CH454538A - Abgasverbrenner - Google Patents

Description

      Abgasverbrenner       Die Erfindung betrifft einen     Abgasverbrenner,    der       z.B.    für     Brennkraftmaschinen,    Feuerungen oder     Eva-          kuieranlagen    verwendet werden kann und vorteilhaft zur  Verbrennung von     unverbrannten        Kohlenwasserstoffen     und Kohlenoxyd dient, welche infolge unvollständiger  Verbrennung in der Kraftmaschine oder der Feuerung in  den Abgasen vorhanden sind.  



  Hauptzweck der Erfindung ist, einen     Abgasverbren-          ner    zu schaffen, welcher ohne besondere Heizquelle und  ohne dass er von in den Abgasen enthaltenen Stoffteil  chen verstopft wird, kontinuierlich arbeiten und zu  niedrigen Kosten hergestellt werden kann, um dadurch  beispielsweise an Kraftfahrzeugen weitgehend Verwen  dung finden zu können.  



  Kennzeichnend für den erfindungsgemässen Abgas  verbrenner ist eine     langgestreckte        Brennkammer,    die zum  Einschalten in eine Abgasleitung vorgesehen ist. um von  den Abgasen durchströmt zu werden, und die für diesen  Zweck einen Abgaseintritt und einen Abgasaustritt auf  weist sowie Eintritte zur Zufuhr von Luft in die     Brenn-          kammer    besitzt und einen in der Brennkammer vorgese  henen Einsatz aus katalysierendem Material zur konti  nuierlichen Zündung von in den eintretenden Abgasen  vorhandenen, brennbaren Bestandteilen, wobei dieser  Einsatz durch die Verbrennung in der Brennkammer  warm gehalten wird.  



  Zur Erläuterung soll die Erfindung im folgenden  anhand der Zeichnung beispielsweise näher beschrieben  werden. Es zeigt:       Fig.    1 einen     Axialschnitt    durch eine Ausführung des  erfindungsgemässen, für Kraftfahrzeuge bestimmten Ab  gasverbrenners,       Fig.2    einen     Axialschnitt    einer anderen Ausführung  des     erfindungsgemässen,    ebenfalls für Kraftfahrzeuge  bestimmten     Abgasverbrenners,          Fig.3    einen Schnitt nach der Linie 3-3 in     Fig.2,

       und         Fig.4    einen     Axialschnitt    einer dritten Ausführung  des     erfindungsgemässen    gleichfalls für Kraftfahrzeuge  bestimmten     Abgasverbrenners.     



  Der in     Fig.    1 gezeigte     Abgasverbrenner    hat eine aus  feuerfestem Eisen- oder Stahlblech gebildete     Brennkam-          mer    10 von zylindrischer Gestalt. Am einen Ende der  Brennkammer ist ein     Abgaseintrittsrohr    11 vorgesehen,

    und zum Zuführen von vorgewärmter Luft durch von  dem Abgasstrom der     Brennkraftmaschine    erzeugte     Injek-          torwirkung    ist koaxial mit dem     Abgaseintrittsrohr    11 ein  mit dem Freien in Verbindung stehendes Rohr 12  vorgesehen und aussen an diesem Rohr ist ein weiteres  koaxiales Rohr 13 zum Zuführen von Luft mittels eines  turbinengetriebenen Gebläses oder dgl. angebracht. Die  zugeführte Luft kann im Wasser- oder Luftkühler der       Brennkraftmaschine    vorgewärmt worden sein und wird  weiter vorgewärmt, indem sie das     Abgaseintrittsrohr    11  bzw. das Rohr 12 entlang streicht.

   Die     Brennkammer     weist ferner ein Zündelement 14, das eine Zündkerze  oder eine Glühkerze sein kann, die gegebenenfalls in  einer durchlöcherten Vorkammer untergebracht ist und  die mit dem Zündschlüssel des Kraftfahrzeugs oder mit  einem Thermostat eingeschaltet werden kann, sowie  einen durchbrochenen Wirbelbildner 15 auf, welcher eine  koaxial mit den Rohren 11 bis 13 angeordnete Nase 15"  besitzt. Der Wirbelbildner hat die Aufgabe, ein inniges  Gemisch aus Abgasen und Luft in der     Brennkammer    zu  schaffen, und ist mittels Schrauben 16 in der Längsrich  tung der     Brennkammer    einstellbar.

   Er grenzt eine Aus  gleichs- und     Nachbrennzone    10' in der     Brennkammer    in  unmittelbarer Nähe deren     Austrittendes    ab. Um das  Rohr 12 ist ein Ring 17 vorgesehen, der eine inwendige  konische Fläche 17' hat, die sich gegen das Innere der  Brennkammer erweitert. Dieser Ring ist mittels Schrau  ben 18 gleichfalls in der Längsrichtung der Brennkammer       einstellbar.    Zweck des Ringes 17 ist, zu     verhindern,    dass  Druckstösse in der Brennkammer nach hinten,     d.h.     entgegen der beabsichtigten Strömungsrichtung der Ab-      gase, in die Rohre 12 und 13 hinein weiterbefördert  werden.

   Diese Wirkung lässt sich dadurch verbessern,  dass der Ring mit einem Hals 17" ausgebildet wird,  welcher das Rohr 12 unter     Belassung    eines     ringförmigen     Zwischenraumes umgibt. Hierdurch     ruft    die in die  Brennkammer 10 durch das Rohr 12 eintretende Luft  eine     Injektorwirkung    auf die im Rohr 13 befindliche Luft  hervor, und diese Wirkung kann so kräftig sein, dass man  ein besonderes Gebläse oder dgl. zum Zuführen von Luft  durch das Rohr 13 gegebenenfalls entbehren kann.

       Dank     dem Umstand, dass der Ring 17, gegebenenfalls mit dem  dazugehörigen Hals 17", und der Wirbelbildner 15 in der  Längsrichtung der Brennkammer 10 einstellbar sind,  kann eine und dieselbe     Brennkammer    leicht verschiede  nen Typen von     Brennkraftmaschinen    angepasst werden.  Am anderen Ende der Brennkammer ist ein Stutzen 19  zum Anschliessen des Geräts an ein Austrittsrohr vorge  sehen.  



  Damit die Verbrennung in der Brennkammer, nach  dem diese eine gewisse Temperatur, mindestens 550 C,  erreicht hat, ohne Hilfe des Zündelements 14 aufrechter  halten werden kann, ist die Brennkammer 11 mit einem  gegebenenfalls gewellten Futter 20 aus     katalysierendem     porösem festem keramischem Material, wie     z.B.    dem von       Höganäs-Billesholms    AB,     Höganäs,        Schweden,    herge  stellten     Alumo    60, ausgekleidet, welchem Material ein  Katalysator,     z.B.    ein Metallpulver wie     Vanadiumpulver,     einverleibt sein kann. Die Nase 15' besteht aus dem  gleichen Material, was auch für den Ring 17 zutrifft.

   Das  Futter 20 kann auch aus     Granulen    bestehen, die in einem  Käfig aus wärmebeständigem Drahtnetz eingeschlossen  sind.  



  Wichtig ist, dass der     Abgasverbrenner    der     Brenn-          kraftmaschine    oder der Feuerung möglichst nahe ange  bracht wird, damit im Gerät eine hohe Temperatur  aufrechterhalten werden kann. Zwecks Erleichterung der  Montage des in     Fig.l    gezeigten, für Kraftfahrzeuge  bestimmten     Abgasverbrenners    am Kraftfahrzeug ist eine       Festspannmutter    21 aussen an der     Brennkammer    10  angeordnet, welche sich mittels dieser Mutter direkt auf  dem gegossenen Abgasrohr der     Brennkraftmaschine     montieren lässt.  



  Die Ausführungsform nach     Fig.2    und 3 umfasst  einen die     Brennkammer    bildenden Topf 24 aus Stahl  blech mit     katalysierendem    keramischem Futter 25, wel  chem gegebenenfalls ein Katalysator einverleibt ist. Eine  Nase 26 ist in einem axial stehbaren,     z.B.    mit einer  Schraube 27 in eingestellter Lage     arretierbaren    Blechtopf  28 eingefasst, welcher eine ring- und schalenförmige  Wand 29 mit Öffnungen 30 besitzt und eine     Nachbrenn-          zone    31 bildet, an die eine Austrittsleitung 32     angeschlos-          sen    ist.

   Das Futter 25 ist dem Gas in der     Nachbrennzone     31 durch Löcher 28' in der Mantelwandung des Topfes  28 zugänglich. An der anderen Stirnwand 33 des Topfes  24 ist ein Zylinder 34 mit Flansch 35 zum Anschliessen  an das Verteilerrohr 36 der     Brennkraftmaschine    befestigt.

    Eine Wand 37 zwischen einem     Abgaseintrittsrohr    38 und  dem Zylinder 34 teilt letzteren     in    zwei Abteilungen 39  und 40, von denen die Abteilung 39 an eine gegebenen  falls mit Luftreiniger versehene     Saugluftleitung    41 und  die Abteilung 40 durch eine     Druckluftleitung    42 an eine  Luftpumpe 43 angeschlossen ist, die mittels eines Rie  mens von der Welle der     Brennkraftmaschine    angetrieben  wird. Durch die Stirnwand 33 treten zwei Rohre 44 und  45 ein, die mit dem Rohr 38 zwei Kanäle mit je einer in  die Abteilung 39 bzw. 40 mündenden,     halbringförmigen     Öffnung 46 bzw. 47 bilden.

   Das Rohr 44 trägt einen    Rückschläge verhindernden Ring 48, bestehend aus einer  dünnen Wand aus wärmebeständigem Drahtnetz und  daran angebrachtem     Katalysatormaterial    oder aus einem  dickeren Körper 49 aus dem gleichen Material wie die  Teile 35 und 36 oder aus Topfstein, an der nach innen  gekehrten Fläche mit     Katalysatormaterial    bestrichen oder       bekleidet.    Die Rohre 38, 44 und 45 können durch einige  axial verlaufende Stege oder Flügel 50 gegeneinander  abgestützt sein. Eine     Glühkerze    oder eine Zündkerze 51  ist in der     Brennkammerwand    vorgesehen.  



  In     Fig.    4 bezeichnet 52 einem Blechtopf mit     katalysie-          rendem        keramihschem    Futter 53, Befestigungsflansch 54  für das Verteilerrohr 55 der     Brennkraftmaschine,    Abgas  eintrittsrohr 56, gegebenenfalls an eine Luftpumpe ange  schlossenem Lufteintritt 57 in ein Rohr 58, Gasaustritt  59, welcher an einen Ringkanal 60 zwischen dem Futter  53 und dem Rohr 58 angeschlossen ist, und     Glühkerze    61  in einer vom Futter gebildeten, mittleren Nase 62 oder in       seitlicher    Anordnung wie in     Fig.    2.  



  Die von der     Brennkraftmaschine    kommenden Abgase  werden in den drei beschriebenen Ausführungen der  Erfindung in der Brennkammer mit der darin einge  brachten Luft gemischt, und das also gebildete     brennbare     Gemisch wird anfangs,     d.h.        wenn    die     Brennkraftmaschine     und somit die Brennkammer kalt sind, von dem     Zündele-          ment    (der Zündkerze oder der Glühkerze) angezündet.

    Nachdem die Verbrennung     zustandegekommen    ist und  der keramische Katalysator auf diejenige Temperatur  erhitzt worden ist, die nötig ist, damit die Verbrennung  unter der Wirkung des Katalysators von sich selbst  fortläuft, wobei der     Katalysator    glühend sein kann, wird  das Zündelement eventuell     wieder    abgeschaltet. Wie  gesagt, kann das Zündelement mit dem Zündschlüssel  eingeschaltet werden, um durch ein Zeitrelais oder dgl.  eine gewisse Zeit nach dem Einschalten wieder abge  schaltet zu werden. Das Ein- und Ausschalten des  Zündelements kann jedoch auch mittels eines Thermo  stats bewirkt werden, welcher die Temperatur in die       Brennkammer    abfühlt.  



  Die Verbrennung in der     Brennkammer    erfolgt mit  einer     Torusflamme    um die am Wirbelbildner vorgesehe  ne Nase auf der dem Abgasstrom zugekehrten Seite des  Wirbelbildners. Die Strömung der Gase in der Brenn  kammer ist durch     Pfeile    in     Fig.    1, 2 und 4 angedeutet.

    Eine gewisse Nachverbrennung findet bei der Ausfüh  rung gemäss     Fig.    1 und der Ausführung gemäss     Fig.    2       und    3, nachdem die brennenden Gase durch die Öffnun  gen des Wirbelbildners geströmt sind, in der zwischen  dem Wirbelbildner und dem Austritt gelegenen     Nachver-          brennungszone    und bei der Ausführung gemäss     Fig.    4 im  Ringkanal 60 statt.  



  Der beschriebene     Abgasverbrenner    ist auch bei koh  len- oder     ölgefeuerten    Feuerungen, beispielsweise Heiz  kessel verwendbar. Dabei kann man das Zündelement  gegebenenfalls entbehren.  



  Nicht nur die Abgase aus den Zylindern der     Brenn-          kraftmaschine,    sondern auch mit Kohlenoxyd oder     Koh-          lenwasserstoffen        bemengte    Gase aus dem Kurbelgehäuse  der     Brennkraftmaschine    können der     Abgasbrennkammer     zugeführt     werden.     



  Zum Zustandebringen der erforderlichen Turbulenz  in der     Brennkammer        kann    der Abgaseintritt     tangential    in  einer zylindrischen     Brennkammer    mit axialem Austritt  angeordnet sein, damit Luft und Gas unter     Drallbewe-          gung    ähnlich wie in einem Zyklon durch die Brennkam  mer strömen und dabei den als Futter in der Kammer  angeordneten Katalysator bestreichen. In anderen ab-      geänderten Ausführungen der Erfindung kann die     Brenn-          kammer    anstelle des kreisförmigen Querschnittes einen  anderen,     z.B.    rechteckigen Querschnitt haben.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Abgasverbrenner, gekennzeichnet durch eine langge- streckte Brennkammer, die zum Einschalten in eine Abgasleitung vorgesehen ist, um von den Abgasen durch strömt zu werden, und die für diesen Zweck einen Abgaseintritt und einen Abgasaustritt aufweist sowie Eintritte zur Zufuhr von Luft in die Brennkammer besitzt und einen in der Brennkammer vorgesehenen Einsatz aus katalysierendem Material zur kontinuierli chen Zündung von in den eintretenden Abgasen vorhan denen, brennbaren Bestandteilen, wobei dieser Einsatz durch die Verbrennung in der Brennkammer warm gehalten wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Abgasverbrenner nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennkammer ein Wirbel bildner vorgesehen ist, der die Brennkammer in zwei durch den Wirbelbildner miteinander in Verbindung stehende Abteilungen aufteilt, von denen die eine zwi schen dem Wirbelbildner und der Stirnwand der Brenn kammer an deren einem Ende abgegrenzt ist, an welchem der Abgaseintritt vorgesehen ist, und die andere Abtei lung zwischen dem Wirbelbildner und der Stirnwand der Brennkammer an deren anderem Ende abgegrenzt ist, an welchem der Abgasaustritt vorgesehen ist, und eine Ausgleichs- und Nachverbrennungszone bildet.

   2. Abgasverbrenner nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelbildner mit einer dem Abgaseintritt zugekehrten Nase ausgebildet ist. 3. Abgasverbrenner nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteintritt eine Vorrichtung zum Vorerwärmen der der Brennkammer zugeführten Luft aufweist. 4. Abgasverbrenner nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteintritt konzentrisch um den Abgaseintritt angeordnet ist.

   5. Abgasverbrenner nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein ein- und ausschaltbares elektri- sches Zündelement zur zwangsläufigen Zündung der brennbaren Bestandteile bei ungenügender Temperatur des katalysierenden Materials in der Brennkammer vor gesehen ist. 6. Abgasverbrenner nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Zündelement in Abhängigkeit von einem Thermostat ein- und ausschalt bar ist. 7. Abgasverbrenner nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz ein in der Brennkam- mer vorgesehenes Futter aufweist.

   B. Abgasverbrenner nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Oberfläche der Nase aus katalysierendem festem Material besteht. 9. Abgasverbrenner nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennkammer innerhalb des Abgaseintrittes ein vorzugsweise in der Längsrichtung der Brennkammer einstellbarer Ring mit einer inwendi gen konischen Fläche vorgesehen ist, welche sich gegen das Innere der Brennkammer erweitert.

   10. Abgasverbrenner nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring mit einem den Lufteintritt unter Belassung eines Zwischenraumes umgebenden Hals ausgebildet ist, wobei der Zwischenraum mit einem zweiten Lufteintritt in Verbindung steht. 11. Abgasverbrenner nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Oberfläche des Rin ges aus katalysierendem festem Material besteht. 12. Abgasverbrenner nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelbildner in der Längsrich tung der Brennkammer einstellbar ist.

   13. Abgasverbrenner nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das katalysierende Material ein poröses festes keramisches Material enthält. 14. Abgasverbrenner nach Unteranspruch 13, da durch gekennzeichnet, dass dem keramischen Material ein Metallpulver einverleibt ist. 15. Abgasverbrenner nach Unteranspruch 14, da durch gekennzeichnet, dass das Metallpulver Vanadium- pulver ist.