DE4403405C2

DE4403405C2 - Exhaust system from at least one internal combustion engine of a seagoing ship

Info

Publication number: DE4403405C2
Application number: DE19944403405
Authority: DE
Inventors: Hans Schneider
Original assignee: Nordseewerke GmbH
Current assignee: Nordseewerke GmbH
Priority date: 1994-02-04
Filing date: 1994-02-04
Publication date: 2003-09-18
Anticipated expiration: 2014-02-05
Also published as: DE4403405A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage von mindestens einer Verbrennungskraftmaschine eines Seeschiffs, insbesondere für militärische Zwecke, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 an gegebenen Merkmalen.The invention relates to an exhaust system of at least one Internal combustion engine of a seagoing ship, in particular for military purposes, with the in the preamble of claim 1 given characteristics.

Bei den Abgasanlagen dieser Art, wie sie durch die DE-PS 33 21 782 bekanntgeworden sind, ist hinter dem Schalldämpfer im Abgasrohr leitungszweig eine motorisch angetriebene Ventilklappe zur be darfsweisen Abgasweiterleitung anstatt zu der Austrittsöffnung zu einem Notaustrittskanal mit einer hochgelegenen Notaustritts öffnung vorhanden, die dann in Funktion gebracht wird, wenn ein ungewöhnlich hohes Niveau der Wasserlinie, z. B. bei starkem See gang (6,1 m Wellenhöhe) vorliegt und verhindert werden soll, daß Außenwasser gegen den Druck der Abgase der in Betrieb befindli chen Verbrennungskraftmaschine in die Haupt-Abgasrohrleitung eindringt und eine innere Überflutung verursacht.In the exhaust systems of this type, as described by DE-PS 33 21 782 have become known, is behind the silencer in the exhaust pipe line branch a motor-driven valve flap to be may pass exhaust gas instead of to the outlet opening to an emergency exit channel with a high-level emergency exit opening available, which is then activated when a unusually high level of the waterline, e.g. B. in strong seas gear (6.1 m wave height) is present and should be prevented that Outside water against the pressure of the exhaust gases in operation Chen internal combustion engine in the main exhaust pipe penetrates and causes internal flooding.

Abgesehen davon, daß durch eine derartige Hochverlegung des Ab gasaustritts über Deck bei einem Marineschiff die Gefahr der Infrarotortung vergrößert ist, erfordert sie auch einen erheb lichen baulichen und steuerungstechnischen Aufwand und ist zu dem von der Zuverlässigkeit der Umsteuerung der Ventilklappe ab hängig.Apart from the fact that such a move of Ab Gas leakage from the deck of a naval ship is a danger of Infrared detection is enlarged, it also requires a considerable amount construction and control engineering effort and is too That depends on the reliability of the reversal of the valve flap pending.

Eine weitere Unzuträglichkeit bei den bekannten Abgasanlagen er gibt sich aus dem an sich erforderlichen, knapp vor der Aus trittsöffnung der Hauptabgasrohrleitung vorhandenen Absperror gan, das bei in Betrieb befindlicher Verbrennungskraftmaschine zwangsmäßig geöffnet und bei Stillsetzen der Verbrennungskraft maschine zwangsmäßig geschlossen ist.Another inconvenience in the known exhaust systems he gives itself out of what is required per se, just before the end Existing shut-off valve of the main exhaust pipe gan that with the internal combustion engine in operation forcibly opened and when the combustion power stops machine is forcibly closed.

Dieses Absperrorgan soll verhindern, daß bei stillgesetzter Ver brennungskraftmaschine Augenwasser durch die Hauptaustrittsöff nung der Abgasrohrleitung in diese eintritt und über den Schall dämpfer in die Verbrennungsräume der Verbrennungskraftmaschine gelangt und dort bei Wiederanfahren Schäden durch Wasserschlag oder dgl. verursacht.This shut-off device is intended to prevent that when the Ver internal combustion engine eyewash through the main outlet exhaust pipe enters this and through the sound damper in the combustion chambers of the internal combustion engine reached and there damage from water hammer when restarting or the like.

Unter bestimmten Bedingungen, insbesondere beim "Abwürgen" der Verbrennungskraftmaschine bei Umsteuermanövern kann es aber vor kommen, daß Pumpwirkungen von der Verbrennungskraftmaschine her durch Umkehr ihres Drehsinns auftreten, so daß bei geöffnetem Absperrorgan Außenwasser in die Abgasrohrleitung eingesaugt wird, was die gleichen Schäden, wie oben angegeben zur Folge ha ben kann (vgl. hierzu DE-Z.: Hansa, Nr. 7, 1981, S. 507 re. Spalte). Ein weiterer Mangel der bekannten Abgasanlagen besteht darin, daß dort die Abgaskühlvorrichtung als offener Wärmeaus tauscher mit Einspritzen des Kühlwassers in die Abgasrohrlei tung arbeitet, wodurch bei dem genannten Einsaugen ein Kühl wasser-Abgasgemisch in die Verbrennungsmaschine gelangen kann, das nach Kondensation ebenfalls Schäden verursachen kann.Under certain conditions, especially when "choking" the Internal combustion engine during reversing maneuvers can do it that pump effects come from the internal combustion engine occur by reversing their sense of rotation, so that when open Shut-off device for external water sucked into the exhaust pipe will result in the same damage as stated above can (see also DE-Z .: Hansa, No. 7, 1981, p. 507 re. Column). Another shortcoming of the known exhaust systems exists in that there is the exhaust gas cooling device as an open heat exchanger with injecting the cooling water into the exhaust pipe tion works, whereby a cooling in the aforementioned suction water-exhaust gas mixture can get into the combustion engine, that can also cause damage after condensation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Mängel und Unzuträglichkeiten zu überwinden und demgemäß eine Abgasan lage anzugeben, die bei geringem Aufwand jedwedes Vordringen von Wasser, sei es Außenwasser oder Kühlwasser, in der Abgas rohrleitung unabhängig von der Funktion des Absperrorgans ver hindert.The invention has for its object the above-mentioned shortcomings and overcome intolerance and accordingly exhaust gas able to specify which with little effort any penetration of water, be it outside water or cooling water, in the exhaust gas pipeline ver independent of the function of the shut-off device prevents.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 an gegebenen Maßnahmen gelöst.This object is achieved in the characterizing part of claim 1 given measures resolved.

Hierbei gewährleistet das oberhalb des Absperrorgans angeordne te, mit einer Kugel als Verschlußkörper ausgestattete Schwimmer ventil aufgrund seiner selbstätigen Schließwirkung einen wasser dichten Abschluß der Abgasrohrleitung, auch wenn Außenwasser an dem Absperrorgan vorbei in das Schwimmergehäuse, diese anfül lend, eintreten sollte, während die Ausbildung der Kühlvorrich tung als geschlossener Wärmeaustauscher die Bildung eines Kühl wasser-Abgasgemisches von vorherein ausschließt.This ensures that arranged above the shut-off device te, equipped with a ball as a closure body valve due to its automatic closing action a water tight sealing of the exhaust pipe, even when outside water is on past the shut-off device into the float housing, fill it up lend should occur while training the refrigerator tion as a closed heat exchanger the formation of a cooling excludes water-exhaust gas mixture from the start.

Durch das DE-GM 80 34 799 ist zwar eine Einrichtung bekannt, bei der das Ansaugen von Wasser durch im Untertagebergbau einge setzte Dieselmotoren durch ihre Abgasrohrleitung hindurch mit tels eines in die Abgasrohrleitung eingesetzten Sperrorgans ver mieden werden soll, jedoch ist dort das Sperrorgan als Rück schlagklappe ausgebildet, die naturgemäß aufgrund ihrer stän digen Belastung im Schließsinn und ihrer Schwenklagerung einem Kugelschwimmerventil mit seiner freibeweglichen Kugel hinsicht lich der Drosselung der Abgase und im sicherheitstechnischen Sinn unterlegen ist. Außerdem ist dort der geschlossene Wärme austauscher als Behälter mit stagnierender Kühlflüssigkeits füllung ausgebildet.A device is known from DE-GM 80 34 799, at who sucked in water in underground mining put diesel engines through their exhaust pipe means of a blocking element inserted into the exhaust pipe should be avoided, but there is the blocking body as a return flap designed, which naturally due to its stan load in the closing direction and their swivel mounting Ball float valve with its free moving ball Lich the throttling of the exhaust gases and in the safety-related Is inferior to meaning. In addition, there is the closed heat Exchanger as a container with stagnant coolant filling trained.

Die Lösung gemäß der Erfindung ist durch die Gegenstände der Ansprüche 2 bis 9 im einzelnen ergänzt und anhand eines sche matisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die nachfolgend beschriebene Abgasanlage ist beispielsweise heraus gegriffen und verfügt über eine E-Diesel-Verbrennungskraftma schine, im folgenden mit "Motor" bezeichnet.The solution according to the invention is through the subjects of Claims 2 to 9 in detail and based on a Sche illustrated embodiment illustrated in detail. The Exhaust system described below is for example out gripped and has an e-diesel internal combustion engine machine, hereinafter referred to as "engine".

Die von dem Motor 1 gebildeten Abgase werden einem Schalldämp fer 2 zugeleitet und nach Durchtritt durch diesen in zwei Ab gasrohrleitungen 3a, 3b aufgezweigt, die jeweils mit den erfin dungsgemäßen Merkmalen ausgestattet sind und von denen die eine der Steuerbordseite und die andere der Backbordseite des Schiffs zugeführt wird.The exhaust gases formed by the engine 1 are fed to a muffler fer 2 and after passing through it branches into two gas pipes 3 a, 3 b, each of which is equipped with the features according to the invention and one of which is on the starboard side and the other on the port side the ship is fed.

In der vorliegenden Skizze ist der Einfachheit halber nur eine der Abgasrohrleitungen, nämlich die Abgasrohrleitung 3a, darge stellt und beschrieben.In the present sketch, for the sake of simplicity, only one of the exhaust pipe lines, namely the exhaust pipe line 3 a, represents and is described.

Die Abgasrohrleitung 3a weist von ihrem Austritt aus dem Schall dämpfer 2 zunächst einen ansteigenden Bereich 3a' auf und geht sodann nach Umbiegung in einen absteigenden Bereich 3a'' über und mündet schließlich durch eine Mündungsöffnung 4 in der Außenhaut A des Schiffs ins Freie, im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 1,5 m über der Glattwasserlinie. In den absteigenden Be reich 3a'' ist knapp oberhalb der Austrittsöffnung 4 eine Abgas klappe 5 eingeschaltet, die derart elektrisch gesteuert ist, daß sie zwangsmäßig bei abgestelltem Motor 1 geschlossen, bei in Betrieb befindlichem Motor 1 geöffnet ist.The exhaust pipe 3 a has from its exit from the muffler 2 first a rising area 3 a 'and then goes after bending into a descending area 3 a''and finally opens into the outside through an opening 4 in the outer skin A of the ship , in the present exemplary embodiment about 1.5 m above the smooth water line. In the descending Be rich 3 a '' is just above the outlet opening 4, an exhaust valve 5 is switched on, which is so electrically controlled so that it is opened when the engine 1 is in operation forcibly closed when the engine is first

Oberhalb der Abgasklappe 5 ist in den absteigenden Bereich 3a'' der Abgasrohrleitung ein Kugelschwimmerventil 6 eingeschaltet, dessen Kugel 6a lediglich der Schwerkraft unterliegt, also frei zwischen Offen- und Schließstellung beweglich ist und demgemäß bei Normalbetrieb des Motors den Durchtritt der Abgase durch das Gehäuse 6b des Schwimmerventils ohne nennenswerte Drosse lung freigibt, bei Eindringen von Außenwasser durch die Durch trittsöffnung 4 in die Abgasrohrleitung nach Auffüllen des In nenraums des Schwimmergehäuses 6b aufgrund ihres Auftriebs in der Flüssigkeit den Durchtritt des Außenwassers sperrt. (Hin sichtlich der Betriebsvoraussetzungen, die ein derartiges Ein dringen ermöglichen, wird auf die diesbzgl. Ausführungen in der Beschreibungseinleitung verwiesen.)Above the exhaust valve 5 is turned on a ball float valve 6 in the descending region 3 a '' of the exhaust pipe, the ball 6 a purely gravity subject, is movable so freely between open and closed positions, and accordingly during normal operation of the engine the passage of exhaust gases through the Housing 6 b of the float valve releases without any significant throttling, in the event of intrusion of outside water through the passage opening 4 into the exhaust pipe after filling the inner space of the float housing 6 b due to its buoyancy in the liquid blocks the passage of the outside water. (With regard to the operating requirements that enable such an intrusion, reference is made to the relevant explanations in the introduction to the description.)

Der Teil des absteigenden Bereichs 3a'' von der Austrittsöffnung 4 bis einschließlich des Kugelschwimmerventils 6 ist doppelwan dig ausgebildet und in fünf Sektionen unterteilt, die im vor liegenden Ausführungsbeispiel durch Querwände (nicht darge stellt) in voneinander unabhängige Bereiche unterteilt sind. Die Sektionen sind je mit einem eigenen Zufluss 7'-7''''' und einem eigenen Abfluss 8'-8''''' ausgestattet, wobei sämtliche Zu flüsse 7'-7''''' von einer gemeinsamen Kühlwasserzuleitung 7 ab gezweigt sind und sämtliche Abflüsse 8'-8''''' zu einer gemein samen Sammelleitung 8 zusammengefaßt sind.The part of the descending region 3 a '' of the outlet opening 4 through the ball float valve 6 is formed doppelwan dig and divided into five sections, the front lying embodiment by transverse walls (not Darge asserted) in independent areas divided are. The sections are each equipped with their own inflow 7 '- 7 ''''' and their own outflow 8 '- 8 ''''', with all inflows 7 '- 7 ''''' from a common cooling water supply line 7 are branched off and all drains 8 '- 8 ''''' are combined into a common manifold 8 .

Die Kühlwasserzuleitung 7 wird über ein Steuerorgan (Nicht dar gestellt) mit aus dem Motor zurückgeführtem Motorkühlwasser ge speist, während die Sammelleitung 8 einer Mündungsöffnung 8a in der Außenhaut A des Schiffs, die im vorliegenden Ausführungs beispiel etwa 3 m unter der Glattwasserlinie liegt, zugeführt wird.The cooling water supply line 7 is fed via a control element (not shown) with engine cooling water returned from the engine, while the collecting line 8 a mouth 8 a in the outer skin A of the ship, which is in the present embodiment, for example, about 3 m below the smooth water line becomes.

Zur Entfernung von bei dem Betrieb des Motors in dem aufstei genden Bereich 3a der Abgasrohrleitung anfallenden flüssigen Kondensaten ist von diesem Bereich eine Leitung 9 abgezweigt, die über eine automatisch regelnde Absperrvorrichtung 10 in die Bilge des Schiffs führt und dort entleert wird.To remove from the operation of the engine in the rising area 3 a of the exhaust pipe liquid condensate is branched from this area a line 9 which leads to an automatically regulating shut-off device 10 in the bilge of the ship and is emptied there.

Zum Ausgleich von Wärmespannungen in dem gesamten Rohrleitungs system sind in dieses mehrere über seine gesamte Länge verteil te Kompensatoren K üblicher Bauart eingeschaltet.To compensate for thermal stresses in the entire pipeline system are distributed in several over its entire length te compensators K of conventional design switched on.

Claims

1.Exhaust system of at least one internal combustion engine of a seagoing ship, in particular for military purposes, the exhaust pipe of which opens into the open through an outlet opening in the ship's hull and into which a dry silencer and, downstream of this, an exhaust gas cooling device and an inevitably operable when the combustion is at a standstill Motor-lockable shut-off device that is open during operation of the internal combustion engine are switched on, characterized in that, without an emergency exit duct system, between the outlet opening ( 4 ) of the exhaust pipe ( 3 a) and the silencer ( 2 ) in the exhaust pipe ( 3 a) in a Ni Veau above the shut-off device ( 5 ), a ball float valve ( 6 ) is switched on, the ball ( 6 a) of which is dimensioned such that, on the one hand, its buoyancy when outside water rises into the housing ( 6 b) of the float valve ( 6 ) has a sufficient closing pressure against the Printing the A bgase ensures even at full load of the internal combustion engine ( 1 ) and on the other hand the lowest possible throttling of the exhaust gases is guaranteed during normal operation of the internal combustion engine ( 1 ), and that the exhaust gas cooling device is formed as a closed heat exchanger, such that the walls of the exhaust pipe ( 3 a) , preferably from the outlet opening ( 4 ) up to and including the float valve ( 6 ), through which cooling water flows.

2. Exhaust system according to claim 1, characterized in that the ball ( 6 a) of the float valve ( 6 ) is ausgebil Det as a hollow ball, the wall thickness or outer diameter corresponding to egg nem inner diameter of the exhaust pipe of about 350 mm about 2 mm or 370 mm be.

3. Exhaust system according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling water for the heat exchanger consists of recooling water of the internal combustion engine ( 1 ).

4. Exhaust system according to one of claims 1-3, characterized in that the heat exchanger is cross-divided into several ge mutually closed sections, each with its own inflow ( 7 '- 7 ''''') and its own flow ( 8 '- 8 ''''') for the cooling water.

5. Exhaust system according to claim 4, characterized in that all the inflows ( 7 '- 7 ''''') are branched off from a common supply line ( 7 ) and all outflows ( 8-8 ''''') into a common manifold ( 8 ) open, which is led through an opening ( 8 a) in the ship's hull (A) to the outside.

6. Exhaust system according to one of claims 1-5, characterized in that the outlet opening ( 4 ) of the exhaust pipe ( 3 a) is about 1.5 m and the opening ( 8 a) of the collecting line ( 8 ) is about 3 m below the smooth water line (CWL).

7. Exhaust system according to one of claims 1-6, characterized in that on the exhaust pipe ( 3 a) between silencer fer ( 2 ) and float valve ( 6 ) a line ( 9 ) for the removal of residual liquids (condensate) automatically regulate de shut-off device ( 10 ) in the bilge of the ship is ruled out.

8. Exhaust system according to one of claims 1-7, characterized in that in the exhaust pipe ( 3 a) a plurality of exhaust gas compensators distributed over its length (K) of conventional design are switched on and are mounted elastically to the ship.

9. Exhaust system according to one of claims 1-8, characterized by the use in ships in which on each muffler ( 2 ) two exhaust pipes ( 3 a, 3 b) are connected, one of which is on the starboard side and the other of the baking is assigned to the ship's onboard side.