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Einrichtung zur Nachverbrennung von aus Abgasrohren von Verbrennungskraftmaschinen od. dgl. austretenden Gasen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Nachverbrennung von aus Abgasrohren an Verbrennung- kraftmaschinen austretenden Gasen, bei welcher die Abgase über ein Düsensystem unter Zuführung von erwärmter Frischluft in eine mit Zündkerzen bestückte Verbrennmgskammer gelangen. Derartige Ein- richtungen wurden geschaffen, um die aus den Auspuffrohren von Verbrennungskraftmaschinen od. dgl. austretenden Abgase unschädlich zu machen, die Kohlenmonoxyd und Kohlen-Wasserstoffe enthalten.
Die bisher bekannten Einrichtungen sind umständlich im Aufbau und konnten daher einer wirtschaft- lichen Fertigung nicht zugänglich gemacht werden. Ausserdem war die Wirkungsweise der bekannten Einrichtungen zur Nachverbrennung von Abgasen noch nicht zufriedenstellend.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, hier Abhilfe zu schaffen. Sie geht von dem grundsätzlichen Aufbau einer in mehreren Stufen arbeitenden Nachverbrennungsvorrichtung aus, vermeidet jedoch unzweckmässige Anordnungen der Luftzuführung sowie der Heizelemente und ermöglicht eine baulich vereinfachte, raumsparende Ausführung von höchstem Wirkungsgrad.
Gegenüber den bekannten Ausführungsformen kennzeichnet sich die erfindungsgemässe Einrichtung dadurch, dass eine dem Düsensystem zugeordnete Fangdüse in die einen vorgeschalteten Einsatz für Gasstromumlenkung aufweisende Mischkammer übergeht, wobei Fangdüse und Mischkammer mit einer Ummantelung einen an der Verbrennungskammer vorbeiführenden Ringkanal bilden, und dass im Bereiche eines an die Verbrennungskammer anschliessenden, nach Art einer Laval-Düse geformten Rohrfortsatzes ein Luftzufilhrungsstutzen in die Ummantelung einmündet.
In Ausgestaltung der Erfindung ist das für den Gaseinlass dienende Rohr in bekannter Weise als Treibdüse gestaltet, der ein von einer Abschlusskappe und einem Tellereinsatz gebildeter Expansionsraum vorgeschaltet ist, und das Ende der Treibdüse ragt in das zur Erweiterung nach aussen abgerundete freie Ende einer konischen Fangdüse hinein, in welche aus dem von der Ummantelung und den Düsen gebildeten Hohlraum erhitzte Luft eingesaugt wird.
Ferner sieht die Erfindung vor, dass in dem die Verbrennungskammer bildenden Profilrohr, dessen Fortsetzung der nach Art einer Laval-Düse geformte Rohrfortsatz bildet, zur Verbindung mit der Ummantelung und zur Aufnahme der Zündkerzen sowie des Thermostaten Ansätze angeordnet sind.
Als Endteil der Einrichtung kann an die Ummantelung ein an sich bekannter schalldämpfend wirkender Flammenvernichter angeschlossen werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Treib-und Fangdüse schematisch dargestellt. Die Abbildung zeigt die Vorrichtung im Längsschnitt, teilweise in Ansicht.
Nachstehend wird das Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit der Wirkungsweise der Vorrichtung beschrieben :
Das Abgasrohr 1 einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine mündet in die einen Expansionsraum 2 bildende Kappe 3 der Ummantelung 4 ein. Die mit einem Telleransatz 5 in der Kappe 3 gehaltene konische Treibdüse 6 ragt in das nach aussen durch Ausrundung erweiterte Konusende 7 einer Fangdüse 8 hinein.
Innerhalb des Expansionsraumes 2 und der Treib-und Fangdüse erfolgt ein Pulsationsausgleich des Abgasstromes und eine Vormischung mit erhitzter Beiluft.
Am Ende der Fangdüse 8 erfährt der nunmehr pulsationsfrei fliessende Abgasstrom durch den Drallein-
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satz 9 eine sich in der Mischkammer 10 auswirkende Turbulenz, wobei eine innige Vermischung der Ab- gase mit der erhitzten Beiluft bewirkt wird. Da sich die Mischkammer 10 gegenüber der Fangdüse 8 im
Querschnitt erweitert, erfolgt innerhalb der Mischkammer ein Druckanstieg und gleichzeitig eine Ver- minderung der Abgasgeschwindigkeit.
In der Zarge 11'des die Mischkammer bildenden Profilrohres 11 befinden sich kanalartige Einprä- gungen 12. Mit dem in den Ummantelungsteil4eingepassten Profilrohr 11 ist eine Gewinderingscheibe 13 verbunden, die Luftdurchlassöffnungen 14 aufweist und eine Verschraubung des unteren Ummantelung- teiles 4 mit dem oberen Ummantelungsteil 4'ermöglicht.
Von der Gewinderingscheibe wird der sich in den Mischkammerraumteil 15 hineinragende Strahl- einsatz 16 getragen. Die sich nach innen verjüngenden Bohrungen 17 des Strahleinsatzes 16, die durch weitere ebenfalls konische Durchlassöffnungen 18 ergänzt werden, bewirken eine Lenkung des mit Frisch- luft vermischten Abgasstrahles nach der Mitte der kugeligen Brennkammer 19 hin, die als leicht aus- wechselbarer Teil von dem Profilrohr 20 gebildet wird. An den kugeligen Verbrennungskammerteil 19 schliesst sich der konische Hohlraum 21 an, wobei der diesen bildende Rohrfortsatz 22 des Profilrohres 20 nach Art einer LavaI-Düse ausgebildet ist.
Zündkerzen 23 ragen durch die Ummantelung in die Verbrennungskammer 19 hinein, wobei die
Zündkerzen in Ansätzen 24 stecken, durch welche das Profilrohr 20 mit dem oberen Ummantelungsteil 4' verbunden ist.
Die Zündkerze bzw. die Zündkerzen 23 können erfindungsgemäss über eine vom Motor unabhängige
Kraftquelle gespeist werden. Nahe der Verbrennungskammer 19 nimmt der obere Ummantelungsteil 4' einen Thermostaten 25 auf.
Im Bereiche des Rohrfortsatzes 22 des die Verbrennungskammer 19 bildenden Pröfilrohres 20 ist in bekannter Weise an die Ummantelung 4'ein Luftzuführungsstutzen 26 winklig angesetzt, an welchem weitere Leitrohre 27 angeschlossen werden können, deren Ende vorzugsweise in Fahrtrichtung liegt. Innerhalb der Leitrohre 27 bzw. des Luftzuführungsstutzens 26 ist eine Drosselklappe 28 vorgesehen, durch welche in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehzahl und Belastung der Verbrennungskraftmaschine die
Menge der Frischluftzuführung regelbar ist. Mit Hilfe einer Gewindemuffe 29 kann an den Ummantelungteil 4 tein schalldämpfend wirkender Flammenvernichter 30 angeschlossen werden.
Die durch den Luftzuführungsstutzen 26 in den Ringraum 31 des Ummantelungsteiles 4'eindringende und in Pfeilrichtung strömende Frischluft wird von der Verbrennungskammer 19 aus stark erhitzt und bildet innerhalb der Kanaleinprägungen 12 sowie in dem Ringraum 32 eine Wärmeisolation gegenüber der Aussenluft.
An Stelle des Dralleinsatzes 9 könnten auch ähnlich wirkende Einsätze anderer Art, beispielsweise in
Turbinenform, vorgesehen werden.
An Stelle der vorbeschriebenen Treib- und Fangdüse kann auch ein System von hintereinander geschalteten Injektoren oder Ejektoren nach dem Strahlpumpeneffekt oder ein parallelgeschalteter, ringförmig angeordneter Fangdüsensatz mit einer gemeinsamen oder mehreren Treibdüsen verwendet werden.
Ebenso können an Stelle einer oder mehrerer Strahlluftpumpen ein durch die hohe Geschwindigkeit der vorbeistreichenden Abgase angetriebenes Gebläse oder die sonst im Fahrzeug allgemein eingebauten Lüfter-oder Kühlgebläse verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Nachverbrennung von aus Abgasrohren an Verbrennungskraftmaschinen austretenden Gasen, bei welcher die Abgase über ein Düsensystem unter Zuführung von erwärmter Frischluft in eine mit Zündkerzen bestückte Verbrennungskammer gelangen, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Düsensystem zugeordnete Fangdüse (8) in die einen vorgeschalteten Einsatz für Gasstromumlenkung (9) aufweisende Mischkammer (10) übergeht, wobei Fangdüse und Mischkammer mit einer Ummantelung (4) einen an der Verbrennungskammer (19) vorbeiführenden Ringkanal (31, 32) bilden, und dass im Bereiche eines an die Verbrennungskammer anschliessenden, nach Art einer Laval-Düse geformten Rohrfortsatzes (22) ein Luftzuführungsstutzen (26) in die Ummantelung einmündet.