DE2160965A1

DE2160965A1 - Reaktor fur die Nachverbrennung der Auspuffgase eines Motors mit innerer Verbrennung

Info

Publication number: DE2160965A1
Application number: DE19712160965
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung P Antrag
Original assignee: Automobiles Peugeot SA
Current assignee: Automobiles Peugeot SA
Priority date: 1971-02-22
Filing date: 1971-12-08
Publication date: 1972-09-07
Also published as: GB1369628A; DE2160965B2; DE2160965C3; IT945421B; US3722221A; FR2127074A5

Description

62-17.978P(17.979H) 8. 12. 1971

AUTOMOBILES PEUGEOT. P a r i s (Frankreich)

Reaktor für die Nachverbrennung der Auspuffgase eines Motors mit innerer Verbrennung

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Verminderung der Umweltluft-Verschmutzung durch die Auspuffgase von Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung, insbesondere von Maschinen mit gesteuerter Zündung.

Die Erfindung betrifft insbesondere sogenannte "Nachverbrennungs"-Reaktoren, die in den Weg der Auspuffgase unmittelbar am Ausgang der einzelnen Zylinder oder der einzelnen Brennkammern eingeschaltet sind. Diese Reaktoren haben im allgemeinen mehrere konzentrische rohrförmige Wände, die eine gewisse Anzahl Räume begrenzen, und Verbindungskanäle zwischen den Räumen, die so eingerichtet sind, daß sie den Verbrennungsgasen zwischen ihrem Eintritt und ihrem Austritt einen wellenförmigen Weg aufzwingen. Ferner sind Mittel vorgesehen, welche Zusatzluft zuführen und die verunreinigenden Bestandteile wie Kohlen-

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monoxyd und unverbrannte Kohlenwasserstoffe sofort verbrennen.

Infolge der Wirkungsweise solchen Reaktors erleiden seine Bauteile sehr voneinander verschiedene Temperatur-Schwankungen ; denn die Wand des Innenraums, welche die vom Motor kommenden heißen Gase aufnimmt, erleidet weit größere Schwankungen als die Außenwand« Daraus entstehen hohe ^ Werkstoffbeanspruchungen und die Gefahr, daß die Bauteile, welche die einander benachbarten Wände zusammenhalten, brechen.

Man hat diesen schweren Nachteil schon dadurch zu beheben versucht, daß man die Innenwand und die Außenwand fest mit radialen Leitungen verband, die mit Spiel konzentrisch ineinander angeordnet und durch gemeinsame Befestigungsflansche an die Atispuff öffnungen der Zylinder angeschlossen waren. Diese Lösung ist jedoch teuer und beseitigt die durch Dehnungsunterschiede erzeugten Werkst offbeanspruchungen nicht genügend.

ψ Die Erfindung soll die oben erwähnten Nachteile beheben, indem sie eine Verbindung zwischen den verschiedenen Wänden schafft, die besonders einfach ist und freie Verschiebung aller Bauteile zuläßt.

Die Erfindung betrifft einen Reaktor für die Behandlung und insbesondere die Nachverbrennung der Auspuffgase eines Motors mit innerer Verbrennung, mit mehreren rohrförmigen konzentrischen Wänden, die mehrere miteinander

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verbundene Räume begrenzen, mit mindestens einer Eintrittsrohrleitung, die in einen dieser Räume mündet, und mit mindestens einer Austrittsrohrleitung, die von einem anderen der Räume ausgeht, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrischen Wände miteinander in einer zur Achse des Reaktors queren Ebene in von einem Wände-Paar zum anderen Wände-Paar gestaffelt angeordneten Befestigungspunkten fest verbunden und an ihren Enden durch Gleitführungen gehalten sind.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reaktors im Längsschnitt;

Fig. 2 dieselbe im Querschnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 dieselbe im Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 1;

Fig. k - 6 eine zweite Ausführungsforra in Schnitten entsprechend demjenigen der Fig. 1-3·

In der in Fig. 1-3 dargestellten ersten Ausführungsform hat der erfindungsgemäße Nachverbrennungs-Reaktor drei konzentrische rohrförmige Wände 1, 2 und 3 mit der Achse X-X,

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An die Außenwand 1 sind Hülsen 4 angeschweißt, die in Flanschen 5 enden, die an die Auspufföffnungen der Zylinder eines (nicht dargestellten) herkömmlichen Verbrennungsmotors
angeschlossen werden. Im Innern der Hülsen 4 sind Rohre 6
angeschweißt, die sich mit Spiel durch Öffnungen 7 und 8
der Zwischenwand 2 und der Innenwand 3 erstrecken.

In dem in Fig. 2 gezeigten Querschnitt durch die Mitte des Reaktors weist die Wand 1 Verformungen 9 auf, die radial einwärts gerichtet sind und an auswärts hervorstehenden Verformungen 10 der Wand 2 anliegen und zur Verbindung der beiden Wände 1 und 2 durch Schweißpunkte 11 dienen. In demselben Querschnitt sind radial einwärts gerichtete Verformungen 12 der Wand 2 und radial auswärts gerichtete Verformungen der Wand 3 angeordnet, an denen die Wände 2 und 3 durch Schweißpunkte 14 miteinander verbunden sind. Diese verschiedenen Verformungen sind durch Eindrücken erzeugt und können beliebige passende Form haben. Die Schweißpunkte 11 und 12
sind gegeneinander versetzt angeordnet, etwa auf den Ecken
zweier Quadrate, die gemeinsame Mitte haben, aber um 45
gegeneinander verdreht sind.

An jedem Ende ist die Wand 3 an ihrem Rand mit einem
Deckel 15 verschweißt, der einen zylindrischen Teil 15a
aufweist, der verschiebbar in einem Deckel 16 gelagert ist, welcher seinerseits an den Endrand der Außenwand 1 angeschweißt ist und einen zylindrischen Teil i6a besitzt. Ferner ist an jedem Ende die Z.wischenwand 2 zu radialen Vorsprüngen 17 verformt, mit denen sie im Innern der Wand 1
verschiebbar zentriert ist.

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Die konzentrischen Rohre 1, 2, 3 umschließen einen Innenraum I, einen Zwischenringraum II und einen Außenringraum III. Die Räume I und II sind·durch Öffnungen 18 der Wand 3 miteinander verbunden.

Die Außenwand 1 besitzt an ihrem unteren Teil eine Ausgangsöffnung 19» an die eine Leitung 20 für den Austritt der verbrannten Gase angeschlossen ist. Durch Öffnungen 21, die in jeder der Hülsen k angeordnet sind, kann in bekannter Weise Zusatzluft eingeführt werden, die die Nachverbrennung der Auspuffgase des Motors sichern soll.

Wie ersichtlich, ist die Wand 1 um die Hülse h herum so geformt, daß sie dort je eine Sicke 22 aufweist; diese Sicke erlaubt leichte Winkelversteilung der Hülse und erleichtert den Anschluß des Flansches 5 an den Motor und die Verformungen, die durch Dehnungen hervorgerufen werden.

Wenn der Motor arbeitet, folgen die Auspuffgase dem in Fig. 1 durch die Pfeile gezeigten Weg. Sie kommen aus den Brennräumen des Motors durch die Hülsen 6, strömen durch den Raum I, danach durch die Löcher 18 in den Ringraum II und von dort um die Enden der Zwischenwand 2 herum in den Raum III. Die Gase entweichen dann durch die Leitung 20. Wie außerdem gezeichnet, strömt ein Teil der in den Raum I eingeflossenen Gase durch die die Rohre 6 umgebenden Spalte 8 in den Raum II und danach in den Raum III. Der größte Teil der Gase jedoch folgt dem oben gezeichneten wellenförmigen Pfad. Die Nachverbrennungs-Reaktion erfolgt hauptsächlich im Innenraum 1 des Reaktors;

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dadurch wird die Wand 3 auf sehr hohe Temperatur erhitzt, während die weiter entfernte und von der Außenluft berührte Wand 1 niedrige Temperatur hat. Dadurch entstehen beträchtliche Dehnungsunterschiede zwischen den Wänden; aber diese können, da die Wände nur in der Mittel-Querebene aneinander befestigt sind, ohne Längs-Werkstoffbeanspruchung und, weil die in Fig. k erkennbare gestaffelte Anordnung der Schweißpunkte 11 und 14 eine gewisse Schwankung des Abstandes dieser Schweißpunkte von der Achse zuläßt, ohne Quer-Werks toffbeanspruchungen erfolgen. Der Umstand, daß zwischen den Rohren 6 einerseits und der Zwischenwand 2 und Innenwand 3 andererseits ein Spiel vorhanden ist, verhindert solche Beanspruchungen auch am Ort der Anschiußröhre»

Es verdient auch erwähnt zu werden, daß die Form der Deckel 15 und 16 drei Aufgaben erfüllt; erstens Abschluß an die Enden der Wände 1 und 3» zweitens Zentrierung der Wand 3 in der Wand 1, drittens Bildung eines Gaspolsters 23, das den Übergang zwischen der hohen Innentemperatur des Innenraumes und der wesentlich niedrigeren Temperatur der Umgebungsluft mildert und auch Wärmeverluste des Innenraumes, die die Ergiebigkeit der Verbrennung mindern würden, und ein allzu großes Temperaturgefälle in diesem Bereich vermeidet.

Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. k - 6 ist die allgemeine Anordnung die gleiche, jedoch mit dem Unterschied, daß die Befestigung zwischen den verschiedenen Wänden 31, 32, 33 in Mittel-Querschnitt nicht durch Vorsprünge, die durch Verformung der Wände gebildet sind, son-

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dem durch Hütchen 3k bewirkt ist, die auf die Wände aufgeschweißt und ebenfalls gestaffelt angeordnet sind. Diese Hütchen könnten natürlich durch einfache Füße von z. B. U- oder S-Form ersetzt werden.

Fig. k zeigt auch zusätzliche ringförmige Sicken 35 in der Wand 1. Diese Sicken verringern noch mehr die Beanspruchungen, die in der Wand in der Nähe der Hülsen "}6 durch die äußeren Anschlüsse mittels der Flanschen 37 entstehen könnten.

Auch diese zweite Ausführungsform hat dieselbe Wirkungsweise und dieselben Vorteile wie die erste, nämlich im wesentlichen Fehlen von Beanspruchungen durch Temperatur- und Dehnungsunterschiede, insbesondere dank der Art der Verbindung der konzentrischen Wände miteinander durch gestaffelt angeordnete Punkte, ferner dank dem zwischen den Einströmrohren einerseits und der Innenwand und der Zwischenwand andererseits vorgesehenen Spiel, weiterhin dank der gleitenden Führung zwischen den Enden der Wände und dank dem Vorhandensein von Gaspolstern an den genannten Enden.

Alle diese Merkmale wirken zum gleichen Ergebnis zusammen. Sie lassen sich übrigens auch in mancherlei Weise abwandeln, was die Form der einzelnen Bauteile, die Anzahl und Anordnung der Befestigungspunkte, deren Versetzung in Umfangsrichtung mehr oder weniger regelmäßig sein kann, ferner in der Form des Strömungsweges der behandelten Gase usw.

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Claims

Patentansprüche

Vj·) Reaktor für die Behandlung und insbesondere die Nachverbrennung der Auspuffgase eines Motors mit innerer Verbrennung, mit mehreren rohrförmigen konzentrischen Wänden, die mehrere miteinander verbundene Räume begrenzen, mit mindestens einer Eintrittsrohrleitung, die in einen dieser Räume mündet, und mit mindestens einer Austrittsrohrleitung, die von einem anderen der Räume ausgeht, dadurch gekennzeichne t , daß die konzentrischen Wände (1, 2, 3> 31» 32, 33) miteinander in einer zur Achse (X-X) des Reaktors queren Ebene in von einem Wände-Paar zum anderen Wände-Paar gestaffelt angeordneten Befestigungspunkten (11, 14) fest verbunden und an ihren Enden durch Gleitführungen (15 a» 16 a) gehalten sind.
2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede von zwei einander benachbarten Wänden mit vorspringenden, zur anderen Wand hin gerichteten Teilen (9, 10; 12, 13) versehen ist und die Wände an den Gipfeln dieser Vorsprünge aneinander befestigt sind.
3· Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wand angesetzte Teile (3^), z. B. Hütchen oder U- oder S-förmige Füße, trägt und die Befestigungspunkte auf diesen Teilen angeordnet sind.

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4. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 - 31 dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungspunkte auf den Ecken zweier Quadrate von gemeinsamer Mitte, aber gegeneinander im Winkel um 45 verdrehter Stellung angeordnet sind»
5. Reaktor nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungspunkte an den Ecken zweier gleichseitiger Dreiecke von gemeinsamer Mitte, aber gegeneinander im Winkel von 6O° verdrehter Stellung angeordnet sind.
6. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand (i) fest mit Rohrleitungen (4, 6) verbunden ist, die zum Anschluß an die Auspuffleitungen bestimmt sind und die sich mit Spiel durch Öffnungen (.7, 8) der oder jeder Innenwand erstrecken und in den Innenraum (i) münden.
7· Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand (i) rings um diese Leitungen (4, 6; 36) mindestens eine Sicke (22) aufweist, welche eine Verformung der Wand zuläßt.
8. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand (1) zwischen diesen Leitungen (4, 6; 36) mindestens eine in Umfangsrichtung verlaufende Sicke (35) aufweist.
9« Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Gleitführungen durch zwei zylindrische Flächen
(15 a» 16 a) gebildet sind, die von zwei Deckeln (15» 16) gebildet werden, welche die Enden der Innenwand (3) bzw.
der Außenwand (1) verschließen.
10. Reaktor nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß diese Verschlußdeckel zwischen sich ein Gaspolster
(23) einschließt.
11. Reaktor nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenwand (2) vorhanden ist, die kürzer als
die Außenwand und als die Innenwand ist und an ihren beiden Enden Führungen (17) aufweist, die sie relativ zu einer der Nachbarwände gleitend führen.
12. Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise
Mittel für die Zufuhr von Zusatzluft, wie z. B. Öffnungen in den Anschlußleitungen (k, 6; 36), vorgesehen sind.

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