DE2107745C3

DE2107745C3 - Abgasschalldämpfer

Info

Publication number: DE2107745C3
Application number: DE2107745A
Authority: DE
Inventors: Jack S. Rockwood Mich. Ninomiya (V.St.A.)
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1970-03-03
Filing date: 1971-02-18
Publication date: 1979-01-18
Also published as: DE2107745B2; CA928176A; US3559760A; DE2107745A1; GB1336453A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasschalldämpfer /um Dämpfen und Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einem horizontal liegenden länglichen Gehäuse, einer Einlaß- und einer Auslaßleitung.

Die Abgase von Verbrennungsmotoren enthalten eine bestimmte Menge von Feststoff-Teilchen, die zur Luftverschmutzung beitragen. Feststoff-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 Ciröße von weniger als 0,01 Mikron bis etwa Mikron auf. Die Menge der Feststoff-Teilchen verändert sich stark mil 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 einem herkömmlichen Verbrennungsmotor Während einer Laul· zeit Von 80 000 km erzeugte Menge an Feststoff-Teilchenauf etwa 27 kg.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Abgasschalldämpfer der eingangs genannten Art zu schaffen, der nicht nur den Schall der Abgase wirksam 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 Einlaßseite zur Auslaßseite hin ίο abnehmenden Durchmessern, jedoch zunehmender Anzahl versehen sind und in jeder Kammer eine Prallwand zur Umlenkung der die Durchlässe durchströmenden Abgase vorgesehen ist.

Durch die US-PS 31 87 834 sind schon Schalldämpfer bekannt, deren Trennwände mit Durchlässen mit von der Einlaßseite zur Auslaßseite hin abnehmenden Durchmessern, jedoch zunehmender Anzahl versehen sind. Diese Durchlässe sind hier jedoch nur Nebenstrom-Durchlässe, der Abgashauptstrom wird durch zentrale Hauptdurchlässe gleichbleibenden Durchmessers geführt.

Die Durchlässe sind nach einer Ausgestaltung der

Erfindung im mittleren Bereich der Trennwände angeordnet und die Prallwände erstrecken sich vertikal

2^r> bis über den höchstgelegenen Durchlaß und enden kurz vor dem obersten Bereich des Gehäuses.

Das längliche Gehäuse weist auch vorteilhafterweise zumindest in einer Kammer einen Zwischenboden auf, der zusammen mit dem untersten Bereich des Gehäuses iu eine Sammelkammer bildet und der zumindest eine öffnung von der Größe der größten abzuscheidenden Feststoff-Teilchen aufweist.

Vorzugsweise hat hierbei eine jede Kammer ein unterschiedliches Volumen und ist mit einem Zwischen- *'» boden versehen, so daß die einzelnen .Sammelkammern voneinander getrennt sind.

Die Abscheidung von Feststoff-Teilchen 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 Trennwände mit Durchlässen mit ·''■ von der hinl.ißseite /ur Auslaßselle abnehmenden Durchmessern, jedoch zunehmender Anzahl können Feststoff-Teilchen verschiedener Größe bei verschiedenen Abgasgeschvvindigkeiten abscheiden.

Die Durchlässe mit einem großen Durchmesser /ur v> Abscheidung der größten Feststoff-Teilchen bei niedrigen Abgasgeschwindigkeiten sind vorzugsweise im mittleren Bereich der Trennwände angeordnet. Die stromungsabwarts liegenden Trennwände sind mit Durchlässen kleineren Durchmessers versehen, um die ^r><» kleineren Feststoff-Teilchen abzuscheiden. Die stminungsaufwärts liegenden Trennwände weisen Durchlässe mit größeren Durchmessern auf. die nur wenig Wirkung /ur Abscheidung von Feststoff-Teilchen bei niedrigen Abgasgeschwindigkeiten haben, die jedoch wi erhöht wirksam werden, sobald die Abgasgeschwindig* kcit zunimmt. Die erste Trennwand ist mit einem Durchlaß versehen, der so gewählt ist, daß die größten Feslsloff-Teüchen bei der größten Abgasgeschwindigkeil abgeschieden werden. Wenn die Abgasgeschwin-"' > digkeit voll ihrem Minimum ansteigt, werden größere Feststoff-Teilchen in aufeinander folgenden Kammern mit größen Durchlässen abgeschieden. Die kleineren Feststoff-Teilchen werden in den darauf folgenden

Kammern mit kleineren Durchlässen abgeschieden. Ein erfindungsgemäUer Abgasschalldämpfer ist somit geeignet, alle Größen von Feststoff-Teilchen bei den verschiedenen möglichen Abgasgeschwindigkeiten sicherund wirksam abzuscheiden.

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

Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen erfindungsgciiäßen Abgasschalldämpfer;

Fig.2 zeigt eine schematische Ansicht der Anordnung der Trennwände mit den Durchlässen, den Prailwänden und den Sammelkammern.

Ein erfindungsgemäßer Abgasschalldämpfer besteht aus einem Gehäuse 10, das im wesentlichen aus einem zylindrischen Teil 12 besteht, dessen Enden durch eine Einlaßplatte 14 und eine Auslaßplatte 16 verschlossen sind. Eine Einlaßleitung 15 mündet etwa in der Mitte der Einlaßplatte 14 und steht in Verbindung mit dem Verbrennungsmotor. Eint Auslaßleitung 17 erstreckt sich etwa aus der Mitte der Auslaßplatte 16 und steht mit der freien Atmosphäre in Verbindung.

Der Abgasschalldämpfer 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 aufeinanderfolgenden Kammern 30,32, 34,36,38 und 40 auf. Die Einlaßleilung 15 steht in direkter Verbindung mit der Kammer Ό. 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 32 verbinden. In ähnlicher Weise ist die Trennwand 22 in ihr. m mittleren Bereich mit einer Mehrzahl von Duchlässen 44 versehen, die die Kammer 32 mit der Ka nmer 34 verbinden. Die Durchlässe 44 weisen eine geringere Größe als die Durchlasse 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 hinter den Durchlässen in den Trennwänden eine Prallwand 52, 54, 56, 58, 60 und 62 angeordnet. Die Prallwändc erstrecken sich im wesentlichen vertikal vom unteren Bereich des zylindrischen Teiles !2 nach oben und enden, eine verhältnismäßig gr<>3e Verbindung 63 bildend, kurz vor dem obersten Bereich des Gehäuses.

Ein Zwischenboden 64 erstreckt sich im unleren Teil zumindest einer Kammer, vorzugsweise ist jedoch ein solcher Zwischenboden in jeder Kammer des Abgasschalldämpfers angeordnet. Der Zwischenboden 64 erstreckt sich parallel /ur Achse 18. so daß zwischen ihm und dem untersten Bereich des Gehäuses je eine .Sammelkammer 66 gebildet wird. Der Zwischenboden 64 in jeder Kammer ist mit einer Vielzahl von Öffnungen 68 versehen· Die Offnungen 68 sind groß genug, um die größten Feststoff-Teilchen₍ die aus dem Abgasstfom ausgeschieden werden, in die Sammelkammer gelangen 2U lassen. Als Zwischenboden 64 kann z. B. ein Drahtsieb mit einer Maschenweite von 0,09 mm verwendet werden.

Die Maschenweite des Drahtsiebes kann von Kammer zu Kammci 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 54 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 56 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 17.

|ede aufeinanderfolgende Anordnung von Durchlässen erteilt den Abgasen eine größere Geschwindigkeit.

Erreicht die Geschwindigkeit eine kritische Geschwindigkeit, bei der die größten Feststoff-Teilchen, die mitgeführt werden, nicht mehr fähig sind, die Umlenkung durch die Prallwände unmittelbar hinter diesen Durchlässen mitzumachen, so fallen diese Feststoff-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 Feststoff-Teilchen geringerer Größe abgeschieden

2Ί werden. Die letzte Anordnung von Durchlässen in der letzten Trennwand wirken mit der dahinterliegenden Prallwand zusammen, um die kleinsten Feststoff-Teilchen abzuscheiden und ein von Feststoff-Teilchen verhältnismäßig freies Abgas in die Auslaßleitung 17 zu

in führen.

Erzeugt der Verbrennungsmotor eine größere Ab gasmenge, so wird die Abgasgeschwindigkeit erhöht und die zur Abscheidung eines Feststoff-Teilchens bestimmter Größe erforderliche kritische Geschwindig-

r> keit wird bereits in den vorderen Kammern des Abgasschalldämpfers erreicht. Die Abscheidung von Feststoff-Teilchen wandert somit mit zunehmender Abgasgeschwindigkeit in Richtung auf die erste Kammer 30, die so ausgelegt ist. daß Feststoli Teilchen

»ι von maximaler Größe bei höchster Abgasgeschwmdig-V.eit abgeschieden werden können.

Die in jeder Kammer abgeschiedenen Feststoff-Teilchen fallen durch die Öffnungen im Zwischenboden in die Sammelkammern. Die öffnungen im Zwischenbo-

t> den verhindern ein WiedereintreU'n 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 in den Abgasstrom /u

Ίο vermeiden.

Selbstverständlich wird zusätzlich zur Reinigung der Abgase von Feststoff-Teilchen in an sich bekannter W°ise der Schall der Abgase gedämpft, indem die verschiedenen Kammern ein unterschiedliches VoIu-

v> men aufweisen und somit Schallwellen verschiedener Wellenlänge dämpfen können. Die Abmessungen und das Volumen der Kammern können in weiten Grenzen variiert werden, um den gewünsc'iten Dämpfungseffekt zu erreichen.

mi Die Erfindung schafft einen Abgasschalldämpfer zum Dämpfen und Reinigen von Abgasen, der über einen weiten Bereich von Abgasgesctrvindigkeiten und Feststoff-Teilchen-Größen wirksam ist. Der erfindungsgcmäße Abgasschalldämpfer arbeitet ohne übermäßi-

··< gen Rückdruck, benötigt keinerlei Wartung und ist verhältnismäßig billig in der Herstellung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abgasschalldämpfer zum Dämpfen und Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren mit einem horizontal liegenden länglichen Gehäuse, einer Einlaß- und einer Auslaßleitung, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Gehäuses (tO) durch eine Vielzahl von vertikalen Trennwänden (20,22,24,26,28) in eine Vielzahl von Kammern (30, 32, 34, 36, 38, 40) aufgeteilt ist und die Trennwände mit Durchlässen (42,44,46, 48, 50) mit von der Einlaßseite zur Auslaßseite hin abnehmenden Durchmessern, jedoch zunehmender Anzahl versehen sind und in jeder Kammer eine Prallwand (52, 54, 56, 58, 60, 62) zur Umlenkung der die Durchlässe durchströmenden Abgase vorgesehen ist.

2. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe (42, 44, 46, 48, 50) im mittleren Bereich der Trennwände (20, 22, 24, 26, 28) angeordnet sind und die Prallwände (52, 54, 56, 58, 60, 62) sich vertikal bis über den höchstgelegenen Durchlaß erstrecken und kurz vor dem obersten Bereich des Gehäuses, eine Verbindung (63) freihaltend, enden.

3. Abgasschalldämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dfs längliche Gehäuse (10) einen Zwischenboden (64) in zumindest einer Kammer (30) aufweist, der zusammen mit dem untersten Bereich des Gehäuses eine .Sammelkammer (66) bildet unu der zumindest eine öffnung (68) von der Größe der größten abzuscheidenden Feststoff-Teilchen aufweist.

4. Abgasschalldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kammer (30, 32, 34, 36, 38, 40) ein unterschiedliches Volumen aufweist und mit einem Zwischenboden (64) versehen ist, so daß die einzelnen .Sammelkammern (66) voneinander getrennt sind.