DE2101643A1

DE2101643A1 - Reaktor

Info

Publication number: DE2101643A1
Application number: DE19712101643
Authority: DE
Inventors: Tomoo Kure Hiroshima Tadocoro (Japan) P
Original assignee: Toyo Kogyo Co Ltd , Hiroshima (Ja pan)
Priority date: 1970-01-14
Filing date: 1971-01-14
Publication date: 1971-10-07
Also published as: FR2075562A5; US3703083A; DE2101643C3; DE2101643B2; CA933758A; GB1341854A; JPS4844684B1

Description

PATENTANWÄÜ.T¹=

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN

DR.M. KÖHLER DIPL-ING. C GERNHARDT 21 01

MÖNCHEN HAMBURG TELEFON: 55 54 75 8000 MD NCHEN 15, TELEGRAMME: KARPATENT NUSSBAUMSTRASSE 10

14. Januar 1971 W. 40306/71 - Dr,Ko/G

Toyo Kogyo Co.,Ltd., Aki-gun Hiroshiraa-ken, Japan

Reaktor

Erfindungsgegenstand ist ein Reaktor zur Reinigung von Abgasen in einem Abgassystem eines Innenverbrennungsmotores, der eine innere, die Reaktionskammer bildende Schale und eine äußere, die innere Schale durch einen adiabatischen Raum umgebende Schale und Leitungseinrichtungen zum Einlaß und Auslaß, die senkrecht zueinander sind, zur Absorption der Wärmeexpansion der.inneren Schale enthält, wobei eine Rohreinrichtung so angebracht ist, daß die Innenschale so an der äußeren Schale getragen wird, daß die Ihnenschale in axialer Richtung der Rohreinrichtung gleiten kann, während die andere.Rohreinrichtung so gebaut ist, daß sich die Innerischale in axialer Richtung und in einer Richtung senkrecht zur Achse der anderen Rohreinrichtung bewegen kann, und die eine Einrichtung zur Fixierung der inneren Schale an der äußeren Schale durch Fixierung an einer Stelle der Innenschale zur Vermeidung der Vibration und des Geräusches der Innenschale enthält·

Die Erfindung befaßt sich mit einem Reaktor zur Reinigung von Abgasen in einem Abgassystem eines Innenver-

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brennungsmotores, wobei der Reaktor eine innere Schale, die die Reaktfonskammer bildet,und eine äußere Schale, die die innere Schale durch einen adiabatischen Raum umgibt, enthält und befaßt sich insbesondere mit Einrichtungen zum luftdichten Abschluß zwischen der Reaktionskamraer und dem adiabatischen Raum, wobei die Wärmeexpansion der inneren Schale durch die Wärme des Abgases selbst und durch die in der Reaktionskammer gebildete Verbrennungswärme absorbiert wird, wobei die Einrichtung ein Bauteil zur Vermeidung der Vibration und des Geräusches der inneren Schale besitzt.

Es is.t allgemein bekannt, daß der Aufbau eines Reaktors zur wirksamen Reinigung eines Abgases bevorzugt aus einer mehrschichtigen, Abstände auf v/eisenden Wand, die einen adiabatischen Raum oder eine Zone bildet, anstelle einer einschichtigen Wand gebildet ist und daß, falls ein adiabatisches Isoliermaterial den adiabatischen Raum füllt, die V/irksamkeit erhöht werden kann. In einem derartigen Reaktor nimmt die Temperatur der Reaktionskammer des Reaktors auf Grund der Wärme des Abgases selbst und der in der Reaktionskammer des Reaktors gebildeten Verbrennungswärme sehr stark zu. Deshalb ist, da die Reaktionskammer durch den adiabatischen Raum oder ein diesen Raum füllendes aänbatisches Material umgeben ist, die Temperaturdifferenz zwischen der inneren und der äußeren Schale äußerst groß, so daß die Differenz der Wärmeausdehnung zwischen der inneren und der äußerten Schale ebenfalls äußerst groß ist.

Falls die eine große Wärmeausäehnung erleidende innere integrierend mit der äußeren Schale verbunden ist, die kaum eine Wärmeexpansion ergibt, oder zu einem Glied zur

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Fixierung des Reaktors an dem Körper des Ihnenverbrennungsmotores, ergeben sich bei der inneren Schale große Innenspannungen, da die Wärmeexpansion der Innenschale beschränkt ist, so daß Risse in dem Teil mit großer Spannungskonzentration auftreten können, wodurch die Dauerhaftigkeit des Reaktors nachteilig beeinflußt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in einem Reaktor, welcher zur Reinigung des Abgases eines Ihnenverbrennungsmotores dient, unter Vermeidung der vorstehenden Nachteile der üblichen Reaktoren. Weiterhin wird die Reaktor-.dichtung zwischen dem adiabatischen Raum und der Reaktor— kammer unabhängig von der Wärmeausdehnung der Innenschale aufrechterhalten«

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in einem Reaktor, der Rohreinrichtungen für den Einlaß und Auslaß hat, die senkrecht zueinander angebracht sind, wobei die Innenschale so an der äußeren Schale getragen wird, daß cfe Innenschale dicht in axialer Richtung der Rohreinrichtung gleiten kann, während die andere Rohreinrichtung so aufgebaut ist, daß die Innenschale sich in axialer Richtung und in Richtung senkrecht zur Achse der anderen Rohreinrichtung bewegen kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in einem Reaktor, bei dem eine Stelle der Ihnenschale hinsichtlich der äußeren Schale zur Vermeidung der Vibrierung und des Geräusches der Innenschale auf Grund des D_ruckes des Abgases fixiert ist.

V/eitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, worin

Fig. i ein seitlicher Schnitt einer Ausführungsform eines Reaktors gemäß der Erfindung,

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Pig. 2 einen Längsschnitt des R_eaktors entlang Linie II-II der Fig. 1, und

Fig. 3 einen seitlichen Schnitt an einer wesentlichen Stelle gemäß der Erfindung

zeigen.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird an-' hand der Fig. 1 und 2 beschrieben. Die Bezugsziffer 1 zeigt einen Reaktor, der eine Innenschale, die die Reaktionskammer 2 bildet, und eine äußere Schale 5, die die Außenseite der Innenschale 3 durch einen adiabatischen Raum 4· umgibt, enthält. Die Innenschale 3 besteht aus einer oberen Innenschale Ja und einer unteren Innenschale 3b und Zapfen 6 und einem Schai'trohr 8, das eine Abgasöffnung 7 bildet, die an den beiden Außenseitenenden fixiert ist. Die äußere Schale 3 besteht aus einer oberen äußeren Schale 5a und einer unteren äußeren Schale 5^D und einer Drehwelle 9 und einem Abgasrohr 10, das an beiden Innenenden zur Haltung der Innenschale 3 fixiert ist. Da der Zapfen 6 und die Drehwelle 9 und das Wellenrohr 8 und das Abgasrohr 10 im Singriff gleitbar miteinander getragen werden, kann die Innenschale 3 in axialer Richtung des Wellenrohres 8 in der äußeren Schale 5 expandiert und kontrahiert werden. Das verbrannte Gas wird zu dem Abgasrohr zum Durchgang durch das Schaftrohr 8 abgegeben. Weiterhin ist der adiabatische Raum 4-, der zwischen der äußeren Schale 5 und der Innenschale 3 gebildet ist, erforderlichenfalls durch ein Wärmeisolierma'terial gefüllt. Die Innenschale 3 weist eine erste Öffnung 11 und eine zweite Öffnung 12 für den Einlaß und Auslaß des Abgases auf. Das Wellenrohr 8 ist an der Innenschale 3 an der ersten Öffnung 11 fixiert, jedoch kann die Innenschale 3 auf

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dem Wellenrohr 8 an der ersten Öffnung 11 gleiten, so daß das Weüenrohr an der äußeren Schale 5 fixiert ist. Die innere Schale 3 fixiert das innere Ende eines Rohres 13, das sich durch die äußere Schale 5 an der zweiten Öffnung 12 erstreckt. Sine Öffnung 14 der äußeren Schale ist an einer Stelle entsprechend der zweiten Öffnung 12, die an der Ihnenschale 3 vorliegt, so angebracht, daß es größer als der Außendurchmesser des Rohres 13 ausgebildet ist, so daß die Bewegung des Rohres 13 hierdurch nicht beschränkt wird. 15 stellt eine Hilfsgrundlage im Raum mit dem Rohr 13 dar, so daß die Bewegung des Rohres 13 nicht begrenzt ist und 16 stellt einen an der äußeren Schale 5 ™ zur Einrichtung des Reaktors 1 an dem Motorblock befestigten Flansch dar. 17 bezeichnet ein zylindrisiies Dichtungsbauteil, welches eine Scheibenoberfläche 18 enthält, die dichtend und gleitbar zwischen der Hilfsgrundlage 15 und dem Plansch 16 liegt. Dieses Dichtungsbauteil 17 besteht aus einer Öffnung 19, die dem äußeren Umfang des Rohres 13 entspricht, mit dem es gleitend und dichtend im Eingriff mit dem Rohr 13 ist. Dieses Dichtungsbauteil 17 kann aus einer Platte lediglich der Scheibenoberfläche 18 bestehen. Somit sind die Scheibe 18 des Dichtungsbauteiles 17 und die Innenumfangsoberfläche der Öffnung 19 so konstruiert, daß der Raum mit der Hilfs- S grundlage 15 , dem Flansch 16 und dem Rohr 13 mit deren äußeren Umfangsoberflächen jeweilig sehr klein gebildet sind, so daß das Abgas nicht in den Wärmeisolierraum 4-eintreten kann.

Mit 20 ist ein inneres Rohr bezeichnet, das eine Leitung in Verbindung mit der Reaktionskammer 2 und dem Maschinenblock durch das Rohr 13 ergibt. Dieses Innenrohr

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20 ist in den Flansch 16 so eingesetzt, daß der Plansch an dem Motorblock fixiert ist, so daß es an dem Block fixiert wird. Das Innenrohr 20 hat einen kleineren Außendurchmesser als den Innendurchmesser des Rohres 13, so daß die Bewegung des Rohres 13 nicht beschränkt wird₀ D"a das Inneirohr 20 als Leitung mit einheitlichem Quer-' schnitt von dem Motorblock bis zur Reaktionskammer 2 gebaut ist, senkt es den Abgaswiderstand des Abgases. Da das Innenrohr 20 hinsichtlich des Wärmewiderstarides getrennt von dem Reaktor behandelt v/erden kann, v/erden dessen Kosten erniedrigt. Da weiterhin das Innenrohr 20 als doppelte Schicht beim Durchgang zu der Reaktionskammer 2 mit dem Rohr 13 verwendet wird, wird das Verhalten des Reaktors 1 verbessert. Mit 21 ist eine Tragplatte bezeichnet, die allgemein zwischen den beiden Rohren 13 angebracht ist, deren Mittelteil an der inneren Oberfläche des Flansches 16 durch eine Schraube 20 fixiert ist und deren Ende gleichzeitig an der äußeren Oberfläche der oberen Innenschale 3a fixiert ist. Da die Innenschale 3 gleitbar hinsichtlich der äußeren Schale 5 durch den Zapfen 6 und das V/ellenrohr 8 getragen wird, kann die Tragplatte 21 die Vibrierung des Mobors, den dynamischen Druck des Abgases und die Erzeugung des Geräusches auf Grund der Verbrennung des Abgases in der Verbrennungskammer 2 Verhindern. Bevorzugt wird diese Tragplatte 21 an einer Stelle angebracht, die praktisch nicht durch die Expansion und Kontraktion der Innenschale 3 beeinflußt wird,beispielsweise am Mittelteil der beiden Rohre 13 wie bei dieser Ausführungsform,und falls ein flexibles Material verwendet wird, ist es weiterhin zur Absorption der Expansion und Kontraktion der Innenschale 3 wirksam.

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Bei dieser Ausführungsform ist das Dichtungsbauteil dicht und gleitend durch den Flansch 16 an der äußeren Schale 5 und der Hilfsgrundlage 15 fixiert, so daß das Rohr 13 dicht und gleitend in das Dichtungsbauteil 17 eingesetzt ist, so daß das innere E_nde des Rohres 13 an der Innenschale 3 fixiert ist, V/eiterhin . sind der Zapfen 6 und das Wellenrohr 8 gleitend und dichtend in der äußeren Schale 5 getragen. Falls deshalb die Innenschale 3 erhitzt wird und in einer Richtung senkrecht zur Achse des Rohres 13 auf Grund der im Abgas selbst

enthaltenen Wärme und der Verbrennungswärme expandiert wird, wird das Rohr 13, das an der Innenschale 3 und dem Dichtungsbauteil 17 und dem Wellenrohr 8 fixiert ist, dicht zwischen der Reaktionskammer 2 und dem adiabatischen Raum 4- in der Richtung senkrecht zur Achse zusammen mit der Innenschale 3» die sich dadurch bewegen kann, gehalten. Falls die Innenschale 3 und das Rohr 13 sich in axialer Richtung des Rohres 13 expandieren, wird das Rohr 13 unter dichter Bewegung zwischen der Reaktionskammer 2 und dem adiabatischen Raum in axialer Richtung gehalten, da das Rohr 13 gleitend in dem Dichtungsbauteil 17 eingesetzt ist.

Die Scheibenoberfläche 18 des Dichtungsbauteils 17 kann dicht und gleitend zwischen dem Motorblock und der äußeren Schale 5» beispielsweise zwischen der äußeren Schale 5 und dem Flansch 16, zwischen dem Flansch 16 und dem Motorblock, zwischen dem Flansch 16 und dem Flanschteil des Innenrohres 20 eingesetzt sein. Selbst wenn deshalb das Innonrohr 20 und die Hilfsgundlage beispielsweise weggelassen werden, ist das Dichtungsbauteil 17 dichtend und gleitend zwischen der äußeren Schale 5 und

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dem Flansch 16 eingesetzt, so daß die Aufgaben und Wirksamkeiten gemäß der Erfindung erreicht werden»

Bei dieser Ausführungsform besteht der Einlaß aus dem Rohr 13 und der Auslaß aus dem Wellenrohr 8, Jedoch können diese hinsichtlich des Aufbaus umgekehrt werden, wobei die gleiche Wirkung erzielt wird. Deshalb expandiert sich, wie vorstehend geschildert, die Innenschale 3 in der Richtung des Zapfens 6 und das Wellenrohr 8 an einer Grenzfläche allgemein zwischen dex" Ihnenschale 3 und den zwei Rohren 13, 13· In diesem Fall kann sich das an der oberen Ihnenschale Ja fixierte Rohr 13 am inneren Ende desselben in der axialen Richtung und in einer Richtung senkrecht zur Achse bewegen,und deshalb kann sich die Innenschale frei expandieren und kontrahieren, ohne daß es eine Begrenzung gibt. Aus diesem Grund können keine Risse in der Innenschale 3 und der äußeren Schale 5 wie bei den üblichen Ausführungsformen auftreten, so daß sich eine bemerkenswerte Verbesserung der Beständigkeit des R_eaktors ergibt. Da weiterhin die Innenschale 3 an dem Flansch 16 oder der äußeren Schale 5 an einer Stelle ohne Beeinflussung durch Expansion und Kontraktion der Innenschale 3 angebracht ist, erbringt sie die große Wirkung, daß die Erzeugung des Geräusches auf Grund von Vibrierung wegen des Motors, des dynamischen Druckes des Abgases und des Wiederverbrennens vermieden wird.

Falls die Innenschale 3 und die äußere Schale 5» die den Reaktorkörper bilden, in zwei obere und untere Teile unterteilt sind, die so gepreßt werden, daß die äußere Kante beispielsweise durch Schweißen miteinander fixiert wird, lassen sie sich leicht herstellen.

Weiterhin fixiert die Tragpatte 21 die obere Innenschale an dem Flansch; falls sie Jedoch an einer Stellung

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angebracht ist, wo die Expansion und Kontraktion der Innenschale 3 gering ist, kann Jede Stelle der Innenschale 3 hinsichtlich der äußeren Schale 5 fixiert werden.

Mit 23 ist als punktierte Linie eine Prallplatte zur Änderung der Strömung des Abgases gezeigt, so daß die Verweilzeit des Abgases in der Reaktionskammer erhöht wird, so daß die Verbrennungszeit des Gases in der Reaktionskaramer 2 langer wird und die Verbrennung des unverbrannten Bestandteiles verbessert wird. Falls diese Prallplatte 23 am Ende des Innenrohres 20 angebracht ist, kann m die StrSmung des Abgases variiert werden und der dynamische Druck des Abgases kann nicht direkt auf die Innenschale 3 einwirken, wodurch die Dauerhaftigkeit der Innenschale 3 noch weiterhin verbessert werden kann und gleichzeitig das Geräusch der Innenschal^ie 3 auf Grund des dynamischen Druckes verringert werden kann.

Eine zweite Ausführungsform wird nachfolgend anhand der Fig. 3 erläutert. Bei dieser Ausführungsform ist der Einlaßteil der ersten Ausführung geändert. Die sich von der ersten Ausführungsform unterscheidenden Gesichtspunkte liegen darin, daß das innere Ende des Rohres 13 nicht an der Öffnung 12 der Innenschale 3 fixiert ist, sondern gleitend und dicht hierin eingreift und daß das ™

Dichtungsbauteil 17 integrierend mit dem äußeren Ende des Rohres 13 fixiert ist. Deshalb ist die Scheibenoberfläche des Rohres 13 gleitend und dichtend zwischen dem Motorblock und der äußeren Schale 5 in ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsforra eingesetzt. Deshalb kann sich das Rohr 13 dichtend zusammen mit der inneren Schale 3 in gleicher V/_eise wie bei der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Expansion der Innenschale in einer Richtung

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senkrecht zur Achse des Rohres 13 bewegen. Falls sich die Ihnenschale 3 in axialer Richtung des Rohres 13 expandiert und kontrahiert, bewegt sich lediglich die Innenschale 3 dichtend entlang des äußeren Umfanp'es des Roin?es 13· Somit wird bei dieser- zweiten Ausführungsform der gleiche Effekt wie bei der ersten Ausführungsform erzielt.

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Claims

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Patentansprüche

Π.) Reaktor mit einer Innenschale, die eine Reaktionskammer bildet' und einer Außenschale, die die Außenseite der Innenschale durch einen adiabatischen Raum umgibt und die Ihnenschale trägt, so daß sich diese auf Grund der V/ärmeexpansion frei bewegt, und einem Einlaßdurchgang durch die äußere Schalte zur Einführung des Abgases in die Reaktionskammer und einem Auslaßdurchgang durch die äußere Schale zur Abgabe des Abgases aus der Reaktionskammer für die Reinigung des Abgases eines Innenverbrennungsmotores, ^

gekennzeichnet durch eine Einlaßrohreinrichtung, die den Einlaßdurchgang bildet, und eine Auslaßrohreinrichtung, die den Auslaßdurchgang bildet, wobei beide Rohreinrichtungen praktisch senkrecht zueinander angebracht sind, die Innenschale sich durch eine erste Öffnung zu einer der Rohreinrichtungen öffnet und an der äußeren Schale so getragen ist, daß sie axial zu einer der Rohreinrichtungen durch eine der Rohrei'nrichtungen gleitet und sich durch eine zweite Öffnung zu der anderen Rohreinrichtung unter gleichzeitiger Bewegbarkeit in axialer Richtung und in einer Richtung senkrecht hierzu zu der anderen Rohreinrichtung hinsichtlich der äußeren Schale öffnet und durch ein Bauteil zur Fixierung einer Stelle der Innenschale ^j

hinsichtlich der äußeren Schale.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschale an einem Ende an eine der Rohreinrichtungen der ersten Öffnung geschweißt ist und an dem anderen Ende integrierend mit einem Zapfen geschweißt ist, während die äußere Schale integrierend mit einem Trag-

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rohr und einer Drehwelle zum Eingriff der S_chaftwelle in das Tragrohr und des Zapfens in die Drehwelle zur Bewegung in axialer Richtung von Schaftrohr und Zapfen geschweißt ist,

5. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen äußeren Kanten der oberen und unteren Innenschalen integrierend unter Ausbildung der Innenschalen und die äußeren Kanten der oberen und unteren Außenschalen unter Bildung der Außenschale geschweißt sind.

4-. Reaktor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet", daß die andere Rohreinrichtung an der Innenschale an der zweiten Öffnung fixiert ist und ein dicht in axialer Richtung der Rohreinrichtung eingreifendes und gleitend eingreifendes Dichtungsplattenbauteil aufweist und die an dem Dichtungsplattenbauteil angebrachte Scheibenoberfläche gleitend und dichtend zwischen der äußeren Schale und dem Block oder dem Abgasrohr des Innenverbrennungsmotores in axialer Richtung in einer Richtung senkrecht zur Achse der Rohreinrichtung eingesetzt ist.

3o Reaktor nach Anspruch 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die andere Rohreinrichtung dichtend und gleitend an der Innenschale in der zweiten Öffnung eingreift und eine Scheibenoberfläche aufweist, v/elche dichtend zwischen der äußeren Schale und dem Block oder dem Abgasrohr des Innenverbrennunr;smotores und gleitb_ar in senkrechter Richtung zur Achse der anderen Rohreinrichtung¹ eingesetzt ist und die eine Rohreinrichtung an

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der inneren Schale fixiert ist und an der äußeren Schale gleitend.und dichtend in axialer Richtung der einen Rohreinrichtung getragen wird.

6. Reaktor nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die andere Rohreinrichtung aus zwei Rohren besteht, vrobei beide Rohre an der zweiten Öffnung . der Innenschale befestigt sind und beide Rohre ein Dichtungsplattenbauteil, das in axialer Richtung der beiden Rohre

selbst gleitend ist, auf v/eisen, wobei die Scheibenober- m

fläche des Dichtungsplattenbauteils zwischen der äußeren Schale und dem Block oder dem Abgasrohr des Innenverbrennungsmotores in einer Richtung senkrecht zur Achse der beiden Rohre gleitend und dichtend eingesetzt ist und ein Plattenbauteil zur Fixierung der Innenschale hinsichtlich der äußeren Schale zwischen beiden Rohren vorliegt, das an der Innenschale fixiert ist.

7. Reaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Rohreinrichtung an der inneren Schale an der ersten Öffnung fixiert ist und an der äußeren Schale gleitend und dichtend in axialer Richtung zur Rohreinrichtung getragen wird_o m

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