DE2101643C3 - Abgasnachverbrennungsvorrichtungfür Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

mit dem Innengehäuse starr verbundenen Einlaßstutzen sowohl in Richtung ihrer Achse als auch in einer zu ihrer Achse senkrecht stehenden Ebene verschiebbar gelagert, da die Einlaßstutzen des 'nnengehäuses in Buchsen gelagert sind, die senkrecht zur Achse des oder der Einlaßstutzen des Innengehäuses verschiebbar sind. Wenn sich daher das Innengehäuse auf Grund von Wärmedehnungen senkrecht .tu den Achsen des oder der Einlaßstutzen bewegt, können die mit dem Innengehäuse fest verbundenen Einlaßstutzen diese Bewegungen ohne weiteres mitmachen, so daß jegliche Bruchgefahr am Fußpunkt der Einlaßstutzen ausgeschlossen ist. Wenn sich dagegen das Innengehäuse in der Achse der Einlaßstutzen ausdehnt, verschieben sich die Einlaßstutzen in den radial verschiebbaren Buchsen unter Zunahme der Dicke des Innengehäuses, ohne daß dabei durch Wärmespannungen erzeugte Kräfte auf den mit dem Innengehäuse fest verbundenen Auslaßstutzen einwirken, da der Auslaßstutzen in der Längsachse des Innengehäuses liegt, die senkrecht zur Achse des oder der Einlaßstutzen des Innengehäuses verläuft. Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgcmäßen Nachverbrennungsvorrichtung kann sich somit das Innengehäuse frei nach sämtlichen Richtungen bewecen, ohne daß die Gefahr eines Bruchs durch Wärmespannungen auftritt. Durch die besondere Art der Lagerung des Innengehäuses im Außengehäuse ist es möglich, die axiale Verschiebbarkeit der Ein- und Auslaßstutzen des Innengehäuses so einzustellen, daß einerseits eine den Wärmespannungen nachgebende Verschiebebewegung und andererseits eine ausreichend starre Lagerung zur Verhinderung von Vibrationsgeräuschen erzielt wird.

Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßep Nachverbrennungsvorrichtung wird die der Frfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, daß eines der zylindrischen Teile als Auslaßstutzen und die verschiebbare Lagerstelle jedes Einlaßstutzens an dessen innerem Ende am Innengehäuse ausgebildet ist und daß jeder Einlaßstutzen an seinem äußeren Ende eine ringförmige Platte trägt, die am Eintrittsflansch des Außengehäuses radial gleitbar dichtend gelagert ist.

Bei dieser Ausführungsform ist der Einlaßstutzen des Innengehiiuses am Innengehäuse selbst axial verschieblich gelagert, während eine am Außenende des Einlaßstutzens befestigte, ringförmige Platte am Eintrittsflansch des Außengehäuses so gelagert ist, daß der Einlaßstutzen senkrecht zu seiner Längsachse, d. h. radial verschiebbar ist. Wenn sich daher das Innengehäuse in der Achse des oder der Einlaßstutzen ausdehnt, wird das Innengehäuse auf dem Einlaßstutzen verschoben, so daß der oder die Einlaßstutzen mehr oder weniger weit in den Innenraum des Innengehäuses vorstehen. Dehnt sich dagegen das Innengehäuse senkrecht zur Längsachse des oder der Einlaßstutzen aus, nimmt das Innengehäuse den oder die Einlaßstutzen mit und verschiebt sie in radialer Richtung. Auch bei dieser Ausführungsform kann sich das Innengehäuse auf Grund von Wärmedehnungen nach sämtlichen Richtungen ohne die Gefahr eines Bruchs bewegen. Trotz dieser Verschiebbarkeit ist das lnnengehäus.e zur Verhinderung von Vibrationsgeräuschen im Außengehäuse genügend starr gelagert.

Bei beiden erfinJungsgemäßen Ausführungsformen ist gewährleistet, daß der vom Innen- und Außengehäuse eingeschlossene Ringraum in jeder Lage des Innengehäuses gegen den Innenraum des Innengehäuses vollkommen abgedichtet ist. Da auf diese Weise keine Abgase in den Ringraum zwischen dem Innen- und Außengehäuse gelangen können, dient der Ringraum als Wärmedämmraum, so daß einmal das Außengehäuse der Nachverbrennungsvorrichtung nicht übermäßig heiß wird und andererseits die Nachverbrennungsvorrichtung auf Grund der geringen Wärmeabstrahlung an die Umgebung beim Kaltstart der Brennkraftmaschine rasch auf ihre Betriebstemperatur kommt.

Eventuell auftretende Vibrationsgeräusche können weitgehend unterdrückt werden, wenn ein weiteres Bauteil zur Befestigung des Innengehäuses am Außengehäuse vorgesehen wird; zweckmäßig wird dieses Bauteil federnd ausgebildet.

Eine einfache Montage der Nachverbrennungsvorrichtung, eine geringe Wärmeleitung vom Auspuffrohr der Brennkraftmaschine zum Außengehäuse der Nachverbrennungsvorrichtung und ein guter weiterer Beitrag zur Geräuschdämpfung können dadurch erzielt werden, daß die Einlaßstutzen des Innengehäuses ein mit der Brennkraftmaschine in Verbindung stehendes Rohrstück unter Bildung eines Ringraums umgeben.

Im Nachstehenden werden zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Nachverbrennungsvorrichtung an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nachverbrennungsvorrichtung,

F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in F i g. 1 und

F i g. 3 einen Teilausschnitt einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nachverbrennungsvorrichtung mit der Darstellung eines abgewandelten Einlaßslutzens.

Die Nachverbrennungsvorrichtung 1 hat ein Innengehäuse 3 und ein Außengehäuse 5, welches das Innengehäuse 3 unter Bildung eines Ringraums 4 umgibt. Das Innengehäuse 3 umschließt eine Reaktionskammer 2 und besteht aus einer oberen Schale 3 α und einer unteren Schale 3 b. Das Innengehäuse 3 weist an seinen beiden gegenüberliegenden Enden einen Zapfen 6 und einen Auslaßstutzen 8 auf, der als Lagerzapfen dient und einen Auslaß 7 für das Abgas bildet. Das Außengehäuse 5 besteht ebenfalls aus einer oberen Schale 5 α und einer unteren Schale 5 b. Das Außengehäuse 5 hat an seinen beiden gegenüberliegenden Enden eine Lagerbuchse 9 und eine Auslaßleitung 10 zur gleitbaren Lagerung des Innengehäuses 3; das Innengehäuse 3 kann sich deshalb im Außengehäuse 5 in der Achse des Auslaßstutzens 8 ausdehnen und zusammenziehen. Der Ringraum 4 zwischen dem Innengehäuse 3 und dem Außengehäuse 5 kann mit einem wärmeisolierenden Material gefüllt werden. Das Innengehäuse 3 weist eine Auslaßöffnung Il auf, in welcher der Auslaßstutzen8 starr befestigt ist. Es ist jedoch auch möglich, daß das Innengehäuse 3 mit seiner Auslaßöffnung 11 auf dem Auslaßstutzen 8 gleitet und der Auslaßstutzen 8 am Außengehäuse 5 starr befestigt ist.

Das Innengehäuse 3 weist ferner eine oder mehrere Einlaßöffnungen 12 auf, in denen jeweils ein Einlaßstutzen 13 starr befestigt ist, der durch eine öffnung 14 im Außengehäuse 5 hindurchgreift. .Der

Durchmesser der öffnung 14 ist größer als der nengehäuses3 sind im Außengehäuse gleitbar dich-

Außendurchmesser des Einlaßstutzens 13, so daß der tend gelagert. Wenn sich das Innengehäuse 3 auf

durch die öffnung 14 hindurchgreifende Einlaßstut- Grund der Wärmeeinwirkung senkrecht zur Achse

zen in seiner Bewegung nicht behindert wird. Der des Einlaßslutzens 13 ausdehnt, wird der Einlaßstut-

Einlaßstutzen 13 ist in einer zylindrischen Buchse 17 5 zen 13 zusammen mit der Buchse 17 in radialer

axial verschiebbar gelagert, die einen radial nach Richtung und der Zapfen 6 und der Auslaßstutzen 8

außen abstehenden Umfangsflansch 18 aufweist. Der in axialer Richtung verschoben, wobei die Reak-

Umfangsflansch 18 der zylindrischen Buchse 17 ist tionskammer 2 gegen den Ringraum 4 abgedichtet

zwischen einem am Außengehäuse 5 starr befestigten bleibt. Wenn sich das Innengehäuse 3 in der Achse

Eintrittsflansch 16 und einem am Eintrittsflansch ab- io des Auslaßstutzens 8 ausdehnt, gleitet der Einlaßstut-

gestützten Gegenhaltering 15 in radialer Richtung zen 13 in der Buchse 17, wobei auch in diesem Fall

verschiebbar dichtend gelagert. Der Umfangsflansch die Reaktionskammer 2 gegen den Ringraum 4 abge-

18 und die Durchtrittsöffnung 19 der zylindrischen dichtet bleibt.

Buchse 17 sind so ausgelegt, daß eine axiale Ver- Der Umfangsflansch 18 der Buchse 17 kann auch Schiebung des Einlaßstutzens 13 in der zylindrischen 15 gleitbar dichtend zwischen dem Motorblock und dem Buchse 17 und eine radiale Verschiebung des Um- Außengehäuse 5, zwischen dem Außengehäuse und fangsflansches 18 zwischen dem Eintrittsflansch 16 dem Eintritlsflansch 16, zwischen dem Eintrittsund dem Gegenhaltering 15 möglich ist, aber ein flansch 16 und dem Motorblock oder zwischen dem Eintreten des Abgases in den wärmedämmenden Eintrittsflansch 16 und dem Umfangsflansch der Ein-Ringraum 4 verhindert wird. Das Spiel zwischen den ao laßleitung 20 eingesetzt sein. Selbst wenn beispielssich bewegenden Teilen wird also so klein gehalten, weise die Einlaßleitung 20 und der Gegenhaltering daß gerade noch eine gegenseitige Verschiebung 15 weggelassen werden, ist die Buchse 17 zwischen möglich ist, aber ein Durchtreten von Abgas an den dem Außengehäuse 5 und dem Eintrittsflansch 16 Gleitflächen verhindert wird. gleitbar dichtend gelagert, so daß die Nachverbren-

Die mit der Brennkraftmaschine in Verbindung as nungsvorrichtung die an sie gestellten Anforderun-

stehende Einlaßleitung 29 weist einen radial nach gen voll erfüllen kann.

außen abstehenden Umfangsflansch auf, der am Ein- Einlaßstutzen 13 und der Auslaßstutzen 8 können

trittsflansch 16 des Außengehäuses 5 abgestützt ist. auch vertauscht werden, ohne daß freie Beweglich-

Die Einlaßleitung 20 taucht in den Einlaßstutzen 13 keit des Innengehäuses 3 im Außengehäuse 5 beein-

des Innengehäuses ein. Der Außendurchmesser der 30 trächtigt wird.

Einlaßleitung 20 ist kleiner als der Innendurchmesser Eine strichpunktiert dargestellte Prallplatte 23

des Einlaßstutzens 13, so daß die Bewegungsfreiheit dient zur Verwirbelung und Umlenkung des Abgases

nicht beschränkt ist. in der Reaktionskammer 2, um die Verweilzeit des

Das Innengehäuse 3 ist durch ein weiteres Bauteil Abgases in der Reaktionskammer zu erhöhen. Wenn 21 am Außengehäuse befestigt. Das Bauteil 21 ist bei 35 die Prallplatte 23 am Ende der Einlaßleitung 20 andern in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungs- gebracht ist, kann der dynamische Druck des Abgabeispiel in Form eines abgewinkelten Tragstegs aus- ses nicht direkt auf das Innengehäuse 3 einwirken, gebildet und mit seinen beiden Enden am Innenge- wodurch die Lebensdauer des Innengehäuses 3 vcrhäuse befestigt und in seiner Mitte mittels einer längen und gleichzeitig das durch den dynamischen Schraube 20 an der Unterseite des Eintrittsflansches 40 Druck hervorgerufene Vibrationsgeräusch verringert 16 angeschraubt. Während das Innengehäuse 3 durch werden kann.

den Zapfen 6 und den Auslaßstutzen 8 im Außenge- Die zweite Ausführungsform der erfindungsgemä-

häuse 5 verschiebbar gelagert ist, kann das Bauteil 21 ßen Nachverbrennungsvorrichtung gemäß F i g. 3 un-

die Entstehung von Schwingungen verhindern, die terscheidet sich von der ersten Ausführungsform Ie-

auf die Eigenschwingungen des Motors, den dynami- 45 diglich durch einen anderen Aufbau des Einlaßstut-

schen Druck des Abgases und die Verbrennung des zens. Bei dieser Ausführungsform ist das innere Ende

Abgases in der Reaktionskammer 2 zurückzuführen des Einlaßstutzens 13 nicht in der Einlaßöffnung 12

sind. Das Bauteil 21 wird vorteilhafterweise an einer des Innengehäuses 3 befestigt, sondern gleitend und

Stelle angebracht, die nicht von der relativen Längen- dichtend in der Einlaßöffnung 12 geführt. Am äuße-

änderung zwischen Innengehäuse 3 und Außen- 50 ren Ende des Einlaßstutzens 13 ist eine ringförmige

gehäuse 5 beeinflußt wird. So kann das Bauteil 21 Platte 17' starr befestigt, die in ähnlicher Weise wie

beispielsweise zwischen zwei Einlaßstutzen 13 des der Umfangsflansch 18 der Buchse 17 bei der ersten

Innengehäuses angeordnet werden. Die dämpfende Ausführungsform zwischen dem Motorblock und

Wirkung des Bauteils 21 kann noch dadurch erhöht dem Außengehäuse 5 in radialer Richtung gleitbar

werden, daß es federnd ausgebildet wird. 55 dichtend gelagert ist. Der Einlaßstutzen 13 kann sich

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfüh- daher zusammen mit dem Innengehäuse3 in gleicher

rungsform ist der Einlaßstutzen 13 des Innengehäu- Weise wie bei der ersten Ausführungsform bewegen,

ses 3 gleitbar dichtend in der Buchse 17 gelagert. Die wenn sich das Innengehäuse senkrecht zur Achse des

Buchse 17 ist mit ihrem Umfangsflansch 18 zwischen Emlaßstutzens 13 ausdehnt Wenn sich das Innenge-

dem Eintrittsflansch 16 und dem Gegenhaltering 15 60 häuse3 in der Achse des Einlaßstutzens 13 ausdehnt

dichtend und in radialer Richtung verschiebbar gela- oder zusammenzieht, wird das Innengehäuse 3 dich-

gert Der Zapfen 6 und der Auslaßstutzen 8 des In- tend auf dem Einlaßstutzen 13 verschoben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

das die Form eines zylindrischen Rohrs hat. Das InPatentansprüche: nengehäuse ist an seinen beiden Stirnseiten offsn und mit speichenartig abgestützten Achszapfen versehen,

1. Abgasnachverbrennungsvorrichtung für die in Büchsen des Außengehäuses axial verschieb-Brennkraftmaschinen, bei welcher in einem mit 5 bar gelagert sind. Das Innenrohr weist radial absteeiner Einlaß- und einer Auslaßleitung fest ver- hcnde Einlaßstutzen auf, die starr mit dem Innenrohr bundenen Außengehäuse unter Bildung eines verbunden sind und in die sich konusförmig nach Ringraums ein Innengehäuse durch jeweils ein an auße« verjüngende Einlaßleitungen des Außengehäujeder Stirnseite angeordnetes zylindrisches Teil in ses eintauchen. Die Einlaßstutzen des Innenrohrs Längsrichtung und durch wenigstens einen senk- io sind auf diese Weise in den Einlaßleitungen des recht dazu angeordneten Einlaßstutzen in Quer- Außengehäuses verschiebbar dichtend gelagert, richtung verschiebbar dichtend gelagert ist, da- Das von der Brennkraftmaschine ankommende

durch gekennzeichnet, daß eines der Abgas tritt durch die Einlaßstutzen des Innenrohrs in zylindrischen Teile als Auslaßstutzen (8) und die dessen Innenraum ein, wird dort verwirbelt und nach verschiebbare Lagerstelle jeJes Einlaßtfutzens 15 der Verwirbelung und nach Oxydation über die offe-(13) in je einer im Außengehäuse (5) radial ver- nen Stirnseiten des Innenrohrs in den Ringraum zvischiebbaren Buchse (17) ausgebildet ist (F i g. 1 sehen dem Innenrohr und dem Außengehäuse einge- und 2). leitet und aus diesem Ringraum über die am Außen-

2. Abgasnachverbrennungsvorrichtung für gehäuse starr befestigte Auslaßleitung abgeleitet. Die Brennkraftmaschinen, bei welcher in einem mit ao Achsen der Ein- und Auslaßleitungen des Außengeeiner Einlaß- und einer Auslaßleitung fest ver- häuses verlaufen hierbei parallel zueinander, bundenen Außengehäuse unter Bildung eines Wenn sich bei dieser bekannten Nachverbren-Ringraums ein Innengehäuse durch jeweils ein an nungsvorrichtung das Innenrohr auf Grund einer jeder Stirnseite angeordnetes zylindrisches Teil in Wärmedehnung in der Achse der in den Stirnseilen Längsrichtung und durch wenigstens einen senk- 25 des Außengehäuses gelagerten Zapfen bewegt, treien recht dazu angeordneten Einlaßstutzen in Quer- am Fußpunkt der mit dem Innenrohr verbundenen richtung verschiebbar dichtend gelagert ist, da- Einlaßstutten große Biegespannungen auf, da das radurch gekennzeichnet, daß eines der zylindri- dial außenliegende Ende des Einlaßstutzens des Inschen Teile als Auslaßstutzen (8) und die ver- nenrohrs in der konusförmigen Einlaßleitung des schiebbare Lagerstelle jedes Einlaßstutzens (13) 30 Auliengehäuses festgehalten und das radial innenliean dessen innerem Ende am Innengehäuse (3) gende Ende des Einlaßstutzens mit dem Innenrohr in ausgebildet ist und daß jeder Einlaßstutzen (13) dessen Axialrichtung verschoben wird. Die am Fußan seinem äußeren Ende eine ringförmige Platte punkt des oder der Einlaßstutzen des Innenrohrs auf-(17') trägt, die am Eintrittsflansch (16) des tretenden Kräfte und Biegemomente sind dabei so Außengehäuses (5) radial gleitbar dichtend gela- 35 groß, daß die Einlaßstutzen aus dem Innenrohr hergert ist (F i g. 3). ausgerissen werden. In diesem Fall gelangt jedoch

3. Nachverbrennungsvorrichtung nach An- nurmehr ein Bruchteil des von der Brennkraftmaspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß schine ankommenden Abgases in den Innenraum des das Innengehäuse (3) durch ein weiteres Bauteil Innenrohrs, so daß die Vorrichtung bereits nach kur-(21), insbesondere zwischen zwei Einlaßstutzen 40 zer Betriebszeit wirkungslos ist.

(13), am Außengehäuse (5) befestigt ist. Bei Nachverbrennungsvorrichtungen der eingangs

4. Nachverbrennungsvorrichtung nach An- genannten Art muß das Innengehäuse gegen das sprach 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Befe- Außengehäuse nach sämtlichen Richtungen verstigungsbauteil (21) federnd ausgebildet ist. schiebbar sein, damit die durch Wärmeeinwirkung

5. Nachverbrennungsvorrichtung nach einem 45 hervorgerufenen Längenänderungen ohne die Gefahr der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, eines Bruces ausgeglichen werden. Außerdem mvß daß die Einlaßstutzen (13) des Innengehäuses (3) das Innengehäuse so fest im Außengehäuse gelagert ein mit der Brennkraftmaschine in Verbindung sein, daß es nicht durch die Druckschwankungen des stehendes Rohrstück (20) unter Bildung eines eintretenden Abgases gegen das Außengehäuse ver-Ringraums umgeben. 50 schoben wird, wodurch Vibrations- und Klingelgeräusche auftreten können. Die Lagerung des Innengehäuses im Außengehäuse muß also zwei entgegengesetzt gerichteten Anforderungen genügen.

Es war daher die der Erfindung zugrunde liegende 55 Aufgabe, eine Abgasnachverbrennungsvorrichlung

Die Erfindung betrifft eine Abgasnachverbren zu schaffen, bei welcher einerseits das Innengehäuse nungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen, bei wel- zum Ausgleich von Wärmedehnungen gegen das eher in einem mit einer Einlaß- und einer Auslaßlei- Außengehäuse nach sämtlichen Richtungen bewegtung fest verbundenen Außengehäuse unter Bildung lieh und andererseits zur Verhinderung von Vibraeines Ringraums ein Innengehäuse durch jeweils ein 60 tionsgeräuschen im Außengehäuse genügend starr gean jeder Stirnseite angeordnetes zylindrisches Teil in lagert ist.

Längsrichtung und durch wenigstens einen senkrecht Dies wird gemäß einer Ausführungsform der Er-

dazu angeordneten Einlaßstutzen in Querrichtung findung dadurch erreicht, daß eines der zylindrischen verschiebbar dichtend gelagert ist. Teile als Auslaßstutzen und die verschiebbare Lager-

Eine bekannte Nachverbrennungsvorrichtung weist 65 stelle jedes Einlaßstutzens in je einer im Außengcein Außengehäuse mit starr verbundenen Ein- und häuse radial verschiebbaren Buchse ausgebildet ist. Auslaßleitungen und ein mit dem Außengehäuse Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemä-

einen Ringraum einschließendes Innengehäuse auf, ßen Nachverbrennungsvorrichtung sind der oder die