DE2907767A1

DE2907767A1 - Schutzvorrichtung, insbesondere fuer abgasrohre von verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2907767A1
Application number: DE19792907767
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl Ing Klinger
Original assignee: Sueddeutsche Bremsen AG
Current assignee: Caterpillar Energy Solutions GmbH
Priority date: 1979-02-28
Filing date: 1979-02-28
Publication date: 1980-09-11
Also published as: DE2907767C2; US4378046A

Description

Süddeutsche Bremsen AG fo Mönchen, 2^.1.79 Moasacher Straße 80 TP-si

8000 München hQ -1550-

SchutzvDrrichtung, insbesondere Abgasrohre von Verbrennungsmotoren

Dia Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrichtung für wärmeabgebenda Teile, insbesondere für Abgasrohre von Verbrennungsmotoren, mit einem das zu schützende Teil, insbesondere das Abgasrohr, mit Abstand und wenigstens teilweise umgebenden, doppeluiandigen Schutzschirm, der zwischen seinen beiden zumindest im Randbereieh direkt miteinander verbundenen, in Abstand zueinander angeordneten Wandungen wenigstens Binen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlmittelraum aufweist.

Zum Schutz der heißen Abgasrohre von Verbrennungsmotoren insbesondere vor Berührung ist es bereits bekannt, die Abgasrohre mit geeigneten Isoliermitteln, wie beispielsweise Asbest oder Mineralwolle,zu isolieren. Die Abgasrohre werden im allgemeinen mit dem Isoliermittel umwickelt oder eingeschalt, das gegebenenfalls mit einem chemischen Binder verfestigt wird. Ferner kann zur Befestigung der Isolierschutz mit Draht oder Drahtnetzen umwickelt und vernäht oder in Blechschalen gehüllt werden; die Blechschalen müssen verbunden und befestigt werden, wozu Ver-

VarBchweiBungen
schraubungergöder Vernietungen erforderlich sind. Zumeist wird Über dieser Isolierung in sinigem Abstand noch ein Berührungs-

schutz angebracht. Das Aufbringen der Isoliermittel ist somit arbeitsaufwendig und nicht an allen Stellen durchführbar; infolge der hohen üJSrmeäbstrahlung an den unisolierten Stellen verziehen sich die Berührungsschutze.

Da die Abgastemperaturen etwa 600°-700°C, die zulässige Dauertemperatur von Asbest jedoch nur ca 430°C beträgt, besteht die Gefahr einer thermischen Überbeanspruchung des Asbestes; die Verwendung von Mineralwolle ist teuer. AuBerdem

030037/0039

können diese Isoliermittel durch dia am Motor auftretenden Erschütterungen brüchig werden und nach einiger Zeit zerfallen. Auch ist die Verwendung dieser Isoliermittel durch Umweltscbutzvorschriften erschwert.

Schließlich wird angestrebt, die Außentemperatur auf max. 12D⁰C zu begrenzen. Diese Grenze kann im Dauerbetrieb mit Isoliermitteln wirtschaftlich nicht erreicht werden.

Insbesondere für niehtaufgeladene Motore ist es weiterhin bekannt, gekühlte Abgasrohre zu verwenden. Bei aufgeladenen Motoren sind die gekühlten Abgasrohre nicht zweckmäßig, da der Kühlwassermantel dem Abgas zuviel Wärme entziehen würde, die dem Abgasturbolader zur Leistungssteigerung verlorengeht. Die relativ hohe, abgeführte Wärmemenge muß in entsprechend vergrößerten Motorkühlern dem Kühlwasser wieder entzagen werden. Die Herstellung der zudem sehr schweren, gekühlten Abgasrohre ist schwierig und teuer, da die Stärke des Kühlwassermantels relativ gering sein soll.

- .

Schließlich ist es auch bereits bekannt, das Abgasrohr eines Verbrennungsmotors in einem gewissen Abstand mit einem schutzschirmartigen Abgasrohrschutz zu umgeben, der als GuBkörpar mit zwischen Ooppelwandungen eingeschlossenem, dünnen Kühlwasserraum ausgebildet ist. Die Herstellung dieses doppelwandigen Gußkorpers ist aufwendig und der Raumbedarf des Abgasrohrschutzes ist groß.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schutzvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die Mlnget der bekannten Schutzvorrichtungen vermeidet, welche also einfach und billig herstellbar sowie leicht montierbar ist_s welche nur wenig Raum beansprucht und leicht ist, welche auch bei sehr heißen Abgasrohren im Dauerbetrieb standfest ist und eine Oberflichentemperatur von höchstens 120⁰C zu erreichen ermöglicht, dabei abBr keinen nennenswerten Abgas-Energieverlust bewirkt und somit

030037/0039

"/t

] sowohl for aufgeladene wie für unaufgeladane Verbrennungsmotor geeignet ist und nur eine geringe Kühlmittel-Aufheizung bewirkt, welche in ihrer Form gut und einfach den jeweils gegebenen Erfarderniaeen anpaBbar ist und welche auch für hohe Kühlmittel- drücke geeignet ist·

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Schutzschirm aus zwei im wesentlichen mit Abstand parallel zueinander verlaufenden Blechteilen besteht, die in ihren Flächen-IQ bereichen den Abstand überbrückend gegeneinander abgestützt und an ihren Rändern dicht miteinander verbunden sind, wobei sie zwischen den Abstützstellen wenigstens einen mit wenigstens einem an den Blechteilen angeordneten KQhlmittelanschluB verbundenen Kühlmittelraum einschließen.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Schutzvorrichtung können den Unteransprüchen entnommen werden.

In der Zeichnung sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele von nach der Erfindung ausgebildeten Schutzvorrichtungen dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, Fig. 2a eine Aufsicht und Fig. '2b eine Stirnansicht einer Schutzvorrichtung in jeweils

schematicher Darstellung; 30

Fig. 3a bis 3e eine erste Ausführungsform in vergrößertem Maßstab im Schnitt;

Fig. Ua bis kB eine zweite Ausführungsform in vergrößertem Maßstab im Schnitt;

- 4 030037/0039

Fig. 5a und 5b sine dritte Ausführungsform in perspektivischer

Ansicht und in Stirnansicht;

Fig. 6 eine vierte Ausfübrungsform schematisch in Stirnansicht;

Fig. 7a bis 7c eine fünfte AusfQhrungsfarm in vergrößertem Maßstab im Schnitt;

Fig. 8a und 8b eine sechste Ausführungsförm in vergrößertem Maßstab im Schnitt;

Fig. 9a und 9b eine siebte Ausführungsform in Vergrößertem Maßstab im Schnitt;

Fig. 10 einen Schnitt durch eine achte Ausföhrungsform in vergrößertem Maßstab;
15

Fig. 11 eins neunte Ausführungsform;

Fig. 12a eine perspektivische Ansicht.einer zehnten Ausführungs-

form_s uiobei der in der Ansicht vordere Kühlmittel-„₀ Vertsilkanal weggeschnitten ist;

Fig, 12b und 12c Schnitte durch die zehnte Ausföhrungsfarm;

Fig. 13a eine im Querschnitt Z-artige Ausbildung der Schutzvorrichtung und

Fig. 13b eine Abwicklung dieser Schutzvorrichtung;

Fig. ii*a eine kegelmantelartige Schutzvorrichtung und

Fig. 1ifb deren Abwicklung;

■'■"'.■■'■

Fig. 15a und 15b die Anordnung der Schutzvorrichtung an einem

Verbrennungsmotor in Seiten- und Stirnansicht; Fig. 16a bis 16c verschiedene Einordungen der Schutzvorrichtung 35

030037/0039

//IO

in den Kühlwasserkreislauf eines Verbrennungs

motors;

Fig. 17a und 17b eine uieitere, andersartige Ausführungsform der Schutzvorrichtung schematisch im Schnitt und

im vergrößerten Teilschnitt; und

Fig. iaa bis 18 c schematisch Kühlmittelkreislaufanordnungen für

die andersartige Ausführungsfarm.

GemMS Fig. 1 meist die Schutzvorrichtung 1 etwa die Form einer Hälfte eines elliptischen Rohres auf, das in einer die kleinen QuerBchnittsflächenachsen enthaltenden Ebene geschnitten ist. Das nicht dargestellte, von der Schutzvorrichtung 1 zu schützen de Teil kann eine langgestreckte Form aufweisen und ist vorzugs weise gleichachsig zur Schutzvorrichtung anzuordnen, derart, daß die letztere es mit Abstand halbseitig, schutzschirmartig umgibt. Das zu schützende Teil kann vorzugsweise das Abgasrohr eines Verbrennungsmotors sein, welches auf seiner dem Motor ab gewandten Seite von der Schutzvorrichtung 1 abgedeckt ist, wie es spMter noch genauer dargestellt und beschrieben wird.

Die in der Abwicklung einen flachen Korper mit rechteckigem Umriß darstellende Schutzvorrichtung 1 ist an zwei diagonal gegen- überliegenden Ecken 2 und 3 mit Kühlmittelanschlüssen versehen, deren einer Anschluß k der Kühlmittelzufuhr und deren anderer Anschluß 5 der Kühlmittelabfuhr dient. Insbesondere aus der Aufsicht nach Fig. 2a und der Stirnansicht nach Fig. 2b dBr Schutzvorrichtung 1 ist zu ersehen, daß die Kühlmittelanschlüsse k _Und 5 in Verteilerkanäle 6 und 7 münden, die längs der beiden Längskanten der Schutzvorrichtung 1 verlaufen. Im Flächenbereich S der Schutzvorrichtung 1 befinden sich KühlmittelrMume, die wie nachfolgend beschrieben, in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein können und durch die die beiden Verteilerkanäle 6 und 7 miteinander verbunden sind.

030037/0039

In Fig. 3a ist ein Ausschnit aus der Schutzvorrichtung 1 in Blickrichtung nach Pfeil X der Fig. 2b aufgeschnitten und in vergrößertem Maßstab dargestellt. Die Fig. 3b stellt einen TbII-schnitt nach Linie A - B₁, Fig. 3c einen Teilschnitt nach Linie A_g - B₃₁ Fig. 3d einen Teilschnitt nach Linie C₁ - D₁ und Fig. 3e einen Teilschnitt nach Linie C- D der Flg. 3a dar; in den Figuren 2a und 2b ist die Lage der Schnitte ebenfalls angedeutet.

Gemäß den Fig. 3a bis 3e besteht die Schutzvorrichtung aus zwei im wesentlichen mit Abstand 9 zueinander verlaufenden Blechteilen 10 und 11, die im FlMchenbereich 8 den Abstand 9 überbrückend gegeneinander abgestützt sind. Zur gegenseitigen Abstützung weisen die beiden Blechteile 10 und 11 an den Abstützstellen 12 einander gegenüberliegende, in einem mehr oder weniger regelmäßigen Muster - nach Fig. 3a in parallel zu den Seitenkanten 13 und 1*» der Schutzvorrichtung verlaufenden Linien angeordnete, im wesentlichen runde Eindrückungen in Richtung zum jeweils anderen Siechteil 11 bzw. 10 auf, deren Tiefe dem halben Abstand 9 entspricht. Die somit an den Abstützstellen 12 aneinander anliegenden BlechteilB 10 und 11 sind an diesen Abstützstellen 12 durch vorzugsweise im PuriktschweiSverfahren hergestellte Schweißpunkte miteinander verbunden* Die Schnitts A-B₁ und C - D gehen durch diese insbesondere aus Fig. 3b und 3d ersichtlichen Schweißpunkte.

Die einander benachbarten Eindrückungen der Blechteile 10 und 11 überschneiden sich etwas in ihren Randbereichen; hieraus ergibt sich, daß der Abstand 9 der beiden Blechteile 10 und 11 im Bereich der erwähnten Anordnungslinien der Eindrückungen zwischen letzteren verringert ist, wobei sich die beiden Bischteile 10 und 11 aber nicht berühren, der volle Abstand 9 also nur in einem mittig zwischen vier im Rechteck oder Quadrat zueinander angeordneten Eindrückungen vorhanden ist. Aus Fig. 3c und 3e, die zwischen den Eindrückungen verlaufende Schnitte darstellen, ist dies deutlich zu ersehen.

Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel können die Abstützstellen 12 auch abweichende Anordnungsmuster,z.B. Sechsecke oder Rauten,bilden. - 7 -

Q3OO37/Q03-0-

/AV

sind Entlang der Saitenkanten 13 und iMdie beiden Blechteile 10 und

^J 11 dicht mittels durchgehender Schweißnähte oder relativ eng angeordneter SchWBißpunkte 15 miteinander verbunden. Die Verbindung kann auch durch Verschrauben, Vernieten oder Umbördeln hergestellt sein, möbel gegebenenfalls eine Dichtung zwischen den Blechteilen 10 und 11 angeordnet ist. Nahe der längeren, gerade verlaufenden Seitenkanten 13 der Schutzvorrichtung befinden sich in einem breiteren Randbereich keine Eindrükkungen, die beiden Blechteile 10 und 11 weisen hier durchgehend einen vergrößerten Abstand zueinander auf und bilden somit dBn sich entlang der ganzen Seitenkante 13 erstreckenden Verteilerkanal 6 bzui. 7. Die Verteilerkanäle 6 und 7 münden einerseits in den mit den Blechteilen 10, 11 dicht verschweißten KOhI-mittelanschluS k bzu. 5 und sind an ihrem anderen Ende dicht verschlossen.

Aus der beschriebenen Anordnung ergibt sich, daß sich zwischen den beiden Blechteilen 10 und 11 ein aus sich schneidenden Kanälen wechselnder Weite gebildeter Kühlmittelraum 16 befindet, der einerseits in den das Kühlmittel zuführenden Verteilerkanal 6 und andererseits in den das Kühlmittel wieder abführenden Verteilerkanal 7 übergeht. Das Kühlmittel durchströmt den Kühlmittelraum 16 also in der in Fig. 3a mit den gestrichelten Linien 17 angedeuteten Weise.

Die Herstellung der Schutzvorrichtung 1 kann zweckmäßig derart erfolgen, daß zuerst die zwei Siechteile 10 und 11 im ebenen Zustand, also vor ihrer Verformung in die Schutzschirm-Farm, an ihren Rändern bis auf wenigstens eine Anschlußöffnung in einen der VerteilerkanMle 6 bzw. 7 dicht und an den Abstützstellen 12 punktartig miteinander verschweißt werden. Durch die Anschlußöffnung wird sodann Druckmittel hohen Druckes zwischen die beiden Blechteile 10 und 11 eingeführt, wodurch diese an den nicht verschweißten Stellen unter plastischer Verformung auseinandergedrückt und somit die Verteilerkanäle 6 und 7 sowie

Kühlmittelraum 16 in ihrer vorstehend beschriebenen Gestalt ausgeformt werden. Anschließend wird die Schutzvorrichtung

- β 030037/0038

] in die Schutzschirm-Form gebogen.

Es ist auch möglich, die nur miteinander verschweißten Blechteile sogleich in die Schutzschirm-Form zu bringen und erst anschließend die VerteilerkanMle 6 und 7 sowie den Kühlmittelraum 16 durch die Druckmitteleinführung auszuformen. Die Schweißung kann gegebenenfalls durch Lotung ersetzt werden. Bei beiden Fertigungsarten kann das Auftreiben der Blechteils 10,11 durch das Druckmittel in einer die Verformung bestimmenden Form erfolgan.

Anstelle der PunktschueiBung, wie sie aus Fig. 3a besonders deutlich ersichtlich ist, kann auch eine unterbrochene Rollnaht-Schweißung vorgesehen werden. In Fig. 4a, die einen der Fig_e 3a entsprechenden Ausschnitt aus einer Schutzvorrichtung 1a zeigt, ist die Anordnung der unterbrochenen Rollnaht-Schweis sung an den Abstützstellen 12 dargestellt. Die Nahtunterbrechungen 18 können, wie im linken Teil der Fig. 4a dargestellt, miteinander fluchtend, oder, wie im rechten Teil der Fig. 4a gezeigt, zueinander versetzt angeordnet sein. Die gestrichelten Linien 17 deuten dabei wieder die Stromlinien für des Kühlmittel an. Die Fig. 4b bis 4s zeigen der Lage dar Schnitte nach Fig. 3b bis 3e entsprechende Teil-Schnittbilder durch die Schutzvorrichtung 1a nach Fig. 4a; weitere Erläuterungen erübrigen sich hierzu. Zum Verdeutlichen sind einige Bezugszahlen eingetragen, deren Bedeutung mit den entsprechenden Bezugszahlen in den Fig. 3a bis 3e übereinstimmt.

Die Herstellung der Schutzvorrichtung nach Fig. 4a bis 4b erfolgt vorzugsweise unter Verwendung eines hinsichtlich der Verteilerkanäle 6, 7 und des Köhlmittelraumes 16 sickenartig vorgeprägten Blechteiles 10a, das auf das ebene Bischteil 11 auf- gelBgt und mit diesem verschweißt wird. Es ist jedoch auch möglich, anstelle des ebenen Blechteiles 11'ebenfalls ein entsprechend dem Blechteil 10a vorgaprigtes Bleehteil zu verwenden oder, wiB zu Fig. 3a bis 3e beschrieben, zwei ebene Blechteile entsprechend miteinander zu verschweißen und dann die Verteilerkanile 6, 7 und den KEjhlmittelraum 16 durch Druckmitteleinführung aufzutreiben.

- 9 Q3Q037/0039

Bei Verwendung zweier Blechteile mit langgestreckten, sickenartigen Einprägungen kann es zum Steigern der HQhluiirkung zweckmäßig sein, ωβηπ die Längsrichtungen der Einprägungen beider Blechteile im rechten Winkel zueinander verlaufen und nur an ihren Enden einander gegenüberstehen. Es ergibt sich dann eine vielfach abgelenkte Strömung des Kühlmittels durch die Schutzvorrichtung.

QeI den beschriebenen Schutzvorrichtungen bestehen die beiden

^q Blechteile 10 bzw. 10a und 11 vorzugsweise aus Stahlblech. Es können Oberflächenbehandlungen gegen Korrosion uiie l/erzinken, Kadmieren usw. vorgesehen werden. Um die Wärmeübertragung durch Wärmestrahlung zu steigern, können auf der Oberfläche besondere, die Absorbtion steigernde Schichten durch beispielsweise Auf-

ir rauhen der Oberfläche, besonderen Absorbtionsanstrich usw. angeordnet sein. Die Oberfläche selbst kann durch Rippen oder dergleichen zum Steigern der Wärmeaufnahme bzw. -abgabe vergrößert SBin. Die Herstellung der Schutzvorrichtung kann auch aus Edelstahl blech erfolgen; bei schlechter Schweißbarkeit können anstelle der Schweißungen Schraub- oder Nietverbindungen vorgesehen sein. Bei Verblendung van Aluminium-Blechteilen können die Verbindungen nach dem üJalzplattier-Verfahren hergestellt werden, wobei die beiden aufeinanderliegenden Alu-Blechteile, deren wenigstens eines an den nicht zu verbindenden Stellen mit einer geeigneten Trennpaste versehen ist_r bei hoher Temperatur unter großer Streckung gewalzt und dadurch an den gewünschten Stellen miteinander verbunden werden.

Die vielen Verbindungsstellen der beiden Blechteile 10 bzw. 10a und 11 gewährleisten bei allen Ausfuhrungsformen eine hohe DruckfestigkeitTTüer°schutzvorrichtung. Die Größe der Kanäle bzw. Durchgänge des Kühlmittelraumes 16 kann durch den Abstand der Abstützstellen 12 bestimmt werden. Die großflächige, kanalar tige Ausbildung des Kühlmittelraumes 16 gewährleistet eine intensive Kühlung.

-1D-

03003?/00-39

Anstelle der bei den Ausführungen nach Fig. 1 und 2b vorgesehenen Schutzschirm-Krümmungen mit großem Krümmungsradius kann die Schutzvorrichtung auch eine relativ scharfkantige U-Form erhalten, tide perspektivisch in Fig. 5a dargestellt. Die Schutzvorrichtung kann zwar auch in dieser Form durch Biegen an den Kanten 19 im wesentlichen, wie bereits beschrieben, hergestellt werden, doch kann es auch zweckmäßig sein, sie aus drei im wesentlichen ebenen Schutzschirm-TBÜBn 20, 21 und 22 zu fertigen, die an den Kanten 19 durch Schweißen, Verschrauben oder dergleichen derart miteinander verbunden sind, daß ein durch alle drei Teile 20, 21 und 22 durchgehender Kühlmittelraum 16 entsteht. Nahe dar beiden geraden Seitenkanten 13 verlaufen die Verteilerkanäle 6 und 7. In Fig. 5b ist eine derartige Schutzvorrichtung in Stirnansicht dargestellt.

Die dichte, durchgehende Verbindung des Köhlmittelraumse 16 durch die Schutzschirm-Teile 20, 21, 22 kann Schwierigkeiten bereiten. Zum Vermeiden dieser Schwierigkeiten ist es möglich, gemäß Fig. 6 jedes Schutzschirm-Teil 20a, 21a und 22a mit einem eigenen, abgeschlossenen Kühlmittelraum mit eigenen Verteilerkanälen 6, 7 zu versehen, die Schutzschirm-Teile 20a, 21a und 22a an den Kanten 19 ohne Kahlmittelraum-Durchgang miteinander zu verbinden und die gesonderten Kühlmittelräume der drei Schutzschirm- Teile 20a_r 21a und 22a sodann vermittels ihrer Verteilerfcanäle 6, 7 In geeigneter Weise - zueinander parallel oder in Serie - an einen Kühlmittelkreislauf anzuschließen.

Die Schutzvorrichtung kann gemäß Fig. 7a bis 7c -Fig. 7b stellt

einen Schnitt nach Linie C-D, Fig. 7c einen Schnitt nach Linie on
^ou A-B in Fig. 7a dar- auch unter Verwendung zwsier Langlochbleche 23 und Zk hergestellt sein, die mit zueinander senkrechter Längsrichtung ihrer LanglScher 25 bzw. 25 derart aufeinanderliegen, daß sich durchgehende, vielfach abgewinkalte Durchgänge ergeben, wie in Fig. 7a dargestellt. Die beiden Langlochbleche 23 und 2k ^OJ sind beidseitig durch je ein ebBnes Blech 27 abgedeckt, wobei die beiden Bleche 27 an einer oder an zwei gegenüberliegenden

- 11 -

03003?/0039

Kanten die Langlochbleche 23 und 24 Überragen und mit einigem Abstand zu diesen unter Zwischenlage eines stangenartigen Abstandteils 28 dicht miteinander verbunden sind. Hierdurch werden die Verteilerkanäle gebildet, von welchen nur ein Verteilerkanal 6 dargestellt ist. An den restlichen Seitenkanten werden die Bleche 27 und Langlochbleche 23, 24 unter Verschluß der angeschnittenen Langlöcher 25, 26 dicht miteinander verbunden. Im FlMchenbereich der Schutzvorrichtung können die Bleche 27 und Langlochbleche 23, 24 durch Punktschweißung 29 miteinander verbunden sein·

Bai einer anderen AusfÖhrungsform dBr Schutzvorrichtung ist, uiie aus Fig. 8a und der einen Schnitt nach der Linie A-B in dieser darstellenden Fig. Sb ersichtlich, zwischen zwei ebenen Blechen 27 ein Drahtgewebe 30 eingelegt. Die beiden Bleche 27 Überragen - ähnlich wie in Fig. 7a bis c beschrieben - an einer oder an zwei gegenüberliegenden Kanten das Drahtgewebe 30 und sind mit einigem Abstand zu diesem unter Zwischenlage eines stangenartigen Abstandteils 28 dicht miteinander verbunden. Der Vsrteilerkanal 6 verläuft zwischen dem Abstandteil 28 und der Kante des Drehtgewebes 30· An den restlichen Seitenkanten sind die Bleche 27 dicht miteinander verbunden. In ihrem FlMchenbereich sind diB Bleche 27 an einzelnen Auflagestellen fest mit dem Drahtgewebe 30 verbunden; bei Schweißausführung der Schutzvorrichtung können hierzu Schweißpunkte 31 dienen, es ist jedoch auch eine Lötung insbesondere in einem Lötbad möglich. Das Kühlmittel durchströmt bei dieser Schutzvorrichtung das Drahtgewebe 30 in dessen Ebene, wird dabei häufig ungelenkt und bewirkt eine intensive Kühlung der beiden Bleche 27.

Nach Fig. 9a und der einen Schnitt entlang der Linie A-B in dieser darstellenden Fig. 9b kann die Schutzvorrichtung auch aus einem Riffelblech 32 und einem glatten, auf dieses aufgelegten und durch Schweißpunkte 31 oder Lötung befestigten Blech 27 bestehen. Nahe wenigstens eines Randbereiches ist zur Bildung des Verteilerkanals 6 das Blech 27 schwach abgskröpft und an der

- 12 0 3 00 3-7/00 3 9

2907707

] Kante unter Zwischenlage eines stangenartigen Abstandteiles 28 mit dem Riffelblech 32 dicht verbunden. Auch an den restlichen Kanten sind das Riffelblech 32 und das Blech 27 dicht miteinander verbunden. Die Zwischenräume.zwischen den Riffeln 33 bildsn hier den Kühlmittelraum 16.

Gemäß Fig. 1D kann anstelle des bei der vorstehend beschriebenen Schutzvorrichtung vorgesehenen Riffelbleches 32 auch ein iiiarzenblech 3t vorhanden sein. Im übrigen entspricht die Ausführung ,Q nach Fig. 10 derjenigen nach Fig. 9a, 9b und braucht daher nicht weiter erläutert zu werden.

8ei den beschriebenen Schutzvorrichtungen müssen die KühlmittelanschlQsse nicht diagonal gegenüberliegen, sie können auch in anderer Art angeordnet sein. Beispielsmeise kann gemäß Fig. 11 längs einer Seitenkante 13a der Schutzvorrichtung ein Verteilerkanal 6a, 7a vorgesehen sein, der etwa in der Mitte seiner Längserstreckung eine Unterbrechung 63 aufweist und dessen eine Hälfte 6a der Kühlmittelzuführung und dessen andere Hälfte 7a der Kühlmittslabführung dient. Anschließend an die Unterbrechung

63 sind die beiden Blechteile der Schutzvorrichtung quer zur Längsrichtung des Verteilerkanals 6a, 7a über einen großen Teil der Breite der Schutzvorrichtung, etwa über 2/3 der Schutzvorrichtungs-Breite, miteinander entlang der Linie 6^ verbunden.

Die Abstützstellen 12 sind vorteilhaft mit sinkender Entfernung

zur Linie 6k mit sinkendem Abstand zueinander angeordnet. Das durch die l/erteilerkanal-HMlfte 6a zuströmende Kühlmittel muß in den diesem benachbarten Flächenbereich der Schutzvorrichtung einströmen, das verteilerkanalabgewandte Ende der durch die Linie Gk dargestellten Verbindung der Blechteile umströmen und kann dann durch den andersseitigen Flachenbereich der Schutzvorrichtung zum Verteilerkanal 7a und aus diesem abströmen. Die Anordnung der Abstützstellen 12 mit unterschiedlichem Abstand zueinander ermöglicht, den Durchströmungswiderstand der Schutzvorrichtung in deren Flächenbereich so abzustimmen, daß an allen Stellen eine ausreichende und gegebenenfalls gleichmäßige KQhI-mitteldurchströmung erfolgt.

- 13 -

030Q3?/003f

- .: 2907707

T Bei Schutzvorrichtungen mit im Querschnitt U-artiger Schutzschirmform kann eine Ausführung nach Fig. 12a bis 12c besonders zweckmäßig sein. Fig. 12a zeigt eine perspektivische Ansicht mit zum Verdeutlichen des Aufbaues weggeschnittenem vorderen Verteilerkanal, Fig. 12b einen Schnitt entlang der Linie C-O in Fig. 12a, und Fig. 12c einen Teilschnitt entlang der Linie A-B in Fig. 12b.

Bei dieser Ausführung befindet sich auf einem Wellblech 35 ein vor Verformung in die Schutzschirmform ebenes Blech 27; an ihren Auflage- bzw. gegenseitigen Abstützstellen 12 sind die beiden Bleche 35 und 27 durch Punkt- oder Rollschweißung oder Lötung miteinander verbunden. Die einzelnen Wellen des Wellbleches bilden somit den in parallele Einzelkanäle aufgegliederten Kühlmittelraum 16'. An den senkrecht zur ülellenlängsrichtung des Wellbleches 35 verlaufenden Kanten sind im Querschnitt rechteckige VerteilerkanMls 6, 7 angesetzt; der vordere Verteilerkanal ist in Fig. 12a weggeschnitten. Die VerteilerkanMle 6 und 7 sind entsprechend dem Querschnitt der Schutzschirmform U-artig gekrümmt und versteifen somit die um zur Wellenlängsrichtung des Wellbleches 35 parallele Achsen in die Schutzschirmform gekrümmten Bleche 27 und 35* Das Kühlmittel wird dem VerteilerkanaL 6 zugeführt, durchströmt den Kühlmittelraum 16· und fließt durch den Verteilerkanal 7 wieder ab.
Selbstverständlich sind auch im Querschnitt runde Rohre als Verteilerkanäle verwendbar; der Kühlmittelübergang zwischen den Verteilerkanälen und den Einzelkanälen des Kühlmittelraumes 16' kann durch entsprechend dimensionierte, als Strömungsdrosseln wirkende Öffnungen 36 in der Wandung der Verteilerkanäle beeinflußt und somit diB Kühlmitteldurchströmung der Schutzvorrichtung in ihren einzelnen Flachenabschnitten den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden.

Die beschriebenen Schutzvorrichtungen können in ihrer Schutzschirmfarm den jeweiligen Verhältnissen gut angepaßt werden, sie sind also nicht nur in der vorstehend erwähnten, im Querschnitt U-fBrmigen Formen verwendbar:

03003-7/0039-

In FIg. 13a ist ein im Querschnitt etwa Z-förmiger Schutzschirm dargestellt, dessen beide Schenkel je eine mehrfach gekröpft verlaufende Seitenkante 13 aufweisen. Die Herstellung dieses Schutzschirmes erfolgt aus einem seine Abwicklung darstellenden, ebenen Körper 37 durch zweimaliges Abbiegen entlang der Biegekanten 38; der in FIg. 13b dargestellte Harper 37 kann in einer der vorstehend beschriebenen Weisen aus zwei Blechen, Blechteilen usw. unter gleichseitiger Ausbildung der Verteilerkanäle 6, 7 hergestellt sein. Bei Ausformen des Höhlmittelraumes durch Auftreiben mittels Druckmitteleinführen zwischen zwei Blechteile kann es zweckmäßig sein, den Körper 37 zuvor entlang der Biegekanten 38 in die in Fig. 13a dargestellte Z-Form zu bringen.

In FIg. i**a ist ein konischer Schutzschirmmantel dargestellt, der aus einem im Umriß seiner Abwicklung entsprechenden, doppelwandigen, den Kühlmittelraum und die VerteilerkanMle 6, 7 aufweisenden, ebenen Körper 37a gebogen ist, wie er in Fig. 1Ma gezeigt ist.

in Fig. 15a ist in Seitenansicht und in Fig. 15b.in Stirnansicht ein Verbrennungsmotor 39 mit einer Schutzvorrichtung 1 schematisch dargestellt. Die im Querschnitt U-formige, langgestreckte Schutzvorrichtung 1 ist am Motor 39 derart angebracht, daß sie dessen Abgasrohr 40 mit einigem Abstand abdeckt.

Die Schutzvorrichtung 1 ist in nicht dargestellter Weise am Motor 39 angeschraubt oder mit Spannbändern gehalten; die Halterung kann zugleich als Kühlmittelzu- und Abfluß für die Schutzvorrichtung ausgebildet sein. Weiterhin kann die Schutzvorrichtung 1 - wie ebenfalls in Fig. 15a und 15b nicht gezeigt - aus mehreren Schutzschirm-Teilen zusammengesetzt sein, l/am aus einer Kühlwasserpumpe M gespeisten Kühlwasser-Zufluß k2 des Motors 39 führt eine Zweigleitung k3 zum Kühlmittelanschluß 4 der Schutzvorrichtung 1. Der Kühlmittelanschluß 5 der

Schutzvorrichtung 1 ist über eine Zweigleitung Uk an den Kühlwasser-Abfluß k5 des Motors 39 angeschlossen, der über einen

- 15 -

0 30 0 37/0 039

Io

KurzschluSthBrmostat 46 mit Entlüftung über einen Rückkühler bzbj. eine Umgehungsleitung 48 zum Eingang der Kühlwasserpumpe 41 zurückführt. Es ist ersichtlich, daß die Schutzvorrichtung die vom heißen Abgasrohr 40 ausgehende Strahlungs- und Konvektionswärme ohne eigene, übermäßige Erwärmung und ohne zusätzliche Kühlung des Abgases aufnimmt und einen sicheren Berührungsschutz gewährleistet.

Die Schutzvorrichtung 1 kann, wie Fig. 15a entnehmbar, parallel zum Motor 39 in den Kühlmittelkreislauf eingeordnet sein. Es ist aber auch möglich, den Motor 39 und die Schutzvorrichtung 1 in Serie in den Kühlmittelkreislauf einzuordnen, wie es der Fig. 16a entnehmbar ist, in der weitere, in ihrer Bedeutung der Beschreibung zu Fig. 15a entnehmbare Bezugszahlen eingesetzt sind. Sowohl bei der Parallelanordnung nach Fig. 15a uie bei der Serienanordnung nach Fig. 16a von Motor 39 und Schutzvorrichtung 1 im Kühlmittelkreislauf kann es zweckmäßig sein, wie in Fig. ISb bzw. 16c der Schutzvorrichtung 1 eine Kühlmittelhilfspumpe 49 zuzuordnen, welche nach Abstellen des Motors 39 noch gewisse Zeit weiterläuft und eine Dampfblasenbildung in der Schutzvorrichtung 1 nach der Motarabstellung bis zur ausreichenden Abkühlung des Abgasrohres ausschließt.

Die vorstehend in verschiedenen Ausführungsvarianten beschriebene Schutzvorrichtung ist auch für üJärme- und zugleich schalldämmende Kapselungen von ganzen Maschinen geeignet: In Fig. 17a ist eine wärme- und schallabgebende Maschine 50 auf einem Fundament 51 dargestellt, die von der aufgeschnitten gezeigten, haubenartigen Kapsel 52 abgedeckt ist. Die Kapsel kann dabei (jjie dargestellt kastenartig, aber auch kugel- oder kegelförmig oder zylindrisch ausgebildet sein. Die in Fig. 17b in vergrößertem Maßstab im Schnitt nach Linie A-B in Fig. 17a dargestellten Wandungen der Kapsel 52 bestehen aus einer Innenschale 53 und einer in Abstand und parallel zu dieser angeordneten Außenschale 54, zwischen welchen sich ein Füllstoff, vorzugsweise ein Dämmstoff 55 befindet. Die Innen- und die

- 16 -

03003-7/0039

Außenschale 53 und 54 sind dabei als Schutzvorrichtung mit jeweils einem Kühlmittelraum 16 ausgebildet| die Schutzvorrichtung der Innenschale 53 nimmt dabei die von der Maschine 5D abgestrahlte liJMrme auf und hält den Dämmstoff 55 auf niederen, ihm zuträglichen Temperaturen,, und die Schutzvorrichtung der AuBenschale 5k vermag die OberflächentBmpsratur der Kapsel 52 sehr niedrig zu halten. Bei dieser Anordnung ist es zweckmäßig, wenigstens einen" in Fig. 17a nicht gezeigten Röckkühler für das Kühlmittel vorzusehen.

Es ist aber auch möglich, bei Inkaufnahme etwas höherer Oberflächentemperatur der Kapsel 52 die Schutzvorrichtung der AuBenschale 5k zugleich als Rückkühler für das in der Schutzvorrichtung der Innenschale 53 aufgeheizte Kühlmittel zu verwenden: üJie in Fig. 18a dargestellt, sind zum Erzielen eines Schwerkraftumlaufes des Kühlmittels die Schutzvorrichtungen der Innenschale 53 und der Außenschale 5k an ihren jeweils höchst- und tiefstgelegenen Stellen durch Kühlmittelkanäle 56, 57 miteinander verbunden. Das in der Schutzvorrichtung der Innenschale 53 aufgeheizte Kühlmittel steigt in dieser Schutzvorrichtung hoch, tritt durch den oberen Kühlmittelkanal 56 in diB Schutzvorrichtung der Außensehale 5k üöBr, sinkt in dieser unter Abkühlung ab und läuft durch die unteren Kühlmittelkanäle 57 zur Schutzvorrichtung der Innenschals 53 zurück. Es kann auch, wie aus Fig. 18b ersichtlich, in einen oder mehreren der Kühlmittelkanäle 57 eine Kühlmittelpumpe 57· zum Kühlmittel-Zwangsumlauf bzw. Verstärken des Kühlmittelumlaufs vorgesehen sein.

Bei.Zwangsumlauf des Kühlmittels ist es weiterhin möglich, das in der Schutzvorrichtung der AuBenschale S^ abgekühlte Kühlmittel mittels einer Leitung 58 durch einen Wärmeaustauscher 59 im Inneren der Kapsel 52 der Schutzvorrichtung der Innenschale 53 zuzuführen, wie es in Fig. 18c dargestellt ist. Der Wärmeaustauscher 59 wird andererseits vermittels eines Uentilators 60 von der durch die in Fig. 18c nicht dargestellten Maschine erwärmten Luft des Kapsel-Innenraumes 61 durchströmt,

- 17 030037/0039

wodurch diese Luft und damit der Kapsel-Innenraum 61 gekühlt werden.

Sei den Anordnungen nach Fig. 18a bis 18c kann zusätzlich ein Kühlmittelkreislauf der Maschine an die als Rückkühler dienende Schutzvorrichtung der Außenschale 5*+ angeschlossen sein, ein besonderer Rückköhler für das Maschinen-Kühlmittel entfällt hierbei.

Zur guten Entlüftung der Kühlmittelräume ist es zweckmäßig, das Kapseldach 62 mit seinen Schutzvorrichtungen, wie in Fig. 18a und 18c gezeigt, geneigt anzuordnen.

Als besondere Vorteile der Kapseln 52 in ihren verschiedenen Ausführungen ist zu erwähnen, daß sie durch die doppslujandigen Schutzvorrichtungen an der Innen- und Außenschale eine hohe Steifigkeit aufweisen und daß durch die mehrfache Sandwich-Bauweise eine hohe Schalldämmung erzielt wird.

0300 3 7/003-9

Bezugszeichenliste

X Pfeil

1 Schutzvorrichtung 1a 2,3 Ecken A,5 KühlmittelanschluS 6,7 l/erteilerkanal 6a, 7a 8 Flächenbereich 9 Abstand 10,11 Blechteil 10a 12 Abstützstelle 13,14 Seitankante 13a 15 Schuieißpunkt

16 Kühlmittelraum 16«

17 Linien

18 Nahtunterbrechung

19 Hante

20,21,22 Schutzschirm-Teil 20a,21a_f22a Schutzschirm-Teil 23,24 Langlochblech 25,26 Langlöcher 27 Blech
28 Abstandteil

29 PunktschueiBung

30 Drahtgewebe

31 SchuiBi Spunk te

32 Riffelblech 33 Riffeln 3k Warzenblech

35 Wellblech

36 Öffnung

37 Körper 37a

38 Biegekanten

39 l/erbrennungsmotor ^O Abgaarohr i*i Hühlwasserpumpe k2 Hühlwassarpumpe i»2 Kühlwasser-Zufluß k3 Zuieigleitung if if Zweigleitung 45 Höhluasser-AbfluB k6 KurzschluSthermastat hl Rückkühler kB Umgehungsleitung kB Hühlmittelhilfspumpe

50 Maschine

51 Fundament

52 Kapsel

53 InnenschalB 5k AuBenschale

55 Dämmstoff

56 Kühlmittelkanal

57 Kühlmittelpumpe 57« Kühlmittelpumpe

58 Leitung

59 Wärmeaustauscher

60 Ventilator

61 Kapsel-Innenraum

62 Kapseidach

63 Unterbrechung 6k Linie

030037/0039

Claims

Süddeutsche Bremsen AG München, 24.1.79

. MoDsanher Straße 80 TP-si

' 8000 München 40 -1550-

P a t β π t a η °s ρ r ü c h e

{ 1.) Schutzvorrichtung for wärmeabgebende Teile, insbesondere für Abgasrohrs von Verbrennungsmotoren, mit einem das zu schützende Teil, insbesondere das Abgasrohr,mit Abstand und wenigstens teilweise umgebenden, doppelwandigen Schutzschirm, der zwischen seinen beiden zumindest im Randbereich dicht miteinander verbundenen, in Abstand zueinander angeordneten Wandungen wenigstens einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlmittelraum aufweist, dadurch gekannzeichnet, daß der Schutzschirm aus zwei im wesentlichen mit Abstand parallel zueinander verlaufenden Blachteilen (10, 11) besteht, die in ihren Flächenbereichen (8) den Abstand überbrückend gegeneinander abgestützt und an ihren Rändern dicht miteinander verbunden sind, wobei sie zwischen den Absatzstellen (12) wenigstens einen mit wenigstens einem an den Blechteilen (10, 11) angeordneten HühlmittelanschluB (4, 5) verbundenen Kühlmittelraum .(1S) einschließen.

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechteile (10, 11) an ihren Rändern (13, 14) und an den Abstützstellen (12) mittel- oder unmittelbar miteinander verschweißt ader verlötet sind.

-

3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelraum (16) durch Auftreiben wenigstens eines dar beiden in flächig aufeinanderliegender Lage verschweißten bzw. verlöteten Blechteile (10, 11) mittels durch einen KQhI-mittelanschluB (4, 5) zugeführten Druckmittels geformt ist.

- 2 - ' 030037/0039

4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 2-ader 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechteile (10, 11) durch in ihren Flächenbereichen (8) verteilt angeordnete Schtueißpunkte miteinander verschweißt sind (Fig. 3a bis 3b).

5. Schutzvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechteile (10, 11) durch in ihren Flächenbereichen (8) verteilt angeordnete, unterbrochene (IMahtunterbrechungen 18) Rollnahtschueißung miteinander verbunden sind (Fig. Ua).

6. Schutzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nahtunterbrechungen (18) benachbarter, zueinander paralleler Rollnahtschueißlinien zueinander versetzt angeordnet sind.

7. Schutzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Blechteile (10a) sickenartige EinprMgungen aufweist, mit bleichen es am anderen Blechteil (11) anliegt (Fig. Ub bis tte).

8. Schutzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einprägungen in zueinander parallelen, unterbrochenen Linien angeordnet sind (Fig. 4a).

9. Schutzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß beids Blechteile Einprägungen aufweisen, deren Längsrichtungen im Winkel zueinander verlaufen und die einander Oberkreuzen ·

10. Schutzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Blechteile ein Riffelblech (32) ist (Flg. 9a, 9b).

11. Schutzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

0300 37/00 39

daß zumindest eines der Blechteile ein Warzenblech (34) ist (Fig. 10).

12. Schutzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daS zuwindest eines der Blechteile ein Wellblech (35) ist (Fig.

11a bis 11c).

13. Schutzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Siechteilen (27) zwei Langlochbleche (23,

24) mit im Winkel zueinander stehenden Langlochrichtungen befinden (Fig. 7a bis 7c).

1**. Schutzvorrichtung nach Anspruch 9 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel 90 ° betrMgt.

15· Schutzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Blechteilen (27) ein Drahtgewebe (30) angeordnet ist (Fig. Sa, 8b).

16· Schutzvorrichtung nach Anspruch 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Langlachbleche (23, 24) bzw. das Drahtgewebe (30) mit Abstand vor zumindest einem der gegebenenfalls unter Zwischenlage eines stangenartigen Abstandstreifens (28) miteinander verschweißten bzw, verlöteten Ränder der Blechteile (27, 32, 34, 35) enden.

17. Schutzvorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Randbereich (13) der Blechteile (10, 11, 27) wenigstens ein im wesentlichen rohrartiger KOhlmittelfÖhrungskanal (6, 7) angeordnet ist, der mit wenigstens einem KühlmittelanschluB (4, 5) und wenigstens einem Kühlmittelraum (16) in Verbindung steht*

18. Schutzvorrichtung nach Ansprach 17, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungen zwischen dem Hühlmittelführungskanal (6, 7) und wenigstens einigen von mehreren KDhlmittelraumen (16») Strömungsdrossel (36) eingeordnet sind (Fig. 12b).

Q30G37/Q039

19» Schutzvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelkanal (Sa, 7a) etwa mittig eine Unterbrechung (63) aufweist, und daß die beiden Blechteile anschließend an die Unterbrechung (63) längs einer quer zum Kühlmittelkanal (6a,7a) verlaufenden Linie (6*0 über einen Teil der Breite der Schutzvorrichtung miteinander verbunden sind (Fig. 11).

20. Schutzvorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einen der in üJellrichtung des Wellbleches (35) verlaufenden Rinder der Blechteile (27, 35) ein in Längsrichtung steifer Kühlmittelführungskanal (6, 7) angesetzt ist (Fig. 12a, 12b).

21. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechteile (1D, 11) in im wesentlichen ebener Form miteinander verbunden und anschließend in eine räumliche Abdeckhaubenform gebracht sind.

22. Schutzvorrichtung nach den Ansprüchen 20 und 21, dadurch .20 gekennzeichnet, daß die Richtung maximaler Verformung der Blechteile (27, 35) in Llellrichtung des Wellbleches (35) vBrlSuft (Fig. 12a).

23. Schutzvorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelräume (16) nach gemeinsamer Verformung der Blechteile in die Abdeckhaubenform ausgeformt sind.

2k» Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ebene Schutzschirme (20,21,22;'21a,22a) an ihren Rändern im Winkel zueinander zu einer räumlichen Abdeckhaubenform miteinander verbunden sind (Fig. 5b, 6)*

25. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Blechteile auf der dem anderen Blechteil abgeuiandten Seite eine in die Wärmeübertragung steigender

030037/0039

Weise behandelte Oberfläche aufweist·

26. Schutzvorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils wenigstens zwBi Schutzschirme als Innenschale (53) bzw. AuSenschale (54) mit Abstand im wesentlichen parallel zueinander angeordnet, der Zwischenraum zwischen ihnen mit einem Dämmstoff (55) ausgefüllt und mehrere so gebildete, sandwichartige Platten zu einer Hapsel (52) zusammengesetzt sind.

27. Schutzvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Kijhlmittelräume (16) der Schutzschirme der Innen- und der Außenschale (53 und 5*0 durch Verbindungskanäle (56, 57, 57¹, 58) miteinander verbunden sind.

030037/0039