DE2703648A1

DE2703648A1 - Auspuffanlage fuer mit motorantrieb versehene boote

Info

Publication number: DE2703648A1
Application number: DE19772703648
Authority: DE
Inventors: Earl W Harbert
Original assignee: Whittaker Corp
Current assignee: Bertram-Trojan Inc (ndgesd Staates Delaware)
Priority date: 1976-05-05
Filing date: 1977-01-28
Publication date: 1977-11-17
Also published as: FR2350463B1; JPS52135191A; CA1057200A; GB1511215A; IT1071791B; US4019456A; DE2703648B2; JPS6250358B2; AU2119677A; DE2703648C3; FR2350463A1

Description

Licht Schmidt, Hansmann & Herrmann Patentanwälte

* Licht. Schmidt. Haremann. Harrmann ■ Postfach 701205 ■ 8000 Münchan 70 ' Dtpl.-Ing. Martin Licht

Dr. Reinhold Schmidt Dipt.-Wirtach.-lns. Axel Hartmann Dipl.-Phy*. Sebastian Herrmann

Albert-Roehauptar-Str. 65 8000 Münchan 70

Tatafon: KMW7W3091 Tatex: 5 212 284 pats d

28. Januar 1977 Ho/Lü

WHITTAKER CORPORATION 10880 Wilshire Boulevard Los Angeles, Kalifornien 90024 V.St.A.

Auspuffanlage für mit Motorantrieb versehene Boote

Die meisten Bootabgasanlagen unterliegen einem ernsten Problem, d.h., dass bei derartigen Anlagen die Abgase in das Bootsheck zurückströmen können. Dies trifft insbesondere auf sogenannte Motorkreuzer und Motorsegler zu, bei welchen die Rückseite des Bootes nicht vollständig geschlossen ist. Wenn sich derartige Boote durch das Wasser nach vorne bewegen, dann strömt eine turbulente Grenzschicht von Luft entlang der Bootsseiten. Darüber hinaus entsteht unmittelbar an der Rückseite des Bootes ein Niederdruckbereich. Entlang der Seiten oder an der Rückseite bzw. am Bootsspiegel ausgestossene Abgase werden infolge des Niederdruckes in diesen Bereich gesogen und gelangen von dort leicht in das offene Heck des

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Deutsche Bank München. Ktc-Nr. 82/08060 (BLZ 70070010) . Pnchac Münchan Nr. 183397-802

Bootes, wodurch die Bootsbesatzung in Gefahr gerät bzw. Unannehmlichkeiten ausgesetzt ist. Dieser Effekt ist als "Kombiwagen"-Effekt bekannt, da er auch bei Kombiwagen auftritt und normalerweise ausschliesst, dass deren rückseitige Fenster während der Fahrt geöffnet werden. Die an die Rückseite des Bootes strömenden Gase gelangen auch leicht in das Boot, wenn dieses im Wasser rückwärts fährt, d.h., dass dieses Phänomen unabhängig von der Fahrtrichtung des Bootes besteht.

Davon ausgehend weist das für Boote geeignete Abgassystem nach der Erfindung eine Abgastrennkammer für Gas und Kühlwasser auf, ferner eine Gassammeikammer und ein zur Gasbeschleunigung und zur Gasstromformung dienendes Rohr. Der Einlass der Trennkammer ist an die vom Motor des Bootes ableitenden Kühlwassei— und Abgasrohre anschliessbar. Die Trennkammer ist mit einem Wasserleitkörper ausgestattet, der sich unterhalb des Gasauslasses der Kammer befindet, während sich im Wasserauslass der Kammer ein sogenannter Gasdamm befindet. Der Einlass und der Wasserauslass sind unterhalb des Niveaus des Leitkörpers. Gase aus der Trennkammer werden durch die in Serie befindlichen Bauteile Gassammeikammer, Gasbeschleunigungskammer und durch das den Gasstrom formende Rohr zu einem Gasauslass geleitet. Die Leitung weist ein Gasbeschleunigungsrohr auf, welches an die Gasbeschleunigungskammer angeschlossen ist und sich von dieser strömungsabwärts erstreckt, derart, dass Abgase durch die Hülle des Bootes austreten, in welchem die Anlage installiert ist. Dabei treten die Abgase mit ausreichender Kraft aus, um die turbulente Grenzschicht von Luft zu durchdringen, welche die Bootshülle umgibt, wenn sich dieses bewegt. Auf diese Weise wird die Neigung der Gase, infolge des "Kombiwagen"-Effekts in den Spiegel des Bootes zurückzuströmen, verhindert. Ein zur Verdünnung

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dienendes Luftrohr kann an das Gasbeschleunigungsrohr angeschlossen werden, um die Abgase unterhalb eines giftigen Wertes zu verdünnen. Die Anlage kann zur Schalldämpfung dienende Mittel aufweisen, so einen Auspufftopf und/oder einen Luftsperrkörper, der sich am Einlass der Trennkammer befindet.

Eine derartige Anlage formt und richtet den Abgasstrom derart, dass dieser leicht die turbulente Grenzschicht von am Umfang des sich bewegenden Bootes strömender Luft durchdringt, wenn die Abgase aus der Anlage durch die Bootshülle nach aussen gestossen werden. Die Abgase werden mit ausreichender Kraft von den Seiten des Bootes nach aussen gestossen, d.h. weit genug nach aussen in die turbulente Grenzschicht von Luft, um zu verhindern, dass sie infolge des vorbeschriebenen Kombiwagen-Effekts in den Bereich des Bootsspiegels zurückströmen können. Obwohl unmittelbar hinter dem sich vorwärtsbewegenden Bootes ein Niederdruckbereich besteht und obwohl dieser Niederdruckbereich normalerweise die Neigung besitzt, Abgase anzusaugen, derart, dass diese leicht in das Heck des Bootes gelangen, werden die Abgase mit Hilfe der Anlage nach der Erfindung ausreichend weit vom Boot abwärtsgerichtet ausgestossen, so dass sie nicht mehr in den Niederdruckbereich zurückströmen und somit nicht in das Heck des Bootes gelangen können.

Mit der Anlage nach der Erfindung werden die erwünschten Ergebnisse erzielt, ohne dass es langer Rohre bedürfte, die von den Seiten oder vom Bootsspiegel abstehen und welche leicht zerstört werden könnten und welche ausserdem ein enges Eindocken des Bootes bzw. enges Anlegen verhindern würden. Es ist gemäss der Erfindung auch nicht erforderlich, die Abgase unterhalb des Wasserspiegels auszustossen, was äusserst starke Gegendrücke auslösen und die Leistung des Motors beeinträchtigen würde.

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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Bootsauspuffanlage nach einer ersten Ausführungsform gemäss der Erfindung, wobei zum Zwecke der Darstellung innerer Bauteile die Ansicht gebrochen wiedergegeben ist;

Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht von Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine schematische Seitenansicht einer Auspuff- oder Abgasanlage gemäss einer zweiten Ausführungsform nach der Erfindung bei Befestigung an einem Bootsmotor innerhalb des Bootsrumpfes;

Fig. 4 ist eine schematische Seitenansicht der in Fig. 3 dargestellten Auspuffanlage unter Darstellung innerer Bauteile;

Fig. 5 ist eine schematische Schnittansicht von Linie 5-5 in Fig. 4j

Fig. 6 ist eine schematische Schnittansicht von Linie 6-6 in Fig. 4;

Fig. 7 ist eine schematische Vorderansicht des Geschwindigkeitsrohres nach Fig. 4 unter Wiedergabe zweier zur Verdünnung dienender Luftrohre, die sich in das Geschwindigkeitsrohr erstrecken;

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Fig. 8 ist eine schematische vertikale Schnittansicht durch die Mittellinie einer modifizierten Ausführungsform der die Abgase sammelnden, beschleunigenden und in der Strömung formenden Bauteile der Auspuff- oder Abgasanlage nach der Erfindung;

Fig. 9 ist eine Teildraufsicht der Bauteile von Fig. 8;

Fig. 10 ist eine schematische Schnittansicht von Linie 10-10 in Fig. 9;

Fig. 11 ist eine schematische Teilansicht des strömungsabwärts befindlichen Endes der Bauteile nach Fig. 8; und

Fig. 12 ist eine schematische Schnittansicht von Linie 12-12 in Fig. 11.

In Fig. 1 ist ein für Wasserfahrzeuge vorgesehenes Nassauspuffsystem 10 dargestellt. Dieses weist eine Schalldämpferkammer 12 in Form eines gewöhnlichen Auspufftopfes auf, welchem ein Einlass 14 zugeordnet ist. Der Einlass 14 leitet ein Gemisch von Motorabgasen und Kühlwasser in den Topf ein. Am strömungsabwärts befindlichen Ende des Auspufftopfes befindet sich ein einzelner Auslass 16, der am unteren Teil des Topfes angesetzt ist und ausreichend kleinen Durchmesser besitzt, derart, dass er im wesentlichen konstant mit Wasser gefüllt bleibt, wenn das Abgassystem 10 in Betrieb ist.

Der Auslass 16 weist einen rohrförmigen Teil 18 auf, der an seinem strömungsabwärts befindlichen Ende einen Teil des Einlasses 20 einer Kammer 22 zum Trennen von Gas und Wasser bildet. Die Kammer

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ist am Einlass 20 mit einer nach unten stehenden Wand 24 versehen, welche als Schaltsperre dient, derart, dass sie sich nach unten in das den Einlass 20 passierende Wasser erstreckt. Somit verhindert die Wand 24 eine Luftverbindung zwischen dem Auspufftopf 12 und der Kammer 22.

Die Kammer 22 ist mit Hilfe eines vertikalen Prallkörpers bzw. Prallblechs 30 in einen ersten Trennabschnitt 26 und einen zweiten Trennabschnitt 28 unterteilt. Das Prallblech 30 besitzt eine öffnung 32, die sich unterhalb eines im wesentlichen horizontalen bzw. horizontal befindlichen Wasserleitkörpers 34 befindet. Dieser ist innei— halb des Abschnittes 26 befestigt. Das Prall- oder Leitblech 30 weist ausserdem eine öffnung 36 oberhalb des Leitkörpers 34 auf. Angrenzend dazu ist ein Gasauslass 38 vorgesehen, der sich in einem oberen Ende des Abschnittes 26 befindet (Fig. 1), d.h. oberhalb des Leitkörpers 34. Das Prallblech 30 ist schliesslich mit einer öffnung 40 versehen, die sich im unteren Ende desselben befindet und zum Durchlass von Wasser dient.

Das in die Trennkammer 22 aus dem Auspufftopf 12 gelangende Wassei— und Gasgemisch trifft auf das Prall- oder Leitblech 30 auf, wobei eine erste oder primäre Trennung der Gase vom Wasser an diesem Punkt innerhalb des Abschnittes 26 geschieht. Wasser wird durch den Leitkörper 34 daran gehindert, in den Gasauslass 38 zu gelangen. Die Gase können jedoch durch die öffnung 32 und durch die öffnung 36 in den Auslass 38 strömen. Fig. 2, welche eine Schnittansicht der Anlage 10 von Linie 2-2 gemäss Fig. 1 darstellt, lässt erkennen, dass der Leitkörper 34 im wesentlichen Bogenform besitzt und sich unter Abstand innerhalb der Seitenwände 42 der Kammer 22 befindet, derart, dass Abgase zwischen den Seitenwänden 42 und dem

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Leitkörper 34 strömen, nachdem sie die untere Kante des Leitkörpers 34 passieren. Diese Anordnung verhindert in wirksamer Weise, dass Wasser in den Gasauslass 38 gelangt.

Der Abschnitt 28 der Kammer 22 ist ausgebildet, dass ein freier Fluss des Kühlwassers durch einen Wasserauslass 44 gewährleistet ist. Dieser befindet sich am strömungsabwärts befindlichen Ende. Gleichzeitig wird der Wasserpegel innerhalb der Kammer 22 gesteuert bzw. geregelt. Zu diesem Zweck ist eine nach oben stehende Trennwand 46 im Auslass 44 vorgesehen. Die Wand 46 wirkt als Wehr bzw. als Wasserdamm. Am strömungsaufwärts befindlichen Ende des Auslasses 44 ist eine Gastrennwand 48 vorgesehen. Diese erstreckt sich nach unten in den Wasserstrom, welcher von der Kammer 22 durch den Auslass 44 verläuft. Der Auslass 44 ist an ein Auslassrohr 50 angeschlossen, welches so ausgebildet ist, dass es Wasser aus dem die Anlage 10 aufnehmenden Boot durch eine öffnung 52 im Bootsrumpf 54 ableitet.

Der Gasauslass 38 ist an eine Gassammeikammer 56 angeschlossen, wie dies aus Fig. 2 zu ersehen ist. Die Kammer 56 ist an ihrem strömungsabwärts Hegenden Ende mit einer Gasbeschleunigungskammer 58 verbunden, deren Querschnitt allmählich vom strömungsaufwärts befindlichen Ende in Richtung des strömungsabwärts befindlichen Endes abnimmt. Die Kammer 58 ist so ausgebildet, dass ein durch Turbulenzen erzeugter Geschwindigkeitsvertust auf einem Mindestwert gehalten wird. Ihr Querschnitt verringert sich allmählich auf eine Grosse, bei welcher bei einem bestimmten Gasvolumen durch die Kammer 58 ein vorbestimmter Gasgegendruck in der Anlage 10 existiert. Die erzielte Gasgeschwindigkeit bestimmt sich durch das pro Zeiteinheit durchströmende Gasvolumen als auch durch dte Quer-

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schnittsfläche am strömungsabwärts befindlichen Ende.

Das strömungsabwärts befindliche Ende der Beschleunigungskammer 58 ist mit einem Geschwindigkeitsrohr 60 verbunden, welches die mit hoher Geschwindigkeit strömenden Abgase aus der Kammer 58 aufnimmt und diese so leitet und richtet, dass sie mit dem geringsten Maß der Ablenkung die turbulente Grenzschicht der Luft im Bereich des die Anlage aufnehmenden Bootes durchdringen, wenn sich das Boot bewegt. Dies geschieht, wenn das unter Druck stehende Gas aus dem strömungsabwärts befindlichen Ende des Geschwindigkeitsrohres 60 in die Atmosphäre freigelassen wird. Die beste Anordnung ist diejenige, bei welcher das kleinste Profil der rückwärts sich bewegenden (relativ zum vorwärts sich bewegenden Boot) Masse von turbulenter Grenzschicht Luft ausgesetzt ist. Die aus dem Rohr 60 strönnenden Abgase durchdringen die Luftgrenzschtcht in ausreichendem Maße, d.h. so, dass sie über die Einflüsse eines Niederdruckbereiches strömen bzw. gestossen werden, die sich unmittelbar angrenzend am Boot und an der Leeseite desselben befinden.

Die Anlage 10 weist vorzugsweise eine Verdünnungs-Lufteinlassleitung 62 auf, deren strömungsabwärts befindliches Ende vorzugsweise im Nieder- oder Unterdruckbereich angeordnet ist, der sich am strömungsaufwärts befindlichen Ende des Geschwindigkeitsrohres 60 befindet, d.h. am Punkt maximaler Beschleunigung der Gase. Das Rohr 62 ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass durch die Abgase im Geschwindigkeitsrohr 60 während der Perioden geringen Gasvolumens eine Durchdringung hervorgerufen wird, so wenn der an die Anlage 10 angeschlossene Motor im Leerlauf ist. Dieses Phänomen tritt immer dann auf, wenn der Motor läuft. Das strömungsaufwärts befindliche Ende des Verdünnungsrohres 62 ist an die Strönnung

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von Frischluft ausserhalb des Bootes (nicht dargestellt) angeschlossen, wobei diese Frischluft in eine im Bootsrumpf 54 (nicht dargestellt) befindliche öffnung strömt. Die Luft wird durch den Unterdruck am oberen Ende des Rohres 60 in das System bzw. in die Anlage 10 eingesogen und strömt durch das Rohr 62, wobei die Abgase im Rohr 60 in wirksamer Weise verdünnt werden, derart, dass die Bootsinsassen gegenüber giftigen Gasen geschützt und die Umweltvei— schmutzung reduziert ist.

Die Anlage 10 kann über eine geeignete Verrohrung mit den Abgasrohren des Motors (nicht dargestellt) innerhalb des Bootsrumpfes verbunden werden. Nach Wunsch können zwei oder mehrere derartige Anlagen mit den Abgasrohren verbunden sein, die an den Motor des Bootes angeschlossen sind.

Bei Verwendung von zwei Anlagen 10 sind in den meisten Fällen zwei Motoren vorgesehen, wobei je eine Anlage pro Motor eingesetzt ist. Es sei darauf verwiesen, dass der Schalldämpfer 12 und die Wand nicht für die Anlage 10 von wesentlicher Bedeutung sind. Dies trifft in gleicher Weise für das Luftverdünnungsrohr 62 zu. Jedoch sind diese Bauteile im vorliegenden Bauteil vorzugsweise eingesetzt, um die Konzentration toxischer Gase oder Rauchgase zu reduzieren und um die Umweltverschmutzung zu vermeiden.

In Fig. 3 ist ein für die Schiffahrt dienendes Nass-Abgassystem in anderer Lage innerhalb eines Bootsrumpfes dargestellt. Die¹ Verbesserte Anlage 70 ist in Seitenansicht in Verbindung mit dem Motor 72 des Bootes dargestellt. Die Verbindung zwischen der Anlage und dem Motor besteht aus einem Abgasrohr oder aus mehreren Abgasrohren 74. Eine Auslaßsammelleitung 76 ist an ihrem strömungsab-

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AH

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wärts befindlichen Ende mit einem Auspufftopf 78 verbunden.

In Fig. 4 ist die verbesserte Anlage 70 in schematischer Seitenansicht wiedergegeben, wobei zur Darstellung der inneren Merkmale der Anlage 70 Teile gebrochen wiedergegeben sind. So weist der Auspufftopf 78, der als längliche Schalldämpferkammer dargestellt ist, einen Einlass 80, ein erstes Leitprallblech 82 und ein zweites Leit- oder Prallblech 86 auf. Im Prallblech befindet sich in der Mitte eine öffnung 84 nahe des Einlasses 80, während das Prall- oder Leitblech 86 im Bereich des strömungsabwärts befindlichen Endes des Auspufftopfes an der Oberseite desselben angebracht ist. Das Prallblech endet oberhalb der Basis des Auspufftopfes 78, derart, dass eine Auslassöffnung 88 gebildet ist. Der Auspufftopf 78 ist am strömungsaufwärts befindlichen Ende einer das Kühlwasser vom Abgas trennenden Kammer 90 befestigt, die teilweise durch das Prallblech 86 und durch ein vertikales, daran befestigtes Prallblech 92 gebildet ist. Dadurch sind Einlassöffnungen 94 (Fig. 6) gebildet. Das untere Ende des Prallbleches 92 ist an einer Trennplatte 95 gehalten, wie in Fig. 4 dargestellt ist.

Die Kammer 90 weist auch einen Wasserleitkörper 98 auf, der sich unter Abstand oberhalb der Basis der Kammer 90, jedoch unterhalb der Kammeroberseite befindet und welcher unterhalb einer Gasablassöffnung 100 zentri ert ist, um zu verhindern, dass Wasser in diese öffnung gelangt. Der Leitkörper 98 besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen, an den Enden offenen Rohrkörper, der sich in Längsrichtung innerhalb der Kammer 90 erstreckt und mit Hilfe des Prallkörpers 92 und nahe des rückwärtigen Endes der Kammer 90 mittels eines entsprechenden vertikalen Prallkörpers 102 fixiert ist, und Auslassöffnungen 104 (Fig. 5) aufweist. Der Leitkörper 98 ist entlang der

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unteren Seite aufgeschnitten, so dass Gase nicht nur durch die Länge des Rohrkörpers strömen können, sondern auch unterhalb der Seiten entweichen und in die Auslassöffnung 100 abziehen können. Der Leitkörper 98 ist zwischen dem Prallkörper 86 und dem inn wesentlichen identischen Prallkörper 106 unter Abstand befestigt. Die beiden Prallkörper sind im allgemeinen hutförmig ausgebildet, wobei der untere Teil abgeschnitten ist. Der Prallkörper 106 erstreckt sich in Richtung der Basis der Kammer 90 nach unten gerichtet, so dass ein Luftdamm im Bereich 108 besteht. Der Prallkörper 102 ist an seinem unteren Ende an einer Trägerplatte 110 befestigt, welche der Platte 96 gleicht, und an seinem oberen Ende am Prallkörper oder Leitkörper 106. Das untere Ende der Leit- oder Prallplatte 106 befindet sich unter dem oberen Ende der untersten öffnung 104, wodurch der Luftdamm 108 gebildet ist. Eine Wassersammeikammer 112 ist in einer das strömungsabwärts befindliche Ende der Kammer 90 umgebenden Weise befestigt und weist einen Bereich auf, dessen Querschnitt abnimmt und dessen unterer Teil einen Wasserdamm 114 bildet. Das strömungsabwärts befindliche Ende der Kammer 112 ist an einem Wasserauslassrohr 116 befestigt, das sich durch die Bootshülle 118 erstreckt, so dass Wasser aus der Anlage 70 abgelassen werden kann.

Wenn das Gemisch von kühlendem Wasser und Abgasen aus dem Bootsmotor 72 durch die Rohre 74 und 76 in die Anlage 70 gelangt, dann strömt das Gemisch zunächst durch den Einlass 80 in den Auspufftopf 78, dann durch die in der Mitte befindliche öffnung 84 des Prallkörper 82 und nachfolgend in die Auslassöffnung 80 im Prall- oder Leitblech 86, derart, dass das Gemisch Einlassöffnungen 94 des Prallbleches 92 in der Wassertrennkammer 90 passiert. Das der beschriebenen Bahn folgende Gemisch von Wasser und Abgasen wird in der

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Kammer 90 getrennt, wobei die Gase nach oben zum oberen Gasauslass 100 streichen. Das Wasser tritt durch die untere Auslassöffnung 104 im Prallblech 102 aus, wobei das Niveau des Wassers in der Kammer 90 durch den Wasserdamm 114 bestimmt wird. Der Luftdamm 108 erstreckt sich nach unten in das Wasser in der Wassei— sammelkammer 112, um zu verhindern, dass Luft durch das Wasserauslassrohr 116 nach aussen gelangt. Stattdessen werden die Gase durch die obere öffnung 104 zur Auslassöffnung 100 geleitet.

Eine Luftsammeikammer 120, welche aus einem im wesentlichen zylindrischen hohlen Rohr besteht, ist an die öffnung 100 angeschlossen und erstreckt sich von dieser nach oben. Das strömungsabwärts befindliche Ende der Kammer 120 ist an das strömungsaufwärts befindliche Ende einer Gasbeschleunigungskammer 122 angeschlossen, deren Querschnitt am strömungsaufwärts befindlichen Ende grosser ist als am strömungsabwärts befindlichen Ende, d.h. auf wenigstens einem Teil der Länge allmählich verjüngend verläuft. Ein Gasbeschleunigungsrohr 124 ist am strömungsabwärts befindlichen Ende der Kammer 122 angeschlossen und ist an seinem strömungsabwärts befindlichen Ende in erwünschter Weise ausgebildet, um die Durchdringung durch Abgase zu erleichtern, welche von dort die turbulente Grenzschicht der den Bootsrumpf 118 umgebenden Luft passieren, wenn sich das Boot mit der Anlage 70 bewegt. Das Rohr 124 ist in der in Fig. 7 schematisch dargestellten Weise am strömungsabwärts befindlichen Ende ausgebildet. So ist das Rohr 124 gemäss Darstellung abgeflacht und in horizontaler Richtung länglich ausgebildet. Ausserdem weist es ein Paar Luftverdünnungseinlassrohre 126 auf, die sich vom Rohrkörper erstrecken. In Fig. 4 ist eines der Einlassrohre 126 dargestellt, welche sich im Niederdruckbereich des Rohres

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124 in dessen oberes Ende erstrecken. Das strömungsaufwärts liegende Ende des Rohres 126 erstreckt sich unter einem Winkel von der Kammer 122 und kann die Bootshülle 118 durchstossen bzw. oberhalb derselben angeordnet sein, um den Einlass von Luft bzw. Luftdurchsatz zu erleichtern. Das Rohr 126 ist so angeordnet, dass sein strömungsabwärts befindliches Ende im vorstehend genannten Niederdruckbereich am oberen Ende des Rohres 124 endet. Dies erleichtert es, Luft dur ch das Rohr 126 in das Geschwindigkeitsrohr 124 zu ziehen, selbst dann, wenn der Motor 72 mit geringer Drehzahl oder im Leerlauf läuft. Wie vorstehend angedeutet ist, können ein Rohr oder mehrere Rohre 126 unter Abstand im Rohr 124 vorgesehen sein.

Eine modifizierte Ausführungsform der Gassammeikammer, der Gasbeschleunigungskammer, des Beschleunigungsrohres und der zur Verdünnung dienenden Einlasskomponenten des Abgassystems nach der Erfindung ist schematisch in den Fig. 8-12 dargestellt. Fig. 8, welche eine schematische vertikale Schnittansicht darstellt, gibt eine Gassammelkammer 130 wieder, welche einen von einem Gasaustritt ausgehenden beginnenden Teil 132 aufweist. So handelt es sich um den Gasaustritt bzw. Auslass 38 in der Anlage 10 bzw. um den Auslass 100 in der Anlage 70. Der Teil 132 endet in einem ersten Abschnitt in einem Beschleunigungsteil 134, welcher bezüglich des Teils 132 einen etwas reduzierten Durchmesser besitzt und normalerweise nur in denjenigen Anlagen verwendet wird, welche Motoren mit grösseren PS-Zahlen verwenden. Die Kammer 130 weist strömungsäbwärts des Beschleunigungsteils 134 einen Sammelteil 136 auf. Der Querschnitt des Sammelteils 136 nimmt in Richtung des strömungsäbwärts befindlichen Endes ab, wie in Fig. 8 dargestellt ist.

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Der Teil 136 ist an seinem strömungsabwärts befindlichen Ende mit einer Gasbeschleunigungskammer 140 verbunden, die in Fig. 9 dargestellt ist und welche gemäss Fig. 8 gekrümmt verläuft. Sie weist einen oberen Teil von abnehmendem Querschnitt auf. Die Kammer 140 ist in drei parallele, in Längsrichtung sich erstreckende Kammern oder Abteile unterteilt, welche je ein Paar von Beschleunigungsabteilen 142 zu beiden Seiten eines in der Mitte befindlichen Hochgeschwindigkeits-Beschleunigungsabteil 144 darstellen. Diese aus drei Kammern oder Abteilen bestehende Unterteilung der Kammer 140 ist durch ein Paar paralleler, in Längsrichtung sich erstreckender Wandkörper gebildet, wie in Fig. 9 dargestellt ist.

Die Kammer bzw. das Abteil 144 weist eine Druckaufbauklappe 148 auf, wie in Fig. 8 dargestellt ist. Das Ventil bzw. die Klappe 148 erstreckt sich über die Breite des Abteils 144 und ist in Längsrichtung gekrümmt, derart, dass die Klappe den Strom von Gasen durch das Abteil 144 blockiert, mit Ausnahme des Zeitpunktes, an welchem die Gase ausreichend hohen Druck besitzen, um die Klappe 148 zu biegen, derart, dass sie den Durchgang öffnet. Die Klappe 148 kann aus jedem geeigneten Material gefertigt werden, so aus einem flachen Federstahl oder dergleichen. Mit Hilfe dieser Anordnung gelangen bei geringen Abgasgeschwindigkeiten die Abgase aus der Sammelkammer 130 lediglich durch die Abteile 142 in die Beschleunigungskammer und passieren diese. Wenn jedoch der Motor, an den das Abgassystem angeschlossen ist, mit höherer Drehzahl und Geschwindigkeit läuft und ausreichend Druck der in die Kammer 130 gelangenden Gase besteht, dann biegt sich die Klappe 148. Auf diese Weise gelangen die Gase auch durch das in der Mitte befindliche Abteil 144. Die drei Abteile oder Kammern 142 und 144 sind auch in Fig. 10 dargestellt.

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Die Beschleunigungskammer 140 geht an ihrem strömungsabwärts befindlichen Ende in ein Beschleunigungsrohr 150 über (Fig. 8). Das Beschleunigungsrohr 150 wird durch parallele Wände 152 in drei in Längsrichtung sich erstreckende Abteile oder Kammern unterteilt, nämlich in ein Paar seitlicher Abteile 154 und ein in der Mitte befindliches Abteil 156. Ein zylindrisches Luftverdünnungseinlassrohr 160 befindet sich in jedem Abteil 154 jeweils am oberen Ende des Beschleunigungsrohres 150. Das bedeutet, dass das strömungsabwärts befindliche Ende jedes Rohres 160 am strömungsaufwärts befindlichen Ende des Rohres 150 endet, insbesondere am strömungsaufwärts befindlichen Ende der Abteile 154. Jedes Rohr 160 erstreckt sich strömungsaufwärts gerichtet zum Zwecke des Anschlusses an eine Zuführung von Aussenluft, also von Luft, die ausserhalb des Abgassystems besteht. Jedes Rohr 160 verläuft durch den strömungsabwärts befindlichen Teil der Kammer 140, wie in Fig. 12 dargestellt ist. So strömen die Abgase parallel zu jedem Rohr 160 im gebogenen Teil der Kammer 140. Die Grenzschicht der Abgase im Bereich der Aussenseite jedes Rohres 160 in der Kammer 140 wird jedoch am strömungsabwärts befindlichen Ende jedes Rohres 160 entlang des Umfanges getrennt, derart, dass ein Unterdruckbereich in diesem Punkt entsteht, so dass an diesem Ende ein maximaler Sog erzeugt wird. Dieser zieht Aussenluft durch jedes Rohr 160 und bewirkt, dass die durch die Rohre 160 strömende Luft mit dem Hauptstrom der Abgase vermischt wird und diesen Hauptstrom wirksam verdünnt, bevor das Gemisch das Auslassrohr 150 verlässt. Bei niederer Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl ist es insbesondere von Bedeutung, dass eine Luftverdünnung der Abgase erreicht wird. Es hat sich herausgestellt, dass beispielsweise ein einer Wassersäule von 28,5 mm äquivalenter Sog am strömungsabwärts befindlichen Ende jedes Rohres 160

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bei einem Abgassystem nach der Erfindung erzielbar ist, wenn eine Abgasgeschwindigkeit von 13,7 m pro Sekunde besteht. Die durch die Rohre 160 erzeugte Sogwirkung ist also beträchtlich.

Die nachfolgenden Beispiele zeigen die Wirkungsweise der Anlage 70 unter Verwendung der Bauteile nach Fig. 8-12 und verdeutlichen, auf welche Weise Abgase oder Auspuffgase von Kühlwasser getrennt werden, nachfolgend auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden, verdünnt werden und derart ausgestrahlt oder ausgestossen werden können, dass sie nicht zu dem Boot zurückkehren oder zurückströmen, in welchem die Anlage installiert ist.

Ein 225 SAE-PS Bootsmotor (von 4,95 I Volumen), welcher mit 1000 Umdrehungen pro Minute läuft, besitzt einen Auspuffgasstrom von 4,98 m /min, welcher die Anlage 70 unter Verwendung der Bauteile nach Fig. 8-12 verlässt. Bei 4000 Umdrehungen pro Minute

sollte der Motor einen Abgas- oder Auspuffstrom von 19,96 m /min besitzen. Der Wert von 4000 Umdrehungen pro Minute gibt eine Bootsgeschwindigkeit (Kabinenkreuzer) von etwa 53 km/h wieder, wobei eine rechnerische Auspuffgasgeschwindigkeit von 73,8 m/sec oder

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292,8 kp/m besteht. Die mit 1000 Umdrehungen pro Minute laufende Maschine erzeugt eine Bootsgeschwindigkeit von 13,6 km/h, wobei eine rechnerische Auspuffgasgeschwindigkeit von 24,85 m/sec bzw.

39,04 kp/m besteht. Eine Untersuchung des Motors bei einer Geschwindigkeit von 4000 Umdrehungen pro Minute und bei Verwendung

einer Sammelkammeröffnung von 20,25 cm ergab eine Auspuffgasgeschwindigkeit von 67,1 m/sec, welcher Wert sehr nahe am theoretischen Wert liegt. Diese Auspuffgasgeschwindigkeit reicht aus, um die Auspuffgase, wenn diese über das Gasgeschwindigkeitsrohr in

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Form eines schmalen, horizontal abgeflachten Streifens geformt sind, die Grenzschicht von Luft ausreichend durchdringen zu lassen, welche das sich schnell bewegende Boot (etwa 51 km/h) umgibt. Dabei wird verhindert, dass die Abgase in das offene rückwärtige Heck oder Ende des Bootes wieder eindringen.

Ein Bootsmotor mit 233 SAE-PS (5,75 I Volumen) erzeugt bei Anschluss an einem in einem Kabinenkreuzer installierten verbesserten Auspuffsystem nach der Erfindung einen Auspuffgasstrom von

5,80 m /min bei 10O0 Umdrehungen pro Minute. Bei 4000 Umdrehun-

gen pro Minute erzeugt der Motor einen Abgasstrom von 23,2 m /min.

Der Gasstrom von 23,2 m /min spiegelt eine Auspuffgasgeschwindig-

2
keit von 76,2 m/sec oder 370,9 kp/m wieder, während der Strom

von 5,80 m /min eine Abgasgeschwindigkeit von 25,6 m/sec oder

2
39 kp/m wiederspiegelt.

Wenn ein Bootsmotor von 350 SAE-PS (7,45 I Inhalt bzw. Volumen) an das verbesserte Auspuffsystem nach der Erfindung angeschlossen ist, und bei 4000 Umdrehungen pro Minute und mit einer Bootsgeschwindigkeit (Kabinenkreuzer) von 64,4 km/h läuft, dann sollte die Auspuffgasgeschwindigkeit durch einen Auslass der Gassammel-

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kammer von 25,67 cm etwa 30 m /min betragen, d.h. 74,1 m/sec

oder 1040 kp/m betragen. Untersuchungen haben ergeben, dass die Gasgeschwindigkeit bei 4000 Umdrehungen pro Minute 75 m/sec betrug und sehr nahe an der errechneten Geschwindigkeit lag, d.h. in einem Bereich bestand, in welchem der Rücklauf der Auspuffgase in den Kabinen-Motorkreuzer vollständig unterbunden wurde.

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ZX,

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

11 . J Auspuffanlage für mit Motorantrieb versehene Boote, insbesondere Nassabgasanlage mit einer das Abgas vom Kühlwasser trennenden Kammer, welche einen Kühlwasser- und Abgaseinlass aufweist, mit einem strömungsabwärts des Einlasses befindlichen Wasserauslass und mit einem oberhalb des Niveaus des Einlasses und des Wasserauslasses befindlichen Gasauslass, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wasserleitkörper (34) innerhalb der Trennkammer (22) oberhalb des Niveaus des Einlasses (20) und des Wasserauslasses (44), jedoch unterhalb des Gasauslasses (38) angeordnet ist, um Wasser in vom Gasauslass (38) abgewandter Richtung abzuleiten, während Gas den Gasauslass passieren kann, dass ein Gasdamm (48) innerhalb des Wasserauslasses (44) angeordnet ist, um den Durchlass von Gas aus der Kammer (22) durch den Wasserauslass zu blockieren, dass eine Gassammeikammer (56) an den Gasauslass (38) angeschlossen ist und einen vorbestimmten Querschnitt besitzt, dass ein zur Gasbeschleunigung und zur Strömungsformgebung des Gases dienender Leitkörper (58) an das strömungsabwärts befindliche Ende der Gassammeikammer (56) angeschlossen ist und einen Teil aufweist, welcher strömungsabwärts gerichtet allmählich verengt ist, um einen vorbestimmten Gegendruck im Auspuffsystem zu erzielen, wobei ein Endteil (60) an den Körper (58) angeschlossen und gestaltet ist, derart, dass die aus dem Endteil austretenden Gase die turbulente Grenzschicht von Luft am Aussenumfang eines sich bewegenden Bootes durchdringen und aus-

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reichend weit im Abstand vom Boot ausgestossen werden, um zu vei— hindern, dass sie infolge des sogenannten "Kombiwagen"-Effektes in den rückwärtigen Teil des Bootes zurückströmen.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Gasbeschleunigung und zur Strömungsformung dienende Körper eine Gasbeschleunigungskammer (58) aufweist, die am strömungsabwärts befindlichen Ende der Gassammeikammer (56) angeschlossen und mit dem sich verjüngenden Teil ausgestattet ist, und dass der Endteil aus einem Gasbeschleunigungsrohr (60) besteht, das an das strömungsabwärts befindliche Ende der Gasbeschleunigungskammer angeschlossen ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an die die Abgase vom Kühlwasser trennende Kammer (22) eine Einrichtung (20; 12) angeschlossen ist, um den Auspufflärm zu dämpfen.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auspuffdämpfe reinrichtung aus einer im Wassei— und Gaseinlass (20) nach unten abstehenden Sperre (24) besteht, die sich in das in die Trennkammer (22) strömende Wasser bei Betrieb der Anlage erstreckt.

5. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auspuffschalldärnpfungseinrichtung aus einer Schalldämpferkammer (12) besteht, die am strömungsaufwärts befindlichen Ende an die die Auspuffgase vom Wasser trennende Kammer (22) angeschlossen ist.

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6. Anlage nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftverdünnungsrohr den Endteil (60) schneidet, um eine Vermengung mit den den Endteil passierenden Abgasen zu erzielen.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des Luftverdünnungsrohres strömungsaufwarts des strönnungsabwärts befindlichen Endes des Endteils an diesem angeschlossen ist.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass nahe des Wasserauslasses ein Wasserdamm (46) angeordnet ist, um das Niveau des Wassers in der Trennkammer (22) zu steuern, und dass an den Wasserauslass ein Wasserauslassrohr (50) angeschlossen ist.

9. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das strönnungsabwärts befindliche Ende des Luftverdünnungsrohres den Bereich der Verbindung zwischen dem sich verjüngenden Teil und dem Endteil des zur Gasbeschleunigung und zur Strömungsformung dienenden Leitungskörpers schneidet.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der sich verjüngende Teil kurvenförmig ausgebildet ist.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der schräg zuläufende Teil mehrere in Längsrichtung sich erstreckende Kanäle aufweist, von welchen wenigstens einer ein Ventil (148) besitzt, und dass das Ventil normalerweise den Kanal blockiert, jedoch bei einem vorbestimmten Auspuffgasdruck öffnet.

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12. Anlage nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil aus einem gekrümmten, flachen Federkörper besteht, der sich im gekrümmten Teil des Gasbeschleunigungsleitungskörpers befindet, wobei der strömungsaufwärts liegende Teil des Ventils am Leitungskörper fixiert ist, während das strömungsabwarts
liegende Ende des Ventils unter dem Auspuffgasdruck öffnet, wenn dieser Druck einen vorbestimmten Wert erreicht.

13. Anlage nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Gasbeschleunigungsleitung in einem Teil der Gassammeikammer angeordnet ist, dass eine zweite Gasbeschleunigungsleitung an das strömungsabwarts befindliche Ende der Gassammelkammer angeschlossen ist, und dass die zweite Leitung
kurvenförmig verlaufend sich verjüngt, derart, dass deren Querschnitt am strömungsabwarts befindlichen Ende abnimmt.

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