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Verfahren und Einrichtungen zur Verbesserung der Wirkungszrade von
Oxydationsvorgängen, insbesondere zum Entgiften der Abgase von Verbrennungsmotoren:
Die vorliegende Erfindung hat den Zweck,.die dirkungsgrade von Oxydationsvorgängen
zu verbessern, c;ie Verwendungsbereiche zu erweitern, die Beeinflußbarkeit zu verbessern
und die Verbrennungsabgase, insbesondere von Verbrennungsmotoren, zu entgiften.
In den Verwendungsbereich dieser Erfindunfällt auch die Entwicklung und Nutzung
der Brennstoffzelle, insbesondere der Betrieb der Brennstoffzelle mit flüssigen
Drenn- oder Kraftstoffen und Luft. Der Verwendungsbereich dieser -Erfindunumfaßt
Verbrennungs- und Oxydationsvorgänge aller Temperaturbereiche, mit und ohne Flammenbildung:.
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Der heutige Stand der Technik läLt sich 'dahingehend definieren, saß
allgemein für die Cxy:datonsvorgänge molekularer Sauerstoff 02, meist aus der atmosphärischen
Luft, mit und ohne vorherige Beeinflussung von Temperatur, bzw. Druck, benutzt wird.
Auf dem speziellen Gebiet der Abgasentgiftung von Verbrennungsmotoren, besonders
im Bau und Betrieb von Kraftfahrzeugen, sind folgende Verfahren und Maßnahmen heute
geläufig: 'I. I@:aßnahmen zur Verbesserung der Gemischaufbereitung und R Regelung,
insbesondere Kraftstoffeinspritzung, Zusatzlufteinf- hrung, getrennte Regelung von
Kraftstoff- und Luftzufuhr, Drosselung bzw: Abstellung der Kraftstoffzufuhr bei
Verzögerung, Kraftstoffzerstäuber füraerodynamische Turbulenzbildung, auch Ultraschallzerstäuber,
sowie I,.aßnahmen zur Beeinflussung des Zündzeitpunktes; 2. Konstruktive Maßnahmen
zur Beeinflussung des Verbrennungsvorganczes, insbesondere Anordnungen und Gestaltung
der Saugsysteme, der Auslaßsysteme, der Zündkerzen, bzw. Einspritzdüsen,,der Ventile
und 'uaswechsel-,,teuersysteme, der Brennräume und der Kolben bei den Kolbenmotoren,
dazu kommen: Absaugung der Kurbelgehäusedämpfer, insbesondere durch das Saugsystem
des Motors, Rückführung eines Teiles der Abgase in den Verbrennungsraum des Motors
nach erfolgter Zwischenkühlung und Einführen von Zusatzluft hinter den Auslaßventilen.
3.
Verfahren zur Nachbehandlunr- der Abgase, injbesondere . h verbrennungsverfahren
mit und ohne -usatzkraftstofi, I Nac. tjedoch mit Zusatzluft, katalytische iiachverbrennungsverfahren,
sowie Filter- und Auswaschverfaiiren.
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T:it diesen I;aßnahmen wurde bisher eine hinreichend hefriedigende
Lösung der Problemstellung nicht erreich!. Die Nachteile zeimten sich zum feil,
je nach Art der i.aljnahmen wie folgt: 1. zu hoher Aufwand, 2. Leistungsverluste
der Motoren, 3. zuviel Gewicht, 4. zuviel Raumbedarf, 5. zuwenig Effekt, 6. keine
Funktionskontrolle, 7. Auftreten neuer, erheblicher Probleme und störender Nebeneffekte,
c. mangelhafte Anpassung der Gerätefunktion an die Motorbedingungen, 9. nicht ausreichende
Standfestigkeit (Betriebsdauer) 10. Wartungsempfindlichkeit, 11. nicht ausreichende
Zuverlässigkeit.
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Allgemein muß der zur Oxydation kommende molekulare Sauerstoff, insbesondere
Luftsauerstoff, durch Energiezufuhr in atomaren Sauerstoff umgebildet werden. Dies
zwingt in der Regel zu der Ausgangsbedingung, daß zur Einleitung des Gxydationsvorganges
die erforderliche Reaktionstemperatur in jedem Falle mit Sicherheit eingehalten
wird. Bei den motorischen Verbrennungsverfahren geht erhebliche Energie verloren,
da die Arbeitsgase den Arbeits- oder Verbrennungsraum meist mit wesentlidh höheren
Temperaturen als 500°C verlassen und oberhalb dieser Temperatur bildet sich aus-
der Verbrennung des Kohlenstoffes (C) nicht das stabile Endprodukt Kohlen-. dioxyd
(C02), sondern nur Kohlenmonoxyd (CO). Dies bedeutet Teilverbrennung und Verlust
der größeren Restwärmemenge, die bei der vollkommenen Verbrennung des Kohlenstoffes
über Kohlenmonoxyd hinaus zu Kohlendioxyd (ungiftig) frei wird.
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Die technische Aufgabe dieser Erfindung ist es, die erforder-. liehen
Voraussetzungen zu schaffen, um die Oxydations-Wirkungsgrade zu verbessern, die
dazugehörigen Bedingungen zu vereinfachen, Oxydationsvorgänge weitgehend temperaturunabhänrrig
zu
gestalten und Abgase, insbesondere von Vertirennunrsmotoren zu entrriften.
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?.ie.:e Aufgabe soll insbesondere dadurch gelöst werden, daßs für
die Uxydationsvorgnr-e atomarer Sauerstoff' besonders uftsauerstoff bereitgestellt,
bzw. zugeführt wird. Die dazu erforderliche Aufbereitung soll durch Ionisation erfolren.
Bei motorischen Verbrennungsverfahren und zur Abjtasentgiftung können beispielsweise
drei grundsätzliche, r:.llr-(:meine Anordnungen verwendet werden: 1. Die atomaren
Sauerstoff enthaltende, ionisierte Vert)rennungsluft, bzw. der ionisierte Sauerstoff,
wo: dieser verwendet wird, wird ganz oder teilweise, stärker oder schwächer konzentriert
der Verbrennung zugeführt (Vors(:tlaltunf-). .
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2. wie 1., jedoch e'rfolf-t die Zufuhrung atomaren Sauerstoffs hierin
eine nachgeschaltete Reaktionskammer auf der Abgasseite (hachschaltun!, Nachverbrennung).
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@. Kombinierte Anordnun? nach 1 und 2, wahlweise oder zwangsli:ufir.
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Da atomÜrer Sauerstoff sehr reaktionsfreudig ist, werden neue Möglichkeiten
geschaffen, insbesondere f;-'r die Nachverbrennung von Abgasen, zu® Zwecke einer
Abgasentgiftung und zur Nutzung bisher nicht, oder nur teilweise verwerteter chemischer
und püysikr:lischer Arbeits- und Abgasenergien, sowie für Oxydationsvorgänge in
wesentlich erweiterten Temperaturbereichen und für Brennstoffzellen. Ferner wird
durch Benutzung atomaren Sauerstoffes eine allgemeine Reduzierung der Reaktionstemperaturen
beis;_ielsweise für die Oxydation von Kohlenstoff zu Kohlendioxyd ermöglicht. Auch
andere Stoffe, insbesondere Gase, können durch vorherige ganze oder teilweise Aufbereitung
zum atomaren Zustand durch Ionisation wirkungsvoller als im molekularen Zustand
gegebenen chemischen Reaktionen zugeführt werden.
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Da durch BenutzunP- atrmaren Sauerstoffes die Reaktiont des Kohlenstoffes
und des Kohlenmonoxydes mit Sauerstoff zu Kohlendioxyd auch bei Temperaturen unter
5CG°C durchgef@.hrt werden kann, ist es möglich, die hohe Restenergie aus der Sauerstoffreaktion
des Kohlenmonoxydes zu Kohlendioxyd zu nutzen. Dies kann beispielsweise durch Nachschaltung
bekannter Turbinen, insbesondere Abgasturbinen hinter den Kolbenmotoren,
bzw.
der nachgeordneten,ierf'indun-#2.sgemäßen Reaktionskammern erfolgen.
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Die zum atemaren Zustand aufbereiteten Elemente, bzw. Stoffe, können
auch *.ber Katalysatoren bekannter Art geleitet werden und somit noch reaktionsfreudiger
gemacht werden.
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Die Skizzen 1 - 4 der Zeichnung zeigen den grundsätzlichen Aufbau
des Ausfihrungsbeispiels 1. Es handelt sich hier um Einrichtungen zu einem Verfahren
zur Entgiftung von Abgasen aus Verbrennungsmotoren, insbesondere.für Kraftfahrzeuge.
Skizze 1 zeigt eine Reaktionskammer, Skizze 2 zeigt eine -Ionisationskamr:ier, Skizze
3 zeigt einen Dämpfer, insbesondere Schalldämpfer und Skizze 4 zeigt einen Schaltplan
mit der in Ausführungsbeispiel 1 vorgesehenen Anordnung der erfindungsgemäßen Einrichtungen.
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Die in Skizze 1 gezeigte Reaktionskammer wird in lfeilrichtung, von
oben (auf der Skizze) nach unten, von den Abgasen durchströmt. Sie ist, in Strömungsrichtung
der Abgase gesehen,-hinter dem Motor, jedoch vor dem Dämpfer angeordnet. Die heißen,
direkt vom Motor kommenden Abgase werden beim Eintritt in die Reaktionskammer durch
das Mischsystem 1 geleitet, wo sie aus dem Luftmantel 5 Luft ansaugen und sich mit
dieser vermischen, sowie über den Anschluß A aus der Ausgleichleitung A entspannte,
k hlere Abgase aus der Abgasleiturig in der Abgas-Strömungsrichtunr hinter dem Dämpfer
ansaugen und sich mit diesem ebenfalls vermischen. Die i,ber das Mischsystem 1 in
die Reaktionskammer (Skizze 1) eintretenden Gassäulen können einzeln, paarweise
oder alle durch einen vorgeschalteten Dralleinsatz (z. B. Skizze 3 Nr. 12) in Rotation
um ihre %ängsachse gebracht werden. Die Rotation kann gegenläufig oder gleichläufig,
mit gleichen oder verschiedenen Drehgeschwindigkeiten erfolgen. Das Abgas-Luftgemisch
wird beim Weiterströmen an der Mischdüse 2 mit ionisierter, atomaren jauerstoff
enthaltender Luft und kühleren Abgasanteilen über den Anschluß S/1 aus der Ionisationskammer
vermischt. Das AbgasluftgeWiscr: strömt weiter durch die Flammenhalter 3 und die
Flammenstabilisatoren 4 und verläßt in Ffeilrichtung, auf der Skizze nach unten,
die Reaktionskammer.
Die Flammenhalter 3 sollen insbesondere Strömungsgeschwindir@keit,
Druck, :'.bgas-luftgemisch-Verteilung und Vermischunr-;; sowie die Temperaturzonen
in der keaktionskammer im ;)inne der gewiLmschten chemischen Reaktionen fördernd
beeinflussen. Die Flammenhalter 3 sollen eine kontrollierte Turbulenz der Gase in
der Reaktionskammer auslösen. Die Anordnunren von Flammenhaltern 3 und Flammenstabilisatoren
4 werden je nach Auslegung der Einrichtungen, insbesondere hinsichtlich der Tiefenstaffelung,
der Durchmesser, der Winkel, der Bohrungssysteme (anstelle der Bohrungen können
auch andere als kreisrunde Durchbrüche verwendet werden), der Dimensionierungen
und lroportionen, sowie der Abst,-inde abweichend von Skizze 1 durchgefuhrt werden:
Besonders berL'-eksichtigt werden Staudruck (Rückstau) und Strömungsverhältnisse.
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Die Flammenstabilisatoren 4 übernehmen chemische und physikalische
Aufgaben. Sie tragen dazu bei,daß die gewünschten chemischen Reaktionen in weiten
Temperaturbereichen in der Reaktionskammer ablaufen können; insbesondere in den
höheren Temperaturbereichen unterstützen sie u.a. durch Glühelektronenemission die
gezielten chemischen Reaktionen; besonders wirksam werden sie bei Rußreaktionen
und beiden Reaktionen. von unerwünschten Großmolekülen, wie Aldehyde, Ketone, 3,%Benzpyren
u.a. Auch solche chemischen Reaktionen, die einen relativ großen Energiebedarf aufweisen
wie die Reaktionen des Stickstoffes und der Stickoxyde, werden im Sinne der gewünschten
Reaktionen förderlich beeinflußt. Wasserstoff- und Wasserdampf-Reaktionen sind in
beiden Richtungen:: Wasserdampfzersetzung, besonders in höheren Temperaturbereichen,
sowie Wasserdampfbildung, besonders.bei niedrigen Temperaturen. Dadurch kann zusätzliche
Energie freigemacht werdem. Reaktionen des Kohlenstoffes und des hohlenmonoxydes
zu Kohlendioxyd lassen sieh in der Reaktio:.skammer durchführen." Kohlenwasserstoffe
und Kraftstoffreste lassen sich ebenfalls in der Reaktionskammer zu den gewünschten
Endprodukten, insbesondere zu Kohlendioxyd und Wasserdampf, umsetzen. Mischsystem
'F und Mischdüse 2 können auch in anderer als auf der Skizze 1 gezeigten, geeigneten
Form und Anordnung verwendet werden: Die Mischdüse 2 soll das ionisiette, atomaren
Sauerstoff enthaltende Abgas-Luftgemisch'den Temperaturbereichen
im
Innern der Reaktionskammer angleichen. Die Luft aus dein Luftmantel 5 kann auch
teilweise vor dem Mischsystem durch geeignete Durchlässe, z.B. in Höhe der Flammenhalter
3, in die Reaktionskammer geleitet werden.
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Die Flammenhalter 3, die Flammenstabilisatoren 4, die Mischdüse 2
sowie die Innenwände der Reaktionskammer und des Luftmantels 5 können auch ganz
oder teilweise mit katalytisch wirkenden Überzügen versehen werden. Auch können
Flammenhalter 3 und Flammenstabilisatoren aus katalytisch wirkenden Stoffen oder
Legierungen ganz oder teilweise hergeste.l.Lt werden. Diese Stoffe sind bekannt
und können auch kombiniert zu mehreren gleichzeitig angewendet werden. So wäre eine
noch intensivere und noch weiterreichende Reaktionsbildung möglich. Dies ist jedoch
grundsätzlich nicht erforderlich. Die Reaktionskammer kann mit und ohne Flammenbildung
arbeiten. Eine Flammenbildung ist nicht grundsätzlich erforderlich. Als Werkstoff
kann Eisen (-Blech) für die Reaktionskammer, jedoch auch andere geeignete Materialien,
verwendet werden.
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Die Skizze 2 zeigt eine Ionisationskammer. Sie wird mit ihrem unteren
Ende (Skizze 2) an den Anschluß S/1 der Reaktionskammer in Skizze 1 angeschlossen.
An den Anschluß S der Ionisationskammer (Skizze 2) wird die Steuerleitung S (siehe
auch Schaltplan Skizze 4) angeschlossen. Die Luft tritt in die Ionisationskammer
in Pfeilrichtung (auf der Skizze 2 von oben nach unten) ein. Es kann stattdessen
auch Quer- oder Schrägeinlauf für die Luft vorgesehen werden. Die Luft wird durch
den Luft-Einlauftrichter 6 geführt. Dabei umströmt die Luft den Ionisierungseinsatz
7, über dessen offene Unterseite sie im Innern des Ionisierungseinsatzes 7 einen
mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit wachsenden Unterdruck erzeugt. Der Ionisierungseinsatz
7 ist innen verspiegelt und mit Elektrodensystemen versehen. In Skizze 2 sind zwei
Ringstirnelektrodensysteme mit isolierten positiven Elektroden vorgesehen, davon
eines im Brennpunkt liegend.
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Es können auch andere geeignete Elektrodensysteme verwendet
werden.
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Der Ionisierungseinsatz 7 kann im Zentrum oben mit einer kleinen Lufteinlaßbohrung
oder -Düse versehen werden. Damit kann die Arbeitscharakteristik wesentlich
beeinflußt werden
Die Form und der Aufbau des Sonisierungseinsatzes
können .r-efndert werden soweit berücksichtigt wird, daß ein innen verspief:eltes,
mit im Brennpunkt liegenden Blektrodensystem, insbesondeie mit einem oder mehreren
im effektiven Strahlenrang liegenden nachgeordneten Elektrodensystemen, insbesondere
Rinrstirnelektroden, optisch orientiertes System erhalten bleibt, dessen ionisierende
insbesondere ultraviolette Ausrar:vsstrahlung auf das innere der lonisationskammer
gerichtet ist und dessen im Brennpunkt angeordnetes Elektrodens;sten, durch lonisierung,
bzw. durch gerichtete Ultravioletti ' V) s trab lunr den elektrischen Spannung-
und Atrombedarf der nachgeordneten Elektrodensysteme erheblich reduziert, sowie
im Sinne der gewünschten chemischen Reaktionen aktiv ist. Außerdem muß dann sichergestellt
sein, da`: die Intensität der lonisierung automatisch und ohne weitere Regelung
den Betriebsbedingungen des Verbrauchers bzw. des Eotors anrepaßt wird. Dies
geschieht hier (Skizze 2, lonisierungseinstutz 7) durch direkte, automatische
Regelung über den vom jeweiligen Luftdurchsatz und Arbeitszustand des Motors abhänrigen
Unterdruck. Dis Blektrodensysteme im Ionisierungseinsatz ? sollen insbesondere durch
elektrische Funkenentladung ionisierende inabesändere Ultraviolett-Strahlung erzeuren.
Die elektrische Energie soll entweder des elektrischen Zündanlage des Motors
oder einer ganz oder teilweise zusätzlichen Zündanlage, z.8. Traneistorenzüadung,
entnommen wer-
den. Anstelle des normalen Unterbrechers kann ein Wagnerscher
Hammer treten oder eine andere geeignete Einrichtung. Diese Anlagen sind bekannt
in Großserien lieferbar und können aus der elektrischen Borävernorgung gespeist
werden. Sie sind billig und einfach. Die Blektrodensysteme können auch mit den bekannten
lonisierungaspitzen oder mit Ionisierungsringen, bzw. -Segmenten ausgestattet werden.
Dadurch können Spannungs- und Strombedarf der Elektrodensysteme weiter reduziert
werden. In der Mischvorrichtung 8 wird die Luft mit einem Teil kühlerer Abgase,
die über den Anschluß S aus der ' Steuerleitung S in die Ionisationdkammer
gelangen, gemischt. Aufgabe der zugeführten Abgase ist insbesondere die direkte
Regelung der Intensität der Ionsierung und die qualitative und quantitative Regelung
insbesondere der atomaren Sauer= stoffanteile auszulösen. Das Abgas-Luftgemisch
strömt weiter
über ein oder mehrere Ringelektrodensysteme 9, deren
positive Elektroden isoliert sind. Hier erfolgt in Abhängigkeit vom Betriebszustand
des I-iotors und der Zusammensetzung der Abgase eine weitergehende Ionisierung über
elektrische Felderzeugung, sowie insbesondere über elektrische Entladungen. Diese
Ringelektrodensysteme 9 können auch zusätzlich mit ionisierenden Zusätzen bekannter
Art sowie mit speziellen Ionisierungsringen oder -Segmenten nach dem bekannten Prinzip
der ionisierenden Spitzen ausgerüstet werden. Auch andere geeignete Formen und Ausführungen
der@Ringelektrodensysteme 9 können verwendet werden.
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Es folgen teilleitende x@lektrodensysteme 1G und 11. Das teilleitende
Elektrodensystem 1G ist an der Innenwand der IonisationskammeE, das teilleitende
Elektrodensystem 11 auf einem dazu konzentrisch angeordneten Luftfi,hrungskörper
angebracht. Insbesondere die Tiefenstaffelung beider Systeme kann variieren. Diese
Elektrodensysteme (1G und 11) können auch innen und außen an Lufttrichtern oder
anderen ,gee#neten Körpern angebracht sein. Es werden vorzugsweise 2 posi= tive
Elektrodenreihen au.:en urid eine negative Elektrodenreihe innen angeordnet. Statt
der 3-reihigen Systeme sind jedoch auch 2-reihige oder mehrreihige Systeme möglich.
jede Reihe ist elektrisch eine Einheit, jede Einzelelektrode der Reihe ist elektrisch
leitend mit allen Einzelelektroden der Reihe verbunden. Jedoch rönnen auch die Elektroden
jeder einzelnen Reihe einzeln: oder truppenweise verschieden gepolt sein. Die .Einzelelektroden
werden, bevorzugt senkrecht parallel in Fluchtlinie oder versetzt angeordnet, können
auch schräge angeordnet werden. Die Einzelelektroden sind an der Oberfläche ihres
Trägers reihenweise angeordnet. Es könr:en massive I.etell- oder "gedruckte", oder
andere geeignete Elektroden verwendet werden.
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Der Elektrodenabstand beeinflußt bei allen hier angeführten Elektrodensystemen
die Entladungscharakteristik. Die Eitelelektroden der teilleitenden Elektrodensysteme
1G und 11 erhalten vorzugsweise dünne Stabform oder Nadelform. Andere geeignete
Formen, insbesondere Ketten von Dreiecken, besonders bei geätzten bzw. gedruckten
Elektroden bekannter Herstellungsverfahren, sind möglich. Der Abstand zwischen den
gegenpoligen Einzelelektroden kann dadurch teilleitend fÜr
den
elektrischen Stom gestaltet werden, d'aß z.b. Metall-oder Metalloxydpulver bzw.
-Staub in feiner Form auf die isolierte Oberfläche des Elektrodenträgers aufgebracht,
bzw.
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in das Isoliermaterial eingebracht wird, oder bei gedruckten Elektrodensystemen
durch Aufsprühen feinverteilter Tröpfchen des Ätzmittels auf diesen abzuätzenden
Zwischenraum (bei abgedeckten bzw: geschLtzten Elektrodenreihen). Im letzteren Falle
können die Elektrodenreihen unabhängig vor- oder nach her bearbeitet werden. Diese
Elektrodensysteme sollen zur weiteren Ionisierung und insgesamt zur Bildung atomarer
Gase insbesondere Sauerstoffes beitragen, insbesondere durch elektrische Oberflächenentladungen.
Es soll bei geringen elektrischem Znergieaufwand ein genügender Effekt erzielt werden:
Diesen teilleitenden Elektrodensystemen 10 und 11 können ein oder mehrere Ringelektrodensysteme
9 nachgeordnet werden. Auch können in bestimmten Fällen die Elektrodensysteme reduziert
oder in anderer Folge angeordnet-werden. Nach Verlassen der Ionisationskammer (Skizze
2) tritt das Abgas-Luftgemisch über den Anschluß Sll der Reaktionskammer (Skizze
1) durch die Mischdüse 2 in die Reaktionskammer ein. Die aus der Steuerleitung S
kommenden kühleren Abgase erfahren bereits in der Ionisationskammar (Skizze 2) erhebliche
chemische und physikalische Veränderungen: Für Meß- bzw. Steuerungs- oder Regelungszwecke,
auch zur Kontrolle der Funktion, können ein oder mehrere Elektrodensysteme der Ionisationskammer
wahl- oder zwangsweise an eine dem Fachmann bekannte elektrische Meß- bzw. Steuerschaltung
angeschlossen werden. Dabei kann insbesondere der vom Gaszustand und der Gaszusammensetzung
abhängige variierende elektrische Widerstand als Meß- bzw. Steuerimpuls genutzt
werden.
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Die Skizze 3 zeigt einen Dämpfer, der fähig ist, hohe Druckspitzen
weitgehend auszugleichen und der der Reaktionskammer (Skizze 1) nachgeordnet wird.
(Siehe auch Schaltplan Skizze 4). Dieser Dämpfer erscheint deshalb als besonders
geeignet, weil er so ausgelegt und bemessen werden kann, daß. zumindest kein schädlicher
Rückstau auf den Motor wirkt: Er eignet sich für hohen Gasdurchsatz und stark wechselhaften
Betrieb. Unter Umständen ist Leistungsverbesserung möglich (Motor- und Dampferabstimmung).
Der Eintritt der Abgase erfolgt
auf der Zeichnung von öben nach
unten. Der Dralleinsatz 12 bringt die Abgassäule in erhebliche Rotation um die Längsachse.
So kann die Fliehkraft mit dazu benutzt werden, gezieltes radiales Abfließen des
Abgasstromes im Ganzen oder teilweise zu unterstLtzen. Dies geschieht bereits im
Kernrohr 13 mit Durchbruch- bzw. Bohrungssystemen. Im Umkehrtrichter 14 wird der
Abgasstrom zu einem Teil umgelenkt, der andere Teil fließt durch die mit Bohrungen
oder Durchbrüchen versehene Bodenplatte (auf der Skizze 3 untere Seite) und gelangt
so durch den Mischeinsatz 15. Der ungelenkte Teil des Abgasstromes fließt durch
den Umkehrtrichter 14, dessen Wandung ebenfalls mit Bohrungs- bzw. Durchbruchsystemen
versehen--ist, und wird am Gehäuse 16 wieder umgelenkt. Ein Teil dieses Abgasstromes
wird im Mischeinsatz 15 mit zum Absaugen der Abgase, die aus der durchbrochenen
Bodenplatte des Umkehrtrichters 14 kommen, benutzt. Am unteren Dämpferende treffen
alle Teilströme wieder zusammen.
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Das Kernrohr 13 ist am oberen und unteren Ende offen. Der Umkehrtrichter
14 ist oben offen. Der Mischeinsatz 15 ist oben und unten offen. Es können auch
mehrere Dralleinsätze 12 verwendet werden, insbesondere mit gleichzeitiger Funktion
als Hvltestceben für dic Bauteile. Die Durchbruchsysteme können gleich- oder verschiedengroß,
rund oder eckig geformt sein. Auch andere geeignete Anordnungen als reihenweise
orientierte, z.B. gestaffelt oder spiralförmig, oder schräge Anordnungen sind möglich.
Auch können einzelne Teile oder der gesamte Dämpfers von der kreisrunden Grundform
abweichen, z.B. oval ausgeführt sein. Aerodynamische Ausführungsgrundsätze sind
in der Skizze 3 nicht berücksichtigt (z.B. Umlenk-Radien). Der Mischeinsatz 15 kann
auch in anderen geeigneten Formen, insbesondere im zylindrisch gezeichneten Oberteil
konisch, gestaltet werden. Dabei kann auch der gesamte, am Gehäuse 16 entlangströmende
Abgasanteil zur Absaugung über den Mischeinsatz 15 herangezogen werden. Die Bodenplatte
mit Durchbruchsystem des Umkehrtrichters 14 kann auch gewölbt oder kegelig, auch
ohne Durchbruchsystem, dann-allerdings ohne Mischeinsatz 15, ausgeführt sehn. Die
Durchbruch-..' systeme ermöglichen einen weitgehenden Ausgleich von Druckspitzen.
Der Umkehrtrichter 14 bewirkt eine Mehrstutenentspannung mit Druckausgleich. -
Die
Skizze 4 zeigt einen Schaltplan. Es stellen dar: M = Verlrennungsmotor H = Reaktionskammer
1 = lonisationskammer D = Dämpfer: Die Ausgleichleitung A und die Steuerleitung
S können in der Praxis aus einer gemeinsamen Leitung gebaut werden. In der .kizze
4 wurden Bier Anschaulichkeit halber 2 getrennte eitunren gezeichnet. Es genügt
jedoch, wenn die in den .;kizzen 'i, 2 und 4 dargestellten Anschlüsse eingehalten
werden. Die hinter dem Dämpfer durch einen kleinen Kreis anfeedeutete Abzweigung
kann je nach Ausführung und Temperaturverhältnissen auch vor dem Dämpfer angeordnet
werden. Die Abzweigung kann auf Überdruck (:Staudruck) ausgelegt werden und in bekannter
Weise ausgeführt sein.
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Für einfachere hnsprüche an die Anlage kann ruf die lonisationskammer
(Skizze 2) und die Steuerleitung j, sowie die @-esamte elektrische Anlage verzichtet
werden. Eine andere r'örlichkeit ist der: Verzicht auf die Ausgleichleitung A unier
Beibehaltung der 1.brigen Teile, die auch in Okizze 4 vor,-esehen sind, wobei der
Querschnitt der Steuerleitung S Rrö.aer ge-..ihlt werden kann und ein Teil der Abgasmenge,
die durch diese Leitung gefördert wird, abr:ezweigtund in Strömunrsrichtung auf
der Skizze 2 unterhalb der Elektrodensysteme in die lonisationskammeF.(Skizze 2)
geleitet wird; Die Steuerleitung S dient insbesondere der automatischen lntensitätssteuerunr::zw.
-Regelung der lonisationskammer. Die Ausgleichleitung A soll dagegen insbesondere
größere Temperaturdifferenzen im Bereich der t#ischzone am Fischsystem 1 in Skizze
1 der Reaktionskammer ausgleichen. Beim Mischsystem 1 Skizr- 1 wird zwischen
dem im Zentrum eintretenden heißen Abgasstrom des Verbrennungsmotors und
der außen vom Luftmantel 5 eintretenden Luft eine dynamische Gasglocke aus kühleren
Abzasen von der Ausgleichleitung A gebildet. Dies trägt auch dazu bei, daß keine
unerwünschten chemischen Nebenreaktionen auftreten. Die dynamische Gas -Blocke der
Gase aus der Ausgleichleitung A kann auch bei Bedarf im-Zentrum oder außen im Mischsystem
1 gebildet werden. Die kühleren Abgase, die durch die Ausgleichleitung A strömen,
erfahren in der Ausgleichleitung A, insbesondere wenn elektrostatische Aufladungen
ausgenutzt werden, chemische und physikalische, erhebliche Veränderungen: .teuerleitung
S
und jiusF-,leichleitung A können mit dem Auspuffrohr zusammen ein konzentrisches
Rohrsystem bilden mit innenliuf-zendem Auspuffrohr, woraus die Steuerleitung J abgezweigt
wird.
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Die cr3emische keaktionsfreudigkeit von Gasen, insbesondere von Luft
und Verbrennuagsabgasen, kann auch durch elektrostatische Aufladung weiter verbessert
werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dal. die Gase durch einen oder mehrere
Körper aus geeigneten Stoffen mit ausreichender wirksamer Oberfläche, z.B. Leitungssysteme
aus Glas, Kunststoffen oder Gummi oder anderen Stoffen, -°eleitet werden.
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Für Verbrennunrsmotore kann unabhängig von der in Ausführungsbeispiel
'I beschriebenen Anlage die Ionisatinns.kammer (Skizze 2) mit oder ohne Abweichungen
in den zum 1,Iotor-n:eleiteten Verbrennungsluftstrom ranz oder teilweise (Teilluftstrom)
rzeschaltet werden. Dabei kann auch d&fe Steuerleitung S mit übernommen werden.
Die elektrische, bekannte Hochspannungsanlage (z.B. ganze oder teilweise Transistorenzündanlage)
kann verwendet werden, jedoch auch die motorische elektrische Zündanlaze, soweit
dies elektrisch möglich ist: (Leistungsr-renzen!) Auch hier kann die elektrostatische,
beschriebene Aufladung zur Unterstützung der Ionisierung herangezogen werden.
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Diese Anlage kann auch sinngemäL angewendet werden bei Rotationskolbenmotoren,
Gasturbinen, Strahltriebwerken, Raketenmotoren (soweit Gau- bzw. gasförmige
Sauerstoffzufuhr zur Brennkammer erfolgt), Verbrennungsgeräten für Heizzwecke: sowie
für Brennstoffzellen, soweit diese mit Luft oder gasförmigen Sauerstoff auf der
Gxydationsseite arbeiten.
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Auf dem gewerblichen Anwendungsgebiet der Oxydations- bzw. Verbrennungstechnik,
insbesondere fier gasförmige Cxyda-tionsmittel, Verbrennungsmotoren aller Bauweisen,
Verbrennungseinrichtungen für Heizzwecke und Brennstoffzellen kann diese Erfindung
eingesetzt werden. Auch Heiz- bzw. Industrieabgase können durch diese Erfindung
im sinne der Abgasentgiftung günstig beeinfluf!t werden wie Abgase von Verbrennungsmotoren.
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Der wesentliche Fortschritt, der durch Anwendung dieser Erfindung
erzielt werden kann, liegt in folgenden Fakten: 1. Verbesserung der Wirkungsgrade
von Oxydations- bzw. Verbrennungsvorgängen.
2. Wirksame Abgasentgiftung,
insbesondere hinsichtlich der Verminderung von Kohlenwasserstoffen, Kraftstoffresten,
Wasserstoff, Kohlenstoff, Ruß, Kohlenmonoxyd, Stickoxyden, Blei und Beioxyd, Schwefel
und Schwefeloxyd, bzw. Eisen oder Eisenoxyd u.a. - für Abgase von Verbrennungsmotoren,
Heizgeräten und Industrieabgasen.
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3. Erweiterung der Temperaturbereiche für axydations- bzw. Verbrennungsvorgänge,
insbesondere für Kohlenwasserstoff-bzw. Kohlenstoffreaktionen mit Luft, bzw. Sauerstoff.
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Die Erfindung eignet sich auch allgemein für die Verbesserung der
Wirkungsgrade von chemischen Gasreaktionen.