DE2129980A1 - Post-oxidation device for exhaust gases - Google Patents

Post-oxidation device for exhaust gases

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Description

Veikko Rahikka in Helsinki (Finnland)Veikko Rahikka in Helsinki (Finland) Nachoxydationsvorrichtung für AbgasePost-oxidation device for exhaust gases

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nachoxydationsvorrichtung für Abgase, insbes. von Brennkraftmaschinen, der die Abgase unter Überdruck zugeleitet werden und in der sie eine Wirbelbewegung erfahren.The invention relates to a post-oxidation device for exhaust gases, especially from internal combustion engines, to which the exhaust gases are fed under excess pressure and in which they are a Experience vortex motion.

Es sind Abgasreinigungsvorrichtungen bekannt, bei denen die Abgase durch mit geeigneten Chemikalien gefüllte Tanks hindurchgeleitet werden. Diese Chemikalien sind naturgemäß innerhalb kurzer Zeit gesättigt, wonach die Tanks oder zumindest die in ihnen enthaltenen Chemikalien ausgewechselt werden müssen. Diese Tatsache macht solche Vorrichtungen recht kostspielig und unpraktisch. Exhaust gas cleaning devices are known in which the exhaust gases are passed through tanks filled with suitable chemicals will. These chemicals are naturally saturated within a short time, after which the tanks or at least the in chemicals contained in them must be replaced. This fact makes such devices quite expensive and impractical.

Darüber hinaus sind Vorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt, bei denen durch Zusatz von Sauerstoff zu den in einer raschen Wirbelbewegung befindlichen Gasen eine teilweise Oxydation des Kohlenmonoxyds erreicht wird. Das resultierende KohlendioxydIn addition, devices of the type mentioned are known in which by adding oxygen to the in a Rapid vortexing of the gases a partial oxidation of the carbon monoxide is achieved. The resulting carbon dioxide

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109852/1396109852/1396

- ar- - ar-

ist zwar ungiftig, doch sind diese Vorrichtungen recht empfindlich und erfordern für ihre richtige Arbeitsweise eine sehr genaue Einstellung und Anpassung an die Betriebszustände der betreffenden Haschine.while non-toxic, these devices are quite delicate and require a very precise setting and adaptation to the operating conditions of the relevant for their correct operation Machine.

Aufgabe der Erfindung ist es, hier eine Verbesserung herbeizuführen, d. h. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher eine noch vollständigere Oxydation in wirtschaftlicherer Weise erreicht wird.The object of the invention is to bring about an improvement here, d. H. to create a device of the type mentioned, in which an even more complete oxidation in more economical way is achieved.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung aus zwei Kammern besteht, von denen die eine eine ™ zyklonartige Wirbelkammer ist, der die Abgase durch einen oder mehrere Eintrittsstutzen im wesentlichen tangential zugeleitet werden und die in ihrer Mitte auf einer Seite eine Lufteintrittsöffnung und auf der gegenüberliegenden Seite einen Austrittsstutzen aufweist, über den sie mit der zweiten Kammer, einer Brennkammer, in Verbindung steht, in welcher die aus der ersten Kammer eintretende Gasmischung, beispielsweise unter Vermittlung von Zündelektroden, verbrannt wird und an die sich ein Abgasrohr anschließt.According to the invention, this object is achieved in that the device consists of two chambers, one of which ™ is a cyclonic swirl chamber that circulates the exhaust gases through an or several inlet nozzles are fed essentially tangentially and an air inlet opening in their center on one side and on the opposite side has an outlet nozzle, via which it connects to the second chamber, one Combustion chamber, in communication, in which the gas mixture entering from the first chamber, for example through intermediation of ignition electrodes, is burned and to which an exhaust pipe is connected.

Eine solche Vorrichtung hat noch dazu den Vorzug, daß sie zugleich einen wirksamen Schalldämpfer darstellt.Such a device also has the advantage that it at the same time represents an effective silencer.

In der Wirbelkammer, die vorzugsweise im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist, erhalten die eingeleiteten Abgase eine sehr rasche Drehbewegung, bei der sie bis zu etwa 15000 Umdrehungen pro Minute vollführen können. Diese Bewegung ruft auf Grund innerer Reibung eine merkliche Temperaturerhöhung hervor. In den im Inneren des Wirbels, d. h. in der Mitte der Wirbelkammer auftretenden Unterdruckbereich wird durch die Lufteintrittsöffnung Luft angesaugt, die sich mit den Abgasen bereits unter Einleitung der Oxydation mischt. Das Gas-Luft-Gemisch gelangt durch den Austrittsstutzen der Wirbelkammer in die Brennkammer, wo die Wirbelbewegung nachläßt und, ggf. mit Hilfe der Zündelektroden, ein sehr weitgehender Ausbrand erfolgt.In the vortex chamber, which is preferably substantially disk-shaped is designed, the introduced exhaust gases receive a very rapid rotary motion, during which they rotate up to about 15,000 per minute. This movement causes a noticeable increase in temperature due to internal friction. In the inside of the vortex, i.e. H. in the middle of the vortex chamber Occurring negative pressure area is sucked in through the air inlet opening, which is already with the exhaust gases mixes with initiation of oxidation. The gas-air mixture arrives through the outlet nozzle of the vortex chamber into the combustion chamber, where the vortex movement subsides and, if necessary, with the help of the Ignition electrodes, a very extensive burnout takes place.

109852/ 1396109852/1396

In Rahmen der Erfindung ist ββ auch möglich, durch mindestens eine zusätzliche Lufteintrittsöffnung vermittels der Saugwirkung der aus der Wirbelkammer übertretenden Gasmischung noch zusätzliche Luft in die Brennkammer einzusaugen. Hierdurch läßt sich eine noch weitere Verbesserung des Ausbrandes erzielen. Ferner ist es möglich, den Querschnitt des Austrittsstutzens dem Gasdurchsatz anzupassen, derart daß er sich vergrößert, wenn der Gasdurchsatz infolge Beschleunigung der Maschine zunimmt.In the context of the invention, ββ is also possible by at least an additional air inlet opening by means of the suction effect of the gas mixture escaping from the vortex chamber to suck in additional air into the combustion chamber. A further improvement in the burnout can be achieved in this way. Furthermore, it is possible to adapt the cross section of the outlet connection to the gas throughput so that it increases when the gas throughput increases due to the acceleration of the machine.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind nachfolgend zwei Ausführungsbeispiele derselben an Hand der Figuren beschrieben. Es zeigtTo further explain the invention, two exemplary embodiments thereof are described below with reference to the figures. It shows

Fig. 1 eine schematische Stirn- und Seitenansicht einer ersten Ausführungsform undFig. 1 is a schematic front and side view of a first embodiment and

Fig. 2 in ebensolcher Darstellung eine zweite Ausführungsform der Erfindung. 2 shows a second embodiment of the invention in the same representation.

In beiden Figuren ist mit 1 eine Wirbelkammer bezeichnet, der die Abgase aus der Brennkraftmaschine oder dergl. durch einen Eintrittsstutzen 2, der düsenförmig gestaltet sein kann, tangential zugeführt werden. Die Wirbelkammer besteht aus einem scheibenförmigen Rotationskörper, der beispielsweise als Tiefziehteil aus Blech geformt ist. In das Zentrum des Gaswirbels wird durch eine in der Mitte der Wirbelkammer vorgesehene Lufteintrittsöffnung 3 Luft, ggf. in Verbindung mit zusätzlichen Stoffen, eingesaugt. Hier bereits setzt die Oxydation der Abgase ein. Die entstehende Gasmischung tritt durch einen Austrittsstutzen 4 der Wirbelkammer auf der der Öffnung 3 gegenüberliegenden Seite in eine Brennkammer 5 über, an die sich ein Abgasrohr 6 anschließt. In der Brennkammer 5 wird die Gasmischung, ggf. unter Vermittlung von Zündelektroden 7, gezündet und erfährt einen sehr weitgehenden Ausbrand.In both figures, 1 denotes a swirl chamber, which the exhaust gases from the internal combustion engine or the like. Through an inlet nozzle 2, which can be designed in the form of a nozzle, can be fed in tangentially. The vortex chamber consists of one disk-shaped body of revolution, for example as a deep-drawn part is formed from sheet metal. Into the center of the gas vortex is through an air inlet opening provided in the middle of the vortex chamber 3 Air, possibly in connection with additional substances, sucked in. The oxidation of the exhaust gases already starts here a. The resulting gas mixture passes through an outlet nozzle 4 of the vortex chamber on the one opposite to the opening 3 Page into a combustion chamber 5, to which an exhaust pipe 6 is connected. In the combustion chamber 5, the gas mixture is possibly with the mediation of ignition electrodes 7, ignited and undergoes a very extensive burnout.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 weist darüber hinaus um den Austrittsstutzen 4 herum weitere Lufteintrittsöffnungen, 8, auf, durch die zur weiteren Vervollständigung des AusbrandesThe embodiment according to FIG. 2 also has further air inlet openings, 8, on, through which to further complete the burnout

1 0 9 8 S 2 / 1 3 9 6 r -4-1 0 9 8 S 2/1 3 9 6 r -4-

mm ^^ «a mm ^^ «a

noch zusätzliche Luft in die Brennkammer eintreten kann. Desweiteren ist der Durchtrittsquerschnitt des Austrittsstutzens 4 mit Hilfe eines konischen Ventilgliedes 9 in gewissen Grenzen veränderlich. Das Ventilglied 9 ist am Ende einer Stange 10 angebracht mit der es entgegen der Kraft einer Druckfeder 11 jenseits der Wirbelkammer 1 in dem Maße in Axialrichtung verschiebbar ist, in dem sich der Gasdurchsatz in dem Austrittsstutzen 4 vergrößert. Hierdurch vermögen sich die Arbeitsbedingungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einfache Weise den verschiedenen Lastzuständen der Haschine, wie z. B. Leerlauf, Vollast oder Teillast, anzupassen.additional air can still enter the combustion chamber. Further is the passage cross section of the outlet 4 with the help of a conical valve member 9 within certain limits changeable. The valve member 9 is attached to the end of a rod 10 with which it acts against the force of a compression spring 11 beyond the swirl chamber 1 is displaceable in the axial direction to the extent that the gas throughput in the outlet nozzle 4 increases. This enables the working conditions the device according to the invention in a simple manner the various load conditions of the machine, such. B. idling, Full load or part load.

- Die Innenwand der Brennkammer, wie übrigens auch die Oberfläche des Ventilglieds 9,kann eine geeignete Beschichtung aufweisen, die Stoffe einschließt, welche die gewünschten chemischen Reaktionen begünstigen, d. h. als Katalysatoren wirksam sind, wie z. B. Bauxitschwamm, Aluminiumschwamm, Platinschwamm oder dergl..- The inner wall of the combustion chamber, as well as the surface of the valve member 9, can have a suitable coating, includes the substances that promote the desired chemical reactions, d. H. are effective as catalysts, such as z. B. bauxite sponge, aluminum sponge, platinum sponge or the like.

Der Lufteintrittsöffnung 3, wie ggf. auch den Lufteintrittsöffnungen 8, kann die Luft durch das Kurbelgehäuse der Maschine hindurch zugeführt werden, wodurch Brennstoffdämpfe wie auch Abgasschwaden von dort abgesaugt werden können.The air inlet opening 3, as well as the air inlet openings, if applicable 8, the air can be fed through the crankcase of the engine, creating fuel vapors as well Exhaust gas vapors can be extracted from there.

Der Austrittsstutzen 4 der Wirbelkammer ist zur Brennkammer fe hin etwa konisch verjüngt, wodurch er eine Art Düse bildet. Dies hat sich für eine optimale Arbeitsweise der Vorrichtung als günstig erwiesen. In der Brennkammer 5 hingegen ffadet eine Expansion statt, wodurch der Gasstrom verzögert und damit die Verbrennung begünstigt wird. Diese Verzögerung hat desweiteren eine bessere Überleitung der Wirbelbewegung in eine Linearbewegung innerhalb des Abgasrohres 6 zur Folge.The outlet nozzle 4 of the vortex chamber tapers approximately conically towards the combustion chamber fe, whereby it forms a type of nozzle. this has proven to be favorable for an optimal operation of the device. In the combustion chamber 5, however, a fades Expansion takes place, as a result of which the gas flow is delayed and thus combustion is favored. This delay also has a better transition of the vortex movement into a linear movement within the exhaust pipe 6 result.

Wie gesagt, stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung zugleich einen wirksamen Schalldämpfer für die betreffende Brennkraftmaschine dar, indem deren Abgasstrom in der Wirbelkammer 1 gezwungen ist, einen langen Weg zu beschreiben, bevor er zum Ab-As I said, the device according to the invention represents at the same time an effective silencer for the internal combustion engine in question by forcing its exhaust gas flow into the swirl chamber 1 is to describe a long way before it leads to

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1098S2/13961098S2 / 1396

gasrohr 6 gelangt. Bis dahin sind Druck und Schallwellen weit gehend abgebaut.gas pipe 6 arrives. Until then, pressure and sound waves are far dismantled going.

- Patentansprüche -- patent claims -

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Claims (1)

PatentansprücheClaims /1. Nachoxydationsvorrichtung für Abgase, insbes. von Brennkraft-V-^maschinen, der die Abgase unter Überdruck zugeleitet werden und in der sie eine Wirbelbewegung erfahren, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus zwei Kammern (1, 5) besteht, von denen die eine (1) eine zyklonartige Wirbelkammer ist, der die Abgase durch einen oder mehrere Eintrittsstutzen (2) im wesentlichen tangential zugeleitet werden und die in ihrer Mitte auf einer Seite eine Lufteintrittsöffnung (3) und auf der gegenüberliegenden Seite einen Austrittsstutzen (4) aufweist, über den sie mit der zweiten Kammer (5), einer Brennkammer, in Verbindung steht, in welcher die aus der ersten Kammer eintretende Gasmischung, beispielsweise unter Vermittlung von Zündelektroden (7), verbrannt wird und an die sich ein Abgasrohr (6) anschließt*/1. Post-oxidation device for exhaust gases, especially from internal combustion engines, to which the exhaust gases are fed under overpressure and in which they experience a vortex movement, characterized in that they consist of two chambers (1, 5) consists, of which one (1) is a cyclone-like swirl chamber to which the exhaust gases are fed through one or more inlet nozzles (2) essentially tangentially and which has an air inlet opening (3) in its center on one side and an outlet nozzle (4) on the opposite side, via which it connects to the second chamber (5), a combustion chamber, in which the gas mixture entering from the first chamber, for example with the help of ignition electrodes (7), is burned and to which an exhaust pipe (6) is connected * 2* Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn et , daß um den Austrittsstutzen (4) herum mindestens eine zusätzliche Lufteintrittsöffnung (8) vorgesehen ist.2 * Device according to claim 1, characterized in that at least one around the outlet nozzle (4) additional air inlet opening (8) is provided. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et , daß die Wirbelkammer (1) im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that g e k e η η ζ e i c h η et that the vortex chamber (1) is essentially disk-shaped. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Austrittsstutzen (4) düsenförmig gestaltet ist.4. Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the outlet nozzle (4) is designed nozzle-shaped. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt des Austrittsstutzens (4), etwa durch ein federbelastetes Ventil (9), in Abhängigkeit vom Gasdurchsatz veränderlich ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cross section of the outlet nozzle (4), for example through a spring-loaded valve (9), in Depending on the gas flow rate is variable. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß das Ventilglied (9) der Fora des Stutzenendes angepaßt und mittels einer durch den Stutzen hindurchtretenden Stange (10)6. Apparatus according to claim 5, characterized that the valve member (9) is adapted to the shape of the nozzle end and by means of a rod (10) passing through the nozzle axialbeweglich ist.is axially movable. 109852/1396 -7-109852/1396 -7- 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Innenwand der Brennkammer (5) und ggf. die Oberfläche des Ventilgliedes (9) mit einer die gewünschten chemischen Reaktionen begünstigenden katalytischen Beschichtung versehen ist.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the inner wall the combustion chamber (5) and possibly the surface of the valve member (9) with one of the desired chemical reactions favoring catalytic coating is provided. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Luft der bzw. den Lufteintrittsöffnungen (3, 8) durch das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine hindurch zugeleitet wird.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the air of the or the air inlet openings (3, 8) is fed through the crankcase of the internal combustion engine. 109852/1396109852/1396 LeerseiteBlank page
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