DE8812435U1

DE8812435U1 - Abgasschalldämpfer für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Zweitaktmotor für tragbare Arbeitsgeräte, wie Motorkettensägen od.dgl.

Info

Publication number: DE8812435U1
Application number: DE8812435U
Authority: DE
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 1988-10-01
Filing date: 1988-10-01
Publication date: 1988-11-10
Also published as: AU608951B2; US5315075A; AU3106789A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Abgasschalldämpfer für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Zweitaktmotor für tragbare Arbeitsgeräte, wie Motorkettensägen oder dergleichen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Abgasschalldämpfer besitzen in ihrer Abgaskammer zusätzliche Elemente zur Abgasstromablenkung bzw. -führung. Der damit verbundene Herstellungsaufwand führt zu entsprechenden Herstellungskosten. Auf diese aurwendige Gestaltung des Abgasschalldämpfers kann jedoch nicht verzichtet werden, da erst durch diese Maßnahmen eine Lenkung des Abgasstromes erreicht wird, die eine Belästigung oder Gefährdung der Bedienungsperson vermeidet. Um insbesondere einer Brandgefahr, wie sie z.B. bei Arbeiten mit eine.·· Motorkettensäge im WsId besteht, entgegenzuwirken, ist gefordert, daß der Abgasstrom in einer bestimmten Meßebene ttum Arbeitsgerät eine maximal zulässige Temperatur nicht überschreitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Abgasschalldämpfer für Verbrennungsmotoren derart weiterzubilden, daß bei einfachem Aufbau die Temperatur des Abgasstroms in einer vorgegebenen Meßebene vermindert ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung werden die Teilströme des Abgasstromes so geführt, daß der Hauptabgasstrom von einem Nebenabgasstrom aufgerissen und somit stark verwirbelt wird. Diese starke Verwirbelung bedingt eine Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit in Hauptstromungsrichtung und bewirkt eine intensive Vermischung mit kühlerer' Umgebungsluft, wodurch eine deutlich stärkere Temperaturabsenkung längs des Abgasstromes erzielt ist. Dies hat zur Folge, daß die Temperatur an der vorgegebenen Meßebene deutlich abgesenkt ist.

Vorteilhaft besteht das Leitelement aus einer die Nebenaustrittsöffnung übergreifenden Kappe, die mit einem zur Hauptaustrittsöffnung hin offenen Ende versehen ist. Durch diese Anordnung werden der Haupt- und der Nebenabgasstrom derart geführt, daß ihre Vektoren der Hauptströmung in einem Winkel von etwa 90° aufeinandertreffen. Durch das Aufeinandertreffen der Haupt- und Nebenströmung unter diesem Winkel reißt der Nebenstrom den Hauptstrom stark auf und erzeugt eine starke Verwirbelung, durch die kühlere Umgebungsluft in den austretenden Abgasstrom eingemischt wird.

Durch eine dritte Austrittsöffnung, deren Strömungsvektor etwa quer zu dem der Nebenaustrittsöffnung liegt, tritt ein

weiterer Teilabgasstrom aus. Dieser trifft in Strömungsrichtung des Hauptabgaßstromes nach dem tfebenabgasstrom auf den Hauptabgasstrom und bewirkt, daß der bereite durch den Nebenabgasstrom aufgerissene und verwirbelte Hauptabgaastrom zu weiterer Turbulenz und Vermischung mit der Umgebungsluft angeregt wird.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist die Nebenaustrittsöffnung und deren Leitelement durch eine aus dem Material der Gehäuseschale geprägte Kieme gebildet. Diese Ausgestaltung ist werkzeugtechnisch sehr leicht realisierbar und da der Verformungsaufwand relativ gering ist, wird auch das Material der Gehäuseschale im verformten Bereich nur gering beansprucht. Der Winkel, den die Kieme in bezug auf den Mantel der Gehäuseschale einnimmt, bestimmt den Vektor des Nebenabgasstromes und beträgt vorzugsweise etwa 45°.

Vorteilhaft kann das Leitelement auch als ein in die Nebenaustrittsöffnung eingesetztes Rohrstück ausgebildet sein, dessen Längsachse unter einem Winkel von ca. 45° zum Hauptaustrittsvektor liegt.

Um den Hauptabgasstrom in ausreichendem Maße aufzureißen und zu verwirbeln, wird der Nebenabgasstrom etwa so groß wie der Hauptabgasstrom eingestellt. Zu diesem Zweck weisen die Haupt- und die Nebenaustrittsöffnung zumindest annähernd gleiche Durchtrittsquerschnitte für das Abgas auf.

Eine vorteilhafte Ausbildung der a^Ts Leitelement vorgesehenen Kappe für die zweite Austrittsöffnung besteht darin, daß die Kappe durch eine etwa kugelsegmentförmige Ausprägung der Gehäussschale gebildet ist, die auf ihrer der Hauptaus-

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trittsöffnung zugewandten Seite eine Schnittkante aufweist, welche die Nebenaustrittsöffnung begrenzt. Eine solche Formgebung kann - ähnlich wie bei der bereits erwähnten Kieme - in dem Werkzeug, das die Gehäuseschale fertigt, vorgesehen werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Abgasschalldämpfers zeigt, die nachstehend im einzelnen beschrieben sind. Es zeigen

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Abgasschalldämpfer,

Fig. 2 einen Teilschnitt des Abgasschalldämpfers gemäß Fig. 1 entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht gemäß Pfeil III in Fig. 1, Fig. 4 eine Teilansicht eines anderen

Ausführungsbeispxels in der Darstellung gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine Aufsicht des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4 mit einem Teilschnitt im Bereich einer Austrittsöffnung,

Fig. 6 eine Ausführungsvariante der Einzelheit X in Fig. 5 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 7 Eine Ausführungsvariänte der Einzelheit X in Form

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- 5 -einer geprägten Kappe,

Fig. 8 eine Ausführungsvariante zu Fig. 6 in Form eines eingesetztes Rohrstückes.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Abgasschalldämpfer 1, der aus einer ersten Gehäuseschale 2 und einer zweiten Gehäuseschale 3 besteht. Die Gehäuseschalen 2 und 3 sind an einer flanschartigen Fläche 4 miteinander verbunden. Die zweite Gehäuseschale 3, die eine Stirnseite Eingangsöffnung 5 für das Abgas besitzt, weist eine seitliche Hauptaustrittaöffnung 6 für den Abgasstrom auf. Durch die Öffnung tritt der Hauptabgasstrom in Richtung des Hauptaustrittsvektors 40 aus der Gehäuseschale 3 in das Innere' einer die erste Austrittsöffnung 6 überspannenden Leithaube 8 aus. Innerhalb der Leithaube 8 wird der in Richtung des Haupt- | austrittsvektors 40 einströmende Abgasstrom umgelenkt und tritt über eine der zweiten Gehäuseschale 2 zugewandte Auslaßöffnung 9 in die Umgebungsluft aus. In der gleichen Ebene wie die erste Hauptaustrittsöffnung 6 liegt eine Nebenaustrittsöffnung 7 für einen Teilabgasstrom bzw. Nebenabgasstrom. Der Nebenaustrittsöffnung 7 ist ein Leitelement zugeordnet, das im Ausführungsbeispiel aus einer Kappe 10 besteht. Die Kappe 10 deckt die Nebenaustrittsöffnung 7 ab und ist auf ihrer der Hauptaustrittsöffnung 6 zugewandten Seite 11 zur Leithaube 8 hin offen. Auf diese Weise wird der Nebenabgasstrom, der durch die Nebenaustrittsöffnung 7 aus der durch die beiden Gehäuseschalen 2 und 3 begrenzten Abgaskammer in Richtung des Austrittsvektors 41 austritt, in den Ber jich innerhalb der Leithaube 8 gelenkt und trifft dort auf den durch die Haupaustrittsöffnung 6 in Richtung des

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Hauptaustrittsvektors 40 austretenden Hauptabgasstrom. Die Vektoren schließen dabei einen Winkel von etwa 90° zwischen sich ein. Auf diese Weise reiBt der auf der Seite 11 der Kappe 10 austretende Nebenabgasstrom den aus der ersten Austrittsöffnung 6 austretenden Hauptabgasstrom auf und verwirbelt diesen derart stark, daß einerseits eine erhebliche Verzögerung der Strömung in linearer Richtung und eine intensive Vermischung mit Umgebungsluft erfolgt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist in der Kappe 10 eine dritte Austrittsöffnung 12 mit einem Austrittsvektor 41 angeordnet, durch die ein weiterer Abgasteilstrom etwa quer auf die Abgasausströmrichtung 45 des die Haube 8 an der Auslaßöffnung 9 verlassenden Abgasstroms auftrifft und die bereits verwirbelte Strömung zu weiterer Turbulenz anregt. Dies erfolgt nech Verlassen der Leithaube 8, wodurch eine noch intensivere Vermischung mit Umgebungsluft und eine deutliche Temperaturabsenkung erzielt ist.

Aus der Darstellung in Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Abgasschalldämpfe;-1 zwei annähernd gleich große Austrittsöffnungen 6 und 7 für das Abgas aufweist.' Diese Austrittsöffnungen 6 und 7 befinden sich seitlich in der Mantelfläche der Gehäuseschale 3 in einem durch ein Partikelfilter 13 getrennten Teilbereich 14 der Abgaskammer 15. Die Hauptaustrittsöffnung 6 wird von der Leithaube 8 überspannt und über die Nebenaustrittsöffnung 7 wölbt sich die Kappe 10, in der die dritte Austrittsöffnung 12 mit ihrem gegenüber der Austrittsöffnung 7 wesentlich geringeren Durchtrittsquerschnitt sichtbar ist. Die Nebenaustrittsöffnung 7 liegt vor der Auslaßöffnung 9 der Leithaube (8); der Austrittsvektor 41 des Nebenabgasstromes ist in die Haube hineingerichtet. Auch die offene Seite 11 der koppe liegt vor der Leithaube 8.

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Fig. 3 zeigt, eine Ansicht gemäß Pfeil III in Fig. 1, nämlich eine Ansicht des Abgasschalldämpfers 1 mit Blickrichtung auf die Leithaube 8 und die Kappe 10. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, daß die Leithaube 8 zur Befestigung auf der Gehäuseschale 3 einen abgewinkelten Streifen 16 besitzt, der auf der Mantelfläche der Gehäuseschale 3 aufliegt. Die Befestigung der Leithaube 8 kann beispielsweise durch mehrere Schweißpunkte im Bereich des abgewinkelten Streifens 16 erfolgen. An die Leithaube 8 schließt sich ein Leitabschnittt 17 an, der einstückig mit der Haube 8 hergestellt ist und parallel zur Abgasausströmrichtung 45 des Abgassi comes verläuft. In der Darstellung nach Fig, 3 ist die Anordnung der ersten und zweiten Austrittsöffnung 6 und 7 mit gestrichelten Linien dargestellt, da diese, durch die Haube 8 bzw. die Kappe 10 verdeckt sind. In der Kappe 10 ist die dritte Austrittsöffnung 12 zu sehen. Mit dem Bezugszeichen 9 ist die Austrittsöffnung der Leithaube 8 und mit dem Bezugszeichen 11 die offene Seite der Kappe 10 bezeichnet.

Das in den Fig. 4 und 5 gezeigte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgasschalldämpfers zeigt die Anordnung 4er beiden Gehäuseschalen 2 und 3 sowie der ersten Hauptaustrittsöffnung 6 mit der sich darüber erstreikenden Le.rthaube 8, dem daran angeformten Leitabschnitt 17 und dem abgewinkelten Streifen 16 zur Befestigung von Haube 8 und Leitelement 17 auf der Gehäuseschale 3«Die Nebenaustrittsöffnung ist hier als ein sich quer zur Abgasausströmrichtung 45 des Abgasstromes erstreckendes Langloch ausgeführt. Zur Erzielung des notwendigen Austrittsvektors 4 1 der Nebenaustrittsöffnung 18 ist als Leitelement eine nach innen in die Abgaskammer 15 abgewinkelte Kieme 19 vorgesehen, die durch

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einen gleichzeitigen Scher- und Abkantvorgang hergestellt werden kann. Die Nebenaustrittsöffnung 18 liegt ferner deutlich vor der Auelaßöffnung 9 der Leithaube 8. Eine auf diese Weise gestaltete Nebenaustritteöffnung 18 benötigt einen wesentlich geringeren Herstellungsaufwand als die Ausführung gemäß Fig. 1 bis Fiq. 3. Die sich längs des Langlochs erstreckende Form der Kieme 19 ist auch aus dem Teilschnitt (Einzelheit X) in Fig. 5 ersichtlich.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsvariante der Kieme gemäß Einzelheit X in Fig. 5 in vergrößerter Darstellung. Bei dieser Ausführung ist die Nebenaustrittsöffnung 18 wieder als Langloch ausgebildet. Auch das Leitelement ist wieder aus einer Kieme 10 geformt, die im Gegensatz zur Anordnung in Fig. 5 jedoch nicht in die Abgaskammer 15 hinein, sondern nach außen gerichtet ist. Herstellungstechnisch ist die nach außen gerichtete Kieme 20 ebenso einfach herstellbar wie' die nach innen gerichtete Kieme 19. Durch die Kieme vird ein Austrittsvektor 41 erzielt, der unter einem Winkel 46 von etwa 45° auf den Hauptaustrittsvektor 40 trifft.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsvariante zur Fig. 6, wobei als Leitelement für den Teilabgasstrom wiederum eine Kappe 21 vorgesehen ist, die jedoch im Gegensatz zu der Ausführung gemäß Fig. 1 bis 3 nicht in Form eines separaten Bauteiles gestaltet ist. Zur Fertigungsvereinfachung ist es zweckmäßig, daß die Kappe 21 durch eine etwa kugelsegmentförmige Ausprägung der Gehäuseschale 3 gebildet ist, die auf ihrer der Leithaube zugewandten Seite eine Schnittkante 22 aufweist, durch welche die Nebenaustrittsöffnung 23 für den Teil- bzw. Nebenabgasstrom begrenzt ist.

Eine weitere Ausführungsvariante zur Einzelheit X zeigt Fig. 8. Dabei ist in der Gehäuseschale 3 die Nebenaustritteöffnung 7 vorgesehen, in welche ein Rohrstück 24 eingeschweißt ist. Das Rohrstück 24 ist in einem dem gewünschten Auetrittsvektor 41 des Nebenabgasatrotnes entsprechenden Wihkel zur Mantelfläche der Gehäuseschale 3 ausgerichtet und an der Gehäuseschale angeschweißt. Der Winkel 44 kann je nach Abstand der Nebenaustrittsöffnung 7 ; zu der in Fig. 1 bis Fig. 5 dargestellten Leithaube 8 variiert werden, im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt dieser Winkel ca. 45° zum Hauptaustrittsvektor 4ü rj der Hauptaustrittsöffnung. :

Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß der Vektor 41 des Nebenabgasstromes im wesentlichen quer zu dem Vektor 40 des Hauptabgasstromes steht. Bei der Anordnung einer Leithaube 8 über der Hauptaustrittsöffnung 6 kann der Austrittsvektor 41 fast entgegengerichtet der Abgasausströmrichtung 45 aus der Leithaube 8 stehen; bezogen auf den Hauptaustrittsvektor 40 liegt der Austrittsvektor 41 aber im wesentlichen quer. Ähnlich lieg*-, der Austrittsvektor 42 des dritten Abgasteilstroms, der aus der dritten i

Austrittsöffnung 12 aus der Kappe 10 austritt, zwar quer zur Abgasausströmrichtung 45, bezogen auf den ^

Hauptaustrittsvektor 40 zu diesem aber parallel und &Aacgr;

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Claims

• · · · · Il • · · ■ · Il Firma A 39 069/kru Andreas Stihl Badstraße 115 Waiblingen 30. September 1988 Ansprüche

1. Abgasschalldämpfer (1) für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Zweitaktmotor für tragbare Arbeitsgeräte wie Motorkettensägen oder dergleichen, bestehend aus im wesentlichen zwei Gehäuseschalen (2, 3), die eine Abgaskammer (15) begrenzen, wobei eine der Gehäuseschalen (3) eine Hauptaustrittsöffnung (6) aufweist, aus der in Richtung eines Hauptaustrittsvektcrs (40) der Abgasstrom ausströmt,

dadurch gekennzeichnet, daß benachbart zur Hauptaustrittsöffnung eine Nebenaustrittsöffnung (7, 18, 23) mit einem Leitelement (10, 19, 20, 21/ 24) für einen Teilabgasstrom angeordnet ist, deren Austrittsvektr>r (41) etwa quer zum Hauptaustrittsvektor (40) der Hauptaustrittsöffnung (6) gerichtet ist.

2. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Leitelement aus einer die Nebenaustrittsöffnunq (7) übergreifenden Kappe (10,

\ 21) mit einem zur Hauptaustrittsöffnung (6) offenen Ende

(11, 23) besteht (Fig. 1, V).

3. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Austrittsöffnung (12) für einen weiteren Teilabgasstrora vorhanden ist, deren Austrittsvektor (42) zu dem der Nebenaustrittsöffnung im wesentlichen quer steht, (Fig. 1).

4. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Austrittsöffnung (12) in der Kappe (8) angeordnet ist.

5. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Austrittsöffnung (12) einen wesentlich geringeren Durchtrittsquerschnitt aufweist als die Nebenaustrii.tsöffnung (7).

6. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenaustrittsöffnung (18) und das Leitelelement durch eine aus dem Material der Gehäuseschale (3) geprägte Kieme (19, 20) gebildet ist (Fig. 5, 6).

7. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, arB das Leitelt-^ent als ein in die Nebenaustrittsöffnung (7) eingesetztes Rohrstück (24) ausgebildet ist (Fig. 8).

8. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (24) einen Austrittsvektor (43) aufweist, der unter einem Winkel von etwa 45° zum Hauptaustrittsvektor (40) liegt.

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9. Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet» daß die Haupt- und die Nebenaustrittsöffnung (6, 7, 18) zumindest annähernd gleiche Durchtrittsquerschnitte aufweisen.

10. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 2 oder 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (21) durch eine etwa kugelsegmentförmige Ausprägung der Gehäuseschale (3) gebildet ist, die auf ihrer der Hauptaustrittsöffminrr I (\ \ 9unouanrlf &agr;&pgr; Coi 4-0 &agr; -i no Cnhni f f If anfo I 00 \ auf· .— ,-, __ — _.._..___.. _____ __.._ __....___.._..__ , __ , _.__ weist, welche die Nebenaustrittsöffnung (23) begrenzt.

11. Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einer Leithaube (8) zur Ablenkung des aus der Hauptaustrittsöffnung (6) austretenden Hauptabgassttroms in die Umgebungsluft,

dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenaustrittsöffnung (7, 18, 23) vor der Auslaßöffnung (9) der Leithaube (8) liegt und der Austrittsvektor (41) der Nebenaustrittsöffnung in die Leithaube (8) gerichtet ist.

12. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 11,

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ten Austrittsöffnung (12) vor der Auslaßöffnung (2) der Leithaube (8) liegt und deren Austrittsvektor (42) etwa quer zur Abgasausströmrichtung (45) aus der Leithaube (8) liegt.