DE2822966C2 - Auspuffvorrichtung für brennkraftmaschinenangetriebene Handarbeitsgeräte - Google Patents

Description

a) die Außenwand (3OaJ des Kühlkanals (31) eine geradlinige Ausbildung aufweist und mit der gegenübe/liegenden Schalenteilwand (13) eine längshalbierte Venturidüse bildet,

b) jede Austrittshutze (20; 120) einen sich an ihren schräg verlaufenden Abschnitt anschließenden, parallel zur Schalenteilwand (13) verlaufenden und sich bis über den an die Austrittsöffnung (16) anschließenden Schalcnteilwandabschnitt (13a,/ erstreckenden Abschnitt (20a) aufweist, und

c) dem laminaren Strömungsbereich des Kühlkanals (31) Wirbelzäune nachgeschaltet sind.

2. Auspuffvorrichtung nach / nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem verlängerten Austrittshutzenabschnitt (2Ua; üb ,-deckte Schalenteilwandabschnitt (13a^ eine Länge (1) von etwa J5 0,5 mm bis 5 mm aufweist.

3. Auspuffvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandabstand (h) eines jeden Austrittshutzens (20; 120) etwa der Länge des sich an die Austrittsöffnung (16) ίο anschließenden und vom Austrittshutzenabschnitt (20a) überdeckten Schalenteilwandabschnittes (i3a) entspricht.

Die Erfindung betrifft eine Auspuffvorrichtung für brennkraftmaschinengetriebene Handarbeitsgeräte, be stehend aus zwei schalenförmig zusammengesetzten λ Teilen mit einem mit dem Auslaß der Brennkraftmaschine verbundenen Eintrittsstutzen und mit einer an der dem Eintrittsstutzen gegenüberliegenden Schalldämpferwand vorgesehenen Austrittsöffnung mit das Abgas ablenkender Austrittshutze, die die Abgase in einen vorgeschalteten Kühlkanal mit einer diffusorartig erweiterten Austrittsöffnung ablenkt, wobei die den Kühlkanal begrenzende Wand des Schalldämpferschalenteils im Bereich der Austrittshutze eine Querschnittsverengung des Kanals aufweist. so

Bei Handarbeitsgeräten mit Verbrennungsmotor ist dessen Auspuffvorrichtung in der Regel so angeordnet, daß diese bei Handhabung des Gerätes mit leicht brennbaren Gräsern, dürrem Gestrüpp, Spänen öd. dgl. in Berührung kommen und diese aufgrund ihrer hohen Wandungstemperaturen von etwa 320°C bis 380°C bzw. Abgastemperaturen -von etwa 400°C und höher entzünden kann.

Um das Entflammen von Gräsern, Gestrüpp und dürrem Holz zu verhindern, ist es daher erforderlich, die Berührungstemperatur an den Wandungen wie auch die Abgastemperaturen so weit zu senken, daß Waldbrände und sonstige Brandgefahren verhindert werden. Eine Absenkung der Temperaturen wird erreicht, wenn die Abgase mit IJmgebungsluft vermischt werden.

Hierzu ist es nach der DE-OS 25 39 516 bekannt, den Schalldämpfer oder ein entsprechendes Teil der Auspuffvorrichtung von brsnnkraftmaschinenbetriebenen land- und forstwirtschaftlichen Handarbeitsgeräten, wie Handmotorsägen, Rasenmähern od. dgU an seiner den Abgasauslaß enthaltenden Wand mit einer zweiten sehalenartigen Wand zu überdecken, so dali beide Wände einen Kühlkanal mit einer düsenartigen Verengung mit einer anschließenden, ins Freie ausmündenden vorzugsweise diffusorartigen Erweiterung bilden, in der die Abgase im Bereich der düsenartigen Verengung austreten, so daß durch Ejektorwirkung Kühlluft in den Kühlkanal angesogen und durch diesen hindurchgeleitet wird.

Bei dieser bekannten Auspuffvorrichtung sind im Bereich der Austrittsöffnungen für die heißen Abgase Austrittshutzen mit schräg verlaufenden Führungsflächen angeordnet, die die Auslaßöffnungen im Kühlkanalbereich nach oben begrenzen, so daß eine direkte Strahlausrichtung der heißen Abgase auf die Kühlkanalaußenwand erfolgt, wodurch keine ausreichende Absenkung der Temperatur der Außenwand des Kühlkanals erreicht und die Gefahr der Entzündung von mit der Außenwand des Gehäuses der Auspuffvorrichtung in Berührung kommenden, leicht entflammbaren Materialien nicht beseitigt wird. Hinzu kommt noch, daß bei der übereinanderliegenden Anordnung mehrerer Austrittshutzen, die sich über die Breite des Kühlkanals erstrecken, nur wenig Raum für die Durchführung von Kaltluft durch den Kühlkanal zur Verfügung steht, so daß ausreichende Mengen an Kühlluft nicht durch den Kanal geleitet werden können. Eine Verbreiterung des KUhlkanals trägt zur Lösung dieses Problems ebenfalls nicht bei; vielmehr würde dann die gewünschte Ejektorwirkung noch verringert werden.

Durch die DE-OS 25 54 168 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dämpfung von durch Gasexpansion verursachten Geräuschen bekanntgeworden. Dieses bekannte Verfahren besteht darin, daß erstens der Gasstrom, der in die Umgebungsluft evakuiert werden soll, stufenlos völlig ausgedehnt wird, und daß zweitens die akustische Zusammensetzung des Gasstromes vermittels einer Erniedrigung der tiefen Frequenzen durch Durchfluß des Gasstromes durch einen kreisförmigen Querschnitt zu einem engen Ringquerschnitt eines Ejektorschlitzes umgestaltet wird, worauf eine Diffraktion der akustischen Wellen an der Schlitzaustrittsschwelle erfolgt und die Wellen beim Auftreffen auf eine schallschluckende Verkleidung der Vorrichtungskarkasse gedämpft werden, wobei ein intensiver, vom primären Gas verursachter Ausströmungsvorgang in die umgebende Luft vorgesehen ist, die beim Austritt des Gases aus dem Ejektorschlitz durch Wirbeldruck mitgerissen wird, wobei das Gas die Ringkanäle der karkasse durchströmt und beim Eintreffen an Bohrun^ gen des Ejektors sich in zwei Strömungen aufteilt, die auf der inneren und der äußeren Seite des Ejektors fließen. Die bekannte Vorrichtung hierfür ist durch einen Ejektor, der aus einem äußeren, an seinem Unterteil mit ringsum angeordneten Öffnungen versehenen Körper gebildet ist, der eine Reihe von Kanälen

enthält, die eine Verbindung mit anderen Öffnungen herstellen, die in einem zylindrischen, kegelförmigen Körper enthalten sind, wobei eine Schwelle gebildet wird, die auf demselben Niveau wie das höhere Ende des äußeren Körpers liegt, so daß die Schwelle und das höhere Ende des Körpers zusammen einen Schlitz bilden, während die Schwelle durch einen senkrechten Flügel verlängert ist, gekennzeichnet. Diese bekannte Ausgestaltung dient ausschließlich zur Dämpfung von durch Gasexpansionen verursachten Geräuschen; das Problem einer Außenwandkühlung der Gehäuse von Auspuffvorrichtungen von Brennkraftmaschinen wird durch diese bekannte Ausgestaltung nicht gelöst.

Nach der DE-OS 17 5'. 059 ist eine mit einem Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen vereinigte Abgaskühlanlage, bei der die Abgase aus einem durchlochten Innenrohr in einen Ringraum geleitet und beim Austritt aus diesem unter Ejektorwirkung mittels auf dem Umfang des Schalldämpfers angeordneter düsenartiger Austrittsöffnungen mit der durch einen Kanal quer vorbeKtreiohenden Luft gemischt werden, bekannt, bei dem das Innenrohr der AbgasküManlage sich von seinem Eintrittsende zum entgegengesetzten Ende konisch verjüngt und die düsenartigen Austrittsmündungen sich über die Länge des Ringraumes verteilen. Durch diese konische Ausbildung des gelochten Innenrohres soll erreicht werden, daß der freie Durchtrittsquerschnitt desselben etwa proportional dem in axialer Richtung durch das Innenrohr strömenden Gasvolumen abnimmt, das sich durch das über den Umfang des Rohres abströmende Gasvolumen kontinuierlich verringert, so daß mit Unterstützung der erzielten Ejektorwirkung Stromfäden höherer Temperaturen im Luftkanal vermieden und die Abgase insgesamt weitgehend auf die Temperatur der den Kanal durchströmenden Luft abgekühlt werden. Mit dieser Auspuffvorrichtung für Brennkraftmaschinen wird jedoch keine Absenkung der Bcrührungs- und Abgastemperaturen erreicht, um Brandgefahren bei Berührung mi' leicht brennbaren Gegenständen während der Inbetriebnahme zu verhindern, sondern es soll vielmehr mit dieser bekannten konstruktiven Ausgestaltung die bei den Auspuffvorrichtungen bereits erreichte Herabsetzung der Abgastemperaturen in bezug auf eine Kühlwirkung weiter verbessert werden, um die Temperatur der Abgase möglichst über den ganzen Querschnitt des kanalförmigen Raumes gleichmäßig abzusenken und dadurch auch eine gleichmäßig tiefe Temperatur der Abgase am Austrittsende des kanalförmigen Raumes zu erhall"n. Um Brandgefahren bei Berührung mit leicht brennbaren Gegenstanden während der Inbetriebnahme derartiger Brennkraftmaschinen, z. B. bei Motorkettensägen zu vermeiden, ist es jedoch wesentlich, daß die Seitenwände des Gehäuses der Auspuffvorrichtung auf eine Temperatur herabgekühlt werden, die nicht mehr als Entzündungstemperatur zu Brandgefahren beiträgt.

Ausgehend von einer Auspuffvorrichtung für brennkraftmaschinenangetriebene Handarbeiiigeräte der eingangs beschriebenen, bekannten Art. bestand die Aufgabe, die Abgastemperatur und die Berührüngstemperatür der Auspuffgehäüseaußenwand zu Verringern.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit einer Auspuffvorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Aufgrund dieser Ausgestaltung der Auspuffvorrichtung wird auch bei mehreren übereinanderliegend aneeordneten AuStfittshuizen für die heißen Abgase eine hohe Kühlluftmenge im Verhältnis zur Abgasmenge durch den Kühlkanal geleitet. Durch die Austriushutzenausgestaltung und die geradlinige Ausbildung der Außenwand des Kühlkanals und dadurch, daß die Außenwand des Kühlkanals mit der gegenüberliegenden schmalen Teilwand eine längshalbierte Venturidüse bildet, kann die in den Kühlkanal einströmende Kühlluft an der Innenfläche der Kühlkanalaußenwand vorbeistreichen, so daß keine heißen Abgase die Kühlkanalaußenwand beaufschlagen können. Dagegen strömen nach dem Coanda-Effekt die heißen Abgase an der der Kühlkanalaußenwand gegenüberliegenden Schalenteilwand entlang und liegen an dieser laminar an. Durch dem laminaren Strömungsbereich des Kühlkanals nachgeschaltete Wirbelzäune wird die laminare Grenzschicht zerstört und in eine turbulente Strömung verwandelt, was eine intensive Vermischung der heißen Abgase mit der Frischluft zur Folge hat, so daß auch die Temperaturen der aus dem Kühlkanal austretenden Abgase niedrig gehalten werden können. Trotz einer intensiven Kühlung der Kühlkanalaußoi.wand wird auch eine Senkung der Abgastemperatur erzielt

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt und zwar zeigt

F i g. 1 eine Auspuffvorrichtung mit einem Kühlkanal,

teils in Seitenansicht, teils in einem senkrechten Schnitt, F i g. 2 die Auspuffvorrichtung gemäß F i g. 1 in einer Ansicht von vorn,

F i g. 3 einen vergrößerten senkrechten Schnitt gemäß Linie III-III in Fig. 2und

Fig.4 die bei der Ausbildung des Kühlkanals genutzte Mantellinie einer Venturidüse.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist mit 10 das Gehäuse einer Auspuffvorrichtung bezeichnet, das aus zwei zusammengesetzten Schalenteilen 11, 12 besteht. Das Schalenteil 11 ist mit einem Eintrittsstutzen 15 versehen, der mit dem Auslaß einer in der Zeichnung nicht dargestellten Brennkraftmaschine eines Handarbeitsgerätes wie beispielsweise einer Motorkettensäge, verbunden ist und über den in Pfeilrichtung Xdie Abgase in den Schalldämpferinnenraum geleitet werden.

Die dem Eintrittsstutzen 15 gegenüber'iegende Schalenteilwand 13 des Schalenteils 12 wHst eine oder mehrere Austrittsöffnungen 16 auf. Im Bereich dieser Austrittsöffnungen 16 ist eine der Anzahl der Austrittsöffnungen entsprechende Anzahl von Austrittshutzen 20 bzw. 120 an der Schalenteilwand 13 angeordnet. Die in den Innenraum des Schalldämpfers 10 gelangenden heißen Abgase strömvn durch die Austrittsöffnungen 16 bei gleichzeitiger Ausrichtung des Strahles durch die Austrittshutzen 20 bzw. i20 in einen seitlich an dem Gehäuse i0 ausgebildeten Kühlkanal 31, der von einer haubenförmigen Abdeckung bzw. geschlossenen Schile 30 gebildet ist. Diese Schale 3D weist obenstitig eine Eintrittsöffnung 35 für die in Pfeilrichtung Y einströmende Frischluft und an der der Eintrittsöffnung 35 gegenüberliegenden Seite eine Austrittsöffnung 36 für das in Pfeilrichtung Vl ausströmende Abgas-Frischluft-Gemisch auf. Die den Kühlkanal 31 begrenzende äußere Seitenwand der Schale 30 ist bei 30-7 angedeutet (Fig. I)-

Die Schale 30, die auf dem Sclfialenteil 12 befestigt ist,

1st derart angeordnet daß die Schale 30 zusammen mit der entsprechend geformten Wand 13 des Schalenteils 12 eine längshalbierte Venturidüse bildet, so daß der Kühlkanal 31 teilventüridüseinartig ausgebildet ist,

jedoch nur so weit, wie dies der nutzbaren Mantellinie der in F i g. 4 dargestellten Venturidüse entspricht.

Das Schalenleil 12 ist durch die seitlich abgeschlossene Schale 30 abgedeckt und bildet somit den halbierten Längsteil einer Venturidüse (Fig.4). Während die den Kühlkanal 31 begrenzende Wand 30a der Schale 30 zur Senkrechten des Gehäuses 10 nach außen leicht geneigt verlaufend ist, weist die Wand 13 des Schalenteils 12 folgenden Verlauf auf: nach einem anfänglich fast parallel zur Außenwand 13<i verlaufenden Wandabschnitt 13c folgt nach der letzten Austrittshutze 20 ein längerer, abgewinkelter Wandabschnitt 136, der fast parallel zur senkrechten Mittellinie des Gehäuses 10 verläuft. Dieser Wandabschnitt 136 geht dann kanalaustrittsseitig in einen Wandabschnitt i3d über, der den breiteren Kanalabschnitt im unteren Bereich des Wandabschnittes 136 verjüngt.

An der Schalenteilwand 13 des Schalentoils 12 können mehrere Austrittsöffnungen 16 hintereinander geschaltet vorgesehen sein, wodurch eine maximale Leistung der Brennkraftmaschine erreichbar ist, so daß gleichzeitig die Venturiwirkung noch erhöht wird. Jede der Austrittsöffnungen 16 ist mit einer hutzenartigen Abdeckung zur Ausbildung des Austrittshutzens 20 bzw. 120 versehen.

Wie Fig.3 zeigt, hat die Schalenteilwand 13 hinter der letzten Austrittshutze 20 eine negative Winkeländerung erfahren und bildet somit ein Wandstrahlungselement (Fluidic). Diese Winkeländerung ist durch den Winkel « angezeigt, der vorzugsweise 2° bis 8° aufweisen kann. Damit der Abgasstrahl gezielt gerichtet ist, überdeckt jede die Austrittsöffnung 16 in der

Schalenleilwand 13 überdeckende Austrittshutze 20 den sich an die Austrittsöffnung 16 anschließenden Schalenleilwandabschnitt 13a der Schalenteilwand 13 mit einem Abschnitt 2Od, so daß der Abschnitt 20a der Austrittshutzenwand 206 den sich an die Auslrittsöffnung 16 anschließenden SchalenleÜwandabschnitt 13a jeweils um diejenige Länge überdeckt, die dem Abschnitt 20« der Austritlshtitze 20 enlspricht. Die Länge 1 des überdeckten Schalenteilwandabschnittes 13a enlspricht vorzugsweise 0,5 mm bis 5 mm.

Der Wandabstand hdcr Austritishutze 20 entspricht etwa der Länge des von dem Austrittshutzenabschnitt 20a überdeckten Schalenteilwandabschnittes 13a. Vorzugsweise beträgt der Wändabstand h der Austrittsöffnung 21 der Austrittshutze 20 0,5 mm bis 3 mm.

Sind mehrere Austrittshutzen 20 und 120 an der Schalentcilwand 13 vorgesehen, so sind alle Austrittshutzen vorzugsweise vor der Winkeländerung α der Schalenteilwand 13 bzw. vor der Wandabknickung angeordnet. Um einen möglichst breiten Venturidüsenquerschnitt zu erreichen und mögliche Randwirbel zu vermeiden, sind die Austrittsöffnungen 16 und dementsprechend auch die Austrittshutzen 20 über die gesamte Breite des Abgasschalldämpfers angeordnet. Ist eine derartige Ausgestaltung nicht möglich, so können auch seitlich zu den Austrittsöffnungen 16 entsprechende Oberflächftnneigungen (Fluidic) angebracht sein.

Die Anordnung der Austrittsöffnungen 16 in Verbindung mit der Ausbildung der Austrittshutzen 20 ist dergestalt, daß das ausströmende Abgas an der Wand 13 anliegt, wozu eine evtl. Neigung der Hutzenoberseite dazu beiträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Aufpuffvorrichtung für brennkraftmaEchinenangetriebene Handarbeitsgeräte, bestehend aus zwei schalenförmig zusammengesetzten Teilen mit einem mit dem Auslaß der Brennkraftmaschine verbundenen Eintrittsstutzen und mit einer an der dem Eintrittsstutzen gegenüberliegenden Schalldämpferwand vorgesehenen Austrittsöffnung mit das Abgas ablenkender Austrittshutze, die die Abgase in einen vorgeschalteten Kühlkanal mit einer diffusorartig erweiterten Austrittsöffnung ablenkt, wobei die den Kühlkanal begrenzende Wand des Schalldämpferschalenteils im Bereich der Austrittshutze eine Querschnittsverengung des Kanals aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß