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Auspufftopf
Die Erfindung betrifft einen Auspufftopf für Verbrennungskraftmaschinen mit zwei für Ein-und Auslass der Verbrennungsgase bestimmten Kammern.
Bisher bekannte Auspufftöpfe dieser Art waren entweder in ihrem Aufbau zu kompliziert oder zu gross und konnten die Schwingungen der aus dem Motor geleiteten Auspuffgase und den dadurch verursachten Auspufflärm nicht wesentlich verringern.
Ziel der Erfindung ist es, einen Auspufftopf zu schaffen, der aus wenigen Teilen besteht, die gemeinsam zu einer konstruktiven Einheit vereinigt sind und für eine bestimmte Menge von Auspuffgasen vergleichsweise wesentlich kleiner ist als die gegenwärtig üblichen Auspufftöpfe. Ferner soll der Rückstau der Auspuffgase auf ein Minimum verringert werden und es sollen ausserdem die Schwingungen, welche den Lärm eines Verbrennungsmotors verursachen, im wesentlichen völlig vermieden werden indem die vom Motor übernommenen Auspuffgase zuerst asynchron auf zunehmende Frequenz gegeneinander verschoben werden und sodann, gleichfalls asynchron, gegeneinander auf eine abnehmende Frequenz verschoben werden, wobei diese Schwingungsstösse dazu neigen, einander fast völlig aufzuheben.
Diese Ziele werden dem wesentlichsten Merkmal der Erfindung zufolge dadurch erreicht, dass der Auspufftopf durch sich auswärts konisch verjüngende mittels einer zylindrischen Gehäusewand mitsammen verbundene Wandteile, eine Trennwand innerhalb des zylindrischen Teiles des Gehäuses, welche mit der einen Seite, einem Teil der zylindrischen Gehäusewand und einem der Abschlusswandteile die Einlasskammer und mit der andern Seite, dem Restteil der zylindrischen Gehäusewand und dem andern Abschlussteil die Auslasskammer bildet, ferner durch einen Einlassstutzen, der sich im wesentlichen tangential in das Gehäuse zu einer zwischen den Seitenwandteilen befindlichen Stelle erstreckt und mit der Einlasskammer in Verbindung steht, einen Auslassstutzen, der sich von diesem Gehäuse in der gleichen, zur Achse des Gehäuses senkrechten Ebene,
in ebenfalls tangentialer Richtung wie der Einlassstutzen zu einer vom Einlassstutzen distanzierten Stelle erstreckt, sowie durch eine Leitung, die durch die genannte Trennwand in axialer Richtung des Gehäuses eine Verbindung zwischen den beiden Kammern herstellt, gekennzeichnet ist.
Weitere Erfindungsmerkmale werden der besseren Verständlichkeit halber an Hand der Zeichnungen, welche eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen, näher erläutert.
In den Zeichnungen, ist die Fig. l in einem kleineren Massstab eine axonometrische Ansicht des Auspufftopfes, die Fig. 2 zeigt wesentlich vergrössert eine Ansicht des Inneren eines Auspufftopfes nach Fig. l, der jedoch nach einer Ebene zerteilt ist, die längs der Achsen der Ein-und Auslassstutzen verläuft. Die Fig. 3 ist. ein mittiger Querschnitt nach einer durch die Achse 3-3 der Fig. l verlaufenden Ebene senkrecht zu den Achsen der Ein-und Auslassstutzen in einem geringfügig kleineren Massstab als Fig. 2. Die Fig. 4 ist ein Querschnitt im selben Massstab wie Fig. 3 nach der abgestuften Linie 4-4 der Fig. l und die Fig. 5 ist eine axonometrische Ansicht eines zentral angeordneten rohrförmigen Bestandteiles der Vorrichtung.
Den Zeichnungen zufolge umfasst die Konstruktion des Auspufftopfes--l-ein zylindrisches Gehäuse-2-, welches von einer ringförmigen Blechgehäusewand --3-- gebildet wird und eine
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ovale Öffnung --4-- aufweist, die quer hindurch verläuft. Ein Einlassstutzen --5-- erstreckt sich tangential in bezug zur Wand --3-- von einer ausserhalb der Gehäusewand --3-- befindlichen Stelle in einer Länge, die ausreicht, um eine einem Motor zugeordnete Auspuffleitung anzuschliessen.
Dieser Einlassstutzen --5-- erstreckt sich durch die Gehäusewand --3-- zu einer Stelle innerhalb des Auspufftopfgehäuses --2--, die verhältnismässig nahe jener Mittelebene des Gehäuses-2-ist, welche in einer senkrechten Richtung zur Achse des Stutzens-5-verläuft. An einer diametral gegenüberliegenden Stelle ist die Gehäusewand-3-mit einer der Öffnung --4-- ähnlichen Öffnung --6-- versehen, durch die sich ein Auslassstutzen-7-gleichermassen tangendal wie der Einlassstutzen --3-- erstreckt Dieser Stutzen --7-- erstreckt sich von einer innerhalb des Auspufftopfgehäuses --2-- befindlichen Stelle, die verhältnismässig nahe der erwähnten Ebene in bezug zum inneren Ende des durch die Wand --3-- verlaufenden Stutzens --5-- ist,
ausserhalb der Gehäusewand --3-- in einer Länge, die ausreicht, um bedarfsweise eine Auspuffleitung od. dgl. anzuschliessen. Die Stutzen-5 und 7-sind durch Schweissung oder Lötung starr mit der Gehäusewand--3--verbunden.
Die Inneneinbauten des Auspufftopfgehäuses --2-- werden vervollständigt durch einander gegenüberliegende, sich nach aussen verjüngende konische Abschlusswandteile --8 und 9--, die mit Randflanschen die Ränder der zylindrischen Gehäusewand --3-- überlappen. Diese Abschlusswandteile --8 und 9-sind mit der Gehäusewand-3-verlötet oder verschweisst, um mit dieser Gehäusewand eine Gehäuseeinheit zu bilden. Alle oben genannten, das Gehäuse --2-bildenden Teile sind aus geeigneten Blechzuschnitten geformt und Teile von Rohren ; bemerkenswerterweise sind alle diese Teile von einfacher, gewöhnlicher Art, so dass die Herstellungskosten auf einem Minimum gehalten werden können.
Das Innere des Gehäuses-2-ist durch einen zentralen Wandteil --10--, der aus einer Metallscheibe von annähernd ovaler Gestaltung besteht, in zwei Kammern von im wesentlichen identer Form unterteilt. Dieser zentrale Wandteil--10--ist innerhalb der Gehäusewand-3-in bezug zum inneren Ende des Einlassstutzens --5-- derart angeordnet, dass er sich an jener Seite befindet, die der Abschlusswandung --9-- benachbart ist. In bezug zum inneren Ende des Auslassstutzens - 7-- befindet sich dieser zentrale Wandteil --10-- an jener Seite, die der Abschlusswandung --8-- benachbart ist.
Insbesondere den Fig. 3 und 4 ist zu entnehmen, dass die inneren Enden der
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zentrale Wandteil --10-- ist an verschiedenen Punkten seiner Peripherie durch Punktschweissung mit der Gehäuswand --3-- verbunden. Zur besseren Verständlichkeit ist die von dem Wandteil --10--, von einem Teil der Gehäusewand --3-- und von dem Abschlusswandteil --8-- gebildete Kammer, die mit dem inneren Ende des Einlassstutzens-5--in Verbindung steht, als Einlasskammer - bezeichnet. Die zugeordnete Kammer, die mit dem Auslassstutzen-7-in Verbindung steht, soll als Auschsskammer --12-- bezeichnet sein.
Die Verbindung zwischen den Kammern-11 und 12-wird durch ein Rohr --13-hergestellt, das im wesentlichen gleichen Durchmesser wie die Ein- und Auslassstutzen --5 und 7-aufweist und sich axial zum Auspufftopfgehäuse --2-- durch eine Öffnung --13'-- des zentralen Wandteiles --10-- erstreckt und mit diesem ortsfest verschweisst ist.
Jenes Ende --14-- dieses Rohres --13--, welches sich in der Einlasskammer-11- befindet, ist an einander gegenüberliegenden Seiten schräg angeschnitten, um ein Paar von diametral einander gegenüberliegenden Schenkeln --16-- zu bilden, die mit der Innenseite des Abschlusswandteiles --8-- verschweisst sind. Im Bereich der Mündung des Rohrendes --14-- ist die Wandung des Rohres --13-- mit einer Vielzahl kleiner Öffnungen --17-- versehen.
Das gegenüberliegende Auslassende --18-- des Rohres --13-- endet in der Auslasskammer --12-- in einiger Entfernung von der Innenseite des Abschlusswandteiles-9--, wie dies am besten die Fig. 3 und 4 zeigen. Im Bereich des Rohrendes --18-- des Rohres --13-- ist dessen Wandung mit einer Vielzahl kleiner Öffnungen --19-- versehen, ähnlich wie die Öffnungen --17-- am gegenüberliegenden Ende --14-- dieses Rohres --13--.
Es sei festgehalten, dass das Innere des Auspufftopfes-l-im wesentlichen bloss fünf verschiedene Teile enthält, da ja die beiden Abschlusswandteile-8 und 9-sowie die Stutzen-5 und 7-gleich sind. Alle Bestandteile sind im einzelnen von einfacher, üblicher Gattung und sind wirtschaftlich herstellbar. Ferner sei festgestellt, dass alle Bestandteile mitsammen zu einem kompakten Gefüge verschweisst sind, welches in jeder Hinsicht als einheitlich anzusprechen ist.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt :
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Das Auspuffgas gelangt durch den Einlassstutzen-5-in die Einlasskammer-11-und muss durch das Rohr-13-zur Auslasskammer--12--austr ! : en ; von dort gelangt das Gas durch den Auslassstutzen-7-in die Atmosphäre. Da das Gas in das Auspufftopfgehäuse-2-tangential
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Annäherung zu dem mit geringerem Durchmesser ausgebildeten Scheitel des konischen Abschlusswandteiles --8-- allmählich asynchron zu. Da das Gas vom Motor, bedingt durch dessen Arbeitsweise, pulsierend (stossweise) einlangt, werden die Schwingungsstösse innerhalb der Einlasskammer -11-- einander überlagert und neigen dabei dazu, einander aufzuheben.
Darüber hinaus neigen diese Schwingungsstösse auch noch deshalb dazu einander aufzuheben, und gegeneinander zu wirken, weil das Auspuffgas in das Rohr --13-- durch die Öffnungen--17--an einander gegenüberliegenden Seiten eintritt. Die Fortbewegung des Gases, welches durch das Rohr-13strömt, wird von einer intensiven Wirbelbildung begleitet, die aus der Art des Eintrittes des Gases in die
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des Ausmasses der Wirbelbildung des Gases und vervollständigt jedenfalls die Ausschaltung der Schwingungsstösse des Gases ; es wird eine gleichförmige, stetige und geräuschlose Abgabe des Gases aus dem Auspufftopf-l-gewährleistet.
Hinsichtlich der Öffnungen-14 und 19-ist die Art, in der das Vorhandensein dieser Öffnungen sich auf das wirbelnde Gas auswirkt, zugegebenermassen nicht genau bekannt. Wiederholte Versuche haben immerhin gezeigt, dass die zusätzliche Anordnung dieser Öffnungen messbar zu der durch den Auspufftopf bewirkten Geräuschverminderung beiträgt. Vielfältige Theorien sind entwickelt worden und die wahrscheinlichste scheint zu sein, dass die Öffnungen --14-- dadurch die Geschwindigkeit der Rotation des Gases zu vermindern vermögen, dass sie einem Teil des Gases
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ermöglichen.
Ferner gestatten die Löcher --19-- einem Teil des Gases, welches das Rohr--13durchströmt, den radialen Austritt in die Auslasskammer-12--und tragen somit weiterhin dazu bei, die Wirbelströmung des Gases in dieser Auslasskammer zu verringern. Schliesslich ist es wahrscheinlich, dass die Locher-14 und 19-- (insbesondere die Löcher-14--) dazu dienen, jedwede Tendenz zur Bildung eines Vakuumsackes im Gasstrom zu verhindern, wenn dieser seine Bewegungsrichtung ändert, sobald er um die scharfe Kante des Rohres --13-- mit hoher Geschwindigkeit eintritt.
So wie auch bei der Ausführungsform nach der eingangs erwähnten älteren Patentschrift des Erfinders gibt es keine Stauwand oder ein anderes Hindernis im Strömungsweg des Auspuffgases, so dass die Möglichkeit eines schädlichen Rückstaues der Auspuffgase praktisch ausgeschaltet ist.
Wenngleich in der vorausgehenden erläuternden Beschreibung eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung doch nicht auf die bestimmten Einzelheiten dieser als Ausführungsbeispiel geoffenbarten konstruktiven Lösung beschränkt und selbstverständlich umfasst die Erfindung ebensogut alle Abänderungen und Abwandlungen von Teilen der Gesamtkonstruktion als auch die Kombination und Anordnung solcher Teile im Rahmen der nachstehenden Patentansprüche.