DE2703648B2

DE2703648B2 - Auspuffanlage für mit Motorantrieb versehene Boote

Info

Publication number: DE2703648B2
Application number: DE2703648A
Authority: DE
Inventors: Earl W. Fort Lauderdale Fla. Harbert (V.St.A.)
Original assignee: Whittaker Corp
Current assignee: Bertram-Trojan Inc (ndgesd Staates Delaware)
Priority date: 1976-05-05
Filing date: 1977-01-28
Publication date: 1979-03-29
Also published as: FR2350463B1; DE2703648A1; JPS52135191A; CA1057200A; GB1511215A; IT1071791B; US4019456A; JPS6250358B2; AU2119677A; DE2703648C3; FR2350463A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Auspuffanlage nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Die meisten Auspuffanlagen mit Trenneinrichtung für Kühlwasser und Abgase unterliegen einem ernsten Problem, welches darin besteht, daß die Abgase die Neigung besitzen, in das Bootsheck zurückzuströmen. Dies trifft insbesondere auf sogenannte Motorkreuzer und Motorsegler zu, bei welchen die Rückseite bzw. das Heck nicht vollständig geschlossen ist. Wenn sich derartige Boote mit bestimmter Geschwindigkeit bewegen, dann strömt eine turbulente Grenzschicht von Luft entlang der beiden 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 dieses Niederdruckes angesogen und gelangen aus dem Niederdruckbereich leicht in das offene Heck des Bootes, wodurch die Bootsbesatzung in Gefahr gerät oder Unannehmlichkeiten ausgesetzt ist. Dieser Effekt ist als »Kombiwagen«-Effekt bekannt, da er auch insbesondere bei Kombiwagen auftritt und normalerweise ausschließt, daß deren rückseitige Fenster während der Fahrt geöffnet werden können. Die an den Spiegel des Bootes strömenden Gase gelangen auch leicht in das Innere des Bootes, wenn dieses im Wasser rückwärts fährt, d. h. daß die Gefahr der Abgasvergiftung sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsfahrt besteht.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Auspuffanlage der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß die Abgase so ausgestoßen werden, daß eine mit der Gefahr der Abgasvergiftung verbundene Rückströmung der Abgase in das Boot verhindert wird. Es soll insbesondere verhindert werden, daß die Abgase in den unvermeidlich im Bereich des Spiegels eines Bootes während der Fahrt bestehenden Niederdruckbereich zurückströmen und aus diesem Bereich in das Innere des Bootes gelangen können.

Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1.

Mit Hilfe der Auspuffanlage ist sichergestellt, daß die Abgase nach ihrer Trennung vom Kühlwasser ausrei-

chende Beschleunigung erfahren und gerichtet ausgestoßen werden, derart, daß sie die an den Seiten des sich bewegenden Bootes existierenden, im allgemeinen turbulenten Grenzschichten durchstoßen und somit den unmittelbaren Einflußbereich des Bootes verlassen. Die Auspuffanlage ist also geeignet, den Abgasstrom derart zu formen und zu richten, daß diese mit ausreichender Kraft von den Seiten des Bootes nach außen gestoßen werden. Obwohl unmittelbar hinter dem sich vorwärts bewegenden Boot ein Niederdruckbereich besteht, werden die Abgase mit Hilfe der Auspuffanlage ausreichend weit vom Boot abgewandt ausgestoßen, so daß sie nicht mehr in den Niederdruckbereich zurückströmen und von dort in das Heck des Bootes gelangen können. is

Die vorteilhafte Wirkungsweise der Auspuffanlage wird erreicht, 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 auch nicht erforderlich, daß die Abgase unterhalb des Wasserspiegels ausgestoßen werden, was im allgemeinen äußerst starke Gegendrücke auslösen und die Leistung des Motors beeinträchtigen würde.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.

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

F i g. 1 ist eine schematische Seitenansicht eii.-er Auspuffanlage nach einer ersten Ausführungsform,

F i g. 2 ist eine schematische Schnittansicht von Linie 2-2in Fig. 1,

Fig.3 ist eine schematische Seitenansicht einer Auspuffanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform unter Darstellung der Befestigungen an einem Bootsmotor innerhalb eines Bootsrumpfes,

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

F i g. 5 ist eine schematische Schnittansicht von Linie 5-5 in F i g. 4,

F i g. 6 ist eine schematische Schnittansicht von Linie 6-6 in F i g. 4,

F i g. 7 ist eine schematische Vorderansicht des in F i g. 4 dargestellten, die beschleunigten Abgase aufnehmenden Rohres, in welches zwei Luftrohre zum Einleiten von Frischluft münden,

F i g. 8 ist eine schematische, vertikale Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Beschleunigungskammer mit den die Abgase sammelnden, beschleunigenden und in der Strömung formenden Bauteile,

F i g. 9 ist eine teilweise gebrochen wiedergegebene Draufsicht der Bauteile von F i g. 8,

F i g. 10 ist eine schematische Schnittansicht von Linie 10-10in Fig.9,

Fig. 11 ist eine schematische Ansicht in Richtung des strömungsabwärts befindlichen Endes der Anordnung nach F i g. 8,

F i g. 12 ist eine schematische Schnittansicht von Linie 12-12inFig.ll.

In F i g. 1 ist eine für Wasserfahrzeuge vorgesehene Auspuffanlage 10 dargestellt. Diese weist einen Auspufftopf 12 auf, in welchen ein Einlaß 14 mündet. Der Einlaß 14 leitet ein Gemisch von Motorabgasen und Kühlwasser in den Auspufftopf 12 ein. Am strömungsabwärts befindlichen Ende des Auspufftopfes befindet sich ein einzelner Auslaß 16, welcher am unteren Teil des Auspufftopfes angesetzt ist und ausreichend kleinen Durchmesser besitzt, derart, daß er im wesentlichen konstant mit Wasser gefüllt bleibt, wenn die Auspuffanlage 10 in Betrieb ist

An den Auslaß 16 grenzt ein Rohrteil 18 an, welches an seinem strömungsabwärts befindlichen Ende einen Teil eines Einlasses 20 einer Kammer 22 zum Trennen von Abgas und Wasser bildet Die Kammer 22 ist am Einlaß 20 mit einer nach unten stehenden Wand 24 versehen, welche als Schallsperre dient; die Wand 24 erstreckt sich nach unten in das den Einlaß 20 passierende Wasser. Somit verhindert die Wand 24 eine Luftverbindung zwischen dem Auspufftopf 12 und der Kammer 22.

Die Kammer 22 ist mit Hilfe eines vertikalen Prallbleches 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 horizontal gerichteten Wasserleitkörpers 34 erstreckt Dieser ist innerhalb des Trennabschnitts 26 befestigt Das Prallblech 30 weist außerdem eine Öffnung 36 oberhalb des Wasserleitkörpers 34 auf. Angrenzend dazu ist ein Gasauslaß 38 vorgesehen, der sich in einem oberen Ende des Trennabschiiitts 26 befindet (F i g. 1), d. h. oberhalb des Wasserleitkörpers 34. Das Prallblech 30 ist des weiteren mit einer Öffnung 40 versehen, die sich am unteren Ende des Prallblechs befindet und als Durchlaß für Wasser dient.

Das in die Kammer 22 aus dem Auspufftopf 12 gelangende Wasser- und Gasgemisch trifft auf das Prallblech 30 auf, wobei an diesem Punkt innerhalb des Trennabschnittes 26 eine erste Trennung der Abgase vom Wasser geschieht Wasser wird durch den Wasserleitkörper 34 daran gehindert, in den Gasauslaß 38 zu gelangen. Die Abgase können jedoch durch die Öffnung 32 und durch die Öffnung 36 in den Gasauslaß 38 strömen. F i g. 2 läßt erkennen, daß der Wasserleitkörper 34 im wesentlichen Bogenform besitzt und sich unter Abstand innerhalb der Seitenwände 42 der Kammer 22 erstreckt, derart, daß die Abgase zwischen den Seitenwänden 42 und dem Wasserleitkörper 34 strömen, nachdem sie die untere Kante des Wasserleitkörpers passiert haben. Diese Anordnung verhindert in wirksamer Weise, daß Wasser in den Gasauslaß 38 gelangt.

Der Trennabschnitt 28 der Kammer 22 ist so ausgebildet, daß ein freier Durchfluß 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 sich erstreckende Trennwand 46 im Wasserauslaß 44 vorgesehen. Die Trennwand 46 wirkt als Wehr bzw. als Wasserdamm. Am strömungsaufwärts befindlichen Ende des Wasserauslasses 44 ist eine Gastrennwand 48 vorgesehen. Diese erstreckt sich nach unten in den Wasserstrom, welcher von der Kammer 22 durch den Wasserauslaß 44 verläuft. Der Wasserauslaß 44 ist an ein Auslaßrohr 50 angeschlossen, welches so ausgebildet ist, daß es Wasser aus dem die Auspuffanlage ΙΟ aufnehmenden Boot durch eine Öffnung 52 im Bootsrumpf 54 ableitet.

Der Gasauslaß 38 ist an eine Gassammeikammer 56 angeschlossen, wie aus Fig.2 zu ersehen ist. Die Gassammeikammer 56 ist an ihrem strömungsabwärts liegenden Ende mit einer das Gas beschleunigenden

Beschleunigungskammer 58 verbunden, deren Querschnitt allmählich vom strömungsaufwärts befindlichen Ende in Richtung des strömungsabwärts befindlichen Endes abnimmt. Die Beschleunigungskammer 48 ist so ausgebildet, daß ein durch Turbulenzen erzeugter Geschwindigkeitsverlust auf einem Mindestwert gehalten wird. Ihr Querschnitt verringert sich allmählich auf eine Größe, bei welcher bei einem bestimmten Gasvolumen durch die Beschleunigungskammer 58 ein vorbestimmter Gasgegendruck in der Auspuffanlage 10 existiert. Die erzielbare Geschwindigkeit bestimmt sich durch das pro Zeiteinheit durchströmende Gasvolumen als auch durch die Querschnittsfläche am strömungsabwärts befindlichen Ende.

Das siröffiungsäbwäris befindliche Ende der Beschleunigungskammer 58 ist an ein Rohr 60 angeschlossen, welches die mit hoher Geschwindigkeit anströmenden Abgase aus der Beschleunigungskammer 58 aufnimmt und sie so leitet, daß sie mit dem geringsten Maß der Ablenkung die turbulente Grenzschicht der Luft im Bereich der Außenbordwand des die Auspuffanlage enthaltenden Bootes durchdringen, wenn sich das Boot bewegt Dies geschieht, wenn das unter Druck stehende Abgas aus dem strömungsabwärts befindlichen Ende des Rohrs 60 in die Atmosphäre freigelassen wird. Die beste Anordnung ist diejenige, bei welcher ein kleinstes Profil bzw. ein kleinster Querschnitt von Abgasen der rückwärts (relativ zum vorwärts sich bewegenden Boot) sich bewegenden Maße turbulenter Grenzschicht-Luft ausgesetzt ist Die aus dem Rohr 60 austretenden Abgase durchdringen die Luftgrenzschicht außerhalb des Bootes in ausreichendem Maße, d. h. so, daß sie über die Einflüsse eines Niederdruckbereiches strömen, der sich unmittelbar angrenzend am Boot und an der Leeseite desselben befindet.

Die Auspuffanlage 10 weist vorzugsweise ein zur Verdünnung der Abgase dienendes Luftrohr 62 auf, dessen strömungsabwärts befindliches Ende im Niederoder Unterdruckbereich der Abgase angeordnet ist, also im strömungsaufwärts befindlichen Ende des Rohrs 60 am Punkt maximaler Beschleunigung der Gase. Das Luftrohr 62 ist so ausgestaltet daß insbesondere im Leerlauf des Motors eine gute Luftdurchsetzung oder Durchdringung der Abgase hervorgerufen ist. Das strömungsaufwärts befindliche Ende des Luftrohres 62 ist an die Strömung von Frischluft außerhalb des Bootes (nicht dargestellt) angeschlossen, wobei diese Frischluft in eine im Bootsrumpf 54 befindliche (nicht dargestellte) öffnung strömt Die Luft wird durch den Unterdruck am oberen Ende des Rohrs 60 angesogen und strömt durch das Luftrohr 62, derart, daß die Abgase im Rohr 60 in wirksamer Weise verdünnt werden und die Bootsinsassen gegenüber giftigen Gasen geschützt sind. Auch ist die Gefahr der Umweltverschmutzung reduziert

Die Auspuffanlage 10 ist über eine geeignete Verrohrung mit den Abgasrohren des Motors (nicht dargestellt) innerhalb des Bootsrumpfes 54 verbunden. Es können zwei oder mehrere derartige Auspuffanlagen mit den an den Motor des Bootes angeschlossenen Abgasrohren verbunden sein.

Bei Verwendung von zwei Auspuffanlagen 10 sind in den meisten Fällen zwei Motoren vorgesehen, wobei je eine Auspuffanlage pro Motor eingesetzt ist Der Auspuff topf 12 und die Wand 24 sind für die Auspuffanlage 10 nicht von wesentlicher Bedeutung; dies trifft in gleicher Weise für das Luftrohr 62 zu. Jedoch sind diese Bauteile im vorliegenden Ausführungsbeispiei vorzugsweise eingesetzt, um die Konzentration toxischer Gase oder Rauchgase zu reduzieren und um eine Umweltverschmutzung zu vermeiden.

In F i g. 3 ist ein für Wasserfahrzeuge dienendes, in anderer Lage innerhalb eines Bootsrumpfes angeordnete Auspuffanlage 70 dargestellt. Die Verbindung zwischen der Auspuffanlage und dem Motor 72 besteht aus einem Abgasrohr 74 oder aus mehreren derartigen Abgasrohren. Eine Auslaßsammelleitung 76 ist an ihrem strömungsabwärts befindlichen Ende mit einem Aus-ο puff topf 78 verbunden.

Der Auspufftopf 78 (F i g. 4) der Auspuffanlage weist einen Einlaß 80, ein erstes Prallblech 82 und ein zweites Prallblech 86 auf. Im Prallblech 82 befindet sich in mittiger Lage eine öffnung 84, während das Prallblech 5 86 im Bereich des strömungsabwärts befindlichen Endes des Auspufftopfes 78 angebracht ist Das Prallblech 86 endet oberhalb des Bodens 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, welche teilweise durch das Prallblech 86 und durch ein vertikales, daran befestigtes Prallblech 92 gebildet ist. Dadurch sind Einlaßöffnungen 94 (F i g. 6) gebildet. Das untere Ende des Prallbleches 92 ist an einer Trennplatte 95 gehalten, wie in F i g. 4 dargestellt ist.

Die Kammer 90 weist auch einen Wasserleitkörper 98 auf, der sich unter Abstand oberhalb des Bodens der Kammer 90, jedoch unterhalb der Kammeroberseite befindet und welcher bezüglich eines Gasauslasses 100 zentriert ist, um zu verhindern, daß Wasser in diesen Gasauslaß gelangt. Der Wasserleitkörper 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 Prallblechs 92 und nahe des rückwärtigen Endes der Kammer 90 mittels eines entsprechenden vertikalen Prallbleches 102 fixiert ist und Auslaßöffnungen 104 (F i g. 5) aufweist. Der Wasserleitkörper 98 ist entlang der unteren Seite offen, so daß Gase nicht nur entlang des Rohrkörpers strömen, sondern auch unterhalb der Seitenkante entweichen und in den Gasauslaß 100 abziehen können. Der Wasserleitkörper 98 ist zwischen dem Prallblech 86 und einer Gastrennwand 106 unter Abstand befestigt. Die Gastrennwand 106 erstreckt sich in Richtung des Bodens der Kammer nach unten gerichtet so daß im Bereich 108 eine Gasbarriere gebildet ist. Das Prallblech 102 ist am unteren Ende an einer Trägerplatte 110 befestigt welche der zur Befestigung des Prallblechs 86 dienenden Trägerplatte % gleicht. Am oberen Ende ist das Prallblech 102 an der Gastrennwand 106 befestigt Das untere Ende dei Gastrennwand 106 befindet sich unterhalb des oberer Endes der untersten Auslaßöffnung 104, wodurch die Gasbarriere im Bereich 108 gebildet ist Eine Wasser sammelkammer 112 ist in einer das strömungsabwärü befindliche Ende der Kammer 90 umgebenden Weise befestigt und weist einen Bereich auf, dessen Querschnitt abnimmt und dessen unterer Teil einer

M) Wasserdamm 114 bildet Das strömungsabwärts befindliche Ende der Wassersammeikammer 112 ist an einerr Wasserauslaß 116 befestigt, welcher sich durch der Bootsrumpf 118 erstreckt, so daß Wasser aus dei Auspuffanlage 70 abgelassen werden kann.

h5 Wenn das Gemisch von kühlendem Wasser unc Abgasen aus dem Motor 72 durch das Abgasrohr 74 unc durch die Auslaßsammelleitung 76 in die Auspuffanlage 76 gelangt dann strömt das Gemisch zunächst durch

den Einlaß 80 in den Auspufftopf 78, dann durch die in der Mitte befindliche öffnung 84 des Prallblechs 82 und nachfolgend in die Auslaßöffnung 88 im Prallblech 86, derart, daß das Gemisch die Einlaßöffnung 94 des Prallbleches 92 in der Kammer 90 passiert. Das der beschriebenen Bahn folgende Gemisch von Wasser und Abgas wird in der Kammer 90 getrennt, wobei die Gase nach oben zum Gasauslaß 100 streichen. Das Wasser tritt durch die untere Auslaßöffnung 104 in Prallblech 102 aus, wobei das Niveau des Wassers in der Kammer 90 durch den Wasserdamm 114 bestimmt wird. Der als Gassperre dienende Bereich 108 erstreckt sich nach unten in das Wasser in der Wassersammeikammer 112, um zu verhindern, daß Luft durch den Wasserauslaß 116 nach außen gelangt. Statt dessen werden die Gase durch die Auslaßöffnung 104 zum Gasauslaß 100 geleitet.

Eine Gassammeikammer 120, welche aus einem im wesentlichen zylindrischen hohlen Rohr besteht, ist an den Gasauslaß 100 angeschlossen und erstreckt sich von diesem nach oben. Das strömungsabwärts befindliche Ende der Gassammeikammer 120 ist an das strömungsaufwärts befindliche Ende einer Beschleunigungskammer 122 angeschlossen. Der Querschnitt dieser Beschleunigungskammer ist am strömungsaufwärts befindlichen Ende größer als am strömungsabwärts befindlichen Ende, d. h. daß die Beschleunigungskammer auf wenigstens einem Teil ihrer Baulänge allmählich verjüngend verläuft. Ein Rohr 124 ist am strömungsabwärts befindlichen Ende der Beschleunigungskammer 122 angeschlossen und ist an seinem strömungsabwärts befindlichen Ende in erwünschter Weise ausgebildet, derart, daß die Abgase die turbulente Grenzschicht der den Bootsrumpf 118 umgebenden Luft passieren, wenn sich das Boot mit der Auspuffanlage 70 bewegt. Das Rohr 124 ist am strömungsaufwärts befindlichen Ende in der in F i g. 7 schematisch dargestellten Weise ausgebildet. So ist das Rohr gemäß Darstellung abgeflacht und in horizontaler Richtung länglich ausgebildet. Außerdem weist es ein Paar Luftrohre 126 auf, die von außen (F i g. 4) einmünden. In F i g. 4 ist eines der Luftrohre 126 dargestellt, die sich im Niederdruckbereich des Rohres 124 in dessen oberes Ende erstrecken. Das strömungsaufwärts liegende Ende des Luftrohres 126 erstreckt sich unter einem Winkel von der Beschleunigungskammer 122 und kann den Bootsrumpf 118 durchstoßen bzw. oberhalb desselben angeordnet sein, um den Einlaß von Luft zu erleichtern. Das Luftrohr 126 ist so angeordnet, daß sein strömungsabwärts befindliches Ende im vorstehend genannten Niederdruckbereich am oberen Ende des Rohres 124 endet. Dies erleichtert es, Luft durch das Luftrohr 126 in das Rohr 124 anzusaugen, selbst dann, wenn der Motor 72 mit geringer Drehzahl oder im Leerlauf läuft. Wie vorstehend angedeutet ist, können ein Luftrohr oder mehrere Luftrohre 126 unter Abstand im Rohr 124 vorgesehen sein.

Eine modifizierte Ausführungsform der Gassammelkammer, der Beschleunigungskammer, des an die Beschleunigungskammer angeschlossenen Rohres und der zur Verdünnung der Abgase dienenden Bauteile der Auspuffanlage ist schematisch in Fi g. 8—12 dargestellt F i g. 8, welche eine schematische vertikale Schnittansicht darstellt, gibt eine Gassammeikammer 130 wieder, welche eine von einem Gasauslaß ausgehendes Teil 132 aufweist Das Teil 132 ist somit entweder mit dem Gasauslaß 38 der Auspuffanlage 10 oder mit dem Gasauslaß 100 der Auspuffanlage 70 verbunden. Das Teil 132 endet in einem ersten Abschnitt innerhalb eines Beschleunigungsteils 134, welches 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 Gassammeikammer 130 weist strömungsabwärts des Beschleunigungsteils 134 einen Sammelteil 136 auf. Der Querschnitt des Sammelteils 136 nimmt in Richtung des strömungsabwärts befindlichen Endes ab, wie in Fig.8 dargestellt ist. Das Sammelteil 136 ist am strömungsabwärts befindlichen Ende mit einer Beschleunigungskammer 140 verbunden, die in Fig.9 dargestellt ist und welche gemäß F i g. 8 gekrümmt verläuft. Sie weist einen oberen Teil von abnehmendem Querschnitt auf. Die Beschleunigungskammer 140 ist in drei parallele, in Längsrichtung sich erstreckende Abteile unterteilt, welche je ein Paar von Beschleunigungsabteilen 142 zu beiden Seiten eines in der Mitte befindlichen Beschleunigungsabteils 144 darstellen. Diese aus drei Kammern oder Abteilen bestehende Unterteilung der Beschleunigungskammer 140 ist durch ein Paar parallel, in Längsrichtung sich erstreckender Wandkörper 146 gebildet, wie in F i g. 9 dargestellt ist

Das Beschleunigungsabteil 144 ist mit einer Klappe 148 versehen (F i g. 8); die Klappe 148 erstreckt sich über die Breite des Beschleunigungsabteils 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 Gassammeikammer 130 lediglich durch die Beschleunigungsabteile 142 in die Beschleunigungskammer 140 und passieren diese. Wenn jedoch der Motor, an den die Auspuffanlage angeschlossen ist, mit höherer Drehzahl und Geschwindigkeit läuft und ausreichend Druck der in die Gassammeikammer 130 gelangenden Gase besteht, dann biegt sich die Klappe 148. Auf diese Weise gelangen die Gase auch durch das in der Mitte befindliche Beschleunigungsabteil 144(Fig. 10).

Die Beschleunigungskammer 140 geht an ihrem strömungsabwärts befindlichen Ende in ein Rohr 150 über (F i g. 8), welches durch parallele Wandkörper 152 in drei in Längsrichtung sich erstreckende Abteile unterteilt ist, nämlich in ein Paar seitlicher Abteile 154 und ein in der Mitte befindliches Abteil 156. Je ein zylindrisches Luftrohr 160 befindet sich am oberen Ende des Rohres 150 in den Abteilen 154. Das bedeutet daß das strömungsabwärts befindliche Ende jedes Luftrohres 160 am strömungsaufwärts befindlichen Ende des Rohres 150 endet, insbesondere am strömungsaufwärts befindlichen Ende der Abteile 154. Jedes Luftrohr 160 ist an eine Zuführung von Außenluft angeschlossen, also an Luft, die außerhalb der Auspuffanlage besteht jedes Luftrohr 160 erstreckt sich dabei durch den strömungsabwärts befindlichen Teil der Beschleunigungskammer 140, wie in Fig. 12 dargestellt ist So strömen die Abgase im gebogenen Teil der Beschleunigungskammer 140 parallel zu jedem Luftrohr 160. Durch die abziehenden Abgase wird Außenluft durch jedes Luftrohr 160 angesogen, derart, daß die Luft mit dem Hauptstrom der Abgase vermischt wird und eine Verdünnung der Abgase eintritt, bevor das Gemisch das Rohr 150 verläßt Bei niederer Motorgeschwindigkeit bzw. Drehzahl ist es insbesondere von Bedeutune. daß

eine Luftverdünnung der Abgase erreicht wird. Es hat sich herausgertellt, daß beispielsweise ein einer Wassersäule von 28,5 mm äquivalenter Sog am strömungsabwärts befindlichen Ende jedes Luftrohres 160 erzielbar ist, wenn eine Abgasgeschwindigkeit von 13,7 m pro Sekunde besteht. Die durch die Luftrohre 160 erzeugte Sogwirkung ist also beträchtlich.

Die nachfolgenden Beispiele zeigen die Wirkungsweise der Auspuffanlage 70 unter Verwendung der Bauteile nach Fig.8—12 und verdeutlichen, auf welche Weise Abgase bzw. Auspuffgase von Kühlwasser getrennt werden, nachfolgend auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt, verdünnt und derart ausgestoßen werden, daß sie nicht zum Boot zurückkehren bzw. zurückströmen.

Ein 225 SAE-PS-Bootsmotor (4,95 I Volumen), weicher mit 1000 Umdrehungen pro Minute läuft, besitzt einen Auspuffgasstrom von 4,98 mVmin, welcher die Anlage unter Verwendung der Bauteile nach F i g. 8—12 verläßt. Bei 4000 Umdrehungen pro Minute sollte der Motor einen Abgas- oder Auspuffstrom von 19,96 mVmin besitzen. Der Wert von 4000 Umdrehungen pro Minute gibt eine Bootsgeschwindigkeit (Kabinenkreuzer) von etwa 53 km/h wieder, wobei eine rechnerische Auspuffgasgeschwindigkeit von 73,8m/sec oder 292,8 kp/m² 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/m² besteht. Eine Untersuchung des Motors bei einer Geschwindigkeit von 4000 Umdrehungen pro Minute und bei Verwendung einer Gassammelkammeröffnung von 20,25 cm² 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 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 (5,751 Volumen) erzeugt bei Anschluß an einem in einem Kabinenkreuzer installierten verbesserten Auspuffsystem nach der Erfindung einen Auspuffgasstrom von 5,80 m³/min bei 1000 Umdrehungen pro Minute. Bei 4000 Umdrehungen pro Minute erzeugt der Motor einen Abgasstrom von 23,2 m³/min. Der Gasstrom von 23,2 mVmin spiegelt eine Auspuffgasgeschwindigkeit von 76,2 m/sec oder 370,9 kp/m² wieder, während der Strom von 5,80 mVrnin eine Abgasgeschwindigkeit von 25,6 m/sec oder 39 kp/m² widerspiegelt.

Wenn ein Bootsmotor von 350 SAE-PS (7,45 1 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 dui'ch einen Auslaß der Gassammeikammer von 25,67 cm² etwa 30 mVmin betragen, d.h. 74,1 m/sec oder 1040 kp/m² 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 Rückstrom der Auspuffgase in den Kabinen-Motorkreuzer vollständig unterbunden wurde.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Auspuffanlage für mit Motorantrieb versehene Boote, mit einer die Abgase des Motors vom Kühlwasser trennenden Kammer, welche einen gemeinsamen Einlaß für Kühlwasser und Abgase aufweist, mit einem strömungsabwärts des Einlasses befindlichen Wasserauslaß und mit einem oberhalb des Niveaus des Einlasses und des Wasserauslasses befindlichen Gasauslaß, dadurch gekenn- to zeichnet, daß innerhalb der zum Trennen der Abgase vom Kühlwasser dienenden Kammer (22; 90) ein Wasserleitkörper (34; 98) oberhalb des Niveaus des Einlasses (20; 80) und des Wasserauslasses (44; 116), jedoch unterhalb des Niveaus des is Gasauslasses (38; 100) angeordnet ist, um Wasser getrennt von den Abgasen abzuleiten, während die Abgase den Gasauslaß passieren, daß eine Gastrennwand (48; 106) vor dem Wasserauslaß (44; 116) angeordnet ist, um den Durchlaß der Abgase aus der Kammer (22; 90) durch den Wasserauslaß zu blockieren, daß eine Gassammeikammer (56; 120) an den Gasauslaß angeschlossen ist, daß eine zur Gasbeschleunigung und zur Strömungsformgebung der Abgase dienende Beschleunigungskammer (58; 122) an das strömungsabwärts befindliche Ende der Gassammeikammer angeschlossen ist und strömungsabwärts gerichtet unter allmählicher Verengung verläuft, um einen vorbestimmten Gegendruck in der Auspuffanlage zu erzeugen, und daß an die Beschleunigungskammer ein die beschleunigten Abgase aufnehmendes Rohr (60; 124; 150) angeschlossen ist, um die austretenden Abgase durch die turbulente Grenzschicht von Luft am Außenumfang eines sich bewegenden Bootes hindurch ausreichend weit auszustoßen, um eine Rückströmung der Abgase in den rückwärtigen Teil des Bootes zu verhindern.

2. Auspuffanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kammer (22; 90) eine Einrichtung zur Schalldämpfung zugeordnet ist.

3. Auspuffanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Schalldämpfung aus einer im Einlaß (20) nach unten stehenden Wand (24) besteht, die sich in das in die Kammer (22) strömende Wasser erstreckt.

4. Auspuffanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Schalldämpfung aus einem Auspufftopf (12) besteht, welcher der Kammer strömungsaufwärts vorgeschaltet und an den Einlaß (20) angeschlossen ist.

5. Auspuffanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Frischluft zuführendes Luftrohr (62; 126; 160) in das die Abgase führende Rohr (60; 124; 150) mündet. =5

6. Auspuffanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftrohr am strömungsaufwärts befindlichen Ende des Rohres angeschlossen ist.

7. Auspuffanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine im Rohr (50) des Wasserauslasses (44) angeordnete, als Wasserdamm wirkende Trennwand (46) zur Steuerung des Wasserniveaus in der Kammer (22).

8. Auspuffanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das sich verengende Ende der Beschleunigungskammer bogenförmig ausgebildet ist und daß der bogenförmige Teil der Beschleunigungskammer in mehrere, durch Wandkörper voneinander getrennte Kammern unterteilt ist, von welchen wenigstens eine eine bei einem vorbestimmten Abgasdruck öffnende Klappe (148) enthält

9. Auspuffanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (148) aus einem gekrümmten, flachen Federkörper besteht, dessen strömungsaufwärts liegender Teil an der Wandung der Beschleunigungskammer befestigt ist, während das strömungsabwärts befindliche Ende der Klappe unter Federspannung an der gegenüberliegenden Innenwand der Beschleunigungskammer anliegt

10. Auspuffanlage nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich zur Frischluftzufuhr dienende Luftrohre (160) seitlich der Klappe (148) in den strömungsaufwärts befindlichen Teil des Rohres (150) an dessen Übergang zum bogenförmigen Ende der Beschleunigungskammer erstrecken.