DE440157C - Cooling and heat trap device for the exhaust pipes of internal combustion engines - Google Patents

Cooling and heat trap device for the exhaust pipes of internal combustion engines

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DE440157C
DE440157C DED47988D DED0047988D DE440157C DE 440157 C DE440157 C DE 440157C DE D47988 D DED47988 D DE D47988D DE D0047988 D DED0047988 D DE D0047988D DE 440157 C DE440157 C DE 440157C
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/04Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids
    • F01N3/043Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids without contact between liquid and exhaust gases
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM
29. JANUAR 1927
ISSUED ON
January 29, 1927

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 46 c4 GRUPPECLASS 46 c 4 GROUP

(D 47988 Ijjffcy(D 479 88 Ijjffcy

Die bedeutenden Temperaturen der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Hochleistungsgasmaschinen mit Druckluftspülung und Nachladung und von Hochdruckgasmaschinen, erweisen sich als schädlich für die Abgasleitungen, und zwar je mehr, je besser diese isoliert sind. Läßt man aber die Isolation weg, so wird zwar die Temperatur der Rohrwandungen sehr ermäßigt, der Wärmeverlust aber, vornehmlich durch Strahlung, bei den hohen Temperaturen schon recht beträchtlich. Auch ist die ausgestrahlte Wärme für die Maschine und ihren Betrieb nachteilig, für die Bedienung unerträglich. Hauptsächlich aus letzteren Gründen hat man auch schon vorgeschlagen, die Rohre mit Wasserkühlmänteln j zu versehen und einen Teil des Maschinenkühlwassers hindurchzuschicken. Eine solche Kühlung ist aber unwirtschaftlich, da die so ' Wärmeentziehung dann zu groß wird zum Schaden der Abwärmeverwertung und die entzogene hochwertige Energie in geringwertige verwandelt wird, die kaum mehr ausnutzbar ist. Aus diesen Gründen müßte die Kühlung so vorgenommen werden, daß erstens die den Abgasen entzogene Energie nicht zu j sehr entwertet wird, zweitens nicht zuviel ; Wärme übergehen kann und drittens mög- : liehst wenig Verlust eintritt.The significant temperatures of the exhaust gases from internal combustion engines, in particular from high-performance gas machines with compressed air purging and recharging and from high-pressure gas machines, prove to be harmful to the exhaust pipes, the more, the better they are insulated. If, however, the insulation is omitted, the temperature of the pipe walls is reduced very much, but the loss of heat, primarily due to radiation, is quite considerable at the high temperatures. The radiated heat is also disadvantageous for the machine and its operation, and unbearable for the operator. Mainly for the latter reasons, it has already been proposed to provide the pipes with water cooling jackets j and to send part of the machine cooling water through. However, such cooling is uneconomical because the Sun 'withdrawal of heat then becomes too large is transformed to the detriment of the waste heat recovery and the extracted high-quality energy in low-value, which is hardly exploitable. For these reasons, the cooling should be carried out in such a way that, firstly, the energy withdrawn from the exhaust gases is not devalued too much, and secondly not too much; Can pass warmth and thirdly possible: liehst little loss occurs.

; Auf dieser Erkenntnis baut sich die vorliegende Erfindung auf, die als Kühlvorrichtung" überhitzerartig ausgebildete Elemente verwendet, die aus Kammern, Rohrbündeln,; The present invention is based on this knowledge and is used as a cooling device " Elements designed like superheaters are used, which consist of chambers, tube bundles,

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Claims (2)

Rohrschlangen u. dgl. bestehen, die. von einem gasförmigen Mittel umgeben oder in eine Masse von -beschränkter Wärmeleitfähigkeit eingebettet sind, und in deren Innerem Dämpfe oder Flüssigkeiten geeigneter Art und geeigneten Zustandes strömen bzw. aiich^· verdampft werden. Die hauptsächlich durch Strahlung auf die Kühlelemente übergehenden Wärmemengen können durch die Wahl ίο der Anzahl der Rohre, durch deren Anordnung und durch die Geschwindigkeit und Temperatur des in ihnen strömenden Mittels in ganz bestimmten und gewünschten Grenzen gehalten werden; Wärm ever lusten kann durch eine einfache Isolation ohne Nachteile vorgebeugt werden. Im Gegensatz zu. der-Kühlung durch Wassermantel oder durch Einbau von Überhitzerrohren in die Abgasleitung oder aber zur unisolierten Leitung wird hier eine mehrfache Abstufung des Wärmegefälles zwischen Abgas und Kühlstoff oder Abgas und äußerer Umgebung angewandt, wodurch die Beherrschung der Wärmezustände der gesamten Anordnung und die bauliche Ausführung erleichtert, die Außenverluste sehr eingeschränkt werden. Die Vorrichtung kann mit Dampf orler Flüssigkeit aus den Abwärmekesseln oder aus den Kühlräumen der Verbrennungskraftmaschinen oder einer sonstigen Quelle beschickt werden, sie kann als Überhitzer dienen entweder allein oder mit änderet! Überhitzern parallel oder in Reihe geschaltet. Die letztere Ausbildung der Erfindung als Ül>erhitzer darf nicht mit den bekannten Überhitzern verwechselt werden, denn infolge des Unistandes, daß ihr Hauptzweck nicht einseitig die Überhitzung selbst, sondern die Kühlung der Abgasleitung unter Rückgewinnung der von dieser verlorenen Wärme ist, unterscheidet sie sich von jenen durch das charakteristische Merkmal, daß hier der Wärmeübergang auf das zu überhitzen. Ie Mittel nicht auf alle mögliche Weise begünstigt, sondern gerade im Gegenteil erschwert und vermindert wird. ! Die Kühlelementc brauchen sich nicht über die ganze Rohrstrecke bis zum Abgaswärme- i verwerter zu erstrecken, man wird meist nur die von den einzelnen AuslaMgehüuscn kommenden Rohrstränge damit ausrüsten, wo- ■ durch die Temperatur der Abgase wohl schon , so weit erniedrigt werden kanu, daß die Hauptabgasleitung nach wie vor einfach mit . Isolationsmatcrial bekleidet werden kanu : und doch nicht mehr unter zu hohen Tem- ί peraturen leidet oder zuviel Wärme verliert. . Natürlich steht nichts im. Wege, die An- | wendung der Kühlung auch auf die Hauptleitungen auszudehnen. In den AbI). r und 2 der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Um das sich an das Auslaßgehäuse α der Maschine anschließende Abgasrohr b sind in •gewissen x\bständen ringförmige, geteilte 6= Kammern -c~ .gelegt, die durch das Rohr b kranzförmig umgebende Rohrbündel d mit- '" einander verbunden sind. Die Teilkammern und -rohrbündel können neben- oder hintereinander geschaltet, die Kammern auch selbst 7' noch unterteilt sein. Die Rohrbündel sind gegeneinander versetzt, so daß eine direkte Strahlung nach außen nicht möglich ist. Die einzelnen Rohre sind entweder von Luft umgeben oder in eine Masse von beschränkter 7£ Wärmeleitungsfähigkeit eingebettet. Sie kön-.nen sich frei dehnen, indem sie die Kammern verschieben. Um die Rohrbündel d und Kammern c herum ist ein Wärmeschutzmantel i' aus schlecht wärmeleitendem Stoffe ge- 8c legt. Durch die Teilung sind die Kammern und Rohrbündel zwecks Reinigung und Erneuerung leicht abnehmbar; auch der Wärmeschutzmantel kann zu diesem Zwecke geteilt 8f ausgebildet werden. Der Einbau macht keine Schwierigkeiten, da der Durchmesser der Kühlvorrichtung nicht allzuviel größer ausfällt als der Lcitungsdurchmesser. ■ Ρλ τ κ ν τ λ ν s i*K ü c: η ii:Coiled pipes and the like exist that. are surrounded by a gaseous medium or embedded in a mass of limited thermal conductivity, and inside which vapors or liquids of a suitable type and state flow or are evaporated. The amount of heat transferred to the cooling elements mainly by radiation can be kept within very specific and desired limits by the choice of the number of tubes, their arrangement and the speed and temperature of the medium flowing in them; Loss of heat can be prevented by simple insulation without any disadvantages. In contrast to. der-cooling by means of a water jacket or by installing superheater pipes in the exhaust pipe or to the uninsulated pipe, a multiple gradation of the heat gradient between exhaust gas and coolant or exhaust gas and the external environment is used, which makes it easier to control the heat conditions of the entire arrangement and the structural design, the external losses are very limited. The device can be charged with steam or liquid from the waste heat boilers or from the cooling chambers of the internal combustion engines or another source, it can serve as a superheater either alone or with changes! Superheaters connected in parallel or in series. The latter embodiment of the invention as an oil heater must not be confused with the known superheaters, because due to the fact that its main purpose is not one-sided overheating itself, but the cooling of the exhaust pipe while recovering the heat lost by it, it differs from those by the characteristic feature that here the heat transfer to the overheat. The means are not favored in every possible way, but on the contrary are made more difficult and diminished. ! The cooling elements do not need to extend over the entire length of the pipe to the exhaust gas heat exchanger; in most cases only the pipe strings coming from the individual discharge housings will be equipped with them, which will probably reduce the temperature of the exhaust gases to such an extent that the main exhaust pipe is still easy to use. Kanu is clad with insulation material: and yet no longer suffers from excessively high temperatures or loses too much heat. . Of course there is nothing in the. Ways to | application of cooling to the main lines. In the AbI). r and 2 of the drawing shows an embodiment of the invention. Around the exhaust pipe b adjoining the outlet housing α of the machine, there are ring-shaped, divided 6-chambers -c- and tube bundles can be connected next to one another or one behind the other, the chambers themselves can also be subdivided 7 '. The tube bundles are offset from one another so that direct radiation to the outside is not possible. The individual tubes are either surrounded by air or in a mass of They can expand freely by shifting the chambers. A heat protection jacket i 'made of poorly heat-conducting materials is placed around the tube bundle d and chambers c. The division creates the chambers and The tube bundle can be easily removed for cleaning and renewal, and the heat protection jacket can also be split 8f for this purpose the diameter of the cooling device is not too much larger than the pipe diameter. ■ Ρλ τ κ ν τ λ ν s i * K ü c: η ii: 1. "Kühl- und Wärmefangvorrichtung für die Abgasleitungen von Verbrennimgskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Auslaßgehäusen (<?) und 9; Abgaswärmeverwerter, insbesondere aber hinter den Auslaßgehäusen überhitzerartige, die Abgasleitung umgebende Kühlelemente (d), die aus von gasfönni-' gen Stoffen oder Wärmeisolationsmasse umgebenden Kammern, Rohrbüudeln. Rohrschlangen o. dgl. gebildet sind und von Dämpfen oder Flüssigkeiten durchströmt werden, so angeordnet sind, daß sie einerseits einen genügenden Wärmetransport vermitteln, um die Temperatur der Rohrwandung in zulässigen Grenzen zu halten, andererseits aber einen Wärnieverlust nach außen möglichst verhindern.1. "Cooling and heat collection device for the exhaust pipes of internal combustion engines, characterized in that between outlet housings (<?) And 9; exhaust gas heat converters, but in particular behind the outlet housings superheater-like, cooling elements (d) surrounding the exhaust pipe, which are made of gasfönni- 'gen Substances or thermal insulation material surrounding chambers, pipe bundles, coiled pipes or the like. Are formed and are flowed through by vapors or liquids, are arranged so that on the one hand they convey sufficient heat transport to keep the temperature of the pipe wall within permissible limits, but on the other hand a heat loss to the outside as possible. 2. Kühl- und Wärmefangvorrichtung nach Anspruch τ, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe als alleiniger oder Teilüberhitzer für den im Abgas wärmekessel oder in den Kühlräumen der \Terbrcnnungskraftmaschine gebildeten Dampf oder für beide dient2. Cooling and heat collection device according to claim τ, characterized in that the same serves as the sole or partial superheater for the steam boiler in the exhaust gas or in the cooling chambers of the \ T ergcnnungskraftmaschine or for both Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings. COPYCOPY
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE931079C (en) * 1943-11-10 1955-08-01 Messerschmitt Boelkow Blohm Heat exchanger, in particular for cooling back or heating the lubricant of an internal combustion engine using its coolant
DE19809859A1 (en) * 1998-03-07 1999-09-09 Mann & Hummel Filter Device for cooling gases
WO2003050400A1 (en) * 2001-12-13 2003-06-19 Audi Ag Shrouded exhaust gas pipe in an exhaust gas system of an internal combustion engine with an air cooling system and radiation heat exchange
DE102010008175A1 (en) * 2010-02-16 2011-08-18 TheSys GmbH, 72127 Heat transmitter i.e. exhaust gas vaporizer, for use in energy recovery plant of motor car, has pipes combined into tube bundle, where flow pass extends over tube length so that two differently shaped heat transmitter portions are defined

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