AT212090B

AT212090B - Einrichtung zur Nachverbrennung der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: AT212090B
Application number: AT250259A
Authority: AT
Original assignee: Knecht Filterwerke Gmbh
Priority date: 1959-04-02
Filing date: 1959-04-02
Publication date: 1960-11-25

Description

Einrichtung zur Nachverbrennung der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Nachverbrennung der aus Abgasrohren von Brennkraftma- schinen austretenden Gase, bei welcher diese über ein von einem Rohr umgebenes Düsensystem unter Zu- führung vorgewärmter Frischluft in eine mit Zündkerzen bestückte Verbrennungskammer gelangen und der
Frischluftstrom über einen hinter der Brennkammer liegenden Anschlussstutzen zugeführt wird.

Es wurde schon vorgeschlagen, für das Düsensystem eine Treibdüse und eine Fangdüse in Hintereinan- derschaltung vorzusehen und dem Abgasstrom vor Erreichen einer Mischkammer eine Umlenkung aufzuzwin- gen. Die mit Nachverbrennungseinrichtungen dieser Art erreichten Erfolge waren bereits beachtlich, doch war z. B. bei Leerlauf und bei gewissen Gasdurchgangsgeschwindigkeiten der Grad der Vernichtung der Gift- stoffe und. der als Giftstoffträger wirkenden Partikel von Russ od. dgl. noch nicht in einem solchen Masse zu erreichen, dass von einer nahezu vollkommenenNachverbrennung gesprochen werden könnte.

Die Erfindung hat es sich nun zur Aufgabe gemacht, durch besondere Ausgestaltung einer Nachver- brennungseinrichtung eine so wesentliche Verbesserung herbeizuführen, dass der von medizinischer Seite und behördlich angestrebte Wirkungsgrad erreicht wird.

Es wurde herausgefunden, dass sich der angestrebte maximale Wirkungsgrad dann ergibt, wenn gemäss der Erfindung dem Düsensystem eine Gruppe konzentrischer, mit Wandungsöffnungen versehener Rohre vorgeschaltet ist, wenn die am Eintritt in bekannter Weise abgerundete Fangdüse hinter ihrer Blende einen zylindrischen Teil aufweist, dessen Durchmesser etwa das 1, 5-fache des Durchmessers der Düsenblende beträgt und an den sich eine an sich bekannte kegelförmige Erweiterung anschliesst, und dass ferner der Gaskanal vor der Verbrennungskammer ringförmig aufgeteilt ist, wobei ein Nachglühraum hinter der Verbrennungskammer vorgesehen und der Verbrennungskammer ein labyrinthartig gestaltetes Katalysatorsystem nachgeschaltet ist.

Nach der Erfindung sind Treibdüse und Fangdüse in einem Mantelrohr angeordnet, das im Bereich der Treibdüse eine oder mehrere Öffnungen zur Frischluftzuführung aufweist.

In Ausgestaltung der Erfindung weist die Verbrennungskammer einen von Drahtungen aus leicht glühbarem Werkstoff umgebenen, im Längsschnitt parabelförmig erweiterten Einsatz auf, der in ein die Zündelektroden aufnehmendes Rohrstück übergeht, dessen offenes Ende in einen mit Durchlassöffnungen und einem mittigen Auslaufstutzen versehenen schalenförmigen Brennkopf hineinragt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umschliesst die Ummantelung der Nachverbrennungseinrichtung auch den der Verbrennungskammer nachgeschalteten labyrinthartigenKatalysator, an dessen Eintrittsseite ein den Gasstrom aufteilender kegelartiger Einsatz mittig angeordnet ist.

Der Katalysator besteht nach der Erfindung aus einer Mehrzahl von eine Labyrinthik bildenden Elementen, deren Oberflächen in an sich bekannter Weise mit einer Schicht aktiver Katalysatorstoffe überzogen sind. Vorzugsweise ist Vanadiumoxyd als Überzugsmaterial vorgesehen.

Bei einer Ausführungsform des Katalysators kann dieser aus einer Mehrzahl von ineinanderschiebbaren Rohrstücken bestehen, aus welchen stegartige Rippen herausragen, wobei in den Rohrstücken sowie in den Stegen versetzte Durchflussöffnungen vorgesehen sind.

Die Frischluftzuführung kann in bekannterweise über einen Ringkanal erfolgen, der von der Ummantelung einerseits und anderseits von einem die Verbrennungskammer einschliesslich dem ihr nachgeschalteten Katalysator umgebenden Rohr gebildet wird. Diese Ausführungsform kommt im wesentlichen in Verbindung mit 4-Takt-Motoren in Anwendung, da bei diesen Motoren der Anteil an Sauerstoff in den Ab-

gasen verhältnismässig gering ist, so dass eine entsprechende Frischluftzuführung erforderlich ist.

Bei einer andern Ausgestaltung, die z. B. für 2'-Takt-Motoren bestimmt ist und demgemäss einen ge- ringeren Anteil von zusätzlicher Frischluft benötigt, erfolgt gemäss der Erfindung die FrischluftzufUhrung durch ein sich innerhalb der Ummantelung der Einrichtung erstreckendes Rohr, das in das die Düsen um- gebende Mantelrohr einmündet.

Vorteilhafterweise wird die Ummantelung in an sich bekannter Weise als Doppelmantel mit einer z.

B. aus Mineralwolle bestehenden Isolierschicht ausgeführt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, wobei Fig. 1 im Längsschnitt ei- ne Ausführungsform mit Ringkanal für Frischluftzuführung und Fig. 2 den Längsschnitt einer Ausführungs- form mit Frischluftzuführung über ein sich innerhalb der Ummantelung erstreckendes Rohr zeigt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist das Abgasrohr 1 einer Brennkraftmaschine von einem Man- tel 2 umgeben, und der ringförmige Hohlraum 3 zwischen diesen Teilen ist mit einem wärmeisolierenden
Material, z. B. Mineralwolle, gefüllt. Innerhalb der Ummantelung 2 ist eine Gruppe konzentrischer, mit Wandungsöffnungen 5 versehener Rohre 4 vorgesehen. Diese Rohrgruppe ist dem Düsensystem vorgeschal- tet, das aus einer Treibdüse 6 und aus einer Fangdüse 7 besteht und von einem Mantelrohr 8 umgeben ist, in welchem eine oder mehrere Einlassöffnungen 9 vorgesehen sind.

Die am Eintritt in bekannter Weise abgerundete Fangdüse 7 weist hinter ihrer Blende 72 einen zylin- drischen Teil 73 auf, dessen Durchmesser etwa das 1, 5-fachedes Durchmessers der Düsenblende 72 beträgt, und an den eine an sich bekannte kegelförmige Düsenerweiterung 74 anschliesst.

Zu der von einem Mantel 10 umgebenen Haupt-Verbrennungskammer 11 gehört die von einem die
Zündelektroden 12 der Zündkerze 120 umgebenen Rohrstück 13 gebildete Zündkammer 14. Das Rohrstück
13 weist einen im Längsschnitt parabelförmig erweiterten Einsatz 16 auf, der von Drahtringen 15 aus leicht glühbarem Werkstoff umgeben ist und den Gasstrom in Richtung dieser Drahtringe lenkt, die ihrerseits eine Umlenkung des Gasstromes bewirken. Das offene Ende des die Zündkammer 14 bildenden Rohrstückes 13 ragt in einen en mit Durchlassöffnungen 17 und einem mittigen Auslaufstutzen 18 versehenen schalenförmigen Brennkopf 19 hinein.

. Die aus den Rohren 20 und 21 mit Wärmeisolationsfüllung 22 versehene Ummantelung der Nachverbrennungseinrichtung nimmt endseitig einen labyrinthartigen, als Flammrohr ausgebildeten Katalysatoreinsatz 23 auf, der an der Eintrittsseite einen mittig angeordneten kegelartigen Einsatz 230 trägt, durch welchen der Gasstrom aufgeteilt und der Labyrinthik des Katalysators zugeleitet wird. Der Katalysator besteht aus einer Mehrzahl von Flammrohrelementen 231, deren Oberflächen mit einer z. B. aus Vanadiumoxyd bestehenden, aktiven Katalysatorschicht überzogen sind. Den Abschluss der NachverbrennungseinrichtUng bildet eine Kappe 24 mit Rohrstutzen 25.

Der Katalysator 23 kann aus einer Mehrzahl von ineinanderschiebbaren Rohrstücken 231 bestehen, aus welchen stegartige Rippen 232 herausragen, wobei in den Rohrstücken 231 sowie in den Stegen 232 versetzte Durchflussöffnungen 233 vorgesehen sind.

Zwischen dem Katalysator 23 und dem Brennkopf 19 bildet der Mantel 10 eine Glühkammer 26.

Die Frischluftzuführung erfolgt durch einen Stutzen 27 mit einem in bekannter Weise mit einer Drosselklappe 28 ausgestatteten Fangrohr 29. Die Frischluft gelangt über den Ringkanal 30 durch die Öffnung 9 in die Düsenummantelung 8.

Der Aufbau der Nachverbrennungseinrichtung gemäss Fig. 2 entspricht im wesentlichen jenem der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung. Die Frischluftzuführung erfolgt bei dieser Ausführungsform über ein an die Kappe 24 angeschlossenes und sich innerhalb der Ummantelung 20, 21,22 erstreckendes Rohr 31, das mit einem Rohrbogen 32 an die Öffnung 9 der Düsenummantelung 8 angeschlossen ist.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Einrichtung zur Nachverbrennung der aus Abgasrohren von Brennkraftmaschinen austretenden Gase, bei welcher diese über ein aus einer Treibdüse mit nachgeschalteter Fangdüse bestehendes und von einem Rohr umgebenes Düsensystem unter Zuführung vorgewärmter Frischluft in eine mit Zündkerzen bestückte Verbrennungskammer gelangen und der Frischluftstrom über einen hinter der Brennkammer liegenden Anschlussstutzen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Düsensystem (6,7) eine Gruppe konzentrischer mit Wandungsöffnungen (5) versehener Rohre (4) vorgeschaltet ist, dass die am Eintritt in bekannter Weise abgerundete Fangdüse (7) hinter ihrer Blende (72) einen zylindrischen Teil (73) aufweist, des- <Desc/Clms Page number 3> sen Durchmesser etwa das 1, 5-fache des Durchmessers der Düsenblende (72)

beträgt und an den sich eine an sich bekannte kegelförmige Erweiterung (74) anschliesst, und dass ferner der Gaskanal vor der Verbrennungskammer (11) ringförmig aufgeteilt ist, wobei ein Nachglühraum (19) hinter derVerbrennungskammer vorgesehen und der Verbrennungskammer ein labyrinthartig gestaltetes Katalysatorsystem (32) nachgeschaltet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Treibdüse (6) und Fangdüse (7) in einem Mantelrohr (8) angeordnet sind, das im Bereich der Treibdüse eine oder mehrere Öffnungen (9) zur Frischluftzuführung aufweist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskammer (11) einen von Drahtringen (15) aus leicht glühbarem Werkstoff umgebenen, im Längsschnitt parabelförmig erweiterten Einsatz (16) aufweist, der in ein die Zündelektroden (12) der Zündkerze (120) aufnehmendes Rohrstück (13) übergeht, dessen offenes Ende in einen mit Durchlassöffnungen (17) und einem mittigen Auslaufstutzen (18) versehenen schalenförmigen Brennkopf (19) hineinragt.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (20, 21, 22) der Nachverbrennungseinrichtung auch den der Verbrennungskammer nachgeschalteten labyrinthartigen Katalysator (23) umschliesst, an dessen Eintrittsseite ein den Gasstrom aufteilender kegelartiger Einsatz (230) mittig angeordnet ist.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen l bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (23) aus einer Mehrzahl von eine Labyrinthik bildenden Elementen (231) besteht, deren Oberflächen in an sich bekannter Weise mit einer Schicht aktiver Katalysatorstoffe, z. B. Vanadiumoxyd, überzogen sind.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (23) aus einer Mehrzahl von ineinanderschiebbaren Rohrstücken (231) besteht, aus welchen stegartige Rippen (232) herausragen und, dass in den Rohrstücken sowie in den Stegen versetzte Durchflussöffnungen (233) vorgesehen sind.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausgestaltung für2-Takt-Motoren dieFrischluftzuführung durch ein sich innerhalb der Ummantelung (20, 21, 22) der Einrichtung erstreckendes Rohr (31) erfolgt, das in das die Düsen (6 bzw. 7) umgebende Mantelrohr (8) einmündet.