SE505472C2 - Katalysatorljuddämpare för förbränningsmotor i bärbara arbetsredskap t ex motorsåg - Google Patents

Description

505 472 10 is 20 25 30 35 2 utformningen av ljuddämparen, och detta kan leda till en försämrad ljuddämpning. Både själva katalysatorelementet och dess infästning är relativt dyrbar, och detta leder till en betydligt dyrare ljuddämpare totalt sett. Då katalysatorelementet används i en ljuddämpare för två- taktsmotorer kan också problem uppstå med mycket hög tem- peratur i katalysatorelementet. Detta sammanhänger med att avgaserna från tvåtaktsmotorn innehåller en hög halt av oförbrända kolväten, vilka förbränns i katalysatorelemen- tet. Detta leder dels till en mycket hög värmeutveckling i katalysatorelementet och dels till mycket varma avgaser.

Katalysaterelementet når ofta temperaturer över l000° och måste kylas, till exempel genom värmebortledning. Detta måste ske utan att ljuddämparens hölje blir alltför varmt på något ställe med tanke på användarsäkerhet och lagkrav.

Den höga lokala värmeutvecklingen i katalysatorelementet är alltså ett problem.

UPPFINNINGENS SYFTE Syftet med föreliggande uppfinning är att väsentligt minska ovannämnda problem, genom att skapa en katalysator- ljuddämpare, vilken uppnår en effektiv avgasrening utan att utnyttja ett konventionellt katalysatorelement.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ovannämnda syfte uppnås genom att katalysatorljuddäm- paren enligt uppfinningen uppvisar de i bifogade patent- krav angivna kännetecknen. Katalysatorljuddämparen enligt uppfinningen utmärkes sålunda väsentligen av att åtminsto- ne en avgränsning är utförd i ljuddämparen i form av exem- pelvis en mellanvägg eller ett inloppsrör eller utlopps- rör, och avgränsningen är utförd med en eller flera öpp- ningar genom vilka avgasströmmen passerar för att gå från ena sidan av avgränsningen till den andra sidan, och av- gränsningen är åtminstone delvis belagd med ett kataly- tiskt skikt. Det betyder att ett antal avgränsningar är utförda i ljuddämparen och avgaserna passerar respektive 10 15 20 25 30 35 505 472 3 avgränsning genom öppningar. Exempelvis kan en mellanvägg med ett stort antal hal vara inplacerad i ljuddämparen.

Mellanväggen är belagd med ett katalytiskt skikt och av- gaserna renas dà de kommer i kontakt med mellanväggen.

Detta sker i särskilt hög grad i området runt varje hål då avgaserna passerar genom respektive hál. Därmed sker vär- meutvecklingen pá en mängd olika ställen i ljuddämparen, och detta gör det enklare att föra över värmen till ljud- dämparens hölje på ett jämnt och kontrollerat sätt. Ljud- dämparen kan vara försedd med flera olika avgränsningar, och detta ökar ytterligare möjligheten att leda bort vär- men pa ett jämnt och kontrollerat sätt. Vidare kan av- gränsningarna utformas på ett ur ljuddämpningssynpunkt effektivt sätt. Avgränsningsdelarna är enkla och billiga att tillverka samtidigt som de är mekaniskt hållbara och enkla att infästa i ljuddämparen. Mellanväggen kan även vara utförd av flera detaljer så att ett antal hálrum bildas i mellanväggen och härigenom avgaserna får en effektiv kontakt med väggarna i hàlrummen. En rad åtgärder kan utföras för att skapa en effektiv kontakt mellan av- gaser och belagda avgränsande delar i ljuddämparen. Även ljuddämparens höljesdelar kan vara invändgt belagda och på olika sätt komma i god kontakt med avgaserna. Dessa och andra särdrag och fördelar hos uppfinningen framgår när- mare i samband med beskrivningen av föredragna utförings- former, och med fullt stöd av ritningar.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN Uppfinningen kommer i det följande närmare att be- skrivas genom utföringsexempel under hänvisning till bi- fogade ritning, på vilken samma sifferbeteckningar i de olika figurerna anger varandra motsvarande delar.

Pig l visar en katalysatorljuddämpare enligt uppfin- ningen i genomskärning sett från sidan. Den har en mellan- vägg. Genomskärningen genom mellanväggen följer linje A-A i fig 2. 505 472 10 15 20 25 30 35 4 Pig 2 visar framifrån mellanväggen 3 i fig 1, men något förstorat. Å Fig 3 visar en genomskärning längs linje B-B av mellanväggen i fig 2.

Fig 4 visar en annan utföringsform av katalysator- ljuddämparen enligt uppfinningen, nämligen en avgränsning i form av en mellanvägg bestående av en enda plåt, som nära följer formen hos ljuddämparens ena halva.

Fig 5 visar en ytterligare utföringsform av katalysa- torljuddämparen enligt uppfinningen. Den är försedd med ett integrerat inloppsrör och utloppsrör, som vardera tjä- nar som avgränsningar i ljuddämparen.

Fig 6 visar i perspektiv det integrerade inlopps- och dtloppsröret hos ljuddämparen i fig 5. Inloppsröret befin- ner sig nedanför utloppsröret.

I den schematiska figuren l betecknar 1 en katalysa- torljuddämparen enligt uppfinningen och 2 betecknar en av- gränsning, som är utförd i ljuddämparen i form av en mel- lanvägg 3. I detta fall består ljuddämparen av en bakre halva 13, vilken är infäst direkt till förbränningsmotorns avgasport, och en främre halva 14. De båda halvorna är hopfästa genom att den bakre halvan har en fals i vilken den främre halvan passar. Mellanväggen 3 är placerad mellan de båda halvorna, så att den kläms fast mellan dem.

Halvorna kan vara lösbart monterade till varandra till exempel med skruv, men kan också vara olösbart monterade med t ex svetsning eller lödning. Mellanväggen 3 är utförd med en grunddel 6 och åtminstone en täckplàt 7, som täcker en del eller hela mellanväggen. Åtminstone den ena av grunddelen 6 och tåckplåten 7 är profilerad, så att åt- minstone ett hàlrum 8 bildas mellan grunddelen 6 och täck- plåten 7. Åtminstone en öppning 9 förbinder hàlrummet 8 med utrymmet uppströms mellanväggen och åtminstone en öpp- ning 10 förbinder hálrummet 8 med utrymmet nedströms mel- lanväggen. Av fig 1 framgår hur avgaserna 15 strömmar in genom öppningen 9 och genom hàlrummet 8 och ut genom öpp- ningen 10. Mellanväggen 3 är åtminstone delvis belagd med 10 15 20 25 30 35 505 472 5 katalytiskt skikt. Naturligtvis kan hela mellanväggen vara belagd, men det är också möjligt att exempelvis enbart de ytor som innesluter hålrummet 8 är belagda med ett kataly- tiskt skikt. Det är ju framförallt dessa invändiga ytor som kommer i kontakt med avgaserna. Hålrummet 8 utformas så att god kontakt skapas mellan avgaser och väggar belag- da med katalytiskt skikt. Detta framgår närmare av fig 2 och 3.

Fig 2 visar alltså mellanväggen 3 sedd framifrån. Den består av två profilerade plåtar 6, 7, som har samverkande profilering, så att åtminstone ett hålrum 8 bildas mellan dem när de förts samman. I detta fall är båda plåtarna profilerade likadant, så att de vardera bildar halva dju- pet av hålrummet 8. Men självfallet kan detta varieras inom mycket vida gränser, exempelvis kan den ena plåten vara helt plan och den andra ha hela profileringen. Vidare kan en mängd mindre täckplåtar (7) användas. Två hål 16 och 17 är utförda genom båda plåtarna. De används för fastskruvning av ljuddämparen på konventionellt sätt. De båda plåtarna 6, 7 är plana från sina ytterkanter och inåt. I detta fall är den ena plåten större än den andra, och den mindre plåten löper inte ända ut till kanterna.

Men detta kan självfallet varieras, så att båda plåtarna är lika stora. Rålrummet 8 skapas här genom att de båda plåtarna är profilerade ut från varandra. Denna profile- ring är gjord med i strömningsriktningen buktande sidor för att öka turbulensen i gasströmningen. Vidare är ett antal öar 18-24 utförda i hålrummet 8. Detta ökar också turbulensen i strömningen samt skapar bättre kontakt mel- lan väggar och gasströmning. Öarna skapas genom lokala nedpräglingar i plåtarna så att dessa möter varandra eller nästan möter varandra. Genomskärningen A-A har lagts vid sidan av öarna 18-20 av tydlighetsskäl. Som framgår av fig 2 är profileringen långsträckt så att två kanaler 11, 12 bildas mellan plåtarna. För att illustrera principen visas gasströmningen i den ena 12 av de båda kanalerna. Själv- fallet kan mellanväggen utföras så att endast en kanal 505 472 10 15 20 25 30 35 6 bildas eller fler kanaler än två bildas. Det grundläggande önskemålet är att skapa god kontakt mellan avgaser och sidoväggar i respektive kanaler för att möjligöra en god avgasreningeffekt. Självfallet kan flera uppströmsöpp- ningar 9 användas liksom naturligtvis flera nedströmsöpp- ningar 10. Öppningarnas sidor kan vara kragade som här eller kan vara raka. Genom en uppkragning kan något bättre kontakt med gasströmmen skapas. Fig 3 visar som nämnts en genomskärning längs linje B-B. Genomskärningen har av tyd- lighetsskäl lagts vid sidan av öarna 20, 22. Dessa öar tjänar alltså som hinder i gasströmningen och samverkar med profileringar i yttersidorna av hålrummet. Detta framgår tydligt genom att se på den instreckade gasström- ningen i fig 2.

Fig. 4 visar en annan utföringsform av en avgränsande mellanvägg 3. Liksom i den tidigare utföringsformen är mellanväggen inplacerad i ett delbart ljuddämparhus, be- stående av en bakre halva 13 och en främre halva 14. Dessa är snarlika halvorna i den tidigare utföringsformen, men kan även vara identiskt likadana. För tydlighets skull visas halvorna något isärdragna. I detta fall består mel- lanväggen 3 av en enda plåt, och den har en form som i stort sett följer formen hos ljuddämparens ena halva 13, 14 på insidan, så att ett spel av 1 till 20 mm är utfört mellan mellanväggen 3 och ljuddämparhalvan 13. I detta fall är alltså mellanväggen inplacerad i den bakre ljud- dämparhalvan 13, men den skulle också kunna vara placerad i den främre halvan 14. Även en mellanvägg i vardera halva kan användas, liksom flera mellanväggar i varje halva. I det visade utförandet har mellanväggen 3 ingen kontakt med den främre halvan 14, men den skulle också kunna vara fastklämd mellan halvorna på samma sätt som i utförings- formen som i fig. 1. I det visade utförandet kan mellan- väggen 3 vila på ett antal lokala inpräglingar i den bakre halvan 13 och låsas fast av andra lokala inpräglingar.

Självfallet kan den också låsas fast på andra sätt. I den visade utföringsformen följer mellanväggen 3 nära formen 10 15 20 25 30 35 505 472 7 hos ljuddämparens ena halva, här den bakre, så att ett spel av l till 10 mm är utfört mellan mellanväggen 3 och ljuddämparhalvan 13. Spelet är i genomsnitt cirka 6 mm och härigenom skapas en strömning längs mellanväggens upp- strömssida innan avgaserna passerar in genom en mängd små hàl 25. Genom denna strömning skapas en god kontakt mellan mellanväggens uppströmssida och avgaserna. Detta är för- delaktigt med tanke pà avgasreningseffekten. Vidare är det fördelaktigt att använda en mängd små hål 25, som avgaser- na passerar för att gå från den ena sidan av avgränsningen till den andra. Den totala ytan i hålen blir stor. Vidare har hålen kragats, så att därigenom ytan i varje hål av- sevärt ökat. Allt detta leder till en effektivare avgas- rening. Lämpligen är hela mellanväggen 3 belagd med ett katalytiskt skikt. Men speciellt viktigt är det att upp- strömssidan och hälen är belagda, eftersom dessa har mest kontakt med avgaserna. Hálen kan också vara kragade i mot- satt riktning. Detta skulle skapa en kraftig turbulens på uppströmssidan av mellanväggen 3, vilken möjligen skulle kunna öka reningseffektiviteten. Självfallet är det också möjligt att använda icke kragade hal och ett större eller mindre antal än de visade. Detta kommer att i viss man pá- verka reningseffektiviteten. Naturligtvis kan även in- sidorna av ljuddämparhalvorna 13 och 14 vara belagda med katalytiskt skikt. I det visade utförandet har detta tro- ligen störst effekt för den bakre ljuddämparhalvan 13. Men genom ett noggrant val av storlek hos öppningarna 25 och gärna många kragade hal, är det möjligt att skapa en mängd avgasstrálar som träffar väggen hos den främre ljuddämpar- halvan 14, så att avgaserna får en god kontakt med väggen och därmed den bidrar med en god reningseffekt.

Pig. 5 visar en annan typ av avgränsning än de som framgått av föregående utföringsformer. Avgaserna 15 strömmar rakt in i ett inloppsrör 4. Inloppsröret löper fràn en sida av ljuddämparen över till en annan sida av den, i detta fall fràn den sida som är ansluten till motorns avgasport och över till motsatt sida. All kom- 505 472 10 15 20 25 30 35 8 munikation ut ur inloppsröret 4 sker genom tvärgående öpp- ningar 26 sett i inloppsrörets axialriktning. Fig. 6 visar i perspektiv inloppsröret 4 med öppningarna 26. Inlopps- röret 4 är alltså öppet i båda ändar och dessa öppningar tätas genom att inloppsröret kläms mellan den bakre ljud- dämparhalvan 13 och den främre 14. Inloppsröret 4 omsluter motors avgasport i den bakre ljuddämparhalvan 13. Inlopps- röret 4 har en profilerad form och är försett med en mängd öppningar 26, genom vilka avgaserna 15 strömmar ut från inloppsröret. Profileringen av inloppsröret kan i någon mån förbättra avgasreningseffekten. De båda insvängning- arna vid rörets två kortsidor är däremot främst avsedda för att skapa utrymme för två fästskruvar, vilka löper rdkt igenom ljuddämparen, och är avsedda att dra fast den till motorns cylinder. Ett utloppsrör 5 är här integrerat med inloppsröret 4, så att de bildar en sammanbyggd enhet.

Den kan exempelvis vara stansad ur en enda plåt, som sedan pressas så att den ges önskat utseende. Men självfallet kan den även bestå av flera enheter, vilka fästs samman till en integrerad eller sammanbyggd enhet. I den visade utföringsformen har utloppsröret 5 dels en stor öppning vid sin ände 28 och dels tvärgående öppningar 27 sett i utloppsrörets axialriktning. Avgaserna 15 kan alltså strömma in dels i utloppsrörets 5 ände och dels vid dess periferi genom respektive öppningar 28 och 27. Men det är naturligtvis också möjligt att utloppsröret förses med en tillslutning vid sin ände, så att all inströmning sker genom öppningarna 27. Vidare kan utloppsrör 5 saknas helt, så att enbart inloppsrör 4 används eller omvänt. Dvs att enbart utloppsrör 5 används och inloppsrör 4 saknas. I detta fall löper då utloppsröret från en sida av ljuddäm- paren över till en annan sida av ljuddämparen och all kom- munikation in i utloppsröret S sker genom tvärgående öpp- ningar 27.

Claims (6)

505 472 PATENTKRAV
1. l. Katalysatorljuddämpare (1) arrangerad väsentligen i direkt anslutning till en törbränningsmotors avgasport och främst avsedd lör bärbara 5 arbetsredskap som till exempel motorságar, k ä n n e t e c k n a d av, att åtminstone en mellanvägg (3) är utförd i ljuddämparen och är tärsedd med en eller flera öppningar (9, 10; 25;) genom vilka avgasströmmen måste passera på sin väg genom ljuddämparen (1) och mellanväggen är åtminstone delvis belagd med ett katalytiskt skikt. 10 i ' J'
2. 2. Katalysatorljuddämpare enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d . av, att mellanväggen (3) är uppbygd av ett antal efter varandra, sett i avgasemas strömningsriktriing, följande plåtdelar (6, 7), som täcker en del eller hela mellanväggen och åtminstone någon av dem är profilerad, så att åtminstone ett hälrum (8) bildas mellan plåtdelarna (6, 7), och åtminstone en öppning (9) 15 förbinder hålrummet (8) med utrymmet uppströms hålrummet och åtminstone en öppning ( 10) förbinder hålrummet ( 8) med utrymmet nedströms hålrummet.
3. 3. Katalysatorljuddämpare enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av, att mellanvâggen (3) är utförd med en grunddel (6) och åtminstone en täckplåt (7), som täcker en del eller hela mellanväggen, och 20 åtminstone den ena av grunddelen (6) och täckplåten (7) är profilerad, så att åtminstone ett hålrum (8) bildas mellan grunddelen (6) och täckplåten (7), och åtminstone en öppning (9) förbinder hålrummet (8) med utrymmet uppströms mellanväggen och åtminstone en öppning (10) förbinder hålrummet (8) med utrymmet nedströms mellanväggen. 25
4. 4. Katalysatorljuddämpare enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d av, att profileringen är långsträckt så att åtminstone en kanal (1 1, 12) är utförd mellan vardera öppning (9, 10). 505 472 10
5. 5. Katalysatorljuddämpare enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av, att mellanväggen (3) har en form, som i stort sett följer formen hos ljuddämparens ena halva (13, 14) på insidan, så att ett spel av l-2O mm är utfört 5 mellan mellanvâggen (3) och ljuddämparhalvan (13).
6. 6. Katalysatorljuddämpare enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d av, att mellanväggen (3) har en form, som nära följer formen hos ljuddämparens ena halva (13, 14) på insidan, så att ett spel av l-l0 mm är utfört mellan mellanväggen (3) och ljuddämparhalvan (13).