DE2107745A1

DE2107745A1 - Abgasschalldampfer

Info

Publication number: DE2107745A1
Application number: DE19712107745
Authority: DE
Inventors: Jack S Rockwood Mich Ninomiya (V St A)
Original assignee: Ford Werke AG, 5000 Köln
Priority date: 1970-03-03
Filing date: 1971-02-18
Publication date: 1971-09-16
Also published as: CA928176A; DE2107745B2; GB1336453A; DE2107745C3; US3559760A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasschalldämpfer zum Dämpfen und Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einem horizontal liegenden, länglichen Gehäuse, einer Einlassund einer Auslassleitung.

Die Abgase von Verbrennungsmotoren enthalten eine bstimmte Menge von Peststoff-Teilchen, die in einem unbestimmten Ausmass zur Luftverschmutzung beitragen. Peststoff-Teilchen heute üblicher Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge können Blei, Bleiverbindungen oder andere von den Schmierölen herrührende Metalle und Metallverbindungen sowie Kohlenstoff und organischen Schlamm enthalten. Die Feststoff-Teilchen weisen eine unterschiedliche Qrösse von weniger als 0,01 Mikion bis etwa 10 Mikron auf. Die Menge der Feststoff-Teilchen verändert sich stark mit dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors. Vorläufige Tests haben gezeigt, dass die grösste Menge von Feststoff-Teilchen während Beschleunigungen des Kraftfahrzeuges erzeugt werden. Automobil-Ingenieure schätzen die von einenr herkömmlichen Verbrennungsmotor während einer Laufzeit von 8o 0OC km erzeugte Menge an Feststoff-Teilchen auf etwa 27 kg.

UO-112 / 8. Februar 1971

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Sitz der Gesellschaft Köln Ragistc.-gariciit Köln KHB 84 Vorsitzender des Aufsichtsratee: Max lieber Vorstand lohn A Banning. Vorsitzender

Stellvertretend Morst ßergeniann Hans-Joachim Lehmann

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Abgasschalldämpfer der eingangs genannten Art zu schaffen, der niaht nur den Schall der Abgase dämpft sondern gleichzeitig auch das Abgas von Feststoff-Teilchen reinigt.

Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem das innere des länglichen Gehäuses durch eine Vielzahl von vertikalen Trennwänden in eine Vielzahl von Kammern aufgeteilt ist und die Trennwände mit Durchlässen mit von der Einlasseite zur Auslasseite hin abnehmenden Durchmessern, jedoch zunehmender Anzahl versehen sind und in jeder Kammer eine Prallwand zur Umlenkung der die Durchlässe durchströmenden Abgase vorgesehen 1st.

Die Durchlässe sind hierbei im mittleren Bereich der Trennwände angeordnet und die Prallwände erstrecken sich vertikal bis über den höchsten Durchlass und enden kurz vor der oberen Gehäusewand.

Das längliche Gehäuse weist hierbei zumindest in einer Kammer einen Zwischenboden auf, zwischen dem und der unteren Gehäusewand eine Sammelkammer gebildet wird und der Zwischenboden weist zumindest eine Öffnung von der Grosse der grössten abzuscheidenden Peststoff-Teilchen auf.

Verzugsweise weist hierbei eine jede Kammer ein unterschiedliches Volumen auf und ist mit je einem Zwischenboden versehen, so dass die einzelnen Sammelkammern voneinander getrennt sind.

Die Abscheidung von Feststoff-Te liehen hängt in erster Linie von der Geschwindigkeit ab, mit der die Teilchen durch die Durchlässe in den Trennwänden strömen. Diese Geschwindigkeit hängt von der den Abgasschalldämpfer durchströmenden Abgasmenge ab, die wieder abhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors ist.

Die Vielzahl der Trennwänie mit Durchlässen mit von der Einlasseite zur Auslasseite abnehmenden Durcnmessera, jedoch zunehmender Anzahl können Feststoff-Teilchen verschiedener Grosse bei verschiedenen Abgasgeschwindigkeiten abscheiden.

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Die Durchlässe mit einem .^rossen Durchmesser zur Abscheidung der grössten Feststoff-Teilehen bei niedrigen Abgasgeschwindigkeiten sind vorzugsweise im mittleren Bereich der Trennwände angeordnet. Die strömungsabwärts liegenden Trennwände sind mit Durchlässen kleineren Durchmessers versehen, um die kleineren Feststoff-Teilchen abzuscheiden, Die strömungsaufwärts liegenden Trennwände weisen Durchlässe mit grösseren Durchmessern auf _t die nur wenig Wirkung zur Abscheidung von Feststoff-Teilchen bsi niedrigen Abgasgeschwindigkeiten haben, die jedoch erhöhe wirksam werden, sobald die Abgasgeschwindigkeit zunimmt.. Die erste Trennwand ist mit einem Durchlass versehen, der so gewählt ist, dass die grössten Peststoff-Teilchen bei der grössten Abgasgeschwindigkeit abgeschieden werden. Wenn die Abgasgeschwindigkeit von ihrem Minimum ansteigt, v/erden grb'ssere Peststoff-Teilchen in aufeinander folgenden Kammern mit grossen Durchlässen abgeschieden. Die kleineren Peststoff-Teilchen werden in den darauf folgenden Kammern mit kleineren Durchlässen abgeschieden. Ein erfindungsgemässer Abgasschal!dämpfer ist somit geeignet, alle Grossen von Feststoff-Teilchen bei den verschiedensten möglichen Abgasgeschwindigkeiten sicher und wirksam abzuscheiden.

Die Erfindung wird anhand eines in der beiliegenden Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

F¹Ig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen erfindungsgemässen Abgasschalldämpfer .

Pi.g 2 zeigt eine schematiche Ansicht der Anordnung der Trennwände mit den Durchlässen, den P]allwänden und den Sammelkammern.

£)in erf indungsgemässer Abt asschaD dämpfer besteht aus einem Gehäuse 10, das im wesentlichen aus einem zylindrischen Teil 12 besteht, dessen Enden durch eine Einlassplatte lh und eine Aue lassplatte 16 verschlossen sind. Eine Einlassleitung 15 mündet etw; in der Mitte der Einlassplatte 14 und steht in Verbindung mit dem Verbrennur-gsmotor. üine Auslassleitung 17 erstreckt sich etwa aus der Mitte der Auslass!latte 16 und steht mit der freien Atmosphäre in Verbindung.

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Der Abgasschalldämpfer 10 ist in einem Kraftfahrzeug so angeordnet, dass seine Längsachse 18 im wesentlichen horizontal liegt.

Eine Vielzahl von Trennwänden 20, 22, 24, 26 und 28 sind im Inneren des Gehäuses 10 angeordnet und teilen es in eine Vielzahl von aufeinander folgenden engen Kammern 50, 32, 34, 36, 38 und 40 auf. Die Einlassleitung 15 steht in direkter Verbindung mit der Kammer 30 und die Auslassleitung 17 steht in direkter Verbindung mit der Kammer 40,

Die Trennwand 20 weist einen oder mehrere Durchlässe 42 auf, die etwa in ihrem mittleren Bereich angeordnet sind und die Kammer 30 mit der Kammer ys, verbinden. In ähnlicher V/eise ist die Trennwand 22 in ihrem mittleren Bereich mit einer Vielzahl von Durchlässen 44 versehen, die die Kammer 32 mit der Kammer 34 verbinden. Die Durchlässe 44 weisen eine geringere Grosse als die Durchlässe 42 auf. Die Trennwand 24 weist eine Vielzahl von kleineren Durchlässen 46, die Trennwand 26 weist eine Vielzahl von kleineren Durchlässen 48 und die Trennwand 28 weist eine Vielzahl von noch kleineren Durchlässen 50 auf.

In jeder der Kammern ist unmittelbar hinter den Durchlässen in den Trennwänden eine Prallwand 52, 54, 56, 58, 60 und 62 ajigeordnet. Die Prallwände erstrecken sich im wesentlichen vertikal zur unteren Gehäusewand des zylindrischen Teiles 12 nach oben und enden eine verhältnismässig grosse Verbindung O3 bildend, kurz vor der oberen Gehäusewand.

Ein Zwischenboden 64 erstreckt sich im unteren Teil zumindest einer Kammer, vorzugsweise ist jedoch ein solcher Zwischenboden in jeder Kammer des Abgasschalldämpfer angeordnet. Der Zwischenboden 64 erstreckt sich parallel zur Achse l8, so dass zwischen ihm und der unteren Gehäusewand eine Vielzahl von Sammelkammern 66 gebil let werden. Der Zwischenboden 64 in jeder Kammer ist mit einer Vielzahl von Öffnungan 68 versehen. Die Öffnungen 68 sind vorzugsweise gross genug, um lie grössten Peststoff-Teilchen, die aus dem Abgasstrom ausgeschieden werien, in die üammelkammer gelangen zu lassen. Als Zwischenboden 64 kann z. B. ein Drahtsieb mit einer Maschenweite von 0,09 mm verwendet werden.

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Die Maschenweite des Drahtsiebes kann von Kammer zu Kammer zur Auslassseite hin abnehmen.

Im Betrieb tritt das Abgas des Verbrennungsmotors über die Einlassleitung 15 in die erste Kammer 30 des AbgasSchalldämpfers ein. Das Abgas strömt durch den Durchlass 42 mit einer verhältnismässig geringen Geschwindigkeit in die Kammer 32. Die Prallwand 52 lenkt das Abgas nach oben und durch die Verbindung 63. Das Abgas strömt hierauf durch die Durchlässe 44 in die Kammer 34 und wird durch die Prallwand 5^ erneut nach oben und durch die Verbindung 63 abgelenkt, es strömt weiter durch die Durchlässe 46 in die Kammer 36 und gelangt auf solche Weise durch alle übrigen Kammern bis zur Auslassleitung 16.

Jede aufeinander folgende Anordnung von Durchlässen erteilt den Abgasen eine grössere Geschwindigkeit. Erreicht die Geschwindigkeit eine kritische Geschwindigkeit, bei der die grössten Peststoff-Teilchen die mitgeführt werden, nicht mehr fähig sind, die Umlenkung durch die Prallwände unmittelbar hinter diesen Durchlässen milzumachen, so fallen diese Peststoff-Teilchen aus dem Abgasstrom aus und gelangen durch den Zwischenboden 64 und dessen Öffnungen 68 in die Sammelkammern. Die nachfolgenden Durchlässe erhöhen die Geschwindigkeit des Abgases noch weiter, so dass Peststoff-Teilchen geringerer Grosse, abgeschieden werden. Die letzte Anordnung von Durchlässen in der letzten Trennwand wirken mit der dahinter liegenden Prallwand zusammen, um die kleinsten Peststoff-Teilchen abzuscheiden und ein von Peststoff-Teilchen verhältnismässig freies Abgas in die Auslassleitung 17 zu führen.

Erzeugt der Verbrennungsmo ;or eine grössere Abgasraenge, so wird die Abgasgeschwindigkeit erhöht und die zur Abscheidung eines Peststoff-Teilchens bestimmter Grosse erforderliche kritische Geschwindigkeit wird bereits in den vorderen Kammern des Abgas:;challdampfers erreicht. Die Abscheidung von Peststoff-Teilchen wandert somit mit zunehmender Abgasgeschwindigkeit in Richtung auf die erste Kammer 30, de so aungelegt ist, dass Peststoff- Teilchen von maximaler Grosse bei höchs .er Abga:.geschwindigkeit abgeschieden werden können.

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Die in jeder Kammer abgeschiedenen Peststoff-Teilchen fallen durch die Öffnungen im Zwischenboden in dio Sammelkammern. Die Öffnungen im Zwischenboden verhindern ein Wiedereintroten abgeschiedener Teilchen in den Abgasstrom. Eine schmale Lippe 70 kann z. B. rund um jede Öffnung im Zwischenboden angeordnet werden, um einen solchen Wiedereintritt von Teilchen in die Kammer und den Abgasstrom zu vermeiden.

Selbstverständlich wird zusätzlich zur Reinigung der Abgase von Feststoff-Teilchen in an sich bekannter Weise der 3ehall der Abgase gedämpft, in dem die verschiedenen Kammern ein unterschiedliches Volumen aufweisen und somit Schallwellen verschiedener Wellenlänge dämpfen können. Die Abmessungen und das Volumen der Kammern kann in weiten Grenzen variiert werden, um den gewünschten Dämpfungseffekt zu erreichen.

Die Erfindung schafft einen Abgasschalldämpfer zum Dämpfen und Reinigen von Abgasen, der über einen weiten Boreich von Abgasgeschwindigkeiten und Feststoff -Teilchen -Grossen wirksam ist. Der erfindungsgemässe Abgasschalldämpfer arbeitet ohne übermässigen Rüekdruck und benötigt tatsächlich keinerlei Wartung und ist verhältnismässig billig in der Herstellung.

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Claims

Patentansprüche

Abgasschalldämpfer zum Dämpfen und Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einem horizontal liegenden länglichen Gehäuse, einer Einlass- und einer Auslassleitung, dadurch gekennzeichnet, dass das Innere des länglichen Gehäuses (io) durch eine Vielzahl von vertikalen Trennwänden (20, 22, 24, 26 und 28) in eine Vielzahl von Kammern (30, 32, 34, 36, 38 und 4o) aufgeteilt ist und die Trennwände (20, 22, 24, 26 und 28) mit Durchlässen (42, 44, 46, 48 und 50) mit von der Einlasseite (15) zur Auslass-Seite (IT) hin abnehmenden Durchmessern, jedoch zunehmender Anzahl versehen sind und in jeder Kammer (j50, 32, 34, 36, 38 und 4o) eine Prallwand (52, 54, 56, 58, 60 und 62) zur Umlenkung der die Durchlässe durchströmenden Abgase vorgesehen ist.
2. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlässe (42, 44, 46, 48 und 50) im mittleren Bereich der Trennwände (20, 22, 24, 26 und 28) angeordnet sind und die Prallwände (52, 54, 56, 58, 6o und 62) sich vertikal bis über den höchsten Durchlass erstrecken und kurz vor der oberen Gehäusewand, eine Verbindung (63) freihaltend, enden.
3. Abgasschalldämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , dass das längliche Gehäuse (10) einen Zwischenboden (64) in zumindest einer Kammer (30) aufweist, zwischen dem und der unteren Gehäusewand eine Sammelkammer (66) gebildet wird und der Zwischenboden (64) zumindest eine Öffnung (68) von der Grosse der grössten abzuscheidenden Peststoff-Teilchen aufweist.
4. Abgasschalldämpfer η ich den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e kennzeichnst, dass jede Kammer (30, 32, 34, 36, 38 und 4o) ein unterschiedliches Volumei aufweist und mit je einem Zwischenboden (64) versehen ist, s> dass die einzelnen Sammelkammern (66) voneinander getrennt sind.

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