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DE1143059B - Device for sound absorption of exhaust gases and for heat recovery in internal combustion engines - Google Patents

Device for sound absorption of exhaust gases and for heat recovery in internal combustion engines

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Publication number
DE1143059B
DE1143059B DES54245A DES0054245A DE1143059B DE 1143059 B DE1143059 B DE 1143059B DE S54245 A DES54245 A DE S54245A DE S0054245 A DES0054245 A DE S0054245A DE 1143059 B DE1143059 B DE 1143059B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exhaust gases
smoke
silencer
pipe
outlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DES54245A
Other languages
German (de)
Inventor
John Norman Rutherford
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SPANNER BOILERS Ltd
Original Assignee
SPANNER BOILERS Ltd
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Publication date
Application filed by SPANNER BOILERS Ltd filed Critical SPANNER BOILERS Ltd
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Publication of DE1143059B publication Critical patent/DE1143059B/en
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    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
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    • F22B1/1807—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines
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Description

Einrichtung zur Schalldämpfung von Auspuffgasen und zur Abwärmegewinnung an Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Schalldämpfung von Auspuffgasen und zur Abwärmegewinnung an Brennkraftmaschinen, insbesondere an Schiffsdieselmotoren.Device for soundproofing exhaust gases and for recovering waste heat on internal combustion engines The invention relates to a device for soundproofing of exhaust gases and for the recovery of waste heat in internal combustion engines, in particular on Marine diesel engines.

Wärmeaustauscher zur Ausnutzung der Abwärtne von Auspuffgasen von Brennkraftmaschinen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Es ist auch bekannt, Wärmeaustauscher für Auspuffgase mit Schalldämpfer zu vereinigen oder auch selbst als Schalldämpfer auszubilden, wobei auch die Auspuffgase wahlweise einem Schalldämpfer oder einem Abwärineverwerter zugeführt werden.Heat exchanger to take advantage of the downward flow of exhaust gases from Internal combustion engines are known in various embodiments. It is also known to combine or also heat exchangers for exhaust gases with silencers train yourself as a silencer, with the exhaust gases optionally a Silencer or a waste heat recycler are fed.

Es ist auch ein mit dem Kühlerwasser der Brennkraftmaschine gespeister Heizdampfkessel mit senkrecht stehenden Rauchrohren für eine Hilfsfeuerung bekannt, bei welchen ein konzentrischer Kranz von kürzeren Rauchrohren oberhalb einer den Kessel umschließenden Zuleitungskammer für die Verbrennungsgase angeordnet ist.It is also fed with the coolant water of the internal combustion engine Heating steam boiler with vertical smoke tubes known for auxiliary firing, in which a concentric ring of shorter smoke tubes above one of the Boiler enclosing feed chamber for the combustion gases is arranged.

Weiterhin ist es auch bekannt, bei Wärmeaustauschern Rauchrohre mit schraubenförmigen Rillen zu verwenden. Der Zweck der Erfindung besteht darin, es zu ermöglichen, daß Dampf in dem Abwärrnegewinnungskessel durch die Hitze aller oder eines Teiles der Auspuffgase der Maschine unter Schalldämpfung erzeugt wird oder daß die gesamten oder ein Teil dieser Auspuffgase schallgedämpft wird, ohne daß sie durch den Abwärmeaustauscher laufen, und zwar in einer solchen Weise, daß jede wesentliche Änderung in dem Widerstand des Flusses der Auspuffgase durch konzentrisch angeordnete Auspuffrohre, welche ins Freie münden, vermieden wird.Furthermore, it is also known to have smoke tubes in heat exchangers to use helical grooves. The purpose of the invention is to make it to allow steam in the waste heat recovery boiler through the heat of all or a part of the exhaust gases of the machine is generated with soundproofing or that all or some of these exhaust gases are silenced without that they run through the waste heat exchanger in such a way that any substantial change in the resistance to the flow of the exhaust gases through concentric arranged exhaust pipes, which open into the open, is avoided.

Ein Nachteil liegt insbesondere auch darin, daß bei einer Anzahl von Einrichtungen unter Verwendung von Brennkraftmaschinen längere Betriebsabschnitte, während welchen überhaupt kein Dampf erfordert wird, auftreten können. über solche Ab- schnitte benötigt die Maschine einen Schalldämpfer, während am Ende dieser Abschnitte bei Anforderung von Dampf für Zwecke wie der Heizschwerölaufwärmung, den Antrieb von elektrischen Stromerzeugern oder anderen Maschinen dann der Dampf durch Teilung der Auspuffgase der Maschine durch einen ständig installierten Abwärmekessel mit Schalldämpfung erfolgt. Der übergang ist derart eingerichtet, daß er schnell und leicht erfolgen kann, während die Anordnung insgesamt gedrängt und zweckmäßig zur Verwendung an Bord eines Schiffes ausgebildet ist. Dieser Kessel ist leistungsfähig und wirksam gegen Beeinträchtigung durch Korrosion in zweifacher Hinsieht, nämlich im Inneren, d. h. an der Wasserseite, als auch außen, d. h. an der Gasseite bei Nichtgebrauch geschützt. Insbesondere wird eine Korrosion des Abhitzeboilers durch Kondensation aus den Auspuffgasen der Brennkraftmaschine vermieden, wenn der Abhitzeaustauscher kurzgeschlossen ist.One disadvantage is, in particular, that in a number of devices using internal combustion engines, longer operating periods during which no steam is required at all can occur. over those portions of the machine requires a silencer, while at the end of these sections on demand of steam for purposes such as the Heizschwerölaufwärmung, the driving electrical generators or other machines then the steam by dividing the exhaust gases of the engine through a permanently installed waste heat boiler with acoustic attenuation he follows. The transition is arranged in such a way that it can take place quickly and easily, while the arrangement as a whole is compact and suitable for use on board a ship. This boiler is efficient and effective against deterioration by corrosion in two respects, namely inside, i. H. on the water side, as well as outside, d. H. Protected on the gas side when not in use. In particular, corrosion of the waste heat boiler due to condensation from the exhaust gases of the internal combustion engine is avoided if the waste heat exchanger is short-circuited.

Eine Einrichtung zur Schalldämpfung von Auspuffgasen und zur Abwärmegewinnung an Brennkraftmaschinen, insbesondere an Schiffsdiesehnetoren, unter Verwendung eines Rauchrehr-Wasserkessels mit einer Gruppe von stehenden Rauchrohren und mit einem auf den Rauchrohr-Wasserkessel aufgesetzten Schalldämpfer aus einer Gruppe von stehenden, zwischen einer Einlaß- und einer Auslaßkammer in einem das Abgasrrohr konzentrischen Kranz angeordneten Rauchrohren, ist erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet, daß die Rauchohre des Wasserkessels und des Schalldämpfers an sich bekannte schraubenförmige Rillen aufweisen, daß die unteren Enden der Rauchrohre des Wasserkessel in Verbindung mit einer Einlaßkammer für die Auspuffgase und ihre oberen Enden in Verbindung mit einer Auslaßkammer und einer sich daran anschließenden Ab- leitung für die Auspuffgase stehen, daß die Rauchrohre des Schalldämpfers um diese Ableitung herum angeordnet sind und ihre Einlaßkammer ebenso wie die Einlaßkammer des Rauchrohr-Wasserkessels über je ein Regelventil mit der Zuleitung der Auspuffgase in Verbindung steht, während die ebenfalls konzentrisch um dieAbleitung desRauchrehr-Wasserkessels angeordnete Auslaßkammer des Schalldämpfers ebenso wie die Ableitung des Rauchrohr-Wasserkessels zum Auslaß führt. Vorzugsweise bilden die konzentrisch um die Ableitung des schalldämpfendenRauchrohr-Wasserkessels angeordnetenRauchrohre des Schalldämpfers eine ringfönnige konische Gruppe. Weiterhin zweckmäßig ist, daß die obere Rauchrohr-Anschlußplatte des konzentrisch angeordneten Schalldämpfers schiebbar auf der Ableitung des schalldämpfenden Rauchrohr-Wasserkessels angeordnet ist und daß diese gleitende Stoßstefie mit einer feuerfesten abdichtenden Packung versehen ist.A device for silencing exhaust gases and for recovering waste heat on internal combustion engines, especially on ship diesel engines, using a rotary smoke kettle with a group of upright smoke tubes and with a silencer from a group of standing, between an inlet and one, placed on the smoke tube water kettle Outlet chamber in a flue pipe concentric to the exhaust pipe, is designed according to the invention in such a way that the flue pipes of the kettle and the silencer have known helical grooves, that the lower ends of the flue pipes of the kettle in connection with an inlet chamber for the exhaust gases and their The upper ends are in connection with an outlet chamber and an adjoining discharge line for the exhaust gases, so that the smoke tubes of the silencer are arranged around this discharge line and its inlet chamber as well as the inlet chamber of the smoke tube serkessels is via a respective control valve to the supply line of the exhaust gases in combination, while also concentrically around dieAbleitung desRauchrehr-water vessel disposed discharge chamber of the muffler, as well as the derivation of the fire tube boiler water leads to the outlet. The smoke pipes of the silencer, which are arranged concentrically around the outlet of the sound-absorbing smoke pipe water boiler, preferably form an annular conical group. It is also useful that the upper flue pipe connection plate of the concentrically arranged muffler is slidable on the discharge line of the sound-absorbing flue pipe water boiler and that this sliding butt joint is provided with a fire-proof sealing packing.

An Hand der Zeichnung wird der Gegenstand der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In der Zeichnung ist Fig. 1 eine teilweise geschnittene schematische Ansicht einer derartigen Einrichtung während Fig. 2 eine Teflansicht eines Rohres mit schraubenförmigen Rillen wiedergibt.The subject matter of the invention is explained using an exemplary embodiment with reference to the drawing. In the drawing, FIG. 1 is a partially sectioned schematic view of such a device, while FIG. 2 shows a tefl view of a pipe with helical grooves.

In der Fig. 1 ist A die Hauptauspuffleitung, B der schalldämpfende Abhitzekessel, C der Schalldämpfer, D der Auslaß, welcher ins Freie mündet, E das Steuerventil des Flusses der heißen Auspuffgase durch den Kessel B und F das Steuerventil des Flusses der heißen Ausflußgase durch den Schalldämpfer C. In Fig. 1 , A is the main exhaust line, B is the sound-absorbing waste heat boiler, C is the silencer, D is the outlet which opens into the open air, E is the control valve for the flow of hot exhaust gases through the boiler B and F is the control valve for the flow of hot exhaust gases through the muffler C.

Der schalldämpfende Abhitzekessel B weist eine Gruppe von senkrechten Rauchrohren a mit schraubenförmigen Rillen der in Fig. 2 dargestellten Art auf. Die oberen und unteren ungerillten Enden b, b eines jeden Rohres sind entsprechend in eine obere Rohrplatte c und eine untere Rohrplatte d eingezogen, welche an dem oberen und unteren Ende eines senkrechten Wassermantels d mit Wasserzufluß und Dampfentnahme angeordnet sind.The sound-absorbing waste heat boiler B has a group of vertical smoke tubes a with helical grooves of the type shown in FIG. The upper and lower ungrooved ends b, b of each tube are drawn into an upper tube plate c and a lower tube plate d , respectively, which are arranged at the upper and lower ends of a vertical water jacket d with water inflow and steam extraction.

Das obere Ende des senkrechten Wasserrnantels d ist mit der senkrechten Ableitung mittels eines Funkenfängers bzw. einer Beobachtungskammer g verbunden, während das untere Ende des senkrechten Wassermantels d auf der Einlaßkammer h mit dem seitlichen Anschlußstutzen 1 angeordnet ist.The upper end of the vertical water jacket d is connected to the vertical discharge line by means of a spark arrester or an observation chamber g , while the lower end of the vertical water jacket d is arranged on the inlet chamber h with the lateral connection piece 1 .

Der Schalldämpfer C weist eine Gruppe k von Rauchrohren a mit schraubenförmigen Rillen in der Art entsprechend der Fig. 2 auf, welche bei der Ausführung nach Fig. 1 aus einer Mehrzahl von konusringförmig um die senkrechte Ableitung f angeordneten Rauchrohren a besteht, deren obere und untere ungerillten Enden b, b entsprechend in einer oberen Rohrplatte e und in einer unteren konischen Rohrplatten eingezogen sind. Die obere Rohrplatte 1 bildet den Boden einer ringförmigen Auslaßkammer m, welche durch den Abzug D ins Freie mündet. Die untere Rohrplatte n ist unter Bildung einer ringförmigen Einlaßkammer p mit einem seitlichen Stutzen q auf einer Kappe o angeordnet.The muffler C has a group k of smoke tubes a with helical grooves in the way corresponding to Fig. 2 which is in the embodiment of Fig. 1 cone-ring around the vertical derivative f of a plurality of spaced smoke tubes a, whose upper and lower ungrooved ends b, b are drawn in accordingly in an upper tube plate e and in a lower conical tube plate. The upper tube plate 1 forms the bottom of an annular outlet chamber m, which opens through the vent D into the open. The lower tube plate n is arranged on a cap o to form an annular inlet chamber p with a lateral connector q.

Die untere Wand r der ringförTnigen Einlaßkammer p des Schalldämpfers C und die untere konische Rohrplatte n sind entsprechend an der Beobachtungskammer g und dem Abzug f angeordnet, während die Auslaßkammer m des Schalldämpfers C mit einer mit Asbestpackungen versehenen Ausdehnungshülse, welche sich auf der Ableitung f verschieben kann, versehen ist.The lower wall r of the annular inlet chamber p of the muffler C and the lower conical tube plate n are arranged correspondingly on the observation chamber g and the flue f, while the outlet chamber m of the muffler C has an expansion sleeve provided with asbestos packings, which slide on the discharge line f can, is provided.

Der seitliche Anschlußstutzen i der Einlaßkammer h und der seitliche Anschlußstutzen q der Einlaßkammer p sind mit Rohren t, u mit Ventilen E, F verbunden, deren entsprechenden Anschlußstutzen x und y mit der Hauptauspuffleitung A verbunden sind.The side connection piece i of the inlet chamber h and the side connection piece q of the inlet chamber p are connected by pipes t, u to valves E, F , the corresponding connection pieces x and y of which are connected to the main exhaust line A.

Wenn im Betrieb kein Dampf für irgendeinen Zweck gefordert wird und die Gase nicht durch den Kessel B strömen, ist das Ventil E geschlossen und das Ventil F geöffnet, so daß die Auspuffgase aus der Hauptleitung A durch den seitlichen Anschlußstutzen y, das Rohr u und den seitlichen Stutzen q, die Einlaßkammer p und durch die Gruppe k der Rauchrohre a mit schraubenförTnigen Rillen des Schalldämpfers C durch den Auslaß D ins Freie strömen. Jeder Durchtritt von Auspuffgasen durch den seitlichen Stutzen x ist so, daß keine Kondensation im Inneren der Rohre a oder an den Rohrplatten c und d des schalldämpfenden Abhitzekessels B erfolgen kann, selbst wenn der Kessel B zur VerTneidung einer inneren Korrosion vollständig mit Wasser gefüllt ist.If no steam is required for any purpose during operation and the gases do not flow through the boiler B, the valve E is closed and the valve F is open, so that the exhaust gases from the main line A through the side connection piece y, the pipe u and the lateral connection q, the inlet chamber p and through the group k of smoke tubes a with screw-shaped grooves of the silencer C through the outlet D to the outside. Every passage of exhaust gases through the lateral connection x is such that no condensation can occur inside the pipes a or on the pipe plates c and d of the sound-absorbing waste heat boiler B, even if the boiler B is completely filled with water to prevent internal corrosion.

Wenn z. B. zur Heizölerwärmung oder zum Antrieb von Maschinenanlagen jedoch Dampf gefordert wird, ist das Ventil F ganz oder teilweise geschlossen und das Ventil E geöffnet, so daß die Auspuffgase aus der Hauptleitung A durch den seitlichen Stutzen x, das Rohr t, den seitlichen Stutzen j, die Einlaßkammer h, die Gruppe der Rauchrohre a mit schraubenförrnigen Rillen des schalldämpfenden Abhitzekessels B und weiter durch die Beobachtungskammer g und den Abfluß f durch den Auslaß D schließlich wie oben ins Freie strömen.If z. B. for heating oil or to drive machine systems, however, steam is required, the valve F is fully or partially closed and the valve E is open, so that the exhaust gases from the main line A through the side connection x, the pipe t, the side connection j , the inlet chamber h, the group of flue pipes a with helical grooves of the sound-absorbing waste heat boiler B and on through the observation chamber g and the drain f through the outlet D finally flow into the open air as above.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zur Schalldämpfung von Auspuffgasen und zur Abwärniegewinnung an Brennkraftmaschinen, insbesondere an Schiffsdiesel-. motoren, unter Verwendung eines Rauchrohr-Wasserkessels mit einer Gruppe von stehenden Rauchrohren und mit einem auf den Rauchrohr-Wasserkessel aufgesetzten Schalldämpfer aus einer Gruppe von stehenden, zwischen einer Einlaß- und einer Auslaßkammer in einen das Ab- gasrohr konzentrisch umhüllenden Kranz angeordneten Rauchrohren, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchrohre des Wasserkessels und des Schalldämpfers an sich bekannte schraubenfönnige Rillen aufweisen, daß die unteren Enden der Rauchrohre des Wasserkessels in Verbindung mit einer Einlaßkammer für die Auspuffgase und ihre oberen Enden in Verbindung mit einer Auslaßkammer und einer sich daran anschließenden Ableitung für die Auspuffgase stehen, daß die Rauchrohre des Schalldämpfers um diese Ab- leitung herum angeordnet sind und ihre Einlaßkammer ebenso wie die Einlaßkammer des Rauchrohr-Wasserkessels über e ein Reg i "elventil mit der Zuleitung der Auspuffgase in Verbindung steht, während die ebenfalls konzentrisch um die Ableitung des Rauchrohr-Wasserkessels angeordnete Auslaßkammer des Schalldämpfers ebenso wie die Ableitung des Rauchrohr-Wasserkessels zum Auslaß führt. PATENT CLAIMS: 1. Device for soundproofing exhaust gases and for generating waste heat on internal combustion engines, especially on marine diesel engines. engines by using a flue pipe-water vessel with a group of stationary smoke pipes and with an attached to the fire tube boiler silencer from a group of related, between an inlet and an outlet in one hand, the exhaust gas pipe concentrically enclosing ring arranged smoke tubes, characterized characterized in that the smoke pipes of the kettle and the silencer have known screw-shaped grooves, that the lower ends of the smoke pipes of the kettle in connection with an inlet chamber for the exhaust gases and their upper ends in connection with an outlet chamber and an adjoining discharge line for the exhaust gases have been that the flues of the muffler pipe to this waste are arranged around and their inlet chamber as well as the inlet chamber of the flue pipe-water vessel via e a Reg i "elventil with the feed line of the exhaust gases is in communication, while also concentrically around the Ablei direction of the smoke tube water boiler arranged outlet chamber of the silencer as well as the derivation of the smoke tube water boiler leads to the outlet. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrisch um die Ab- leitung des schalldämpfenden Rauchrohr-Wasserkessels angeordneten Rauchrohre des Schalldämpfers eine ringförmig konische Gruppe bilden. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Rauchrohr-Anschlußplatte des konzentrisch angeordneten Schalldämpfers schiebbar auf der Ableitung des schalldämpfenden Rauchrohr-Wasserkessels angeordnet ist und daß diese gleitende Stoßstelle mit einer feuerfesten abdichtenden Packung versehen ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the smoke pipes of the silencer arranged concentrically around the discharge of the sound-absorbing smoke pipe water boiler form an annular conical group. 3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the upper flue pipe connection plate of the concentrically arranged muffler is slidably arranged on the discharge line of the sound-absorbing flue pipe water boiler and that this sliding joint is provided with a fireproof sealing packing.
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