DE2904700A1 - IC engine exhaust silencer system - has heat exchange coil in exhaust chamber around sound attenuator chamber with central passage to exhaust outlet - Google Patents

IC engine exhaust silencer system - has heat exchange coil in exhaust chamber around sound attenuator chamber with central passage to exhaust outlet

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DE2904700A1 DE19792904700 DE2904700A DE2904700A1 DE 2904700 A1 DE2904700 A1 DE 2904700A1 DE 19792904700 DE19792904700 DE 19792904700 DE 2904700 A DE2904700 A DE 2904700A DE 2904700 A1 DE2904700 A1 DE 2904700A1
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Abstract

The arrangement is intended for hearint a liquid or gas flow (through 10, 9, 11) by an IC engine exhaust (through 13, 8, 7, 15, 18, 20, 18, 19) and attenuating the noise of the exhaust gas flow. It comprises a noise-attenuating chamber (20) surrounding an exhaust gas tube (15) and at least one heat exchanger tube (9) in the contact with the exhaust gas flow outside the tube (15). A tubular partition (4) separates the chamber (20) from a heat exchanger chamber (8), which surrounds the chamber (20) and contains the exchanger tube (9). At the end of the partition (4) away from the exhaust inlet (13), the chamber (8) connects (7, then 18) with the chamber (20).

Description

"Vorrichtung zum Austauschen der Wärme zwischen einem Gas und"Device for exchanging heat between a gas and

einem flüssigen oder sasförmigen Strömungsmittel und zum Dämpfen des durch das Gas bewirkten Schalls, insbesondere für eine Brennkraftmaschìne" Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.a liquid or sas-shaped fluid and for dampening the Noise caused by the gas, in particular for an internal combustion engine "The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung der vorgenannten Art ist das mit einer Scheidewand und mit Öffnungen in seiner Rohrwand versehene Gasrohr von einem Schalldämpfraum umgeben, in dem eiii Kranz achsparallel dazu angeordneter Wärmeaustauschrohre untergebracht ist. Das in das Gasrohr einqespeiste C-as tritt durch dessen Öffnungen in den hohlzylinderartien, von den Wärmeaustauschrohren durchsetzten Raum ein und kehrt nach dem Vorbei fließen an der Scheidewand wieder in das Gasrohr zurück Bei dieser Bauform wird das Gasrohr stark aufgeheizt und die Wärmeaustauschrohre werden nur in ihren im Bereich der Scheidewand liegenden mittleren Teilen von der gesamten Gasmenge umflossen, weshalb am Anfang und am Ende der Wärmeaustauschrohre jeweils nur ein geringer Wärmeübergang stattfindet. Die bekannte Vorrichtung hat deshalb eine verhältnismäßig lange Bauform, die schwierig unterzubringen ist (DE-PS 696 033»--.In a known device of the aforementioned type that is with a Partition and gas pipe provided with openings in its pipe wall from a silencing chamber Surrounded, housed in the egg wreath axially parallel to it arranged heat exchange tubes is. The C-as fed into the gas pipe passes through its openings in the hollow cylinder parts, a space interspersed by the heat exchange pipes and returns to flow past back into the gas pipe at the septum. In this design, the gas pipe strongly heated and the heat exchange tubes are only in their in the area of the The central parts of the partition wall were surrounded by the total amount of gas, which is why at the beginning and at the end of the heat exchange tubes only a small amount of heat is transferred takes place. The known device therefore has a relatively long design, which is difficult to accommodate (DE-PS 696 033 »-.

Ein bekannter Wärmeaustauscher hat in einen zyl.inSersormiqerl Gehäuse ein koaxial angeordnetes Zufuhrrohr fur die zu kühlende Flüssigkeit. In dem vom Zuflußrohr und vom Cehäuse gebildeten hohlzylinderartigen hohlraum ist eine in Form von zwei unterschiedliche Durchmesser aufweisenden Kreiszylindern gewickelte Rohrschlange untergebracht. Das Zuflußrohr weist an seinem vom Anschlußteil abgewandten Ende Löcher für den Übertritt der zu kühlenden Flüssigkeit von dem Zuflußrohr in den die Kühlschlange aufnehmenden Raum auf (DE-OS 1 751 582t; Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von der erstgenannten Vorrichtung die Aufgabe zuyrunde, eine kompakte Baueinheit mit hohem Wirkungsgrad, insbesondere in bezug auf den Wärmeaustausch zwischen dem Gas und dem Stromungsittel, zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß gelöst.A well-known heat exchanger has a zyl.inSersormiqerl housing a coaxially arranged feed pipe for the liquid to be cooled. In the dated The inlet pipe and the hollow cylinder-like cavity formed by the housing is one in the form Coiled pipe coiled by two circular cylinders of different diameters housed. The inlet pipe has at its end facing away from the connecting part Holes for the passage of the liquid to be cooled from the supply pipe into the the cooling coil receiving space (DE-OS 1 751 582t; The present invention based on the first-mentioned device, the task is to be a compact one High efficiency unit, particularly with regard to heat exchange between the gas and the flow medium. This task is carried out by the Features in the characterizing part of claim 1 solved according to the invention.

Wegen der Trennung des Z«7ärmeaustauschraumes und des Scha3ldämpfraumes durch die rohrförmige Trennwand wird der Wärmeaustauscher auf seiner qanzen Länge von dem Gas durchflossen. Am Ende des Wärmeaustauschers wird das Gas in den innerhalb des Wärmeaustauschers angeordneten Schalldämpfer umgelenkt. Die strömungsmäßige Hintereinanderschaltung von Wärmeaustauscher und in diesem untergebrachtem Schalldämpfer führt zu einer kompakten preisgünstigen Baueinheit.Because of the separation of the heat exchange space and the shock absorption space the heat exchanger is closed over its entire length by the tubular partition flowed through by the gas. At the end of the heat exchanger the gas enters the inside of the heat exchanger arranged muffler deflected. The flow Series connection of the heat exchanger and the silencer housed in it leads to a compact, inexpensive unit.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. In dieser ist eine Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine zum Austauschen der wärme zwische-n d.eren Abgas und von Kühlwasser sowie zum DämDfen des d-urch.das Abgas bewirkten Schalles als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindunq im Längsschnitt schematisch dargestellt.Further advantages emerge from the remaining claims and the description and the drawing. In this a device for an internal combustion engine is for Exchange of heat between the exhaust gas and cooling water as well as for steaming of the sound caused by the exhaust gas as an embodiment of the object the invention shown schematically in longitudinal section.

Eine kreiszylinderförmige Außenwand 1 ist an ihrer in der Zeichnung oberen Seite mit einem ringförmigen Deckel 2 und an ihrer Unterseite mit einem lösbaren scheibenförmiqen Boden 3 versehen. Koaxial zur Außenwand 1 ist in dieser und mit Abstand zu dieser eine rohrförmige Trennwand 4 ancjeordnet, an deren Oberseite eine Deckelscheibe 5 und an deren Unterseite eine Bodenscheibe 16 angebracht sind. Die Scheiben 5 und 16 weisen jeweils ein Mittelloch gleichen Durchmessers auf.A circular cylindrical outer wall 1 is on her in the drawing upper side with an annular cover 2 and on its underside with a detachable disk-shaped bottom 3 provided. Coaxial to the outer wall 1 is in this and with A tubular partition 4 is arranged at a distance from this, at the top of which a Cover disk 5 and on the underside of which a bottom disk 16 are attached. the Disks 5 and 16 each have a central hole of the same diameter.

Die Deckelscheibe 5 ist mit dem Deckel 2 mittels Schrauben 6 verbunden. Die Trennwand 4 ist kürzer als die Außenwand 1, so daß sich die Bodenscheibe 16 im Abstand vom Boden 3 befindet und dadurch ein Überströmspalt 7 entsteht.The cover disk 5 is connected to the cover 2 by means of screws 6. The partition 4 is shorter than the outer wall 1, so that the bottom disk 16 is at a distance from the bottom 3 and thereby an overflow gap 7 is formed.

Zwischen der Außenwand 1 und der Trennwand 4 ist ein hohlzylinderartiger Wärmeaustauschraum 8 vorhanden, in dem ein schraubenlinienförmig gewundenes Wärmeaustauschrohr 9 untergebracht ist. Das eine Ende des W§rmeaustauschrohres 9 is-t mit einer äußeren Zufluß leitung 10 und das andere Ende des Wärmeaustauschrohres 9 mit einer äußeren Abflußleitung 11 verbunden.Between the outer wall 1 and the partition 4 is a hollow cylinder-like Heat exchange space 8 present in which a helically wound heat exchange tube 9 is housed. One end of the heat exchange tube 9 is connected to an outer one Inflow line 10 and the other end of the heat exchange tube 9 with an outer one Drain line 11 connected.

Das Wärmerustallschrohr 9 erstreckt sich über die ganze Höhe der Trennwand 4. Es kann einlagig oder zweilagig, bifilar gewickelt oder dgl. ausgebildet sein. Die Zuflußleitung 10 und die Abflußleitung 11 erstrecken sich durch den Boden 3 hindurch, der mittels Schrauben 12 lösbar mit einem an der Außenwand 1 befestigten Flansch verbunden ist, so daß das Wärmeaustauschrohr 9 zusammen mit dem Boden 3 aus dem von der Außenwand 1 und dem Deckel 2 gebildeten Gehäuse 1, 2 entfernt und wieder darin eingesetzt werden kann. Das Wärmeaustauschrohr 9 ist für den Durchfluß von Kühlwasser vorgesehen.The heat dissipation tube 9 extends over the entire height of the partition 4. It can be single-layer or double-layer, wound bifilar or the like. The inflow line 10 and the outflow line 11 extend through the floor 3 through which, by means of screws 12, is detachably fastened to one on the outer wall 1 Flange is connected so that the heat exchange pipe 9 together with the bottom 3 from the housing 1, 2 formed by the outer wall 1 and the cover 2 and removed can be used again in it. The heat exchange pipe 9 is for the flow through provided by cooling water.

Anstelle von Kühlwasser kann auch ein anderes flüssiges oder gasförmiges Strömungsmittel verwendet werden. Der Abstand zwischen der Au,ßen>and1 und der Trennwand 4 wird vorzugsweise so gewählt, daß er dem Außendurchmesser des 11?ärmeaustauschrohres 9 entspricht oder nur wenig größer ist. Hierbei wird der Abstand zwischen den einzelnen Windungen des Wärmeaustauscilro}lres 9 der in der Zeiteinheit du-rchfließenden Gasmenge entsprechend bemes: tl, so daß sich diese im Wärmeaustauschraum 3 auf einer schraubenlinienförmigen Bahn bewegen kann.Instead of cooling water, another liquid or gaseous water can also be used Fluid can be used. The distance between the outer, outer> and1 and the partition 4 is preferably chosen so that it corresponds to the outer diameter of the 11? Ärmeaustauschrohres 9 corresponds or is only slightly larger. Here the Distance between the individual turns of the Wärmeaustauscilro} lres 9 in the Unit of time by flowing gas quantity accordingly: tl, so that this can move in the heat exchange space 3 on a helical path.

An dem vom Boden 3 abgewandten Ende der Außenwand 1 ist ein radial angeordneter Zuflußstutzen 13 für den Zufluß von Abgas einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Die Außenwand 1 ist von einer wärmedämmenden Isolierschicht 14 umgeben.At the end of the outer wall 1 facing away from the bottom 3 is a radial arranged inflow connection 13 for the inflow of exhaust gas from an internal combustion engine intended. The outer wall 1 is surrounded by a heat-insulating insulating layer 14.

Innerhalb der Trennwand 4 ist mit radialem Abstand ein Schalldämpferrohr 15 angeordnet und an seinen Enden an der Deckelscheibe 5 bzw. der Bodenscheibe 16 befestigt. Das Schalldämpferrohr 15 weist in seiner Mitte eine Scheidewand 17 auf und ist auf seiner ganzen Länge mit runden, ovalen, rechteckigen oder dgl. durchgehenden Öffnungen 18 versehen, die stromauf und stromab der Scheidewand 17 liegen. Das Schalldämpferrohr 15 geht in den im wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisenden Abflußstutzen 19 über, der den Deckel 2 überragt. In dem zwischen der Trennwand 4 und dem Schalldämpferrohr 15 begrenzten Schalldämpferraum 20 sind rein schematisch dargestellte Schalldämpferelemente 21 untergebracht.A silencer tube is located within the partition 4 at a radial distance 15 and at its ends on the cover disk 5 and the bottom disk 16 attached. The silencer tube 15 has a partition 17 in its center and is continuous over its entire length with round, oval, rectangular or the like Openings 18 are provided, which are upstream and downstream of the partition 17. The muffler pipe 15 goes into the substantially the same diameter drainage connection 19 over, which protrudes beyond the cover 2. In the one between the partition 4 and the muffler pipe 15 limited muffler space 20 are purely schematically shown muffler elements 21 housed.

Die Trennwand 4 zusammen mit dem Schalldämpferrohr 15 kann nach dem Entfernen des Bodens 3 von der Außenwand 1 nach Lsen der Schrauben 6 ebenfalls aus der. Gehäuse 1, 2 herausgenommen und wieder darin eingesetzt werden Die als Tiriehbleche ausgebildeten Scheiben (Deckelscheibe 5 und Bodenscheibe 16) sind mit dem Rohr 4 bzw. 15 mittels Schweißpunkten verbunden.The partition 4 together with the muffler pipe 15 can after Remove the bottom 3 from the outer wall 1 after loosening the screws 6 as well the. Housing 1, 2 can be removed and reinserted in them as Tiriehbleche formed disks (cover disk 5 and bottom disk 16) are with the tube 4 or 15 connected by means of spot welds.

Während des Betriebes der Vorrichtung tritt durch den Zuflußstutzen 13 Abgas einer Brennkraftmaschine in den Wärmeaustauschraum 3 ein. Durch die Zuflußleitung 10 tritt Kühlwasser in das Wärmeaustauschrohr 9 ein und durchfließt das im Wärmeaustauschraum 8 untergebrachte bifilar und wendelförmig gewickelte Wärmeaustauschrolir 9 in einer der beiden Windungen im Gegenstrom zum Abgas und anschließend in der anderen Windung im Gleichstrom zum Abgas, bis es dann in der AbfluB-leitung 9 nach außen austritt. Die Art des Durchflusses des Abgases durch den Wärmeaustauschraum und des Kühlwassers durch das Wärmeaustauschrohr hängt von dessen jeweiliger Bauform b. Nach dem Durchfließen des Wärmetauschraumes 8 fließt das Abgas über den tSberströmspalt 7 radial nach innen und tritt in das SchalldämpEerrohr 15 ein. Die Scheidewand 17 verhindert ein Durchfließen des Schalldämpferrohres 19 durch das gekühlte Abgas und zwingt das Abgas, durch die Löcher 18 hindurch in den mit den Schalldämpferelementen 21 ausgestatteten Schalldämpferraum 20 auszuweichen. Von diesem Raum 20 tritt das Abgas nach dem Vorbei fließen an der Scheidewand 17 durch dem Abflußstutzen 19 benachbarte öffnungen 18 wieder in das Schalldämpferrohr 15 über und fließt zum Abflußstutzen 19, wo es aus der vorbeschriebenen Vorrichtung austritt.During the operation of the device occurs through the inflow nozzle 13 exhaust gas from an internal combustion engine into the heat exchange chamber 3. Through the inflow line 10, cooling water enters the heat exchange pipe 9 and flows through it in the heat exchange space 8 housed bifilar and helically wound heat exchange roller 9 in one of the two turns in countercurrent to the exhaust gas and then in the other turn in cocurrent to the exhaust gas until it then emerges in the discharge line 9 to the outside. The type of flow of the exhaust gas through the heat exchange space and the cooling water through the heat exchange tube depends on its respective design b. After flowing through of the heat exchange space 8, the exhaust gas flows radially via the overflow gap 7 inside and enters the silencer tube 15. The partition 17 prevents one The cooled exhaust gas flows through the muffler tube 19 and forces that Exhaust gas, through the holes 18 in the equipped with the muffler elements 21 Evade silencer space 20. From this space 20, the exhaust gas emerges after passing flow at the partition 17 through the openings 18 adjacent to the drain connection 19 again into the muffler tube 15 and flows to the drain connection 19, where it comes from the device described above emerges.

Das durch das Wärmeaustauschrohr 9 fließende Kühlwasser transportiert die vom Abgas übertragene Wärme ab. Die Strömungsrichtung des Abgases innerhalb der Außenwand 1 ist durch Pfeile dargestellt und die Strömung des Kühlwassers in dem Warmeaustauschrohr 9 durch außerhalb des Gehäuses 1, 2 eingezeichnete Pfeile.The cooling water flowing through the heat exchange pipe 9 is transported the heat transferred from the exhaust gas. The direction of flow of the exhaust gas within the outer wall 1 is shown by arrows and the flow of the cooling water in the heat exchange tube 9 by arrows drawn outside of the housing 1, 2.

Statt von der Isolierschicht 14 kann die Außenwand 1 von einem Wassermantel umgeben sein, der mit dem Wärmeaustauschrohr 9 in Verbindung steht. Die Verbindung wird vorzugsweise so gewählt, daß das Kühlwasser zuerst das Wärmeaustauschrohr 9 und dann den Wassermantel durchfließt. Die Anordnung des Wassennantes führt zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades beim Wärmeaustausch.Instead of the insulating layer 14, the outer wall 1 can be a water jacket which is in communication with the heat exchange pipe 9. The connection is preferably selected so that the cooling water first enters the heat exchange pipe 9 and then flows through the water jacket. The arrangement of the Wassennantes leads to a Improvement of the heat exchange efficiency.

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Claims (6)

A n 5 t r ii c h e 1. Vorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, zum Austauschen der Wärme zwischen einem Gas und einem flüssigen oder gasförmigen Strömungsmittel und zum Dämpfen des durch das Gas bewirkten Schalles mit einem zum Führen des Gases vorgesehenen Gasrohr, mit einem dieses Gasrohr umgebenden Schalldämpfraum und mit mindestens einem vom Gas umspülten und außerhalb des Gasrohres angeordneten Wärmeaustauschrohr, dadurch q e k e n n z e i c h n e t , daß eine rohrförmige Trennwand (4) vorgesehen ist, die den Schalldäptaum (20) von einem Wärmeaustauschraum (8) trennt, der den Schalldämnfraum (20) umgibt und durch den das Wärmeaustauschrohr hindurchgeführt ist, und daß im Bereich des vom Einlaß (13) abgewandten Endes der Trennwand ein Übergang (7) von einem der beiden Räume in den anderen Raum vorgesehen ist. A n 5 t r ii c h e 1. Device, in particular for an internal combustion engine, for exchanging heat between a gas and a liquid or gaseous one Fluid and for attenuating the sound caused by the gas with a to Leading the gas provided gas pipe, with a silencing chamber surrounding this gas pipe and with at least one surrounded by the gas and arranged outside the gas pipe Heat exchange tube, characterized in that a tubular partition (4) is provided, which the Schalldäptaum (20) from a heat exchange space (8) separates, which surrounds the Schalldämnfraum (20) and through which the heat exchange tube is passed, and that in the region of the end facing away from the inlet (13) of the Partition wall a transition (7) is provided from one of the two rooms to the other room is. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer das Wärmeaustauschrohr umgebenden Außenwand und mit einem mit Löchern in der Rohrwand versehenen, eine Scheidewand aufnehmenden und von der Außenwand mit Abstand umgebenen Schalldämpferrohr im Schalldämpfraum, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Trennwand (4) zwischen der Außenwand (1) und dem Schalldämpferrohr (15) mit beiderseitigem Abstand anqeordnet ist und daß die Trennwand kürzer als die Außenwand ist.2. Apparatus according to claim 1 with a surrounding the heat exchange tube Outer wall and a partition wall provided with holes in the pipe wall receiving and from the outer wall at a distance surrounded silencer pipe in the silencing chamber, in that the partition (4) is between the outer wall (1) and the silencer tube (15) is arranged at a mutual distance and that the partition is shorter than the outer wall. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch q e k e n n -z e i ch n e t , daß die Trennwand (4) an ihren beiden stirnseitigen Enden mit dem Schalldämpferrohr (15) uncl/ oder einem Teil des Gehäuses (1, 2, 3) verbunden ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that q e k e n n -z e i ch n e t that the partition (4) at both of its front ends with the silencer tube (15) uncl / or part of the housing (1, 2, 3) is connected. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch q e k e n n z e i c h n e t , daß die Trennwand (4) und das Schalldämnferrohr (15) eine aus dem Gehäuse (1, 2) entfernbare und wieder einsetzbare Baueinheit bilden.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in q it is not indicated that the partition (4) and the silencer tube (15) form a structural unit that can be removed from the housing (1, 2) and reinserted. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Abstand zwlschen der Außenwand (1) und der Trennwand (4) so gewählt ist, daß er dem Außendurchmesser des wendelförmiqen Wärmeaustauschrohres (9) entspricht oder nur wenig größer ist, wobei der Abstand zwischen den einzelnen Windungen des T«7ärmeaustauschrohres der in der Zeiteinheit durchfließenden Gasmenge entsprechend ausgebildet ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that g It is not noted that the distance between the outer wall (1) and the partition (4) is chosen so that it corresponds to the outer diameter of the helical heat exchange tube (9) equals or is only slightly larger, the distance between each Turns of the heat exchange tube of the amount of gas flowing through in the unit of time is designed accordingly. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Außenwand (1) von einem Flüssiqkeitsmantel umqeben ist, der mit dem Wärmeaustauschrohr (9) in Verbindung steht.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that g It is not noted that the outer wall (1) is surrounded by a liquid jacket which is in communication with the heat exchange pipe (9).
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