DE2643240C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Auspuffschalldämpfer für Brenn­ kraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Für die zum Betrieb von als Antriebsmotoren für tragbare Motorsägen, insbesondere Motorkettensägen, vorgesehenen Brennkraftmaschinen dienenden Schalldämpfer sind aus Sicher­ heitsgründen strenge Schutzvoraussetzungen erforderlich, welche bewirken sollen, daß die Temperatur an der Oberfläche des Schalldämpfers höchstens 288°C und die Temperatur der Abgase an der Austrittsstelle aus dem Schalldämpfer höchstens 246°C betragen darf.

Bei bekannten Auspuffschalldämpfern dieser Art (DE-OS 17 51 059) verläuft der Gasführungskanal außerhalb der die Auspuffgase aufnehmenden Kammer.

Die Kammer ist durch ein Innenrohr begrenzt, während der Gasführungskanal zwischen dem Rohr und einem Außenrohr vorgesehen ist. Die Auspuffgase treten bei diesem bekann­ ten Auspuffschalldämpfer zunächst in Axialrichtung in das Innenrohr ein, strömen entlang dem Innenrohr und treten durch Wandöffnungen in den Gasführungskanal ein, wobei sie um etwa 90° umgelenkt werden. Sie strömen im Gas­ führungskanal radial nach außen in Rohrabschnitte, in denen sie entweder um 90° umgelenkt und nach unten versetzt strömen oder als Nebenströme in gleicher Richtung weiterströmen und durch Öffnungen austreten. Zur weiteren Kühlung der Abgase ist der Auspuffschalldämpfer im Kühlluftkanal mit einer Ein­ trittsöffnung für die Kühlluft und einer Austrittsöffnung für die mit der Kühlluft vermischten Abgase angeordnet.

Die Abgase werden bei diesem bekannten Auspuffschalldämpfer somit auf ihrem Strömungsweg nur zweimal, und zwar jeweils nur um einen Winkel von etwa 90°, umgelenkt. Damit die Abgase trotzdem auf einem langen Weg entsprechend stark abgekühlt werden können, muß das Innen- und Außenrohr relativ lang sein.

Ferner ist zur Vermischung mit der Kühlluft ein gesondertes Gehäuse erforderlich, das das Innen- und Außenrohr umgibt. Der bekannte Auspuffschalldämpfer hat verhältnismäßig große Abmessungen und kann anstelle der üblichen Auspuffschalldämpfer ohne Kühlung der Auspuffgase und der Schalldämpferaußenwand nicht eingesetzt werden. Solche Schalldämpfer sind wegen des fehlenden Kühlluftkanales wesentlich kleiner als der gattungs­ gemäße Schalldämpfer. Es hat sich gezeigt, daß für einige Brennkraftmaschinen die Feuerschutzbedingungen verschärft worden sind und ggf. noch weiter verschärft werden. Der bekannte Auspuffschalldämpfer kann in solchen Fällen nur dann verwendet werden, wenn der Einbauraum in der Brennkraft­ maschine entsprechend vergrößert wird. Dazu sind aber erheb­ liche Umkonstruktionen der Brennkraftmaschine erforderlich, die kostspielig und aufwendig sind.

Ein anderer bekannter Schalldämpfer (DE-OS 24 23 307) besteht aus einem Innen- und Außenrohr mit dem Unterschied, daß der Gasführungskanal durch schaufelartige Trennwand­ platten mit Durchtrittsöffnungen in drei in Umfangsrichtung nebeneinander liegende Kanalabschnitte unterteilt ist. Sie werden nacheinander von den Auspuffgasen durchtrennt. Bei diesem Schalldämpfer werden die Auspuffgase innerhalb der Kammer umgelenkt. Ein gesonderter Raum, in dem die Auspuff­ gase in umgekehrter Richtung zurückströmen können, ist nicht vorgesehen. Vielmehr strömen die in das Innenrohr an einem Ende eintretenden Auspuffgase bis zu einer das Innenrohr am anderen Ende verschließenden Endplatte, werden an ihr umgelenkt und strömen wieder zurück bis nahe zum Eintritts­ ende des Innenrohres. Durch Öffnungen im Innenrohr gelangen dann die Auspuffgase in den benachbarten Kanalabschnitt. Diese Führung der Auspuffgase hat den Nachteil, daß eine Vermischung des eintretenden und zurückströmenden Auspuff­ gasstromes nicht verhindert werden kann. Die eintretenden Auspuffgase durchströmen das Innenrohr nicht vollständig, sondern werden vorher durch den Rückstrom abgelenkt. Es kann nicht verhindert werden, daß die einströmenden Aus­ puffgase durch den Rückstrom unmittelbar in die am Eintritts­ ende vorgesehenen Öffnungen in das Innenrohr umgelenkt werden, so daß sie das Innenrohr überhaupt nicht durchströmen. Dies führt aber zu einer erheblichen Verkürzung der Entspannungs­ strecke und damit zu einer relativ geringen Abkühlung der Auspuffgase. Darüber hinaus ist dieser bekannte Schalldämpfer infolge des aus mehreren Einzelteilen bestehenden Innenrohres konstruktiv aufwendig ausgebildet und teuer in der Herstellung, zumal die Einzelteile sehr genau hergestellt sein müssen, um sie dicht miteinander und flächig am Außenrohr befestigen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Auspuff­ schalldämpfer der gattungsbildenden Art so auszubilden, daß unter Beibehaltung einer langen Entspannungsstrecke für die Auspuffgase und einer damit verbundenen starken Abkühlung dieser Gase die Abmessungen des Schalldämpfers möglichst ge­ ring sind, so daß er gleiche Außenkonturen haben kann wie herkömmliche Schalldämpfer, die ohne Kühlung der Auspuff­ gase arbeiten.

Diese Aufgabe wird bei einem Schalldämpfer der gattungsbil­ denden Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung ist erreicht, daß der Gasführungskanal relativ kurz sein kann, da die Auspuff­ gase innerhalb des Kanales in zwei verschiedenen Ebenen strömen. Dadurch ist die Entspannungsstrecke, die den Aus­ puffgasen vom Eintritt in die Kammer bis zum Austritt aus dem Gasführungskanal zur Verfügung steht, sehr lang. Die Auspuffgase werden innerhalb des Schalldämpfers um 180° und zusätzlich um mindestens 120° umgelenkt, so daß auf kleinem Raum sehr lange Strömungswege erreicht werden können. Das Wandteil trägt beide Kanalteile, so daß für sie keine gesonderten Befestigungs- und Halterungsteile erforderlich sind. Auf dem Wandteil ist außerdem die Abdeckung befestigt, so daß auch für sie ein zusätzlicher Halterungsteil einge­ spart werden kann. Die Abdeckung ist nicht als Gehäuse aus­ gebildet, das die Kammer umgibt, sondern es ist eine Haube, die auf das Wandteil aufgesetzt ist. Der erfindungsgemäße Schalldämpfer ist somit relativ kurz und kompakt ausgebildet und eignet sich zur Verwendung bei kleinen, leichten Geräten, insbesondere tragbaren Brennkraftmaschinen. Da der Gasführungskanal aus zwei Kanalteilen besteht, können sie konstruktiv einfach hergestellt und jeweils an der Innen- und Außenseite der Wandteile befestigt werden. Der erfindungs­ gemäße Schalldämpfer kann dadurch einfach und mit geringen Kosten hergestellt werden. Er gewährleistet ferner eine so starke Abkühlung der Auspuffgase, daß diese nur noch eine Temperatur haben, bei der sich von den Auspuffgasen beauf­ schlagte Teile nicht mehr entzünden können. Der Schalldämpfer weist infolge seiner kompakten Ausbildung nur geringe Außen­ abmessungen auf. Er kann so gebaut werden, daß seine Außen­ kontur trotz des Kühlluftkanales nicht größer ist als bei Schalldämpfern ohne einen solchen Kühlluftkanal. Es ist dadurch möglich, den erfindungsgemäßen Schalldämpfer in Einbauräume einzubauen, die auf Schalldämpfer ohne Luft­ kühlung abgestimmt sind. Die Brennkraftmaschinen lassen sich dadurch ohne Schwierigkeiten umrüsten, wenn die Sicher­ heitsbedingungen den Einbau von Schalldämpfern mit Luftküh­ lung erfordern sollten.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weite­ ren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in den Zeich­ nungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Schalldämpfer in Explosivdar­ stellung und in teilweise aufgeklappter Stellung,

Fig. 2 den Schalldämpfer nach Fig. 1 im Längsschnitt,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Gehäuseteil mit einer Austrittsöffnung für die Auspuffgase,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsge­ mäßen Schalldämpfers in einer Darstellung entspre­ chend Fig. 2.

Der Auspuffschalldämpfer nach den Fig. 1 bis 3 ist für Klein-Brennkraftmaschinen zum Antrieb tragbarer Motorketten­ sägen bestimmt. Er weist eine die Auspuffgase aufnehmende Kammer 1 auf. Sie ist von einem mittleren plattenartigen Wandteil 2 und einem schalenförmigen Wandteil 3 begrenzt, das aus tiefgezogenem Stahlblech hergestellt ist. Der Wandteil 3 weist eine Eintrittsöffnung 4 für die Abgase der (nicht dargestellten) Brennkraftmaschine auf. Die Abgase können durch eine (nicht dargestellte) Auspuffleitung zugeführt werden, welche in der unten näher beschriebenen Weise auf die Ein­ trittsöffnung aufgesetzt ist und durch Schrauben befestigt werden kann. An die Eintrittsöffnung 4 für die zu dämpfenden Auspuffgase schließt sich ein an der Innenwand des Wandteiles 3 angeschweißter Eintrittsstutzen 5 an, mit dem die Auspuff­ gase in die in Fig. 2 mit unterbrochenen Linien (Pfeil 6) angedeutete Richtung nach unten abgelenkt werden.

Die Hinweise "oben" und "unten" beziehen sich auf die in den Zeichnungen verwendeten Darstellungen, nicht jedoch auf die Gebrauchslage des Schalldämpfers. Er kann nämlich unab­ hängig von den für die Darstellung gewählten Hinweisen auch derart verwendet werden, daß die eingeführten Auspuffgase von unten nach oben durch den Eintrittsstutzen 5 geleitet werden.

Wie in Fig. 2 durch die Pfeile 6 angedeutet ist, gelangen die Auspuffgase in den unteren Bereich 7 der Kammer 1. Der Bereich 7 ist durch eine Schmalseite des im Querschnitt rechteckförmigen Wandteiles 3 begrenzt. Die Schmalseite ist vom Rand 8 und den beiden Längsseiten 9 begrenzt (Fig. 1). Der Wandteil 3 ist durch das aufgesetzte Wandteil 2 abgedeckt.

Um möglichst geringen Außenabmessungen des Schalldämpfer­ gehäuses eine möglichst lange Entspannungsstrecke für die Druckwellen der Auspuffgase zu schaffen, ist ein Gasführungs­ kanal 10, 10′ vorgesehen, der aus einem ersten Kanalteil 16 (Fig. 2) und einem sich anschließenden, um 90° versetzten Kanalteil 15 besteht. Der Gasführungskanal 10, 10′ hat eine von der Eintrittsöffnung 4 im Wandteil 3 abgewandte Eintritts­ öffnung 11. Im Gasführungskanal 10, 10′ wird die kinetische Energie der Auspuffgase weiter reduziert. Sie werden beim Durchgang durch den Gasführungskanal 10, 10′ um wenigstens annähernd 180° umgelenkt. Wie Fig. 2 zeigt, erstreckt sich der Kanalteil 15 des Gasführungskanals 10, 10′ etwa bis in die Höhe der Eintrittsöffnung 4 und hat einen Umlenkabschnitt 12, mit einem im Wandteil 2 vorgesehenen Durchbruch 13. Die Abgase werden (Fig. 2) zunächst an der Eintrittsöffnung 11 des Kanalabschnittes 10 um 180° umgelenkt und dann inner­ halb des Gasführungskanales 10, 10′ infolge der besonderen Lage der Kanalteile 15, 16 zunächst beim Durchbruch 13 um 90° und anschließend durch den Kanalteil 16 nochmals um 90° umgelenkt. Die zwei Kanalteile 15, 16, die jeweils aus Blechzuschnitten kastenförmig gebogen sein können, über­ decken den Durchbruch 13 von der Innen- und Außenseite des Wandteiles 2 aus (Fig. 2).

Der Kanalteil 15 ist stirnseitig gegen den Einlaßstutzen 5 und die Einlaßöffnung 4 mit einer Querwand 17 abgeschlossen. Die Kanalteile 15, 16 sind vorzugsweise aus einem Blech­ streifen als U-förmige Teile gebogen, wobei ihr Querschnitt wesentlich kleiner als der zugehörige Querschnitt der Kammer 1 wie auch des Durchbruches 13 ist. Die beiden Kanalteile 15, 16 überdecken den Durchbruch 13, wobei die stirnseitigen Querwände 17, 18 der Kanalteile 15, 16 außerhalb des Durch­ bruches 13 liegen und nach oben versetzt sind. Die Quer­ wände 17, 18 schirmen dadurch die im Bereich des Durchbruches 13 liegende Umlenkzone 12 ab.

Der Kanalteil 16 verläuft parallel zum Wandteil 2 und weist an seinem freien Ende eine Austrittsöffnung 20 auf, die gegenüber dem unteren Bereich 7 des Wandteiles 3 um ein vor­ gegebenes Maß zurückversetzt ist.

Um die angestrebte Abkühlung der Auspuffgase zu verbessern und um etwaige Zündungen zu vermeiden, die durch Berührung von anfallenden Sägespänen mit dem Gehäuse des Schalldämpfers auftreten können, ist zusätzlich zu den beschriebenen Maß­ nahmen vorgesehen, daß auf das plan ausgebildete Wandteil 2 der Kammer 1 eine als Haube ausgebildete Abdeckung 21 auf­ gesetzt ist. Sie verläuft mit Abstand von dem an der Außen­ seite des Wandteiles 2 angeordneten Kanalteil 16 und bildet einen Kühlluftkanal 22. Er steht mit der Umgebungsluft durch mindestens eine Öffnung 24 in Verbindung. Durch die Öffnung 24 tritt ein Kühlluftstrom 25 (strich­ punktierte Linien in Fig. 2) aus der Umgebung ein. Dieser Kühlluftstrom vermischt sich unter Bildung von Wirbeln 26 mit den Auspuffgasen. Sie verlassen dann in stark abgekühltem Zustand über einen rechteckigen Ausschnitt 27 der Abdeckung 21 den Schalldämpfer. Der Kühlluftstrom 25 streicht außer­ dem dicht an der Außenfläche des Kanalteiles 16 entlang, so daß sie stark abgekühlt wird und ihrerseits bereits kühlend auf die im Kanalteil 16 strömenden Auspuffgase wirkt.

Der vom Gasführungskanal 10, 10′ weitgehend abgedeckte Durch­ bruch 13 ist zweckmäßig von einem aufgelegten Drahtsieb 28 abgedeckt, das einen Austritt von glühenden Teilchen verhin­ dern soll. Das Drahtsieb 28 ist zwischen zwei beiderseits des Durchbruches 13 verlaufenden Blechleisten 29 und 30 so ein­ geschoben, daß es im Bedarfsfall leicht durch ein anderes ersetzt werden kann. Die Lage des Drahtsiebes 28 ist mit einer selbstschneidenden Schraube 31 gesichert, deren (nicht näher bezeichneter) Schraubenkopf dicht unterhalb der Austrittsöffnung 20 des Kanalteiles 16 derart angeordnet ist, daß die Schraube über den Ausschnitt 27 leicht mit einem Schraubenzieher erreicht werden kann.

Um die Steifigkeit der Abdeckung 21 zu erhöhen, können an ihr Quer- und/oder Längsrippen 33 vorgesehen sein. Außerdem kann längs des oberen Randes 32 des Ausschnitts 27 ein Blech­ streifen 34 an der Innenseite der Abdeckung angeschweißt sein. Das Wandteil 2 und die Abdeckung 21 können mit dem Wandteil 3 verbunden sein, wobei jedoch vorteilhaft die Berührungsquerschnitte der Verbindungsstellen der Abdeckung 21 zum Schalldämpfergehäuse möglichst klein sind, um den Wärmeübergang so klein wie möglich zu halten.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind die mit den Bau­ teilen des Ausführungsbeispieles nach den Fig. 1 bis 3 übereinstimmenden Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß der Kanalteil 15 quer zum Kanalteil 16 verläuft. Demgemäß befindet sich die Eintrittsöffnung für den quer ver­ laufenden Kanalteil 15 in einer um 90° versetzten Lage zur Austrittsöffnung 20 des Kanalteiles 16. Die Kanalteile 15, 16 liegen jedoch in unterschiedlichen Ebenen.

Auch in diesem Falle wird der oben beschriebene Vorteil der starken Abkühlung der Auspuffgase in ihrer Verwirbelungs­ zone beim Verlassen des Kanalteiles 16 erreicht und gleich­ zeitig sichergestellt, daß die sich auf wesentlich höheren Temperaturen befindenden Bauteile einer unmittelbaren Berührung entzogen sind.

Claims (10)

1. Auspuffschalldämpfer für Brennkraftmaschinen, insbesondere für tragbare Motorkettensägen, mit einer die Auspuffgase aufnehmenden Kammer (1), die von zwei einander gegenüber­ liegenden Wandteilen (2, 3) begrenzt ist, von denen das eine Wandteil (3) eine Eintrittsöffnung (4) für die Auspuffgase und das andere Wandteil (2) an seiner Außen­ seite einen ersten Kanalteil (16) eines Gasführungskanales aufweist, der zur Vermischung der austretenden Auspuffgase in einem Kühlluftkanal (22) liegt, der nach außen durch eine Abdeckung (21) des Schalldämpfers und nach innen durch das andere Wandteil (2) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite des anderen Wandteiles (2) innerhalb der Kammer (1) ein zweiter, als gesondertes Bauteil ausgebildeter Kanalteil (15) ange­ ordnet ist, der über einen Durchbruch (13) im anderen Wand­ teil (2) mit dem ersten Kanalteil (16) derart leitungsver­ bunden ist, daß die Auspuffgase in dem aus den beiden Kanal­ teilen (16 und 15) gebildeten Gasführungskanal (10, 10′) beim Übergang vom zweiten in den ersten Kanalteil um mindestens 120° umlenkbar sind, daß die Eintrittsöffnung (4) der Kammer (1) zur Eintrittsöffnung (11) des Gas­ führungskanales (10) so angeordnet ist, daß die Strömungs­ richtung der Auspuffgase im Bereich der Eintrittsöffnung (11) des Gasführungskanales (10, 10′) entgegengesetzt zur Strömungsrichtung im Bereich der Eintrittsöffnung (4) der Kammer (1) ist, daß die Abdeckung (21) als Haube aus­ gebildet ist.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalteile (15, 16) parallel zueinander verlaufen.

3. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalteile (15, 16) quer zueinander verlaufen und daß die Einströmrichtung quer zur Ausströmrichtung der Auspuffgase liegt (Fig. 4).

4. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalteile (15, 16) den Durchbruch (13) des anderen Wandteiles (2) über­ decken.

5. Schalldämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalteile (15, 16) an einer von ihrer Einlaßöffnung (11) bzw. Austritts­ öffnung (20) abgewandten Stirnseite eine den Gasführungs­ kanal (10, 10′) abschließende Querwand (17, 18) auf­ weisen, die außerhalb des Durchbruches (13) liegt.

6. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalteile (15, 16) kastenförmig gebogene Blechteile sind.

7. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (13) mit einem auf der Außenseite des anderen Wandteiles (2) abnehmbar befestigten Drahtsieb (28) abgedeckt ist.

8. Schalldämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung des Drahtsie­ bes (28) eine in Verlängerung des Gasführungskanales (10) liegende Schraube (31) vorgesehen ist.

9. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (21) wannen­ förmig ausgebildet ist.

10. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (21) sickenförmige Ver­ stärkungen und/oder verstärkende Zwischenträger aufweist.