EP1266131B1 - Abgasanlage für wasserfahrzeuge - Google Patents

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EP1266131B1
EP1266131B1 EP01905746A EP01905746A EP1266131B1 EP 1266131 B1 EP1266131 B1 EP 1266131B1 EP 01905746 A EP01905746 A EP 01905746A EP 01905746 A EP01905746 A EP 01905746A EP 1266131 B1 EP1266131 B1 EP 1266131B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
exhaust gas
cooling water
exhaust
gas system
outlet
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01905746A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1266131A1 (de
Inventor
Hans Kurt Hellmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fr Luerssen Werft GmbH and Co
Original Assignee
Fr Luerssen Werft GmbH and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fr Luerssen Werft GmbH and Co filed Critical Fr Luerssen Werft GmbH and Co
Publication of EP1266131A1 publication Critical patent/EP1266131A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1266131B1 publication Critical patent/EP1266131B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/004—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 specially adapted for marine propulsion, i.e. for receiving simultaneously engine exhaust gases and engine cooling water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/32—Arrangements of propulsion power-unit exhaust uptakes; Funnels peculiar to vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/085—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits having means preventing foreign matter from entering exhaust conduit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
    • F01N2590/02—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for marine vessels or naval applications

Definitions

  • Exhaust systems for small and medium-sized vessels included in the Usually in the flow direction of the exhaust gas behind the or each engine one or several compensators for damping vibrations, silencers and a Exhaust pipe leading to an outlet opening in the side wall of the watercraft leads.
  • This outlet opening is typically only slightly above the waterline to keep the exhaust gases from your deck and the To keep decks of adjacent watercraft as far away as possible.
  • sea water is usually directly in the exhaust pipe is injected, which then swirls with the exhaust gas flow and together with this is transported out of the exhaust pipe.
  • GB 28 392 shows an exhaust system according to the preamble of claim 1.
  • the invention is therefore based on the object of an exhaust system for watercraft to propose largely in the case of seawater-related corrosion damage be avoided.
  • an exhaust system for watercraft with an exhaust pipe leading from an engine system to an exhaust outlet solved, in the area located in front of the exhaust gas outlet a flowable Means for energy dissipation of those hitting the exhaust pipe through the exhaust outlet Sea water and in the area of the means for energy reduction or in Exhaust gas flow direction is provided in front of at least one sump and in the a drainage pipe into the vehicle surroundings from the deepest point of the swamp leads; whereby the sump is higher than the exhaust gas outlet is arranged; and the means to deplete energy at least one manifold and the sump through a portion of the exhaust pipe is formed between a sloping section and an adjoining rising section of the exhaust pipe is arranged.
  • the manifold is preferably formed by two 180 ° bends run in the same direction on a screw line and thus save space be relocated. It is then advantageous that the one closest to the exhaust outlet first curve in the direction of view against the exhaust gas flow a first rising branch and has a second sloping branch, and the adjoining branch second arch forms the swamp and begins with a first falling branch and ends with a second rising branch.
  • the inlet point for cooling sea water into the exhaust gas downstream of first bow is particularly advantageous if the outlet side End piece of the exhaust pipe at least partially from a cooling water jacket is surrounded.
  • An exhaust pipe section 1 according to the exemplary embodiment according to FIG. 1 has The following elements are primarily facing the flow direction 35 of the exhaust gas on: a flange 16 followed by a straight pipe section 14, one behind it lying first sheet 10, an adjoining second sheet 20, a straight section 28, an associated U-bend 30 and behind it one long straight section 34, which ends with another flange 36.
  • the first arch has an ascending branch 11 and a descending branch 1 2.
  • the second arch 20 has a sloping branch 21 and one subsequent rising branch 22 and the third arch a rising branch 31 and a sloping branch 32.
  • the downstream flange 16 serves to connect the one shown in FIG. 4 End piece of the exhaust pipe, the flange 36 connects the exhaust pipe section 1 with the engine or any damping or filter element in front of it.
  • the second arch In addition to reducing energy, the second arch also functions as a sump.
  • the water collecting in the area of the second arch 20 is drained through a drain opening 24 at the deepest point of the arch and a descending one Drainage pipe 25 or a corresponding hose to one deeper region of the vertical pipe section 14 is returned.
  • the Drainage pipe 25 has a smaller cross section than the exhaust pipe, so seawater hitting the exhaust pipe at most in smaller quantities the drainage pipe 25 can reach the area of the second bend 20.
  • the sheets 10, 20 and 30 each have in the illustrated embodiment an angle of curvature of 180 °, whereby the subsequent straight pipe sections run parallel.
  • it is advantageous to lay the exhaust pipe so that the straight pipe sections 14, 28 run vertically to seawater as possible withhold effectively.
  • the lengths of the straight pipe sections 14, 28 and Transition between the arch 10 and the arch 20 can be the space and the arrangement of the engine or the exhaust gas outlet varies accordingly become.
  • the embodiment of the exhaust pipe section 1 'shown in FIGS. 2 and 3 differs from the exemplary embodiment according to FIG. 1 essentially by two successive 180 ° arches 10 ', 20' which are curved in the same direction run on a helix.
  • the exhaust pipe section 1 'contains this design again upstream - the direction of flow is again marked by arrow 35 - located behind the vertical pipe section 14 ' Bow 10 ', in the illustration of FIG. 2 to the rear from the plane of the drawing is bent out.
  • the arc 10 'thus describes in this embodiment half a left-hand spiral track.
  • the arch directly adjacent to it 20 ' lies completely in the plane lying behind the plane of the drawing and is in that plane curved in the same direction as the arch 10 '.
  • the subsequent rising Pipe section 28 ' extends vertically upwards and opens into the another arch 30 ', which is now back in the starting level further ahead back and at the same time curved in the opposite direction to the arches 10 ', 20' is.
  • the subsequent vertically sloping pipe section 34 ' runs again in the same plane as the pipe section 14 ', as shown in FIG. 3 it can be seen that the two pipe sections are shown one behind the other.
  • the first bend is in the exhaust gas flow direction facing one or more arches, the one in reverse orientation begins with a first falling branch and with a second rising branch ends.
  • they can be the means to reduce energy forming arches and describing a helical spiral path also arranged essentially horizontally and thereupon a swamp be connected.
  • the means for energy reduction can also, for example Shape of a bend angled downwards by 90 ° with a minimal radius of curvature have.
  • a pipe section provided with a greatly enlarged cross-section that the flow of the striking Sea water interrupts or at least slows down and at the same time a lower part forming a swamp with a drainage pipe having.
  • the end piece 3 of the exhaust pipe shown by way of example in FIGS. 4 and 5 closes downstream directly on the straight section 14 or 14 'of the Exhaust pipe section 1, 1 'according to one of the aforementioned embodiments and has a flange 40 on the input side.
  • the flange 40 is with the Flange 16 or 16 'connected.
  • the end piece 3 also has a Flange 40 adjoining knee 42 and an adjoining straight one Section 43 on. The latter is up to the exhaust gas outlet 44 from a cooling water jacket 45 surrounded.
  • the inner wall 48 of the cooling water jacket 45 is covered by the The outer wall of the straight section 43 is formed, the outer wall 49 of the cooling water jacket 45 is a tube section concentrically surrounding the inner wall 48 and two annular walls 46 and 47 close the cooling water jacket 45 on the front.
  • the cooling water jacket 45 also includes a cooling water inlet connection 52 with a flange 53 located thereon and a flange in FIG. 5 recognizable cooling water outlet. This is through a lower bore 54 and formed by upper bores 56 lying on a pitch circle segment, which the penetrate annular wall 47 and the exhaust outlet 44 partially radially outside surround.
  • At the downstream end of the cooling water jacket is an off two spaced washers 57 and 58 existing flange.
  • Size and arrangement of the individual holes 54, 56 for the cooling water are in the embodiment chosen so that the major part of the outflowing Cooling water passes through the upper holes 56 and that through the outlet 44 exiting exhaust gas envelops in a semicircle on its top. Exhaust gas and Cooling water only swirl after the exhaust gas cooling according to the invention outside the exhaust system.
  • Fig. 4 and Fig. 6 it can be seen that the flange 40 relative to the central axis 39 of the end section is inclined. If the flange 40 is on a horizontal Flange 16, 16 'according to the exemplary embodiments from FIG. 1 or 2 assembled, this results in a slope of the end section towards the exhaust gas outlet 44. This ensures that after switching off the engine and thus also after Switching off the sea water cooling the rest in the cooling water jacket 45 water through the lower, thus at the lowest point of the cooling water jacket 45 located bore 54 of the annular wall 47 can flow away.
  • the total cross section of the holes 54 and 56 is dimensioned so that the cooling water jacket 45 at a predetermined flow rate of the cooling water circuit always completely flowing through Cooling water is filled.
  • the annular wall 47 can also be open, for example be provided with holes 56 over their entire circumference.
  • FIG. 6 shows an example of the arrangement of a complete exhaust system within a boat hull 60 shown.
  • An engine 66 has an exhaust outlet 67, to which in the flow direction 35 of the exhaust gas a compensator 68, a silencer 70, another compensator 69 and a right-angled upward leading knee 72 connects.
  • the exhaust pipe section 1 ' In the direction of flow behind it is the exhaust pipe section 1 '(according to the embodiment of FIGS. 2 and 3) with the Flange 36 'flanged.
  • the end piece 3 On the one further down in the direction of flow Flange 16 'of the exhaust pipe section 1' is the end piece 3 according to the exemplary embodiment 4 and 5 flanged. This is by means of the flange forming discs 57, 58 connected to the side wall 62.
  • the means of energy dissipation, the sump as well as the exhaust pipe and sea water cooling upstream of the sump is preferably made of alloy steel Grade 1.4571 or 1.3964 manufactured.
  • the upstream beyond the swamp part of the exhaust pipe can be made of simple carbon steel exist because no sea water can penetrate into this area.

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Description

Abgasanlagen für Wasserfahrzeuge kleineren und mittleren Typs enthalten in der Regel in Strömungsrichtung des Abgases hinter dem bzw. jedem Motor einen oder mehrere Kompensatoren zur Dämpfung der Vibrationen, Schalldämpfer und ein Abgasrohr, welches zu einer Austrittsöffnung in der Bordwand des Wasserfahrzeuges führt. Diese Austrittsöffnung liegt dabei typischerweise nur knapp oberhalb der Wasserlinie, um die austretenden Abgase von dem eigenen Deck und den Decks benachbart liegender Wasserfahrzeuge möglichst fernzuhalten.
Wegen der hohen Temperatur der Abgase müssen diese vor dem Durchtritt durch die Bordwand gekühlt werden. Hierzu wird üblicherweise Seewasser unmittelbar in das Abgasrohr eingespritzt, das dann mit dem Abgasstrom verwirbelt und zusammen mit diesem aus dem Abgasrohr heraustransportiert wird.
Diese Art der Abgaskühlung ist sehr effizient. Jedoch beinhaltet sie das Problem, dass sich durch den unmittelbaren Kontakt des Seewassers mit dem Abgas und die verhältnismäßig lange Kontaktdauer über den gesamten Transportweg bis hin zur Austrittsöffnung unverbrannter Treibstoff und Rußpartikel an dem Kühlwasser anlagern und zusammen mit dem Wasser aus dem Abgasrohr ausgeschwemmt werden. Als Folge davon bildet sich ein Film von Ruß- und Treibstoffpartikeln auf der Wasseroberfläche in der Umgebung der Austrittsöffnung und die Bordwand des Fahrzeuges sowie benachbart liegender Wasserfahrzeuge werden stark verschmutzt.
Eine weitere Konsequenz aus der direkten Seewassereinspritzung in das Abgasrohr ist eine deutliche Korrosionsanfälligkeit des Abgasrohres in der Umgebung der Seewassereinspritzöffnung.
Ein anderes Problem mit unangenehmen Folgen für die Abgasanlage tritt durch Wellenschlag auf: Wenn starker Seegang oder Schwell dazu führt, dass Wassermassen gegen die Bordwand im Bereich der Austrittsöffnung schlagen und auf diese Weise in die Abgasanlage gelangen, kann dies zu erheblichen Schäden führen. Um derartige Schäden möglichst zu vermeiden, ist es bekannt, das Abgasrohr kurz vor der Austrittsöffnung in U-Form zu führen und den Scheitel des U möglichst hoch über dem Wasserspiegel anzuordnen. Jedoch hat sich gezeigt, dass auch diese Vorkehrung unter ungünstigen Umständen nicht ausreicht, das in die Abgasanlage hineinschlagende Seewasser vor dem Scheitel des U zu stoppen. Wenn es aber über den Scheitel hinaus gelangt, sind erhebliche Schäden an den Kompensatoren, dem Schalldämpfer oder dem Motor durch Korrosion oder Versalzung vorprogrammiert.
GB 28 392 zeigt eine Abgasanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Abgasanlage für Wasserfahrzeuge vorzuschlagen, bei der seewasserbedingte Korrosionsschädigungen weitgehend vermieden werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Abgasanlage für Wasserfahrzeuge mit einem von einer Motoranlage zu einem Abgasaustritt führenden Abgasrohr gelöst, in dessen vor dem Abgasaustritt befindlichen Bereich ein durchströmbares Mittel zum Energieabbau von durch den Abgasaustritt in das Abgasrohr hineinschlagendem Seewasser und im Bereich des Mittels zum Energieabbau oder in Abgasströmungsrichtung davor wenigstens ein Sumpf vorgesehen ist und bei dem von der tiefsten Stelle des Sumpfes eine Entwässerungsleitung in die Fahrzeugumgebung führt; wobei der Sumpf höher als der Abgasaustritt angeordnet ist; und das Mittel zum Energieabbau durch wenigstens einen Krümmer und der Sumpf durch einen Abschnitt des Abgasrohres gebildet ist, der zwischen einem abfallenden Abschnitt und einen daran anschließenden ansteigenden Abschnitt des Abgasrohres angeordnet ist.
Der Krümmer wird hierbei vorzugsweise durch zwei 180°-Bögen gebildet, die gleichsinnig gekrümmt auf einer Schraubenlinie verlaufen und somit platzsparend verlegt werden. Von Vorteil ist es dann, dass der dem Abgasaustritt nächstliegende erste Bogen in Blickrichtung gegen den Abgasstrom einen ersten ansteigenden Ast und einen zweiten abfallenden Ast aufweist, und der sich daran anschließende zweite Bogen den Sumpf bildet und mit einem ersten abfallenden Ast beginnt und mit einem zweiten ansteigenden Ast endet.
Vorzugsweise befindet sich bei einer Abgasanlage mit Seewasserkühlung des Abgases die Einleitstelle für kühlendes Seewasser in das Abgas stromabwärts vom ersten Bogen. Dies erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn dabei das austrittsseitige Endstück des Abgasrohrs zumindest teilweise von einem Kühlwassermantel umgeben ist.
Weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen zu verschiedenen Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Abschnittes eines Abgasrohres zwischen dem Motor und dem Endstück des Abgasrohres;
Fig. 2
eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels dieses Abgasrohrabschnittes;
Fig. 3
eine Vorderansicht des zweiten Ausführungsbeispiels;
Fig. 4
eine Seitenansicht eines Endstückes des Abgasrohres mit einem Kühlwassermantel;
Fig. 5
eine Vorderansicht des Endstückes mit Kühlwasermantel;
Fig. 6
einen Teilschnitt des Bootsrumpfes mit einem Motor und einem Ausführungsbeispiel einer vollständigen Abgasanlage.
Ein Abgasrohrabschnitt 1 nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 weist entgegen der Strömungsrichtung 35 des Abgases blickend primär folgende Elemente auf: einen Flansch 16, dem ein gerader Rohrabschnitt 14 folgt, einen dahinter liegenden ersten Bogen 10, einen daran anschließenden zweiten Bogen 20, einen geraden Abschnitt 28, einen damit verbundenen U-Bogen 30 und dahinter einen langen geraden Abschnitt 34, der mit einem weiteren Flansch 36 abschließt. Der erste Bogen weist einen aufsteigenden Ast 11 und einen abfallenden Ast 1 2 auf. Entsprechend haben der zweite Bogen 20 einen abfallenden Ast 21 und einen darauffolgenden ansteigenden Ast 22 und der dritte Bogen einen ansteigenden Ast 31 sowie einen abfallenden Ast 32.
Der stromabwärtige Flansch 16 dient zum Anschluss des in Fig. 4 dargestellten Endstücks des Abgasrohres, der Flansch 36 verbindet den Abgasrohrabschnitt 1 mit dem Motor oder einem eventuell davor liegenden Dämpfungs- oder Filterelement.
Von außen durch den Abgasaustritt 44 (Fig. 4) in das Endstück und weiter in den Abgasrohrabschnitt 1 hineinschlagendes Seewasser kann aufgrund seiner kinetischen Energie den vertikalen Rohrabschnitt 14 und den dahinter liegenden ersten Bogen 10 überwinden. Das Wasser baut dabei - bedingt durch den Wandkontakt im Bereich des ansteigenden ersten Astes 1 1 und des abfallenden zweiten Astes 12 des Bogens 10 - einen großen Teil seiner Bewegungsenergie ab. Der erste Bogen stellt hierdurch ein Mittel zum Energieabbau des Seewassers dar. Das Seewasser kann daraufhin entweder in Richtung des Abgasaustritts zurück- oder in den hinter dem Bogen 10 befindlichen Bogen 20 hineinströmen. Durch den im Bereich des abfallenden Astes 21 und des ansteigenden Astes 22 des zweiten Bogens 20 erneuten Wandkontakt wird auch die eventuell bestehende Restenergie des Wassers soweit abgebaut, so daß es den anschließend ansteigenden Abschnitt 28 des Abgasrohres nicht mehr überwinden kann.
Der zweite Bogen hat zusätzlich zum Energieabbau auch die Funktion eines Sumpfes. Das sich im Bereich des zweiten Bogens 20 ansammelnde Wasser wird durch eine an der tiefsten Stelle des Bogens befindliche Abflußöffnung 24 und ein abfallendes Entwässerungsrohr 25 oder einen entsprechenden Schlauch zu einem tieferliegenden Bereich des senkrechten Rohrabschnittes 14 zurückgeführt. Das Entwässerungsrohr 25 besitzt einen kleineren Querschnitt als das Abgasrohr, damit in das Abgasrohr hinschlagendes Seewasser allenfalls in kleineren Mengen durch das Entwässerungsrohr 25 in den Bereich des zweiten Bogens 20 gelangen kann.
Die Bögen 10, 20 und 30 weisen in der dargestellten Ausführungsform jeweils einen Krümmungswinkel von 180° auf, wodurch die jeweils anschließenden geraden Rohrabschnitte parallel verlaufen. Wie in den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 3 gezeigt wird, ist es vorteilhaft das Abgasrohr so zu verlegen, dass die geraden Rohrabschnitte 14, 28 senkrecht verlaufen, um Seewasser möglichst effektiv zurückzuhalten. Die Längen der geraden Rohrabschnitte 14, 28 sowie der Übergang zwischen dem Bogen 10 und dem Bogen 20 können den Platzverhältnissen und der Anordnung des Motors bzw. des Abgasaustritts entsprechend variiert werden.
Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Ausführungsform des Abgasrohrabschnittes 1' unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 im wesentlichen durch zwei aufeinanderfolgende 180°-Bögen 10', 20', die gleichsinnig gekrümmt auf einer Schraubenlinie verlaufen. Im Detail enthält der Abgasrohrabschnitt 1' in dieser Bauform wieder einen stromaufwärts - die Strömungsrichtung ist wiederum durch den Pfeil 35 markiert - hinter dem vertikalen Rohrabschnitt 14' befindlichen Bogen 10', der in der Darstellung der Fig. 2 nach hinten aus der Zeichnungsebene herausgekrümmt ist. Der Bogen 10' beschreibt somit in diesem Ausführungsbeispiel eine halbe linksdrehende Spiralbahn. Der direkt daran anschließende Bogen 20' liegt vollständig in der hinter der Zeichnungsebene gelegenen Ebene und ist in jener Ebene gleichsinnig gekrümmt, wie der Bogen 10'. Der anschließende ansteigende Rohrabschnitt 28' verläuft senkrecht nach oben und mündet in den weiteren Bogen 30', der nun wieder in die weiter vorne gelegenen Ausgangsebene zurück und zugleich in die den Bögen 10', 20' entgegengesetzte Richtung gekrümmt ist. Der anschließende senkrecht abfallende Rohrabschnitt 34' verläuft wiederum in derselben Ebene wie der Rohrabschnitt 14', wie der Fig. 3 daran zu entnehmen ist, dass die beiden Rohrabschnitte hintereinander dargestellt sind.
Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß sie in der Seitenansicht betrachtet (Fig. 1 bzw Fig. 2) platzsparender ist. Senkrecht dazu, in der Vorderansicht (Fig. 3) betrachtet, beansprucht diese Ausführungsform hingegen mehr Platz.
Weitere Ausführungformen sind denkbar, bei denen dem ersten Bogen in Abgasstromrichtung blickend ein oder mehrere Bögen vorgeschaltet sind, der oder die in umgekehrter Orientierung mit einem ersten abfallenden Ast beginnt und mit einem zweiten ansteigenden Ast endet. Alternativ können die das Mittel zum Energieabbau bildenden und eine schraubenförmige Spiralbahn beschreibenden Bögen auch im Wesentlichen Horizontal angeordnet und daran stromaufwärts ein Sumpf angeschlossen sein. Das Mittel zum Energieabbau kann beispielsweise auch die Form eines um 90° nach unten abgewinkelten Krümmers mit minimalem Krümmungsradius besitzen. In einer völlig anderen Ausgestaltung ist ein Rohrabschnitt mit stark vergrößertem Querschnitt vorgesehen, der die Strömung des hereinschlagenden Seewassers unterbricht oder zumindest verlangsamt und der gleichzeitig eine einen Sumpf bildende tiefer gelegene Stelle mit einer Entwässerungsleitung aufweist.
Das in den Fig. 4 und 5 beispielhaft dargestellte Endstück 3 des Abgasrohres schließt sich stromabwärts unmittelbar an den geraden Abschnitt 14 bzw. 14' des Abgasrohrabschnittes 1, 1 ' nach einem der vorgenannten Ausführungsbeispiele an und weist eingangsseitig einen Flansch 40 auf. Der Flansch 40 wird mit dem Flansch 16 bzw. 16' verbunden. Das Endstück 3 weist weiterhin ein an den Flansch 40 anschließendes Knie 42 und einen daran anschließenden geraden Abschnitt 43 auf. Letzterer ist bis hin zum Abgasaustritt 44 von einem Kühlwassermantel 45 umgeben. Die Innenwand 48 des Kühlwassermantels 45 wird durch die Außenwand des geraden Abschnittes 43 gebildet, die Außenwand 49 des Kühwassermantels 45 ist ein die Innenwand 48 konzentrisch umgebender Rohrabschnitt und zwei ringförmigen Wände 46 und 47 schliessen den Kühlwassermantel 45 stirnseitig ab. Zu dem Kühlwassermantel 45 gehören weiterhin ein Kühlwassereinlaßstutzen 52 mit einem daran befindlichen Flansch 53 sowie ein in Fig. 5 erkennbarer Kühlwasserauslaß. Dieser wird durch eine untere Bohrung 54 und durch auf einem Teilkreissegment liegende obere Bohrungen 56 gebildet, die die ringförmige Wand 47 durchsetzen und den Abgasaustritt 44 teilweise radial außen umgeben. Am stromabwärtigen Ende des Kühlwassermantels befindet sich ein aus zwei beabstandeten Scheiben 57 und 58 bestehender Flansch. Bei Einbau des Endstückes 3 insbesondere in Wasserfahrzeuge mit einer Bordwand aus Holz oder Glasfaserverbundmaterial werden die beiden Scheiben 57 und 58 des Flansches von außen bzw. innen gegen die Bordwand des Wasserfahrzeuges gespannt, so dass der Kühlwassermantel 45 mit seinem im Bereich des Zwischenraumes 59 zwischen den Scheiben 57, 58 befindlichen Teil die Bordwand durchsetzt. Bei einem Wasserfahrzeug mit einer metallischen Außenhaut, kann die Scheibe 57 entfallen. Die verbleibende Scheibe 58 wird dann an ihrem Außendurchmesser an der entsprechenden Stelle der Bordwand angeschweißt. Erfindungswesentlich ist hierbei jeweils, dass die Bordwand nicht unmittelbar mit dem Abgasrohr - hier mit dem geraden Abschnitt 43 - in Berührung kommt.
Größe und Anordnung der einzelnen Bohrungen 54, 56 für das Kühlwasser sind in dem Ausführungsbeispiel so gewählt, dass der größte Teil des ausströmenden Kühlwassers durch die oberen Bohrungen 56 gelangt und das durch den Auslass 44 austretende Abgas halbkreisförmig auf dessen Oberseite einhüllt. Abgas und Kühlwasser verwirbeln nach der erfindungsgemäßen Abgaskühlung also erst außerhalb der Abgasanlage.
In Fig. 4 und Fig. 6 ist zu erkennen, daß der Flansch 40 gegenüber der Mittelachse 39 des Endabschnitts geneigt ist. Wird der Flansch 40 an einem horizontal verlaufenden Flansch 16, 16' gemäß den Ausführungsbeispielen aus Fig. 1 oder 2 montiert, so ergibt sich daraus ein Gefälle des Endabschnitts hin zum Abgasaustritt 44. Dadurch wird erreicht, daß nach Abschalten des Motors und somit auch nach Abschalten der Seewasserkühlung das restliche in dem Kühlwassermantel 45 befindliche Wasser durch die untere, somit an der tiefsten Stelle des Kühlwassermantels 45 befindlichen Bohrung 54 der ringförmigen Wand 47 abfließen kann.
Der Gesamtquerschnitt der Bohrungen 54 und 56 ist so bemessen, dass der Kühlwassermantel 45 bei einer vorgegebenen Fördermenge des Kühlwasserkreislaufs immer vollständig von hindurchströmendem Kühlwasser ausgefüllt ist. Je nach Menge des strömenden Kühlwassers und Größe der einzelnen Bohrungen kann die ringförmige Wand 47 beispielsweise auch auf ihrem vollständigen Umfang mit Bohrungen 56 versehen sein.
In Fig. 6 ist beispielhaft die Anordnung einer vollständigen Abgasanlage innerhalb eines Bootsrumpfes 60 dargestellt. Ein Motor 66 weist einen Abgasauslaß 67 auf, an den sich in Strömungsrichtung 35 des Abgases ein Kompensator 68, ein Schalldämpfer 70, ein weiterer Kompensator 69 und ein rechtwinkliges nach oben führendes Knie 72 anschließt. In Strömungsrichtung dahinter ist hieran der Abgasrohrabschnitt 1' (gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 und 3) mit dem Flansch 36' angeflanscht. An dem in Strömungsrichtung weiter abwärts befindlichen Flansch 16' des Abgasrohrabschnittes 1' ist das Endstück 3 gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 4 und 5 angeflanscht. Dieses ist mittels der den Flansch bildenden Scheiben 57, 58 mit der Bordwand 62 verbunden.
Bei dieser Anordnung liegen der größte Teil des Motors sowie die dahinter befindlichen Elemente der Abgasanlage bis hin zu dem Knie 72 unterhalb der Wasserlinie 64. Könnte Seewasser bis über den U-Bogen 30' hinaus in die Abgasanlage vordringen, dann wäre dieses unter alleiniger Nutzung der Schwerkraft nicht mehr aus der Abgasanlage herauszuleiten, man bräuchte in diesem Falle ein aktives Pumpsystem. Die als Faltenbälge ausgebildeten Kompensatoren 68 und 69 sowie der Schalldämpfer 70 bilden außerdem Nischen für sich ansammelndes Seewasser, die davon nur schwer zu befreien wären. Das Wasser würde erst durch den Kontakt mit den heißen Abgasen verdampfen, wodurch eine erhöhte Korrosionsgefahr bestünde. Außerdem stiege damit das Risiko von Versalzungen in den entsprechenden tiefliegenden Bereichen der Abgasanlage, durch die im Laufe der Zeit eine immer dicker werdenden Salzschicht heranwachsen und zur Verstopfung führen würde. Daher ist es bei einer solchen Anordnung besonders wichtig, das Eindringen des Seewassers bis zu diesen Stellen zu verhindern.
Das Mittel zum Energieabbau, der Sumpf sowie das Abgasrohr und die Seewasserkühlung stromaufwärts vor dem Sumpf ist vorzugsweise aus legiertem Stahl der Sorte 1.4571 oder 1.3964 gefertigt. Der stromaufwärts jenseits des Sumpfes befindliche Teil des Abgasrohres kann jedoch aus einfachen Kohlenstoffstahl bestehen, da in diesen Bereich kein Seewasser vordringen kann.

Claims (18)

  1. Abgasanlage für Wasserfahrzeuge mit einem von einer Motoranlage zu einem Abgasaustritt (44) führenden Abgasrohr, wobei
    in dem vor dem Abgasaustritt befindlichen Bereich des Abgasrohrs (1, 3; 1', 3) ein durchströmbares Mittel zum Energieabbau von durch den Abgasaustritt in das Abgasrohr hineinschlagendem Seewasser und im Bereich des Mittels zum Energieabbau oder in Abgasströmungsrichtung (35) davor wenigstens ein Sumpf vorgesehen ist;
    wobei von der tiefsten Stelle des Sumpfes eine Entwässerungsleitung (25, 25') in die Fahrzeugumgebung führt; und wobei der Sumpf höher als der Abgasaustritt (44) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Energieabbau durch wenigstens einen Krümmer und der Sumpf durch einen Abschnitt des Abgasrohres gebildet ist, der zwischen einem abfallenden Abschnitt und einem daran anschließenden ansteigenden Abschnitt des Abgasrohres angeordnet ist.
  2. Abgasanlage nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmer durch zwei 180°-Bögen gebildet ist, die gleichsinnig gekrümmt auf einer Schraubenlinie verlaufen.
  3. Abgasanlage nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der dem Abgasaustritt (44) nächstliegende (erste) 180°-Bogen (10; 10') in Blickrichtung gegen den Abgasstrom einen ersten ansteigenden Ast (11; 11') und einen zweiten abfallenden Ast (12; 12') aufweist, und der sich daran anschließende zweite 180°-Bogen (20; 20') den Sumpf bildet und mit einem ersten abfallenden Ast (21; 21') beginnt und mit einem zweiten ansteigenden Ast (22; 22') endet.
  4. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang vom ersten zum zweiten 180°-Bogen von einem geraden Rohrabschnitt gebildet ist.
  5. Abgasanlage mindestens nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Entwässerungsleitung als abfallendes Entwässerungsrohr (25; 25') oder abfallender Schlauch ausgebildet mit dem stromabwärts hinter dem ersten 180°-Bogen (10; 10') befindlichen Teil (14; 14') des Abgasrohrs (1, 3; 1', 3) verbunden ist.
  6. Abgasanlage nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Entwässerungsrohr (25; 25') oder der Schlauch zumindest partiell einen geringeren Querschnitt als das Abgasrohr (1, 3; 1', 3) aufweist.
  7. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit Seewasserkühlung des Abgases,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einleitstelle für kühlendes Seewasser in das Abgas stromabwärts vom Mittel zum Energieabbau befindet.
  8. Abgasanlage nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass das austrittsseitige Endstück (3) des Abgasrohrs (1, 3; 1', 3) zumindest teilweise von einem Kühlwassermantel (45) umgeben ist.
  9. Abgasanlage nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (48) des Kühlwassermantels (45) von der Außenwand des Abgasrohrs gebildet ist,
    dass die Außenwand (49) des Kühlwassermantels (45) dessen Innenwand (48) konzentrisch umgibt und
    dass der Kühlwassermantel (45) an den stirnseitigen Enden jeweils von einer die Innen- und Außenwand verbindenden, ringförmigen Wand (46, 47) abgeschlossen wird.
  10. Abgasanlage nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlwassermantel (45) einen Kühlwassereinlass (52, 53) an seinem dem Abgasaustritt abgewandten Ende aufweist und
    dass der Kühlwasserauslass von mindestens einer Öffnung in der im Bereich des Abgasaustritts (44) liegenden ringförmigen Wand (47) gebildet ist.
  11. Abgasanlage nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass sie im Bereich des Kühlwassermantels (45) durch eine entsprechende Öffnung in der Bordwand hindurchgeführt ist.
  12. Abgasanlage nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlwassermantel (45) mit einem Montageflansch (57, 58) zum Befestigen an der Bordwand versehen ist.
  13. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlwassereinlass (52, 53) und der Kühlwasserauslass so ausgelegt und angeordnet sind, dass der abfließende Kühlwasserstrom den aus dem Abgasaustritt (44) des Abgasrohres (1, 3; 1', 3) austretenden Abgasstrom wenigstens teilweise ummantelt.
  14. Abgasanlage nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlwasserauslass zumindest auf einem Teilkreissegement der Auslasswand angebrachte Bohrungen (54, 56) gebildet ist, deren Gesamtquerschnitt und deren Anordnung so gewählt sind, dass das strömende Kühlwasser das Volumen des Kühlwassermantels (45) ständig ausfüllt.
  15. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlwassermantel (45) zum Kühlwasserauslass hin geneigt ist und
    dass sich wenigstens eine der Bohrungen (54, 56) des Kühlwasserauslasses an der tiefsten Stelle des Kühlwassermantels (45) befindet.
  16. Abgasanlage mindestens nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich vom Abgasaustritt (44) aus gegen die Strömungsrichtung des Abgases jenseits des Sumpfes ein U-Bogen (30; 30') im Abgasrohr (1, 3; 1', 3) befindet, der einen ersten aufsteigenden Ast (31; 31') und einen zweiten abfallenden Ast (32; 32') besitzt.
  17. Abgasanlage nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang vom Sumpf, insbesondere vom zweiten 180°-Bogen (20; 20') zum U-Bogen (30; 30') durch einen geraden Rohrabschnitt (28; 28') gebildet ist.
  18. Abgasanlage nach Anspruch 4 oder 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass die geraden Rohrabschnitte zwischen den Bögen (10, 20, 30; 10', 20', 30') jeweils vertikal verlaufen.
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