DE2351979C2 - Reaktor für die Nachverbrennung von brennbaren Bestandteilen in Abgasen von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Reaktor für die Nachverbrennung von brennbaren Bestandteilen in Abgasen von Brennkraftmaschinen, der einen langgestreckten IReaktionsraum enthält, in dem ein mil Abgasdurchiirittsöffnungen versehener Längsboden nngeordnet ist. wobei die Abgaszufuhr über eine kurze mit einem Flansch zum Anschluß an den Motorzylindcrblock verliehene Leitung erfolgt. Mittel zur Abführung des nachverbrannten Abgases vorhanden sind, sowie eine auf den Reaktor aufgesetzte Leitung für eine Zufuhr von Zusatzluft vorgesehen ist.

Bei einem bekannten Reaktor dieser Gattung (DE-OS 22 61621) ist der Längsboden zwar durch Dehnungsausgleichswellen in Abschnitte untergliedert. Durch diese Wellen können jedoch die auftretenden thermischen Dehnungen des Längsbodens nur unter Inkaufnahme von Restspannungen aufgenommen werden. Ferner ist bei dem bekannten Reaktor der Längsboden in den Teilungsflanschen des Innengehäuses mit befestigt, was ebenfalls bewirkt, daß die thermischen Dehnungen des Längsbodens nicht möglichst spannungsfrei ausgeglichen werden können. Schließlich sind bei diesem Längsboden die Abgasdurchtrittsöffnungen über dessen ganze Länge verteilt (vgl. Fig. 2 Mitte und links Bezugszeichen 48). was unerwünscht kurze Vcrwcilzeiten des Abgases im Reaktionsraumteil vor dem Längsboden zur Folge hat.

Ausgehend von diesem bekannten Reaktor lag die Aufgabe vor, den Längsboden so zu gestalten, daß bei einfacher Montage und betriebssicherer Ausbildung die thermischen Dehnungen im Längsboden möglichst spannungsfrei aufgenommen bzw. ausgeglichen werden. Dabei soll die Verweilzeit des Abgases im Reaktionsraumteil vor dem Längsboden möglichst verlängert werden.

Die Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Reaktor erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Längsboden aus einzelnen Abschnitten besteht und im Reaktionsraum Laschen angeordnet sind, auf denen der Län^sboden freibeweglich aufliegt, daß ferner der eine Abschnitt

ίο des Längsbodens an seiner dem anderen Abschnitt zugewandten Seite teilweise derart abgekröpft ist daß er diesen anderen Abschnitt teilweise überragt und daß nur einer der Abschnitte Abgasdurchtrittsöffnungen ausweist

In der DE-OS 22 38 256 ist zwar bereits ein galtungsähnlicher Reaktor beschrieben, bei welchem ein längsbodenähnlicher Innenmaniel, d. h. ein stark gekrümmtes Blechteil, in dem Reaktionsraum angeordnet ist. Dieser Innenmantel besteht aus einzelnen Abschnitten. Außer halb des Reaktionsraumes sind Laschen zur freibewegli chen Auflage der Wand des Reaktionsraumes vorgesehen. Der eine Abschnitt des Innenmantels ist dabei, um die Dehnspannungen aufnehmen zu können, an seiner dem anderen Abschnitt zugewandten Seite zur Auflage auf dem anderen Abschnitt abgekröpft Der Innenmantel weist bei der bekar-iitcn Ausführung keine Abgasdurchtrittsöffnungen auf, so daß das Abgas nur an den beiden Längsenden des Innenmantels in den hinter dem Innehmantcl liegenden Teil übertreten kann. Hierzu ist der Innenmantel mit einem beidscitigen Abstand zu den Stirnwänden des Reaktionsraumes angeordnet. Wahlweise ist dabei vorgesehen, zusätzlich den genannten Innenmantcl mit Abgasdurchtrittsöffnungen zu versehen, was jedoch den Effekt der mit der umströmungsfä- higen Anordnung des Innenmantcls erzielt werden soll, wieder aufhebt.

Diese bekannte Anordnung weist den Nachteil eines sehr aufwendigen Aufbaues auf, der «ine schwierige Montage bedingt. Durch die Geometrie des Innenman tcls sind außerdem, auch bei sehr sorgfältiger Montage, Verspannungen zu befürchten, die einen Ausfall des Reaktors zur Folge haben können. Ferner erfolgt die Überströmung des Abgases in einer Weise, die zu einer erhöhten thermischen Belastung der Stirnseiten des Rc iiktors führt

Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung des Reaktors wird erreicht, daß die durch die bei der Nachverbrennung im Reaktionsraum auftretenden hohen Temperaturen auftretenden Längenänderungen infolge thermi- scher Ausdehnung von dem Längsboden aufgenommen werden können und es infolge der freibeweglichen Auflage des Längsbodens nicht zu Verspannungen kommen kann. Dadurch, daß nur einer der Abschnitte des Längsbodens Abgasdurchtrittsöffnungen aufweist, wird die Vcrwcilzeil des Abgases im Reaktionsraum verlängert. Weiter ergibt sich eine einfache und damit kostengünstige Montage des Reaktors. Die mit der Angabe teilweise ausgedrückte Verzahnung der Abschnittsenden bewirkt eine betriebssichere Halterung.

μ Um eine Versteifung des in dem Reaktionsraum angeordneten Längsbodens zu erzielen, weist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung der Längsboden Einprägungen zur Versteifung auf. Diese Maßnahme ist von Ucdeutung. weil sonst bei den hohen auftretenden Tem-

bi peraturen Verwerfungen auftreten könnten.

Weitere Vorteile bei dem erfindungsgemäßen Reaktor ergeben sich dadurch, daß der in dem Rcuktionsriium angeordnete Längsboden mit einer als Katalysa-

tor wirkenden Metallschicht versehen ist, dabei haben sich als Katalysatorwerkstoff die Metalle Kupfer und Nickel, einzeln oder als Legierung, als besonders günstig erwiesen.

Einzelheiten der Erfindung sind anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert und beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Anordnung,

Fig.2 einen Schnitt an der mit D-D bezeichneten Stelle der F ig. 1 und

F i g. 3 einen Ausschnitt aus dem erfindungsgemäßen Längsboden der in F i g. 2 mit A bezeichneten Stelle.

Der Reaktor besteht aus dem Reaktionsraum 2 mit dem Längsboden 4. In ihm findet die Nachverbrennung der brennbaren Bestandteile der Motorabgase eines Verbrennungsmotors statt. Das Abgas wird nach dem Ausströmen aus den Auslaßventilen des Motors über die Leitungen 6, wobei für jedes Auslaßventil eine Leitung vorgesehen ist, dem Reaktionsraum 2 zugeführt. Die Abgase werden für die Nachverbrennung mil zusätzlicher Verbrennungsluft angereichert Diese wird durch die Leitung 17, die als Sammelleitung ausgebildet ist, über die Einzelleitungen 18, die ihrerseits wiederum in die Leitung 6 ragen, dem Abgas in dem Raum nahe den Auslaßventilen zugeführt. Diese Zufuhr der zusätzlichen Verbrennungsluft hat an dieser Stelle außerdem den Vorteil, daß eine Kühlung der Auslaßventile bewirkt wird.

Der Längsboden 4 in dem Reaktionsraum 2 weist Bohrungen 3 auf. Diese Bohrungen tragen sehr wesentlich zu der Verbesserung der Nachverbrennung bei. Sie erhöhen zum einen die Verweiizeil des Abgases in dem Reaktionsraum und tragen andererseits zur Vergleichmäßigung der Strömung und damit zu einer Vergleichmäßigung der Nachverbrennung bei. Der Längsboden 4 ist geteilt ausgebildet. Dabei überragt der Teil 4s mindestens teilweise den Teil 4b. Die Stelle, an der der Teil 4;j den Tcii 46 -"berragt, kann derart ausgebildet sein, daß die Lappen des Teiles 4a zugleich den Teil 46 fcstklammcrn und daß trotzdem eine Beweglichkeit der beiden Teile gegeneinander gegeben ist. Diese Maßnahme ist angebracht, um bei der. hohen auftretenden Temperaturen die Dehnung des Längsbodens aufnehmen zu können. Weiterhin weist der Längsbodei 4 Einprägungen ^ 20 zur F.rhöhung der Steifigkeit des l.ängsbodcns auf, anstelle der Einprägungen können auch Versteifungsrippen treten. An der Längsseitc des Reaktionsraumes 2 sind Laschen 21 befestig« auf denen der Längsboden 4 freibeweglich aufliegt.

Der Real'.tionsraum 2 wird gebildet von zwei becherförmigen Teilen und einem zwischen diesen beiden Teilen mit Schiebesitz angeordneten zylindrischen Teil U. Die beiden becherförmigen Teile bestehen aus den zylindrischen Abschnitten 9 bzw. 10 und den Böden 7 bzw. 8. Der zylindrische Teil 13 weist zwei Abkröpfungen ! 1 bzw. 12 auf. Diese Abkröpfungen überragen die zylindrischen Teile 9 bzw. 10 so. daß sich an den überragenden Stellen ein Schiebesitz bildet zur Aufnahme der l.ängsbewegungen infolge der thermischen Dehnungen, bo Das in den Reaktionsraum eintretende Abgas verläßt diesen über den Stutzen 22. An der das Abgas zuführenden Leitung 6 ist der Flansch 5 zum Anschluß der Leitung β an den Motorzylinderblock angeordnet.

Infolge der hohen bei der Nachverbrennung in dem tr> Rcakiionsraum 2 auftretenden Temperaturen und da der Reaktor 1 in unmittelbarer Nähe des Motors und damit nahe treibstofführcnden Leitungen angeordnet ist, wird zweckmäßigerweise eine Wärmeisolierschicht 14 den Rccktionsraum 2 umgebend angeordnet. Diese Wärmeisolierschicht 14 wird durch die beiden Halbschalen 15 und 16 gehalten, wobei diese Halbschalen miteinander verschweißt sein können. Da sich infolge der hohen Temperaturen die den Reaktionsraum 2 bildenden Teile gegeneinander bewegen, und damit auch gegenüber der Wärmeisolierschicht 14, ist eine Folie 19 derartig angeordnet, daß sie die Bewegungssteilen der zylindrischen Teile des Reaktionsraumes 2 umgibt. Damit wird unter anderem auch verhindert, daß sich Wärmeisolierniaterial zwischen die Teile 9 und 11 bzw. 10 und 12 setzt und eine Längsausdehnung erschwert Die erfindungsgemäße Anordnung für die Nachverbrennung ist verhältnismäßig einfach in ihrem Aufbau und kann sehr leicht ausgewechselt werden bzw. auch nachträglich bei vorhandenen Motoren eingebaut werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Reaktor für die Nachverbrennung von brennbaren Bestandteilen in Abgasen von Brennkraftmaschinen, der einen langgestreckten Reaktionsraum enthält, in dem ein mit Abgasdurchtrittsöffnungen versehener Längsboden angeordnet ist. wobei die Abgaszufuhr über eine kurze mit einem Flansch zum Anschluß an den Motorzyünderblock versehene Leitung erfolgt, Mittel zur Abführung des nachverbrannten Abgases vorhanden sind, sowie eine auf dem Reaktor aufgesetzte Leitung für eine Zufuhr von Zusatzluft vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsboden (4) aus einzelnen Abschnitten (4a, Ab) besteht und im Reaktionsraum Laschen (21) angeordnet sind, auf denen der Längsboden freibeweglich aufliegt, daß ferner der eine Abschnitt [Aa) des Längsbodens (4) an seiner dem anderen Abschnitt (Ab) zugewandten Seite teilweise derart abgekröpft ist, daß er diesen anderen Abschnitt (4b) teilweise überragt und daß nur einer der Abschnitte (4a, Ab) Abgasdurchtrittsöffnungen (3) aufweist

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsboden (Ay Einprägungen (20) zur Versteifung aufweist

3. Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsboden (4) mit einer als Katalysator wirkenden Metallschicht versehen ist

4. Reaktor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsboden (4) aus Kupfer, Nickel oder einer Kupfer-Nickel-Legierung besteht