintrittsrohres 12. Wenn der innere Mantel 3 sich in Achsrichtung des Eintrittsrohres 12 ausdehnt, wird diese Ausdehnung nicht behindert, da das Innenende des Eintrittsrohres 12 abdichtend und verschiebbar in der öffnung 11 des inneren Mantels 3 angeordnet ist.

In F i g. 4 ist eine weitere Ausführungsform beschrieben, die der Ausführungsform gemäß F i g. 3 insoweit ähnlich ist, als das Eintrittsrohr 12 an seinem Innenende in der öffnung 11 des inneren Mantels 3 dichtend und verschiebbar angeordnet und im Bereich seines anderen Endes in der mittleren öffnung der Abdichtplatte 20 an dieser befestigt ist.

Bei dieser Ausführungsform ist die relative Lage von Hilfsgrundteil 14 und Flansch 15 umgekehrt, wobei das v/eitere Eintrittsrohr 22 durch den Hilfsgrundteil 14, der seinerseits von dem Flansch 15 in seiner Stellung angeordnet wird, festgelegt ist, wobei eine Ausnehmung 27 im Hilfsgrundteil den am Außenende des weiteren Eintittsrohres 22 gebildeten Flansch übergreift.

Zusätzlich ist zwischen dem weiteren Eintrittsrohr 22 und dem Eintrittsrohr 12 eine Abdichtung vorgesehen, die gemäß F i g. 4 in Form von zwei Dichtungsringen 28 vorgesehen ist.

Die Arbeitsweise ist bei dieser Ausführungsform die gleiche wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3.

In F i g. 5 ist eine weitere Ausführungsform beschrieben, die der Ausführungsform gemäß F i g. 1 ähnlich ist mit der Ausnahme, daß das weitere Eintrittsrohr 22 fortgelassen ist.

Die Länge des Eintrittsrohres 12 ist derart gewählt, daß zwischen seinem Außenende und dem Flansch 15 genügend Spielraum für axiale Bewegung des Eintrittsrohres 12 zufolge entsprechender Ausdehnung des inneren Mantels 3 geschaffen ist. Weiterhin ist der Innendurchmesser des Eintrittsrohres \2 so gewählt, daß bei Verschiebung des Eintrittsrohres 12 rechtwinklig zu seiner Achse als Folge entsprechender Ausdeh-

nung des inneren Mantels 3 die Abgasöffnung des Motorblockes 16 bzw. die entsprechende Durchtrittsöffnung im Flansch 15 nicht versperrt wird.

in F i g. 6 ist eine weitere Ausführungsform beschrieben, bei der das Eintrittsrohr 12 am Innenende in der mittleren Öffnung 11 des inneren Mantels 3 dichtend und verschiebbar angeordnet ist, während es an seinem Außenende in der mittleren Öffnung der Abdichtplatte 30 befestigt ist.

Die Abdichtplatte 20 ist bei dieser Ausführungsform in Anlage an dem Maschinengehäuse 16 angeordnet und auf der gegenüberliegenden Seite durch lediglich einen Halterungsteil 18 gehaltert, der an dem Flansch 15 gebildet ist, der seinerseits sowohl an dem äußeren Mantel 5 als auch am Maschinengehäuse 16 befestigt ist. Auch bei dieser Ausführungsform ist das weitere Eintrittsrohr 22 fortgelassen. Hierbei ist der Innendurchmesser des Eintrittsrohres 12 so gewählt, daß mit Sicherheit verhindert ist, daß bei Bewegung des Eintrittsrohres rechtwinklig zu seiner Achse zufolge entsprechender Wärmeausdehnung des inneren Mantels 3 die Abgasaustrittsöffnung des Maschinengehäuses 16 teilweise blockiert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Reinigen der Abgase von Brennkraftmaschinen, mit einem eine Reaktionskammer umschließenden inneren Mantel, einem diesen mit Abstand umgebenden, ortsfest angebrachten äußeren Mantel, einem den inneren Mantel durchdringenden Abgaseintrittsrohr, einer um dessen äußeren Umfang angeordneten Abdichtplatte, die dichtend so abgestützt ist, flaß sich bei unterschiedlicher Wärmedehnung innerer Mantel und Eintrittsrohr rechtwinklig zu dessen Achse verschieben können, und mit einer freie relative Wärmedehnung zwischen innerem und äußerem Mantel gestattenden Abstützeinrichtung, dacrurch gekennzeichnet, daß die Abstützemrichtung (6,9; 8,10) so ausgebildet ist, daß sich der innere Mantel (3) nur rechtwinklig zur Achse des Eintrittsrohrs (12) gegenüber dem äußeren Mantel (5) bewegen kann, und daß die Verbindung zwischen Eintrittsrohr einerseits und innerem Mantel und/ oder Abdichtplatte andererseits so ausgebildet ist, daß eine Gleitbewegung in Achsrichtung des Eintrittsrohres möglich ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützeinrichtung aus zwei gegenüberliegenden Stützen besteht, von denen die eine (8, 10) fest ausgebildet ist und mit einem Abgasrohr (7) zusammenhängt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit Abstand innerhalb des Eintrittsrohrs (12) ein am Maschinengehäuse (16), gegebenenfalls quer gleitbar, befestigtes weiteres Eintrittsrohr (22) angeordnet ist, dessen Querschnitt mit dem der im Maschinengehäuse ausgebildeten Austrittsleitung übereinstimmt.