DEP0034624DA - Wärmeaustauscher kombiniert mit Abgas-Schalldämpfer - Google Patents

Description

J« Eberspäeher ' (l4a) ^sslingen/ifeekar, 16₀ΙΙ_ο1949/

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ΡΑ.316248-125.511

Wärmeaustauscher kombiniert nit Abgas-Schalldämpfer zur Ausnutzung der Abgaswärme von Verbrennungskraftmaschine^

Bei den ibis jetzt bekannten Wärmeaustauschern,¹ die sweets Ausnüt.zxing der Abgaswärme von Verbrefmungskraf tmaschinen mit AbgassOhalldämpfern kombiniert sind und die aus der Abgasführung durch entsprechende Vorrichtung Wärme' entziehen, die wieder sur Beheizung von Fahrzeuginnenr äurnen verwendet wird, sind noch nicht alle wärmeteehnischen str ömungstechnischen und akustischen Möglichkeiten ausgenützt, die zur,Ersielung eines mit physikalischem Optimum arbeitenden kombinierten Schall dämpf er-YTärme-Au-stauschers möglich sind» Vielfach ■wird der Aussenmantel des Schalldämpfers zur Wärmeabgabe an · einen Warmini träum benutzt, der um den Schalldämpfermantel herumgelegt ist und durch einen zweiten Blechmantel, der den Sehslldämpfermantel in bestimmtem Abstand umgibt,' abgegrenzt vi-ird« Diese Anordnung hat den lachteil, dass der Schalldämpfer-Aussenmantel für eine intensive Wärmeabgabe xtngeeignet ist, da die Abgase an.diessmj relativ betrachtet, die geringste Geschwindigkeit haben und da weiterhin die Wärmeentnahme am Umfange eines Gasstromes erfolgt., also an dem ■ feil der geringsten Temperatur, wUlrrend der heisse Abgaskern im Inneren d. es .Schalldampfers nieht oder nicht in genügender Weise zur Wärmeübertragung ausgenützt' wird_o

Eine andere bekannte Bauart ist dadurch gekennzeichnet_, dass durch das Innere des Sehalldämpfers Einzelrohre geführt werden, äureh die d^.e su erhitzende Luft, die scrwohl Saum- als auch Frischluft -sein kann, zum Zwedce des Aufheizens geführt is&rde Es ist auch die physikalische umkehrung dieser Bauart bekannt geworden?" d.h.·. der. Wärmeaustauscher ist in der Weise ausgebildet _s dass die heissen A¹^- gase durch mehrere Innenrohre flies sen und die Warmluft .iß eineis fliese Rohre umgebenden Aussenmantel geführt wird» · "'■.".."

Die beiden letztgenannten Xiusführungen haben den ITachteil, dass der mit dem Wärmeaustauscher kombinierte Schalldämpfer infolge -der .Durchführung ά,&τ lohre, auch wenn er bezüglich seiner Dämpfungseigenschaften vorausberechnet wurde, akustisch verstimmt wiriL Bei der erstgenannten bekannten Bauart ist der Einbau eines Sieherheitsraumes. bekannt geworden, der den Zweck hat, bei undicht werdendem Schall- ' dämpf ermantel etwa aus der Abgasleitung ausströmende Zohlenosjdiaengen ins Freie abzuleiten und deren Vermischung mit der Hauaflaeistuig. zu '

verliiMern, ©erartige Ausführungen &ind durch die Beutschen Patentschriften 637 898 und 722 754 =ο^3α-*α&θ·2·4^
bekannt geworden.

Die an z-veiter und dritter Stelle genannten Bauarten, bei welchen mehrere Einzelrohre durch den Schalldämpf erinnenraum hindurchg el extet vierdcn._? um möglichst grosse Heisflächen zu erzielen,, haben den lach— teil, dass die vorbeftchrielene Sicherung gegen das Eindringen von kohlenosydhaltigen Abgasen i& äie Heizluft entweder gar nlöht oöex nur schwer erreicht werden karuip Soll eine derartige Sicherungsiaassnahnie bei diesen Heisrangen durchgeführt werden, so ist ein erheblicher Arbeits- und gewichtsmäsGicar Atifwand erforderlich. Da aber der G-etianke,, den T7 ame aus taue eher mit dam /Ibgac-Sohalldampf er zu fcombinier'-en, "besüg'liGh des Materialaufwandes und hiELsichtlich äsr erwünschten Herabrnnüerruag des durch Foiirseuge mit geführt en 2o*bgewichtes Behr erstrebeBswert ist_? war die Entwicklung eines jsomM-nierten Sohallciämpfer-1jufterhitzere_f der es ermöglicht,, die erhitste Warmluft direkt ins Pahrzeugihn^ere zn führen, vpn besos.äereT' Beäeutung»

Erfindungs£emäss werden nun im abganfilhrenden Teil ein oder mehrere an akustischen Mmpfungsvolumina angrenzende EippeÄ- oder ladelwärmeaustarischelemente an einer Begrenaungafläche eines Schalldämpfers so angeordnet j dass in mehreren auf akustische dämpfung abgestimmten G-askanälen die Welrmeabgabe durch Kanal führung an den Stellen grösster Abgasgeschwindigkeit und höchster Abgasinnentemperatizr unt®r Ausnützung der Schv&nfjungsturbulenz der sich bei Terbrennungskraftmaschinen ergebenden pulsierenden G-asströmung erzwungen v/iräo Sie einzelnen Äbgaskanale haben sweekmässigerv./eise einen verhältidsmässig engen Querschnitt, sodass sich umfangreiche Heissgaskerne nicht bilden können*

Die erfindungsgemäss im abgasf'iihrenden Teil ausgeführten können dabei im Inneren des Schalldämpfers bezüglich ihrer und ihres Querschnittes mit einfachen Mitteln so bemessen dass eine optimale akustische Dämpfun^awirfcung erreicht Durch die erfindungsgemässe Schaffung der Kanäle mit Hilfe von äeckplatten auf den einseinen Kanalrippen oder Ucdeln karm in sehr billiger und fertig^ngsiaässig einfacher ¥/eise 3ede gewlinscirfee akustisch notwendig werdende Eanaldimension hinsichtlich Länge

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die ?errippung oder Benadelung wird auf der frischluft seit e 9 vorgenornnen (siehe irtrfa_o2)₀ TJm nun die notwendigen akustischen Längen der Abgaskanäle 2 und 3 im a'bgasfünrenden Teil zn erreichen^ ohne dass dabei der Heizet fett gestört vär.d, slehp die Erfindung vor ₉ dass die Sippen der "beispielsweise angegebenen Gruppen 2 und 3 mit AM eckplatt en oder -Blechen 11 und 12 abgedeckt werden.*. Diese Art der, 'Schaf fung "bestimmter Kanallängen ist billig und aweckmässigo·' Dadurch, dass-es M er durch in einfacher 'weise möglich ist, verschiedene Kanallängen akustisch auszunützen? ist eine optimale Gestaltung der schalldämpfenden Wirkung des kombinierten Wärmeaustauscher schalldämpfer a möglich» Ss besteht weiterhin" die, Möglich»

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keitj, entgegen 'dem in jHrb, 1 dargestellten Beispiel -die Eippfen^ruppen 2 und 3 siif die ganse länge durchlaufen zu lassen« was fertigungBgemäsB in manchen Fällen gewisse Vorteile bietet _P In .dem Falle uv? durchlauf enden JSippea kann durch einfache Einfügung., von Strö~ mungsleifblechen 16, die in-diesem Falle_t wie in ATob« J dargestellt ist, kananartig γοη oben über die Rippen gesteckt v;er-&e;n-₉ ^ede. gewünschte akustische längenuntertei lung durchgeführt werden» -Biese in di© Rippen Oder in eine .entsprechende ladelreihe 'einttaichenden ¹KsMH- oder Leitbleohe können über die Mppenhö'he 19'Mnaus ins · 'Inner-e der Dämpfungevolumina hinein^ viie dies bei 24 dargestellt ist, verlängert werden., soctass eine leitschaufelartige st'röarungsteehnisch 'günstige Wirkung er sielt viird* "Ebenso können die Abdeckplätten 11 und.12 amEin- und Austritt^ also bei 20_? 21, 22 und 23 ' Xeitschaufelartig geformt sein_r wodurch ein drosselfreie'r Strömungs» y-erla-af g-e-sichert 'Und gleichseitig erreicht '.7ird_P dass keine Be-■ hiii4eruug 'äer 'Wärmöübergangbegünstigenden' Schwingungen auftritt* 3H.-S .Ei j>p«Efc-· ο der ladelkSrper fc&nnen auf jede bekannte· Art hergestellt werden«"· 'iöuröjb, geeignet« Massnatimen bei uer Püiirung des Präsers kann bei cL-er EippenfeBrperhersteilung -selbst ein strb'mungsger-echter, d^ho

Ein- iiöü Auslauf gesichert werden, wie dies beiam Pmss 17 und Auslauf 18 von. Kanal 3 zu ersehen ist_o ^pperc-^antppen, 2 und 5 werden mit den Abdecfcplatten 11 und 12 "3?eilyso' abgeschlossejig dass'günstig wirkende akustische Längen grupp-eB 2 und 3 oder aber einzelner dieser Kanäle, er-

Der freie Du2*chfl,uss<3,uerschnitt der Kanalgruppen 'etelrfc mit den· Tolimina ..der Kainmern At 5 xmd 6 in Verbindung«

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Verhältnis von SJanallängen au den VolxTmina kann in. jeder gewünschten akustischen Weise gestaltet werden, wo durch in -wirtschaftlicher und "billiger fieis-e eine einwandfreie akustische Abstimmung des Itambinier— ten Wärmeaustauscher-Schalldämpfers ermöglicht wird«, Mit der Hassnahme der alms ti sehen 'Eippenkanäle wird gsrli tgf weiterhin eine guteDäiapflang· der extrem hohen Schneidetöne durch Reibung erreicht ₉ y/as ßi-ch dämpfungsmässig sehr vorteilhaft sasviirkt. Um zu vermeiden, dass die Strömung-beim Austritt au? dem eisten G-a'skanal 2 xinmii;tells ar in den Kanal 3 herüberläuft und dabei .die sehr hohen Schall- · frequenz en mj.tr eiset _f eine Erscheinung, die nachweisbar hei -vielen Schall dämpf er-Konstrukt ionen störend wirkt, wird die. "bereits Otoaaa. erwähnte leitachaufeiförmige Gestaltung des Bleches 24 vorgenommene. ,

"Om. weiterhin ζτι vermeiden^, dass die -Abdeckplai^fcen Tdzv/, -Bleche 11 oder.12 membranartige Schwingungen ausführen, falls sie aus dünnem Material hergestellt werden sollen^ und dass diese Schwingungen in Berührung mit den Bippen_f^uppen 19 ein schwirrendes Geräusch verursaclien_p besteht die Möglich3£;ei1;_? die Eippen verschieden hoch zu ge~ stalt^en und die AboecJdxLeche 'iXber diese satt aufzuspannen, wie dies aus äw*2 ersichtlich ist« '. '

wir'4 darauf .hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung den Vorteil hat, class durch die Wärmeabgabe der Abgase in den verrippten oder "benaÄelteii kanälen abgasseitig eine Abgasvoliamenfcontraktion' eintritt ₉ die den durch die Kippen oder laöeln verursachten erhöhten jReibringBeffekt weitgehend aufhebt, was eine Tsrbesserimg sowohl der Motorleistung als auch der Schalldämpfung zur 'Folge hatο . ■

In solchen Fällenj in denen die Terrippung bzw₀ Benadelung nicht etwa durch ein ßiiss-, Pressfliess-,, G-eaenkschmiede— oder Lötverfahren aufgebracht "werden soll, sondern in dem insbesondere bei Einzelanfertigung άΐ®~Notwendigkeit gegeben ist, durch Fräsen -aus dem Tollen eine wiäerstandsgünetige Verrippung oder Benadelung zu erzielen, kanu wie die.^ in ΑΦ%·_&4- dargestellt ist, in erfindungs£eELäsQer "«eise -eine jDoppelfräsung mit sich kz-'euzenden PräsricJatuagen in der "^reise vorgenommen werden, dass sich nadelföraige Hippenteile iait par all el o-'graamföriaigsja-Querschnitt '26. ergebene Pfeilrichtung 27'stellt die ei lie, 'Pf ei !richtung 28 die s^eite Fräsrichtung'äe.r_e-

Bei durchgehenden Mngerippen Isöanan diese auch diffueorarüg auseinanderlaufend angeordnet -wenden, sodasa an der Eintrittsstelle, an der die &ase die grösste femperairuu? aufweisen infolge der hoiieEL Geschwindigfeeitj die gr&cste WärmeatralDe erzwangen wird« Der durch aie hohe ITDgasströsi-ungsgeschwindigfeeit sich e r gebend θ erhöhte Gegendruck wird andererseits wieder durch die diffusarförmig ausgebildeten Kanalwandungen kompensiert*, Auch durch diese Massnahme ist eir Optimum an Wärmeübergang Tasi Begünstigung der Motorleistung und der Schalldämpfung erreicht»

Claims (1)

1. PA.3 Τ 6 2 A 8-1Z b.h B

   Eberspächer Isslingen/Ieckaz^ 1β»ϊϊ_Β1949

   Pat ontanspriiche

   I* Wärmeaustauscher kombiniert mit Abgasschalldämpfer au motorleistungs- und BOhalldämpfungsbegünstigender Ausnutzung der Abgaswärme von Verbreimungskraftmaöchineiij dadurch £;ekennsei dass ein oder läelirere im abgasführenden !Teil (7j 8) an akustische iäiapfnngsvolumina angrenaenfle Hippen- oder Ha&elvjärmeaustausche!e— mente (18,19) an einer Begrensungsflache eines Schalldämpfers (1) so angeordnet sind_s dass in versehiedenen auf akustische Dämpfung abgestimmten Abgaafcanalen (2_S3) die Wärmeabgabe durch KanalfühniBg an den Stellen gr'öBster Gasgeschwindigkeit und höchster Q-astemperaunter Äuenut-zuHg der Sohwingungeturbulens der pulsierenden G-as—

   wird«.

   WärmeaustausotiBr kösibiiiiert mit Ala^as-^Schalldämpfer nach AnsprLich I, dadurch gekennzeichnet^ dass der Wärmeübergang der Abgase an das T?är3aesaißtausühende Bauelement im Bereich der akustisch wirkenden Gaskanäle (2_f5) erfolgt«

   Wärmeaustauscher kombiniert mit Abgas-'Schall dampf er nach Anspruch 1 und 2_t dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere V7ärmes,bführende akustische ß-askanalgruppen (2_?5) nacheinander durchflossen werden_? wobei die Unterbrechungsstellen τοη schs.ll dämpfend en Hämmern (4? 5? 6) ina£:eben ei ndl.

   Wärmeaustauscher kombiniert mit £."b£;as-*Sehall&S2apfer nach 1 bis 5? dadurch gekennzeichnet _t das-s die wärmeab^ebenden akustischen Kanäle njit innerer Terripp^ng (18_?19) oder Benadelung versehen sind»

   Wärme oust aus eher feombiniert mit Abgae-Schalldämpfer nach Anspruch 1 bis 4y dadurch gekennseichjieti dass die Sippen- oder laäelkSrper durch Platten oder Bleche (11,12) abgedeckt sind, öeren lunge die effektive akUFitische Länge der Kanäle und αθϊβη Iiaro den akustischen Querschnitt des strömungsäTirchflosseaen Rippenkörpers best iiamt«

   — 2 —

   6p Wärmeaustauscher kombiniert »it Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1 "bis 5t dadurch gekeimseichnet, äaös .die Eippen- bzw* ladelkörpar in ihrer Höhe in der '$eise verschieden gestaltet -sind* dass ein gelegtes Abdeckblech (11,12) sich unter Spannung gleiehan einen feil oder an alle Sippenköpfe,baw* IJ&delspitseii fest anlegt= * ■ ' . ' ·

   'Wärmeaustauscher kombiniert juxt - Abgasesehall dämpf er nach AnsprueJa 1 Ms--6, deitiTirch gekerniseiehnet, dasß' der freie Q-uersolinitt zwisojieii den iianeren Rippen b2w₀ ladein der akustischen Kanäle xmA ■&BXI Abdeokplatten mit der eft&ktit wirksamen länge der akustischen Kanäle -und den "'dazwischen liegenden Sammeirroliamina-. nach

   8» Wärmeaustauscher .kombiniert mit" Ä&g&s-Sohalldämpier Jiaoh Anspruch !."bis 7j" .dadurch gekennzeichnet» das-s der Strösmngs-Iin- uad Auslauf in taid -aus äen Bippen- "bsv^ Sa'd-elkan&len vom ?ippenfuss bxlb ctoreb":leitschaufel bildende Eijjlaaif·«· r-egip» A-aala-off Höhen (17 _? IS)

   hergestellt wird* . _t .

   9« tfirme&u'ßtauscher kombiniert mit A"bgks*SohSrI14'liJnpfe3? nach Anspruda 1 Mg 8_S daäurcli gekennzeichnet_f dass d-ross^lfreis Ein- vmä Aus-

   ., .lauf©teilen in den AlJgE;skanälen durch entsprechende Sin--und iiis-1 aufkanten .('20^21^02^25) der Abdeckplatte Torges.ehen sind,

   ID* Wärmeaustauscher koÄTiiniert mit ,.A^gas-Bchalidämpf er nach ,Anspruch l-'Tsis B _f dadurch .gekennseiohnet_f -dass die leitsehauf el artigen ..Ausläufe der S-aökanale über'die'Eippejahöhe (24) hinaus ,verlängert sind* ; ' - ' ' "'".,·.

   IXo· Värmeaustauseher "komMsiert ■jait'Ahgaß^-SQhalliiämpf.eT¹ nach Anspruch ,^: '-dadurch g^kennsei'ehiaet.j, fess .Sie 'den Sichern ei tsröum -

   iöhe't^S)' tischen fealte^xind hei^sem, Eippemkörper entlang der SrQxmtuge:®o ■a'bigedj.öhtet ist» dag© die bei Undichtheit ■ ■ 'duroht-r-eteaiäen 'Afogmse infolge· ihses' ttfoerdrucks ins'Ireie ahisiehen können» ■: ■' . _ > . . ^ ' ; ' .' ·. , . . - ■

   12« ■.■Wärmeaustausßher kombiniert ,jrat _A"b^as-,Schalldämpfer naoh ,Amsprueh • I^-bis ll.j, 'äadureh geld-e-niiseiehnet^ dass eine akustisch wirksame

   -durch kaamartige, ~i0its-chaufe3.flidb.en (16) hergestellt ferrippung-(2_?.3)