DE6608652U

DE6608652U - Kombinierte schalldaempfer- und ejektoranordnung.

Info

Publication number: DE6608652U
Application number: DE6608652U
Authority: DE
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 1967-03-13
Filing date: 1968-02-29
Publication date: 1971-09-30
Also published as: FR1555444A; BE712052A; GB1202095A; US3419892A

Description

Donaldson Company, Inc., 1^00 West, 9'ith Street, Minneapolis, Minnesota, V,St«A*

"Kombinierte Schalldanipfer- und Ejoktorcinordnung" 'S

Die Neuerung betrifft eine kombinierte Schalldämpfer- und Ejektor anordnung· für Verbrennungslcraf tmaschinen mit einem Gehäuse mit einem Einlaßrohr für Auspuffgase, dio in einen aus Expansions- und Schalldäropferkammern bestehenden Schalldämpfer strömen, einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Ejektorrohr zur Abführung der schallgedämpften Auspuffgase zur Atmosphäre, einer in dem Ejektorrohr angeordneten Saugdüse und einer in dem Gehäuse angeordneten, im Bereich der Saugdüse mündenden und nach außen reichenden Ansaugleitung.

Als Aufgabe einer solchen Schalldämpfer- und Ejektoranordnung wird angesehen, mit Hilfe der Saugdüse in der nach außen reichenden Ansaugleitung ein möglichst großes Vakuum zu erzeugen, das zu einer Arbeitsleistung, beispiolsviöisö
zum Betrieb eines Scheibenwischers oder zum Absaugen der
Rückstände in einem Luftfilter, benutzt werdon kann· Dabei soll gleichzeitig der Schall der expandierendon Auspuffgase gedämpft werden.

Es ist ein Schalldämpfer bekannt (US-PS 2 033 ^23)»bei dom die strömenden Gase ein Vakuum erzeugen. Bei diosoin Schalldämpfer wird ein Teil der Abgase auch parallel zur Ansaugleitung geführt, d.h. nicht die gesamte Gasmengo wird zur
Vakuumerzeugung genutzt. Mit der bekannten Anordnung werden die beiden erwünschten Effekte, nämlich Schalldämpfung und Ausnutzung der ausströmenden Gase zur Vakuumerzeugung, nur unvollkommen erreicht, denn die Schalldämpfung wird durcls
teilweise direkt zur Atmosphäre abgegeben© Gase stark verringert und die Stärke des Vakuums wird durch die seitlich strömenden Gase vermindert.

Weiterhin ist ein im Auspuffschalldämpfer einer Brennkraftmaschine angeordneter Ejektor bekannt (CH-PS 237 O69). Hierbei ist der Ejektor im Schalldämpfergehäuse angeordnet und besteht aus einem verengten Teil der Auspuffleitung und
einem nach Art eines Venturirohres gestalteten Abzugrohr, das

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die Mündung der Auspuffleitung· umschließt und in welches die Absaugleitung einmündet. Hier wird auch ein relativ geringer Absaugeffekt erreicht, da die anzusaugende Luft an dr>r Außenseite des verengten Teiles entlangströmen während das Gas mit der hohen Geschwindigkeit in dor Mitte der Düse austritt und seine Wirksamkeit in Bezug auf die Vakuumerzeugung nicht voll entfalten kann. Außerdem ist der größte Teil des Schalldruckes direkt auf dio Auslaßöffilling¹ gerichtet j die Schalldämpfung dieser Anordnung ist demnach gering.

Eine Verbesserung bei der Lösung der definierten Aufgaben wird gemäß der Neuerung durch eine Schalldämpfer-Ejektor·* anordnung erreicht, bei der die gesamte Menge der einströmenden Auspuffgases unter Beibehaltung des Gasuiischungsverhältnisses bis zum Eintritt in die Saugdüse, den Querschnitt der in Serie zum Einlaßrohr geschalteten Saugdüse durchströmt.

Gemäß der Neuerung wird demnach eine Schalldämpfer-Ejektor— anordnung geschaffen, bei der einmal die gesamte Menge der Auspuffgase dazu benutzt -wird, ein Vakuum zu erzeugen, und gleichzeitig der Strom der Auspuffgase unterbrochen -wird, so daß der Schalldruck nicht auf die Endöffnung gerichtet ist₉ wobei eine erhöhte Schalldämpfung erreicht wird.

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Weiterhin ist möglich, die vorgeschlagene Schalldämpfer-Ejektora.nordnung an die Auspuffleitung einer Verbrennungsaiaschlne in der gleichen Weise wie die bisher bekannten Schalldämpfer anzuschließen. Zusätzlich zum Dämpfen dos Auspufflärmes wird der Fluß der Auspuffgase durch den Ejektorteil dazu benutzt, ein Vakuum zu schaffen, das wlrk-

f same Arbeit leisten kann, und zwar insbesondere die Schmutz«

luft vom Luftreiniger für Verbrennungsinaschlnen abzuspülen.

Weiterhin kann, wenn dies wünschenswert erscheint, ein Rückschlagventil in der Spülleitung z\vischen dem Ejektor und dom Luftroiniger vorgesehen sein, um den Rückfluß heißer Gase zum Luftreiniger im Fall eines umgekehrten Druckaufbaues in der Anordnung zu verhindern.

Weitere Vorteile und Merkmale der Neuerung gehen aus den j Unteransprüclien hervor.

Ein Beispiel der Neuerung ist in der Zeichnung dargestellt.

Die Figuren der Zeichnung zeigen dabei:

Fig. 1 einen Aufriß einer Verbrennungskraftmaschine mit

einem Luftreiniger und einer neuerungsgemäßen Schalldämpfer-Ejektoranordnung,

Fig. 2 in größerem Maßstab eine Ansicht auf das Bodenende der Schalldämpfer-Ejektoranordriung längs der Linie 2-2 in Fig. 1_s wobei einige Teile im Schnitt und einige Teile weggebrochen dargestellt sind,

Fig. 3 einen Längsschnitt der Schalldämpfer-Ejektoran-

ordnung längs der Linie 3~3 in Fig. 2, Fig. k einen Querschnitt der Schalldämpfer-Ejektoranordnung

längs der Linie k-k in Fig. 3> Fig. 5 einen querschnitt der Schalldampfer-Ejektoran-

ordnung entsprechend der Linie 5-5 in Fig. 3 und Fig. ό in größerem Maßstab einen Vertikalschnitt durch das Rückschlagventil in Fig. 1.

In der Zeichnung ist allgemein mit 10 eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Auspuffleitung 11 und einer Luftansaugleitung 12 bezeichnet. An die Luftansaugleitung 12 ist ein Vergaser 13 angeschlossen, und dem Vergaser 13 ist unter Zwischenschaltung eines Krümmers 14 ein Luftreiniger 15 zugeordnet, der mit Mitteln zum Ausspülen der Schmutzluft ausgerüstet ist. Der Luftreiniger 15 weist eine Luftansaugbohrung 16 und eine Vakuunidüse 17 auf. Während des normalen Maschinenbetriebs gelangt die Verbrennungsluft durch die Ansaugbohrung 1ö, wird {jofiltort und dann in den Vergaser über den Krümmer 1U oingesaugt.

Fest mit einem Ende der Auspuffloitung 11 ist ein Auspuffrohr 20 verbunden, durch das die Auspuffgase von der Maschine 10 weggeführt werden. Am freien Ende dos Auspuffrohrs 20 ist über eine Klammer 21 eine Schalldämpfor-Ejektoranordnung 22 gemäß der Neuerung angeschlossen. An die Anordnung 22 ist unter Zwischenschaltung einer Klammer 2'J oine flexible Spülleitung 24 angeschlossen»

Ein Rückschlagventil 25 ist fest an der Vakuumdüse 17 des Luftreingers 15 vorgesehen, Wie dies deutlicher aus Fig. erkennbar ist, weist das Ventil 25 einen abnehmbaren Deckel 25a auf, um derart das Innere des Ventils zugänglich zu machen. Das Ventil 25 umfaßt eine Lufteintrittsöffnung 26 und einen Luftauslaß 27. Die Eintrittsöffnung 26 ist unmittelbar mit der Vakuumdüse 17 verbunden. Innerhalb des Ventiles 25 ist gelenkig eine Ventilklappe 28 angeordnet j die aus der g«sciilosseilen Stellung, die in Fig. 6 in vollen Linien dargestellt ist, in eine offene Stellung, die gestiiciielt dargestellt ist_f beweglich ist. Während der normalen Arbeitsweise der Maschine nimmt die Ventilklappe 28 die gestrichelt dargestellte Stellung ein, um somit einen Fluß der Luft aus der Lufteintrittsöffnung 26 durch den Luftauslaß 27 zu ermöglichen. Sollte sich ein umgekehrter Druck in dem System aufbauen, der bewirkt, daß die Luft von dem Luftauslaß 27 zur Lufteinfcrittsöffnung 26 fließt, schließt die Ventilklappe 28 und verhindert somit das Eintreten heißer Auspuffgase in den Luftreiniger 15· Wie aus Fig. 1 erkennbar, ist die Spülleitung 2k am Luftauslai3 27 des Rückschlagventils 25 über eine Klammer 29 angeschlossen»

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch dio Schalldäinpfer-Ejektoranordnung 22» Di© Anordnung 22 uml'aüt ein langgestrecktes, hohles Gehäuse, das eine ÖGitenwandung 'J?_t eine allgemein

oval geformte obere Endplatte Jo und eine ebenfalls oval geformte Bodenplatte 37 besitzt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aer Neuerung schafft die Seitenwandung 35 ein Genäuse, das im tjuerscnnitt oval ausgebildet ist; diese besondere Form ist jedoch, nicht für die Neuerung entscheidend. Diese Form kann im Querschnitt aucn kreisförmig ausgebildet sein. Die obere Endplatte 3° ivnd die obere Bodenplatte 37 weisen abgebogene Schenkel 3öa und 37a auf, die in den einander gegenüberliegenden, offenen Enden des Gehäuses angeordnet sind und an der Innenseite des Gehäuses durch Verschweißen od. dgl. festgelegt werden. In der oberen Endplatte 36 ist eine Öffnung 38 vorgesehen. In der Bodenplatte 37 sind die Öffnungen 39 und 40 angeordnet, wobei nach außen geboger.e Schenkel 3&a bisw. 3i>a und 40a an den Rändern der Öffnungen vorgesehen sind. In dem Gehäuse sind parallel zueinander und parallel zu den Platten 36 und 37 Stützwände 4i und 42 vorgesehen, die ebenfalls ovale Form aufweisen. Diese Stützwände 41 und 42 haben an ihrem Umfang abgebogene Schenkel 4ia und 42a, die am Inneren der Seitenwandung 35 festgelegt sind.

Die Stützwände 41 und 42 sind voneinander und von den Platten 36 und 37 entfernt und bilden derart eine erste Schalldämpferkammer 45, eine zweite, zentral angeordnete Expansionskammer 4b und eine dritte Schalldämpferkammer 47. In der ersten Stützwand 41 sind Öffnungen 4b und 49 vorgesehen. Um die

Kanten der öffnungen 4b und kj sind nach oben gebogene Schenkel 4öa und 4ya angeordnet. In der Stützwand 42 ist eine Öffnung 52 und eine Öffnung 3»3 vorgesehen, die nach unten abgebogene Schenkel 52a und 53a aufweisen, die um die Kanten der öflnungen angeordnet sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Öffnungen 38, 3y, 4ο und 52 koaxial zueinander ausgerichtet, Die Öffnungen 40 und hy sind ebenfalls koaxial ausgerichtet und seitlich gegenüber den vorher genannten Öffnungen versetzt«

Eine Auspuffleitung 55 ist in die Öffnungen 40 und 4y eingesetzt und wird mit ihrer äußeren Fläche fest an den Schenkeln 40a und 4ya gehalten. Bei der erfiiidungsgemäßen Ausführungs— form mündet das obere Ende 55a. der Auspuffleitung 55 in. die zweite Expansionskammer 46, während das untere Ende 55b sich nach außen aus dem Gehäuse durch die Öffnung 4θ erstreckt. Eine Vielzahl von Bohrungen 56 ist in der Wandung des Auspuffrohres 55 innerhalb der Kammer 45 vorgesehen, um einen Fluß der Auspuffgase aus dem Rohr· 55 iⁿ die Schalldämpferkammer 45 zu ermöglichen. Aus Fig. 1 ist erkennbar, daß das untere Ende 55b des Auspuffrohres 55 so ausgebildet ist, daß es über das Auspuffrohr 20 vorsteht und außerdem, wie aus Fig, erkennbar, Schlitze 57 aufweist, so daß es über eine Klammer 21 festgelegt werden kann»

Ein Ejektorrohr όϋ ist innerhalb der Öffnungen 'J& und 52 angeordnet, und die äußere Fläche ist an den Schenkeln J8a und 52a festgelegt. Das Ejektorrohr 60 weist eine Gaseinlaßoffnung o1 auf, die einen relativ großen Durchmesser besitzt und sich in die ΖΛι/eite Kammer 46 erstreckt, und «inen Drosselbereich 62, der einen verringerten Durchmesser aufweist und mit der Einlaßöffnung 61 verbunden ist₉ und oinon Auslaßbereich 63. der mit dem Bereich 62 in Verbindung steht, Das obore Ende des Auslaßbereiches 63 erstreckt sich durch die öffnung 3ö, um die Auspuffgase in die Atmosphäre abzugeben. Dor Durchmesser des Auslaßendes 63 vergrößert sich stetig von dor Kontaktstelle mit dem verengten Bereich 62 bis zur eigentlichen Auslaßöffnung 63.

Ein LuftzufUhrungsrohr 65 ist in den Öffnungen 39 und 48 angeordnet, indorn es mit seiner Außenwandung an den Schenkeln 39a und 3&^a festgelegt ist. Das obere Ende 65a des Luftzuführungsrohres 6p erstreckt sich nach oben durch die Einlaßöffnung 61 des Ejektorrohres 60 und endet in dem Bereich 62. Das Bodenende 65b des Rohres 65 erstreckt sich aus dein Gehäuse durch die Öffnung 39* Aus Fig« 1 ist erkennbar, daß die Spülleitung 24 fest über das Bodenende 65b geführt ist und mit der Klammer 23 an diesem Bodenende festgelegt ist. In der Stützwand 42 ist weiterhin ein Rohr 54 an den Schenkeln 53a festgelegt, das eine Verbindung zwischen den Kammern 46 und 47 schafft.

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Die Wlrkungs- und Arbeitsweise des Luftreinigers 15» der in Fig. 1 dargestellt ist, ist bekannt und braucht an dieser Stolle nicht näher erläutert zu werden. Allgemein ist darauf hinzuweisen, daß Luftreiniger der dargestellten Art eine erste Tronnstufe aufweisen, in der die schwereren Schmutzpartikol aua dor dom Vergaser zugeführten Luft ausgeschieden werdon. Diese erste Trennstufe kann beispielsweise dadurch erreicht worden, daß dl© durch die Einlaßöffnung 16 eintretende Luft mit hoher Geschwindigkeit um ein Filterelement innerhalb des Luftreinigers in eine Wirbelbewegung versetzt wird. Die Schmutspartikei in der wirbelnden Luft sind bestrebt, nach auüon aufgrund dor Zentrifugalkraft zu fliegen, wo sie ausgeschieden werden und dann durch ein durch das Ventil 17 aufgebrachten Vakuum aus dem Luftreiniger entfernt werden können. Die verblelbonde, gereinigte Luft wird dann in an sich bekannter Weise dein Vergaser zugeführt.

Der Zweck der vorliegenden Neuerung ist, eine Vakuurnquelle für den Luftreiniger zu schaffen, die, wenn die eigentliche Maschine arbeitet, immer einsatzbereit ist. Wenn der Motor läuft, werden unter relativ hohem Druck stehende Auspuffgase von der Auslaßleitung 20 abgegeben und durch die Auspuffleitung 55 in die Kammern h5, 46 und hj geführt. Die Auspuffgase werden dann von der Schalldämpfer-Ejektoranordnung 22 durch das Ejektorrohr 60 geführt. Das Ejektorrohr 60 arbeitet in der nachfolgend beschriebenen "Weise:

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Die Auspuffgase treten in das Einlaßtell 61 ein und werden dann durch den Drosselbereich 62 verdichtet, so daß eine höhere Gasgeschwindigkeit erzeugt wird. Die höhere Gasgeschwindigkeit bedingt eine Verringerung des statischen Drucks im Drosselbereich Ö2_f Das eine höhere Geschwindigkeit aufweisende Gas wird dann durch den Auslaßbereich 63 abgeführt, welcher aufgrund seines sich stufenweise ver-

größernden Durchmessers eine Verringerung der Geschwindig—

keit bewirkt, die mit einem stufenförmigen Anstieg des Druckes verbunden ist.

Das im Drosselbereich 62 entwickelte Vakuum ist größer als das Vakuum, das in der Kammer des Luftreinigers 15 herrscht. j Dieses der Düse 17 aufgegebene Vakuum bewirkt einen Luftfluß vom Luftreiniger 15 durch das Rückschlagventil 25» die Spülleitung 2h und das Luftzuführungsrohr 65· Diese Luft wird natürlich vom Ejektorrohr 60 mit den Auspuffgasen abgegeben.

Unter gewissen Arbei tsbedingungen kann sich ein Druck im Auslaßteil 63 des Ejektorrohres 60 aufbauen und bewirkt da-

S mit, daß der absolute Druck im Drosselbereich 62 ansteigt,

wobei er höher liegen kann als der absolute Druck in. der Kammer des Luftreinigers 15· Wenn diese Druckumkehrung auftritt, kann ein Rückfluß auftreten, bei welchem heiße Auspuffgase nach unten durch das Lufteinlaßrohr 65 in den Luftreiniger 15 geführt werden. Dieser Rückfluß kann den Luftreiniger 15 erheblich beschädigen. Um eine solche Beschädigung

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des Luftreinigers zu vermeiden, ist das Kückschlagventil 2j in der Spülleitung 2*1 vorgesehen, um den Rückfluß der Auspuffgase in den Luftroini&or zu verhindern»

Gemäß der Neuerung wird eine außergewöhnlich kompakte Schalldämpfer-Ejektoranordnung geschaffen, die mit den üblichen Auspuffsystemeu austauschbar i3t. Die Anordnung kann in den Raum eingesetzt werden, der normalerweise durch den Schalldämpfer eingenommen wird. Obgleich der Ejektor normalerweise zur Abführung von schmutziger Luft vom Luftreiniger dient, kann er auch fllr nndoro Zwecke eingesetzt werden, wie beispielsweise die Abführung von Luft vom Maschinenraum, um damit eine Kühlwirkung zu erreichen. Selbstverständlich ist die Neuerung nicht auf das dargestellte Ausführungsboispiel beschränkt, sondern es sind demgegenüber Abänderungen möglich, ohne den Grundgedanken der Neuerung zu verlassen»

Schutzansprüche

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Claims

Schutzansprüche:

1. Kombinierte Schalldämpfer- und EjektoranOrdnung für

Verbrennungskraftmaschinen mit einem Gehäuse mit einem Einlaßrohr für Auspuffgase, die in einen aus Expansions- und Schalldämpferkammern bestehenden Schalldämpfer strömen, einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Ejektorrohr zur Abführung der schallgedämpften Auspuffgase zur Atmosphäre, einer in dem Ejektorrohr angeordneten Saugdüse und einer in dem Gehäuse angeordneten, im Bereich der Saugdüse mündenden und nach außen reichenden Ansaugleitung, gekennzeichnet durch ein Eiftlaßrohr (5 5) für die Auspuffgase, das von der Ansaugleitung (65) am und im Gehäuse des Schalldämpfers getrennt ist, und durch ein Ejektorrohr (6o), das den einzigen Auslaß für die Auspuffgase bildet und dessen Einlaßöffnung (61) gegenüber dem Ende (55a) des E ivi Laßrohres (55) versetzt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

a) drei im Gehäuse (35) in der Hauptströmungsrichtung der Abgase hintereinander angeordnete Kammern (45, 46, 47),

b) die Anordnung der Einlaßöffnung (61) des Ejektorrohres (6o) in der mittleren Kammer (46).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ansaugleitung in axialer Richtung des Ejektorrohres (60) erstreckt.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgaseinlaß— rohr (55) in seiner Wandung mit Durchtrittsöffnungen (66) versehen ist und sich von außerhalb des Gehäuses (35) durch die erste Schalldämpferkammer (^5) hindurch erstreckt uno. in die mittlere Kammer (46) mündet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Kammern (45, 46, 4?) im Gehäuse durch an der Innenseite des Gehäuses gasdicht festgelegte, sich quer zur Gehäuselängsachse erstreckende, parallele Zwischenwände (4i, 42) gebildet werden.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einlaßöffnung (61) des Ejektorrohres (60) in die Expanaionskammer hinein erstreckt.

7> Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein in die Ansaugleitung eingebautes Rückschlagventil (25)» das einen Gasfluß lediglich in der Richtung zum Ansaugronr (65) ermöglicht.

Schutzanspr. / ii. Bi. 3-S z