DE2101643B2 - Abgasnachverbrennungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

mit dem Innengehftuse starr verbundenen Einlaßstutze» sowohl in Richtung ihrer Achse als auch in einer p* ihrer Achse senkrecht stehenden Ebene verschiebbar gelagert, da die Einlaßstutzen des Innengehäuses in Buchsen gelagert sind, die senkrecht zur Achse des oder der Einlaßstutzen des Innengehäuses verschiebbar sind, Wenn sich daher das Innengehause auf Grund von Wärmedehnungen senkrecht zu den Achsen des oder der Ela'aßstutzen bewegt, können die mit dem Innengehause fest verbundenen Einlaßstutzen diese Bewegungen ohne weiteres mitmachen, so daß jegliche Brachgefahr am Fußpunkt der Einlaßstuteen ausgeschlossen ist. Wenn sich dagegen das Innengehause in der Achse der Einlaßstutzen ausdehnt, verschieben sich die Einlaßstutzen in den radial verschiebbaren Buchsen unter Zunahme der Dicke des Innengehäuses, ohne daß dabei durch Wärmespannungen erzeugte Kräfte auf den mit dem Innengehause fest verbundenen Auslaßstutzen einwirken, da der Auslaßstutzen in der Längsachse des Innengehäuses liegt, die senkrecht zur Achse des oder der Einlaßstutzen des Innengehäuses verläuft. Bei dieser Ausführungsfonn der erfirdungsgemäßen Nachverbrennungsvorrichtung kann sich somit das Innengehäuse frei nach sämtlichen Richtungen bewe- as gen, ohne daß die Gefahr eines Bruchs durch Wärmespannungen auftritt. Durch die besondere Art der Lagerung des Innengehäuses im Außengehäuse ist es möglich, die axiale Verschiebbarkeit der Ein- und Auslaßstutzen des Innengehäuses so einzustellen, daß einerseits eine den Wärmespannungen nachgebende Verschiebebewegung und andererseits eine ausreichend starre Lagerung zur Verhinderung von Vibrationsgeräuschen erzielt wird.

Bei einer anderen Ausführungsfonn der erfindungsgemäßen Nachverbrennungsvorrichtung wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, daß eines der zylindrischen Teile als AuslaLstutzen und die verschiebbare Lagerstelle jedes Einlaßstutzens an dessen innerem Ende am Innengehäuse ausgebildet ist und daß jeder Einlaßstutzen an seinem äußeren Ende eine ringförmige Platte trägt, die am Eintrittsflansch des Außengehäuses radial gleitbar dichtend gelagert ist.

Bei dieser Ausführungsform ist der Einlaßstutzen des Innengehäuses am Innengehause selbst axial verschieblich gelagert, während eine am Außenende des Einlaßstutzens befestigte, ringförmige Platte am Eintrittsflansch des Außengehäuses so gelagert ist, daß der Einlaßstutzen senkrecht zu seiner Längsachse, d. h. radial verschiebbar ist. Wenn sich daher das Innengehause in der Achse des oder der Einlaßstut"*en ausdehnt, wird das Innengehause auf dem Einlaßstutzen verschoben, so daß der oder die Einlaßslutzen mehr oder weniger weit in den Innenraum des Innengehäuses vorstehen. Dehnt sich dagegen das Innengehause senkrecht zur Längsachse des oder der Einlaßstutzen aus, nimmt das Innengehause den oder die Einlaßstutzen mit und verschiebt sie in radialer Richtung. Auch bei dieser Ausführungsform kann sich das Innengehause auf Grund von Wärmedehnungen nach sämtlichen Richtungen ohne die Gefahr eines Bruchs bewegen. Trotz dieser Verschiebbarkeit ist das Innengehause zur Verhinderung von Vibrationsgeräuschen vm Außengehäuse genügend starr gelagert.

Bei beiden erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist gewährleistet, daß der vom Innen- und AußengehMuse eingeschlossene Ringraum in jeder Lage des Innengeh&uses gegen den Innenraum des Innengehäuses vollkommen abgedichtet ist. Da auf diess Weise keine Abgase in dea Ringr&uro zwischen dem Innen- und Außengebäuse gelangen können, dient der Ringraum als Wärmedämmraura, so daß einmal das Außengehäuse der Nachverbrennungsvarrichtung nicht übermäßig beiß wird und andererseits die Nachverbrennungsvonicbtung auf Grund der geringen Wärmeabstrahlung an die Umgebung beim Kaltstart der Brennkraftmaschine rasch auf ihre Betriebstemperatur kommt.

Eventuell auftretende Vibrationsgeräuscbe können weitgehend unterdrückt werden, wenn ein weiteres Bauteil zur Befestigung des Innengehäuses am Außengehäuse vorgesehen wird; zweckmäßig wird dieses Bauteil federnd ausgebildet.

Eine einfache Montage der Nachverbrennungsvorrichtung, eine geringe Wärmeleitung vom Auspuffrohr der Brennkraftmaschine zum Außengehäuse der Nadiverbrennungsvorrichrung und ein guter weiterer Beitrag zur Geräuschdämpfung können dadurch erzielt werden, daß die Einlaßstt.tzen des Innengehäuses ein mit der Brennkraftmaschine in Verbindung stehendes Rohrstück unter Bildung eines Ringraums umgeben.

Im Nachstehenden werden zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Nachverbrennungsvorrichtung an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nachverbrennungsvorrichtung,

F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie H-II in F i g. 1 und

F i g. 3 einen Teilausschnitt einer anderen Ausführungsform der erfindungsgem'cißen Nachverbrennungsvorrichtung mit der Darstellung eines abgewandelten Einlaßstutzens.

Die Nachverbrennungsvorrichtung 1 hat ein Innengehause 3 und ein Außengehäuse 5, welches das Innengehause 3 unter Bildung eines Ringraums 4 umgibt. Das Innengehäuse 3 umschließt eine Reaktionskammer 2 und besteht aus einer oberen Schale 3 a und einer unteren Schale 3 b. Das Innengehause 3 weist an seinen beiden gegenüberliegenden Enden einen Zapfen 6 und einen Auslaßstutzen 8 auf, der als Lagerzapfen dient und einen Auslaß 7 für das Abgas bildet. Das Außengehäuse 5 besteht ebenfalls aus einer oberen Schale 5 α und einer unteren Schale 5 b. Das Außengehäuse 5 hat an seinen beiden gegen überliegenden Enden eine Lagerbuchse 9 und eine Auslaßleitung 10 zur gleitbaren Lagerung des Innengehäuse» 3; das Innengehause 3 kann sich deshalb im Außengehäuse 5 in der Achse des Auslaßstutzens 8 ausdehnen und zusammenziehen. Der Ringraum 4 zwischen dem Innengehause 3 und dem Außengehäuse S kann mit einem wärmeisolierenden Material gefüllt werden. Das Innengehause 3 weist eine Ausiaßöffnung 11 auf, in welcher der Auslaßstutzen 8 starr befestigt ist. Es ist jedoch auch möglich, daß das Innengehäuse 3 mit seiner Auslaßöffnung 11 auf dem Auslaßstutzen 8 gleitet und der Auslaßstutzen 8 am Außengehäuse 5 starr befestigt ist.

Das Innengehause 3 weist ferner eine oder mehrere Einlaßöffnungen 12 auf, in denen jeweils ein Einlaßstutzen 13 starr befestigt ist, der durch eine öffnung 14 im Außengehäuse 5 hindurchgreift. Der

Durchmesser der öffnung 14 ist größer als der Außendurchmesser des Einlaßstutzens 13, so daß der durch die öffnung 14 hindurchgreifende Einlaßstutzen in seiner Bewegung nicht behindert wird. Der Einlaßstutzen 13 ist in einer zylindrischen Buchse 17 axial verschiebbar gelagert, die einen radial nach außen abstehenden Umfangsflansch 18 aufweist. Der Umfangsflansch 18 der zylindrischen Buchse 17 ist zwischen einem am Außengehäuse 5 starr befestigten Eintrittsflansch 16 und einem am Eintrittsflansch abgestützten Gegenhaltering 15 in radialer Richtung verschiebbar dichtend gelagert. Der Umfangsflansch 18 und die Durchtrittsöffnung 19 der zylindrischen Buchse 17 sind so ausgelegt, daß eine axiale Verschiebung des Einlaßstutzens 13 in der zylindrischen Buchse 17 und eine radiale Verschiebung des Umfangsflansches 18 zwischen dem Eintrittsflansch 16 und dem Gegenhaltering 15 möglich ist. aber ein Eintreten des Abgases in den wärmedämmenden Ringraum 4 verhindert wird. Das Spiel zwischen den sich bewegenden Teilen wird also so klein gehalten, daß gerade noch eine gegenseitige Verschiebung möglich ist, aber ein Durchtreten von Abgas an den Gleitflächen verhindert wird.

Die mit der Brennkraftmaschine in Verbindung stehende Einlaßleitung 20 weist einen radial nach außen abstehenden Umfangsflansch auf, der am Eintrittsflansch 16 des Außengehäuses 5 abgestützt ist. Die Einlaßleitung 20 taucht in den Einlaßstutzen 13 des Innengehäuses ein. Der Außendurchmesser der Einlaßleitung 20 ist kleiner als der Innendurchmesser des Einlaßstutzens 13, so daß die Bewegungsfreiheit nicht beschränkt ist.

Das Innengehäuse 3 ist durch ein weiteres Bauteil 21 am Außengehäuse befestigt. Das Bauteil 21 ist bei dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel in Form eines abgewinkelten Tragstegs ausgebildet und mit seinen beiden Enden am Innengehäuse befestigt und in seiner Mitte mittels einer Schraube 20 an der Unterseite des Eintrittsflansches 16 angeschraubt. Während das Innengehäuse 3 durch den Zapfen 6 und den Auslaßstutzen 8 im Außengehäuse 5 verschiebbar gelagert ist, kann das Bauteil 21 die Entstehung von Schwingungen verhindern, die auf die Eigenschwingungen des Motors, den dynamischen Druck des Abgases und die Verbrennung des Abgases in der Reaktionskammer 2 zurückzuführen sind. Das Bauteil 21 wird vorteilhafterweise an einer Stelle angebracht, die nicht von der relativen Längenänderung zwischen Innengehäuse 3 und Außengehäuse S beeinflußt wird. So kann das Bauteil 21 beispielsweise zwischen zwei Einlaßstutzen 13 des Innengehäuses angeordnet werfen. Die dämpfende Wirkung des Bauteils 21 kann noch dadurch erhöht werfen, daß es federnd ausgebildet wirf.

Bei der in den F i g. 1 nnd 2 dargestellten Ausführungsform ist der EinlaBstutzen 13 des Innengehäuses 3 gleitbar dichtend in der Buchse 17 gelagert. Die Buchse 17 ist mit ihrem Umfangsflansch 18 zwischen dem Eintrittsflansch 16 und dem Gegenhaltering 15 dichtend nnd in radialer Richtung verschiebbar gelagert. Der Zapfen 6 nnd der Auslaßstatzen 8 des In nengehäuses 3 sind im Außengehäuse gleitbar dichtend gelagert. Wenn sich das Innengehäuse 3 auf Grund der Wärmeeinwirkung senkrecht zur Achse des Einlaßstutzens 13 ausdehnt, wird der Einlaßstutzen 13 zusammen mit der Buchse 17 in radialer Richtung und der Zapfen 6 und der Auslaßstutzen 8 in axialer Richtung verschoben, wobei die Reaktionskammer 2 gegen den Ringraum 4 abgedichtet bleibt. Wenn sich das Innengehäuse 3 in der Achse

ίο des Auslaßstutzens 8 ausdehnt, gleitet der Einlaßstutzen 13 in der Buchse 17, wobei auch in diesem Fall die Reaktionskammer 2 gegen den Ringraum 4 abgedichtet bleibt.
Der Umfangsflansch 18 der Buchse 17 kann auch gleitbar dichtend zwischen dem Motorblock und dem Außengehäuse 5, zwischen dem Außengehäuse und dem Eintrittsflansch 16, zwischen dem Eintrittsflansch 16 und dem Motorblock oder zwischen dem Eintrittsflansch 16 und dem Umfangsflansch der Ein-

ao laßleitung 20 eingesetzt sein. Selbst wenn beispielsweise die Einlaßleitung 20 und der Gegenhaltering 15 weggelassen werden, ist die Buchse 17 zwischen dem Außengehäuse 5 und dem Eintrittsflansch 16 gleitbar dichtend gelagert, so daß die Nachverbren-

»5 nungsvorrichtung die an sie gestellten Anforderungen \ oll erfüllen kann.

Einlaßstutzen 13 und der Auslaßstutzen 8 können auch vertauscht werden, ohne daß freie Beweglichkeit des Tnnengehäuses 3 im Außengehäuse 5 beeinträchtigt wird.

Eine strichpunktiert dargestellte Prallplatte 23 dient zur Verwirbelung und Umlenkung des Abgases in der Reaktionskammer 2, um die Verweilzeit des Abgases in der Reaktionskammer zu erhöhen. Wenn die Prallplatte 23 am Ende der Einlaßleitung 20 angebracht ist, kann der dynamische Druck des Abgases nicht direkt auf das Innengehäuse 3 einwirken, wodurch die Lebensdauer des Innengehäuses 3 verlängert und gleichzeitig das durch den dynamischen Druck hervorgerufene Vibrationsgeräusch verringert werfen kann.

Die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nachverbrennungsvorrichtung gemäß F i g. 3 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform Iediglich durch einen anderen Aufbau des Einlaßstutzens. Bei dieser Ausführungsform ist das innere Ende des Einlaßstutzens 13 nicht in der Einlafjffnung 12 des Innengehäuses 3 befestigt, sondern gleitend und dichtend in der Einlaßöffnung 12 geführt. Am äuße-

so ren Ende des Emlaßstutzens 13 ist eine ringförmige Platte 17' starr befestigt, die in ähnlicher Weise wit der Umfangsflansch 18 der Buchse 17 bei der erster Ausführungsform zwischen dem Motorblock unc dem Außengehäuse 5 in radialer Richtung gleitbai

SS dichtend gelagert ist. Der Einlaßstatzen 13 kann sicr daher zusammen mit dem Innengehäuse 3 in gleichei Weise wie bei der ersten Ausführungsfonn bewegen wenn sich das Innengehäuse senkrecht zur Achse de! Einlaßstutzens 13 ausdehnt. Wenn sich das Innenge·

Go häuse 3 in der Achse des Emlaßstutzens 13 ausdehn oder zusammenzieht, wird das Innengehäuse 3 dich tend auf dem Einlaßstutzen 13 verschoben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. das die Form eines zylindrischen Rohrs hat. Das In-PatentansprUcbe: nengehJiuse ist an seinen beiden Stirnseiten offen und

   mit speichenartig abgestutzten Acbszapfen versehen,

   X. Abgasnachverbrennungsvarrichtung für die in Büchsen des Außengehäuses axial verschieb-Brennkraftrniischinen, bei welcher in einem mit 5 bar gelagert sind. Das Innenrohr weist radial absteeiner Einlaß» und einer Auslaßieitung fest yer- bende Einlaßstutzen auf, die starr mit dem Innenrohr bundenen Außengebäuse unter Bildung eines verbunden sind und in die sich konusförmig nach Ringraums ein Innengehäuse durch jeweils ein an außen verjüngende Einlaßleitungen des Außengebäujeder Stirnseite angeordnetes zylindrisches Teil in ses eintauchen. Die Einlaßstutzen des Innenrohrs Längsrichtung und durch wenigstens einen senk- io sind auf diese Weise in den Einlaßleitrugen des recht dazu angeordneten Einlaßstutzen in Quer» Außengehäuses verschiebbar dichtend gelagert,
   richtung verschiebbar dichtend gelagert ist, da- Das von der Brennkraftmaschine ankommende

   durch gekennzeichnet, daß eines der Abgas tritt durch die Einlaßstutzen des Innenrohrs in zylindrischen Teile als Auslaßstutzen (8) und die dessen Innenraum ein, wird dort verwirbelt und nach verschiebbare Lagerstelle jedes Einlaßstutzens 15 der Verwirbelung und nach Oxydation über die offe-(13) in je einer im Außengehäuse (5) radial ver- nen Stirnseiten des Innenrohrs in den Ringraum zwischiebbaren Buchse (17) ausgebildet ist (F i g. 1 sehen dem Innenrohr und dem Außengehäuse einge- und 2). leitet und aus diesem Ringraum über die am Außen-
2. 2. Abgasnachverbrennungsvorrichtung für gehäuse starr befestigte AuslaßleituDg abgeleitet. Die Brennkraftmaschinen, bei welcher in einem mit 20 Achsen der Ein- und Auslaßleitungen des Außengeeiner Einlaß- und einer Auslaßieitung fest ver- häuses verlaufen hierbei parallel zueinander,
   bundenen Außengehäuse unter Bildung eines Wenn sich bei dieser bekannten Nachverbren-Ringraums ein Innengehäuse durch jeweils ein an nungsvorrichtung das Innenrohr auf Grund einer jeder Stirnseite angeordnetes zylindrisches Teil in Wärmedehnung in der Achse der in den Stirnseiten Längsrichtung und durch wenigstens einen senk- 35 des Außengehäuses gelagerten Zapfen bewegt, treten recht dazu angeordneten Einlaßsiutzen in Quer- am Fußpunkt der mit dem Innenrohr verbundenen richtung verschiebbar dichtend gelagert ist, da- Einlaßstutzen groj?£ Biegespannungen auf, da das radurch gekennzeichnet, daß eines der zylindri- dial außenliegende Ende des Einlaßstutzens des Inschen Teile als Auslaßstutzen (8) und die ver- nenrohrs in der konusförmigen Einlaßleitung des schiebbare Lagerstelle jedes Einlaßstutzens (13) 30 Außengehäuses festgehalten und das radial innenliean dessen innerem Ende am Innengehäuse (3) gende Ende des Einlaßstutzens mit dem Innenrohr in ausgebildet ist und daß jeder Einlaßstutzen (13) dessen Axialrichtung verschoben wird. Die am Fußan seinem äußeren Ende eine ringförmige Platte punkt des oder der Einlaßstutzen des Innenrohrs auf-(17') trägt, die am Eintrif. .flansch (16) des tretenden Kräfte und Biegemomente sind dabei so Außengehäuses (5) radial gleitbar dichtend gela- 35 groß, daß die Einlaßstutzen aus dem Innenrohr hergert ist (F i g. 3). ausgerissen werden. In diesem Fall gelangt jedoch
3. 3. Nachverbrennungsvorrichtung nach An- nurmehr ein Bruchteil des von der Brennkraftmaspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß schine ankommenden Abgases in den Innenraum des das Innengehäuse (3) durch ein weiteres Bauteil Innenrohrs, so daß die Vorrich\jng bereits nach kur-(21), insbesondere zwischen zwei Einlaßstutzen 40 zer Betriebszeit wirkungslos i?t.

   (13), am Außengehäuse (5) befestigt ist. Bei Nachverbrennungsvorrichtungen der eingangs
4. 4. Nachverbrennungsvorrichtung nach Ai?- genannten Art muß das Innengehäuse gegen das sprach 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Befe- Außengehäuse nach sämtlichen Richtungen verstigungsbauteil (21) federnd ausgebildet ist. schiebbar sein, damit die durch Wärmeeinwirkung
5. 5. Nachverbrennungsvorrichtung nach einem 45 hervorgerufenen Längenänderungen ohne die Gefahr der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, eines Bruchs ausgeglichen werden. Außerdem muß daß die Einlaßstutzen (13) des Innengehäuses (3) das Innengehäuse so fest im Außengehäuse gelagert ein mit der Brennkraftmaschine in Verbindung sein, daß es nicht durch die Druckschwankungen des stehendes Rohrstück (20) unter Bildung eines eintretenden Abgases gegen das Außengehäuse ver-Ringraums umgeben. 50 schoben wird, wodurch Vibrations- und Klingelgeräusche auftreten können. Die Lagerung des Innengehäuses im Außengehäuse muß also zwei entgegengesetzt gerichteten Anforderungen genügen.

   Es war daher die der Erfindung zugrunde liegende 55 Aufgabe, eine Abgasnachverbrennungsvorrichtung

   Die Erfindung betrifft eine Abgasnachverbren- zu schaffen, bei welcher einerseits das Innengehäuse Bungsvorrichtung für Brennkraftmaschine λ, bei wel- zum Ausgleich von Wärmedehnungen gegen das Cher in einem mit einer Einlaß- und einer Auslaßlei- Außengehäuse nach sämtlichen Richtungen bewegtung fest verbundenen Außengehäuse unter Bildung lieh und andererseits zur Verhinderung von Vibraeines Ringraums ein Innengehäuse durch jeweils ein 60 tionsgeräuschen im Außengehäuse genügend %»arr gean jeder Stirnseite angeordnetes zylindrisches Teil in lagert ist.

   Längsrichtung und durch wenigstens einen senkrecht Dies wird gemäß einer Ausführungsform der Er-

   dazu angeordneten Einlaßstutzen in Querrichtung findung dadurch erreicht, daß eines der zylindrischen verschiebbar dichtend gelagert ist. Teile als Auslaßstutzen und die verschiebbare Lager'

   Eine bekannte Nachverbrennungsvorrichcung weist 65 stelle jedes Einlaßstutzens in je einer im Außengeein Außengehäuse mit starr verbundenen Ein- und häuse radial verschiebbaren Buchse ausgebildet ist.
   Auslaßleitungen und ein mit dem Außengehäuse Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemä-

   einen Ringraum einschließendes Innengehäuse auf, ßen Nachverbrennungsvorrichtung sind der oder die