DE2843365C2 - Einlaufstutzen zum gleichmäßigen Einleiten von Verbrennungsmotorabgasen - Google Patents

Description

Gegenstand der Anmeldung ist ein Einlaufstutzen zum gleichmäßigen Einleiten von Verbrennungsmotorabgasen aus der Abgasleitung in ein ovales Katalysatorgehäuse einer Nachverbrennungsanlage.

Bei dem Betrieb von Verbrennungsmotoren wird in zunehmendem Maße die Verwendung von sogenannten Nachverbrennungsanlagen erforderlich, in denen die Abgase durch Überleiten über geeignete Katalysatoren behandelt werden. Die Querschnittsfläche des Katalysatorgehäuses beträgt in der Regel ein Mehrfaches der Querschnittsfläche der Abgasleitung und ist im allgemeinen zwecks Einsparung von Bauhöhe oval. Zur Verbindung der Abgasleitung mit dem Katalysatorgehäuse bedient man sich eines Einlaufstutzens, wobei jedoch darauf zu achten ist, daß das Abgas so gleichmäßig wie möglich auf den Eintrittsquerschnitt des Katalysatorgehäuses verteilt wird.

Es hat sich gezeigt, daß eine gleichmäßige Verteilung mit-einem sehr langen Einlaufstutzen leicht zu erreichen ist. Lange Einlaufstutzen sind im allgemeinen aus Platzgründen nicht anwendbar, so daß es nicht an Versuchen gefehlt hat, geeignete kürzere Einlaufstutzen zu entwikkeln. Diese kurzen Einlaufstutzen enthalten zur Vergleichmäßigung der Verteilung perforierte Bleche (US-PS 37 80 772, US-PS 40 02 433, DE-Gbm 73 07 566) oder besondere Störkörper im Gasstrom (US-PS 37 49 130). Gemäß der älteren, nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P2811651, von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgegangen wird, wird dieser Störkörper durch zwei einander gegenüberliegende und sich berührende Eindellungen im Einlaufstutzen erzeugt, wodurch sich ein von zwei Teilströmen seitlich wirbelfrei umfließbares Strömungshindernis ergeben solL Dadurch wird zwar die gleichmäßige Verteilung des Gasstromes erreicht, jedoch setzen diese Einrichtungen dem Gasstrom einen mitunter erheblichen Widerstand entgegen, was zum Ansteigen des Gegendruckes in der Abgasanlage und damit zur Verminderung des Wirkungsgrades des Motors führt außerdem sind sie in der Herstellung teuer.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen kurzen, billig herzustellenden Einlaufstutzen für ein

ίο ovales Katalysatorgehäuse zu finden, der eine gleichmäßige Verteilung des Gasstromes gewährleistet, ohne dem Gasstrom einen großen Strömungswiderstand entgegenzusetzen.

Diese Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 beschriebenen Einlaufstutzen gelöst

Durch die Einprägungen wird der Abgasstrom ohne große Reibungsverluste so geleitet, daß eine gleichmäßige Verteilung des Abgases über die ovale Katalysatorstirnfläche stattfindet Die Einprägungen, die die Form eines sich in Strömungsrichtung des Abgases öffnenden Vs haben und die sich auf der schwach gekrümmten Seite des Ovals befinden, haben ihre tiefste Stelle im in Strömungsrichtung gesehen vorderen Drittel des Einlaufstutzens und steigen in Strömungsrichtung gesehen auf den Durchmesser des Einlaufstutzens an, der Anstieg wird so bemessen, daß die Einprägungen dann auslaufen, wenn auch der Einlaufstutzen seine größten Abmessungen erreicht hat, damit ein möglichst kleiner Anstiegswinkel erreicht wird. Aus dem gleichen Grund wird man auch die tiefste Stelle der Einprägungen möglichst weit nach vorne verlegen, wobei natürlich die Eigenschaften des Stutzenmaterials, wie Tiefziehbarkeit und dergleichen berücksichtigt werden müssen. Verlegt man die tiefsten Stellen aus dem vorderen Drittel heraus, so ergeben sich durch den steileren Anstieg ungünstigere Strömungsverhältnisse.

Die jeweilige Tiefe der Einprägungen, womit in erster Linie die Tiefe der tiefsten Stelle gemeint ist, hat natürlich einen Einfluß auf die gasverteilende Wirkung des Einlaufstutzens. Gegenüber einem Einlaufstutzen ohne Einprägungen zeigen schon geringe Einprägungen einen deutlichen Effekt, der natürlich mit zunehmender Tiefe der Einprägung zunimmt Die Tiefe der Einprägungen soll jedoch nicht so groß sein, daß die Querschnittsfläche des Einlaufstutzens geringer wird als die Querschnittsfläche des vom Motor kommenden Abgasrohres, da dann ein Gasstau auftreten würde, der die Leistung des Motors verringert.
Die in den schwach gekrümmten Seiten des Einlauf-Stutzens angebrachten Einprägungen sind V-förmig und öffnen sich in Strömungsrichtung. Zur gleichmäßigen Gasverteilung sollen die Einprägungen symmetrisch zur Längsachse sein. Der seitliche Öffnungwinkel wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß er dem seitlichen Steigungswinkel des Einlaufstutzens gleich- oder zumindest nahekommt.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Aufsicht auf eine schwach gekrümmte Seite eines erfindungsgemäßen Einlaufstutzens mit einem Teil der Abgasleitung und des Katalysatorbehälters in schematischer Darstellung,
F i g. 2 einen Längsschnitt durch einen Einlaufstutzen, F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie I-I in F i g. 2,

Fig.4 einen Querschnitt durch das Katalysatorgehäuse,
F i g. 5 einen Längsschnitt durch einen unsymmetri-

sehen Einlaufstutzen.

Der Einlaufstutzen 1 ist mittels der Ansätze 2 bzw. 3 ii.it der Abgasleitung 5 bzw. dem ovalen Katalysatorgehäuse 6 verbunden. Der Querschnitt des Katalysatorgehäuses ist üblicherweise wie bei einer Ellipse durch einen größten und einen kleinsten Durchmesser bestimmt Die Ansätze 2 und 3 können auch entfallen, z. B. wenn der Einlaufstutzen durch Stumpfschweißen mit Abgasleitung oder Katalysatorgehäuse verbunden wird oder wenn die Ansätze durch Flansche oder dergleichen ersetzt werde». Auf den schwach gekrümmten Seiten des Einlaufstutzens sind die Einprägungen 4 vorgenommen, die in F i g. 2 im Längsschnitt gezeigt sind

Generell kann gesagt werden, daß der Einlaufstutzen um so länger sein muß, je größer die Differenz der Querschnittsflächen zwischen Gaseintritts- und Gasaustrittsseite des Einlaufstutzens ist Um den Einlaufstutzen nicht zu lang werden zu lassen und zur Erzielung einer gleichmäßigen Gasverteilung sollte das Verhältnis von größtem Innendurchmesser des Einlaufstutzens an der Abgasleitungsseite zu größtem Innendurchmesser an der Katalysatorgehäuseseite nicht über 1 :5, insbesondere nicht über 1 :4 liegen. Als Anhaltswert kann angegeben werden, daß bei einem Durchmesser der Abgasleitung von ca. 5 cm und einem größten Durchmesser des Katalysatorgehäuses von 16 cm, also einem Verhältnis von etwa 1 :3,2, der Einlaufstutzen nicht länger als 10 cm zu sein braucht

Der Einlaufstutzen wird, wie in Fig.3 angedeutet, zweckmäßigerweise aus zwei symmetrischen Blechpreßteilen zusammengefügt, jedoch sind auch ander-j Fertigungsmethoden denkbar. Wenn die Längsachsen von Abgasleitung und Katalysatorgehäuse nicht fluchten, wird der Einlaufstutzen zweckmäßigerweise entsprechend unsymmetrisch angefertigt, wie in F i g. 5 dargestellt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

ν pj-, Patentansprüche:

1. Einlaufstutzen zum gleichmäßigen Einleiten von Verbrennungsmotorabgasen auf der Abgasleitung in ein ovales Katalysatorgehäuse einer Nachverbrennungsanlage, wobei der Einlaufstutzen auf den weniger gekrümmten Seitenflächen mit je einer sich in Richtung auf das Katalysatorgehäuse erweiternden Einprägung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einprägung (4), im Mitte-Längsschnitt gesehen, V-förmig ausgebildet ist, ihr tiefster Punkt in Strömungsrichtung des Abgases im vorderen Drittel des Einlaufstutzens (1) liegt und sie in Strömungsrichtung gesehen auf den Endquerschnitt des Einlaufstutzens ausläuft

2. Einlaufstutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinste Querschnittsfläche des Einlaufstutzens an der Einprägung gleich oder größer der Querschnittsfläche der Abgasleitung (5) ist

3. Einlaufstutzen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der seitliche Öffnungswinkel der V-förmigen Einprägung gleich dem seitlichen Steigungswinkel des Einlaufstutzens (1) ist (Fig. 1).

4. Einlaufstutzen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von größtem Durchmesser des Einlaufstutzens an der Abgasleitungsseite zu größtem Durchmesser an der Katalysatorgehäuseseite 1 :5 nicht überschreitet