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Abgasentgiftungsanlage für Verbrennungskraftmaschinen aller Art.
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Pat entbeschreibun Die zunehmende Motorisierung bringt es mit sich,
daß die Luft, besonders in den Städten durch die Abgase der vielen Kraftfahr -zeuge
vergiftet wird. Diese zunehmende Luftverunreinigung ge -fährdet in immer größer
werdenden Maße die Gesundheit jener Menschen, die in solchen Gebieten leben müssen.
Nun ist wohl der technische Stand der Kraftfahrzeugtechnik so weit, daß fabrikneue
Motoren eine so gute Verbrennungsqualität aufweisen, daß der Restanteil an giftigen
Substanzen im Auspuffgas sehr gering ist. Jedoch stellen den weitaus grösseren Prozentsatz
der im Verkehr befindlichen Kraftfahrzeug-e jene dar, deren Motoren nicht mehr im
Neuzustand sind und die durch schlechtere Verbrennung grössere Mengen unverbrannter
und zumeist giftiger Anteile in ihren Auspuffgasen von sich geben. Diese mit zunehmenden
Alter der Motoren schlechte, d.h. unvollkommene Verbrennung wird durch den Verschleiß
von kolben, zu Kolbenringen und der Zylinderinnenwand hervorgerufen, da mit diesen
Abnützungserscheinungen die Kompression sinkt. Die Abgase solcher Motoren enthalten
also noch Substanzen, die wohl brennbar sind, jedoch wegen Sauer stoffmangels im
Zylinder nicht mehr verbrannt werden konnten.
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Viele dieser Substanzen sind unverbrannt sehr giftig, es werden hier
das Kohlenmonoxid und das Schwefeldioxid, wie auch das Bleitetraoxid erwähnt. Es
wäre nun völlig sinnlos, würde man, wie dies bei einigen patentierten Anlagen der
Fall ist, lediglich bei Leerlauf des Motors-das Treibstoff-Luftgemisch besser auf
-bereiten. Bei nur etwas zu geringer Kompression hilft das in keiner Weise, das
Ausstossen von noch unverbrannten und giftigen Gasanteilen im Auspuffgas zu verhindern.
Solche Anlagen sind also bei alteren Motoren unwirksam, bei neuen Motoren unnötig,
da diese durch die noch hohe Kompression ohnehin eine sehr gute Verbrennung aufweisen.
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Ferner gibt es eine Unmenge von Patenten, die dieses Problem auf chemischem
oder katalytische Wege lösen wollen. Es gibt wohl sehr gute Filter, die das Abgas
von Automotoren weitgehend
zu entgiften imstande sind. Doch sind
diese Filter nicht ge -rade billig und müssen bei völliger Sättigung, d.h. nach
höch -stens 50 km ausgewechselt werden. Diese Art der Abgasentgif -tung ist also
zu umständlich und auch zu teuer, um sich durch -setzen zu können.
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Somit bleibt als wirtschaftlichste und auch günstigste Lösung des
Problems der Abgasentgiftung eine möglichst totale Ver -brennung der giftigen Abgas
anteile unter erhöhter Luftzufuhr.
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Auch auf diesem Gebiet - der Verbrennung giftiger Abgasanteile unter
Luftzufuhr wurden eine ganze Reihe von Patenten angemel -det und auch erteilt. Doch
fußen alle diese Erfindungen und auch alle bisher ausgeführten und im Handel befindlichen
Anla -gen in dieser Konstruktionsrichtung-darauf, daß die Luftzufuhr entweder durch
ein fremdangetriebenes Gebläse oder auf dei Prin -zip der Strahlansaugung erfolgt.
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Versuche zeigten jedoch, daß die Luftzufuhr bei der Verwendung einer
Strahlansaugung für eine vollständige Verbrennung nicht ausreicht. Die Luftzufuhr
mit Fremdantrieb (E-Motor u.s.w.) ist zumeist kostspielig und nicht wartungsfrei,
bedarf ausserdem einer Energiezufuhr. Diese Anlagen haben den Nachteil, daß die
Luftzufuhr immer gleich bleibt, egal ob viel oder wenig Auspuffgas vom Motor kommt.
Daher ist eine gute Verbrennung gif -tiger Abgase in allen Drehzahlbereichen nicht
möglich. Ein Motor zum Antrieb des Gebläses, welcher automatisch drehzahlregu -liert
wird, kommt hingegen viel zu teuer.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Abgasentgiftung
zu verwirklichen, welche die Nachteile der bis -her bekannten Anlagen zur Abgasentgiftung
nicht mehr aufweist, die jedoch betriebssicher und wartungsfrei funktioniert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Aus -puffgas
mit Frischluft gemischt wird und nach Zündnung durch eine Zünd- oder Glühkerze die
noch heissen brennbaren Anteile im Auspuffgas in einer Brennkammer vollkommen verbrennen,
wobei die dem Auspuffgas noch innewohnende thermische Energie zum Antrieb des Luftansauggebläses
benützt wird und somit jeder Fremdantrieb entfällt. Dabei ist ausserdem noch vorgesehen,
daß die zur Zündung nötige elektrische oder sonstige Energie ebenfalls auf dem gleichen
Wege, also ohne zusätzliche Kraft erzeugt wird.
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Es wird also sowohl zur Luftansaugung, als auch zur Zündung eine Energie
verwendet, die bisher als Auspuffverlust abge -schrieben wurde.
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Die mit der vorliegenden Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonders
darin, daß der gewünschte Effekt, nämlich die Ent -giftung der Auspuffgase von Verbrennungsmotoren,
auf die denk -bar einfachste und billigste Weise dadurch erreicht wird, daß die
heißen Auspuffgase in ein hohles, durch einen Graphitring abgedichtetes Ventilatorrad
eintreten, in diesem in die Schau -feln umgelenkt werden und an den Schaufelenden
schräg axial austreten, wodurch das Schaufelrad durch die Reaktion der austre -tenden
Auspuffgase in Drehung versetzt wird und die benötigte Frischluft ansaugt, mit dem
Auspuffgas verwirbelt in eine Brennkammer bläst. Dort wird das Gemisch derart gezündet,
daß die noch unverbrannten Anteile des Auspuffgases vollkommen verbrennen. Die nun
noch verbleibenden und weitgehendst entgifteten Abgase werden über die normale Auspuffleitung
ins Freie gelei -tet. Die Querschnitte der Zu- und Ableitungen, sowie der Schaufeln
müssen dem jeweiligen Triebwerk oder einer betreffenden Triebwerkgruppe angepasst
werden.
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Da die gesamte Anlage nur aus wenigen Teilen besteht und kaum einer
nennenswerten Abnützung unterworfen wird, ist sie auf Jahre hinaus betriebssicher
und erreicht zumindest die Lebensdauer des Fahrzeuges,in welchem sie eingebaut wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der gegenständlichen Erfindung ist in der
Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 die Anlage im Längsschnitt, Fig. 2 das Schaufelrad
in Blickrichtung G Fig. 3 eine Schaufel in Blickrichtung D In der schematischen
Darstellung des Längsschnitt-es ist das aus möglichst rostfreiem Material zu fertigende
Gehäuse, wel -ches aus den Teilen 1, 2 und 3 besteht, vereinfacht gezeichnet.
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Die gezeichnete Ausführungsform stellt nur eine beispielsweise Möglichkeit
der Konstruktion dar. Es können z.B. anstelle der Flanschverbindungen å ede anderen
Verbindungsarten gewahlt werden.
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Teil 4 ist die Lagerhalterung für das Gebläselaufrad. Die La -ger
sollen möglichst selbstschmierend oder auf Lebensdauer ge -schmiert ausgeführt werden,
um eine Wartungsfreiheit zu gewähr -leisten. Das Gebläselaufrad 5 kann auf beliebige
Art herge -stellt werden, erforderlich ist jedoch, dass dessen Lagerung leichtlaufend
ausgeführt ist, damit auch bei Leerlauf des Mo -tors, also bei noch geringen Gasdrücken
eine ausreichende Dreh -zahl erreicht werden kann. In die Lagerhalterung (4) kann
ei -ne Anlage zur Erzeugung einer Hoch- oder Nitderspannung zum Betrieb einer Zünd-
oder Glühkerze eingebaut werden. Es ist -je -doch auch eine Fremdzündung, z.B. von
der Zündspule des Kraft -fahrzeuges her, möglich.
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Die Wirkungsweise der dargestellten Anlage ist einfach: Das Auspuffgas
strömt durch den Teil 2 in das hohle Laufrad 5.
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Durch eine Graphitdichtung (es ist selbstverständlich auch jede andere
Dichtungsart möglich) (6), wird ein Rückströmen des Auspuffgases in den Luftansaugteil
verhindert. Der in Gebläserad befindliche Umlenkkegel (7) lenkt die Auspuffgase
in die hohlen Schaufeln des Schaufelrades. Durch je einen Schlitz im letzten Drittel
der Schaufel länge tritt das noch heisse Auspuffgas dann schräg axial entgegen den
Drehsinn aus den Schaufeln aus und bewirkt durch die Reaktionskraft die Rotation
des Gebläserades.
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Die Gesamtfläche des Austrittsquerschnittes soll in allen Fällen viel
kleiner sein als der Zuströiquerschnitt der Auspuffleitung, damit auch noch bei
niedrigen Motordrehzahlen die Ausströmge -schwindigkeit aus den Schaufelblättern
genügend hoch ist, um eine ausreichende Drehzahl des Gebläselaufrades zu ermöglichen.
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Erfahrungsgemäß ist nämlich bei niedrigen Motordrehzahlen der Anteil
giftiger Abgase höher als bei hohen Drehzahlen des Motors.
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Das nun durch die Auspuffgase in Drehung versetzte Gebläselaufrad
saugt nun durch den mit entsprechenden Öffnungen versehenen Teil 1 über einen Ansaugschalldämpfer
Frischluft an, welche durch die heissen Schaufeln erwärmt und verwirbelt wird und
so in den Brennkammerteil 8 eintritt, wo durch Zündung die noch brennbaren Gasanteile
entzündet und verbrannt werden. Die gesamten Abgase treten dann durch den Teil 3
in die weitere Auspuffleitung des Fahrzeuges ein und gelangen fast völlig entgiftet
über diese ins Freie.