DE2417560A1 - Reaktor zur behandlung von abgas einer verbrennungskraftmschine, verbrennungkraftmaschine mit einem reaktor und verfahren zur behandlung von abgas einer verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL·. ING. W. EITLK · DK. KSK. NAT. K. HOFFMANN PATE >VT A.N VVA OTK D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087 tH I / U D U

1. Esso Research and Engineering Company, Linden_iN.J./USA

2. Alfa Romeo S₁P,A₀ Mailand/Italien

Reaktor zur Behandlung von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine, Verbrennungskraftmaschine mit einem Reaktor und Verfahren zur Behandlung von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung betrifft einen Reaktor zur Behandlung von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine, eine Verbrennungskraftmaschine mit einem derartigen Reaktor und ein Verfahren zur Behandlung von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine .

Für die Verbrennung von unverbrannten Materialien, die in

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den Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für Motorfahrzeuge, enthalten sind, sind thermische Reaktoren bekannt, innerhalb welcher die Gaspartikel Geschwindigkeiten erlangen, die in Wert und Richtung nahe an diejenigen eines Wirbels, wie er durch die aerodynamische Theorie definiert ist, herankommen. Reaktoren dieser Art sind von zylindrischer Form und bestehen aus einem Metallgehäuse, das eine Seitenwand umfaßt, die die Seiten der Kammer bildet, deren Enden durch zwei Endwände geschlossen sind. Nahe der einen der Endwände ist die zylindrische Seitenwand mit einer öffnung versehen und mit einem Abgas-Einlaßrohr verbunden, dessen Achse in einer im wesentlichen senkrecht zur Achse des Zylinders befindlichen Ebene liegt und in einem geeigneten Abstand von der Achse selbst angeordnet ist, so daß das Einlaßrohr im wesentlichen tangential zur zylindrischen Wand verläuft. Die zweite der Endwände ist in ihrer Mitte mit einer Öffnung versehen und mit einem Gas-Auslaßrohr verbunden, so daß das Auslaßrohr im wesentlichen koaxial zur Achse des Zylinders liegt. Ein Reaktor dieser Art hat den Vorteil, daß er ohne Abweiser oder andere Plattenteile auskommt, die beidseitig mit dem Gas in Berührung und sowohl hohen Wärmeanforderungen als auch Korrosion und Erosion ausgesetzt sein würden. In Erfüllung des Wirbelgesetses oder der -gleichung,definiert in der Aerodynamik, nimmt jeder der Partikel des Gases an den verschiedenen Punkten innerhalb des zylindrischen Gehäuses eine Rotationsbewegung um die Achse des Zylinders mit einer Geschwindigkeit an, oder tendiert diese anzunehmen, die durch einen Vektor dargestellt wird, der in einer im wesentlichen zur Achse des Zylinders senkrechten Ebene liegt und eine Richtung senkrecht zu der Geraden hat, die in dieser Ebene den Partikel mit der Achse des Zylinders verbindet. Die Höhe dieser Geschwindigkeit ist gemäß dem Wirbelgesetz umgekehrt proportional zu der Größe der Entfernung entlang der den Partikel

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mit der Rotationsachse verbindenden Geraden und erhöht sich gemäß einer hyperbolischen Gleichung entlang eines Radius des zylindrischen Teils in Richtung auf die Achse hin. Auf diese Weise kann ein dünner zylindrischer Gasfilm als fester Körper angesehen werden, der um die Achse rotiert. Die Geschwindigkeit der Partikel dieses Films ist in bezug auf die Geschwindigkeit der Partikel eines außen benachbarten Films groß und niedrig in bezug auf die Geschwindigkeit der Partikel eines innen benachbarten Films. Auf diese Weise wird eine relative Strömung der verschiedenen Filme in bezug aufeinander erzielt, die laminar oder auch turbulent sein kann. Diese relative Strömung zwischen den verschiedenen Gasfilmen macht es für alle in einem Film verteilten Moleküle der brennbaren Bestandteile des Abgases möglich, schnell in Kontakt mit den Molekülen des Sauerstoff (z.B. Luft, die vor dem Eintritt des Abgases in den Reaktor in dieses eingeführt worden ist) enthaltenden Gases zu gelangen, die in einem benachbarten Film verteilt sind. Dies fördert eine sehr schnelle und beinahe vollständige Verbrennung, die diese Arten der thermischen Wirbelreaktoren kennzeichnet. Die Verhältnisse innerhalb dieser Reaktoren sind offensichtlich nicht so einfach, wie erläutert. Tatsächlich ist in der zylindrischen Kammer nahe des Einlasses eine Übergangszone von dem Geschwindigkeitsprofil oder -verteilung der eintretenden Strömung zu dem Geschwindigkeitsprofil oder der -verteilung des Wirbeltyps. Ebenso ist nahe des Auslasses eine Übergangszone von dem Geschwindigkeitsprofil oder der -verteilung des Wirbeltyps zu dem Geschwindigkeitsprofil oder der -verteilung der abgeführten Strömung. Aber sogar in der Zwischenzone der zylindrischen Kammer bei Geschwindigkeiten, die durch den Wirbel hervorgerufen sind, addieren sich die Strömungsgeschwindigkeiten auf eine Weise, daß die Gasströmung zur Verringerung neigt, die dargestellt ist durch

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Vektoren, die eine Parallelkomponente zur Achse des Zylinders und eine auf die Achse gerichtete Radialkomponente aufweisen. Die Radialkomponente versorgt den Wirbel mit Energie und erhält ihn, da die Relativgeschwindigkeit zwischen den verschisienen Gasfilmen, wie oben beschrieben, Energie verbraucht .

Mit einem Reaktor dieser Art werden jedoch im zentralen Teil des Wirbels sehr hohe Geschwindigkeitswerte erzielt, obwohl die Viskosität des Gases das Erreichen des theoretischen unendlichen Werts im Zentrum verhindert, wie er durch das theoretische Wirbelgesetz gefordert werden würde. Darüberhinaus verläßt das Gas das Auslaßrohr mit tangentialen Geschwindigkeiten, die sehr hoch sind, und die dann während des Durchströmens des Rohrs durch die Reibung desselben erniedrigt werden.

Die erforderliche Energie zur Bildung des Wirbels, zu seiner Erhaltung und für die kinetische Energie des abgeführten Gases viird dem Gas in Form von Druckunterschieden zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Reaktors zugeführt. Diese Arten des Reaktors erzeugen deshalb im allgemeinen einen beträchtlichen Gegendruck an der Abgas- bzw. den -auslaßöffnungen des Motors. Dies führt oft zu einem starken Abfall der Leistung des Motors.

Gemäß den obigen Erläuterungen hängen die Wechsel und die Werte der Geschwindigkeiten innerhalb des Reaktors ab von der Ausgestaltung und der Dimensionierung des Reaktors in bezug auf die durch ihn strömende Gasmenge. Die Stärke des Wirbels hängt von der Geschwindigkeit des Gases im Einlaßrohr und von der Entfernung der Achse dieses Rohrs von der Achse des Zylinders ab. Der Betrag der kinetischen Energie aufgrund der Tangentialkomponente des von dem Reaktor abgeführten Gases hängt von dem Durchmesser des Auslaßrohrs ab.

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Durch Änderung dieser Dimensionen sind Versuch gemacht worden, den Druckunterschied zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Reaktors auf ein Minimum zu reduzieren, bei Beibehaltung eines annehmbaren Wirkungsgrads der Umwandlung der giftigen, brennbaren Bestandteile des Abgases. Nichtsdestotrotz waren die erreichten Resultate nicht zufriedenstellend, insbesondere mit einigen Arten von Motoren, da die Leistungsabnähme durch den Effekt des Gegendrucks zu hoch war.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen thermischen Wirbelreaktor zur Behandlung von Abgas von Verbrennungskraftmaschinen zu schaffen, der es ermöglicht, die Gegendrücke der bekannten Reaktoren zu vermeiden, während ihre Vorteile erhalten werden sollen, wobei insbesondere die Energie zur Bildung des Wirbels mit Aufrechterhaltung der Wirbelbewegung des Gases soweit als möglich reduziert werden soll, die dem Abgas zugeführte Energiemenge annehmbar klein gehalten und eine relativ kleine Abnahme des Gesamtwirkungsgrads des Motors erzielt werden soll.

Die vorliegende Erfindung sieht hierfür einen Reaktor zur Behandlung von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine vor, der gekennzeichnet ist durch eine eine hohle Kammer von kreisförmigem Querschnitt bildende Seitenwand und im wesentlichen kreisförmige, die gegenüberliegenden Enden der Kammer bildende Endwände, zumindest eine einer der Endwände benachbarten Einlaßöffnung in der Seitenwand und einem Einlaßrohr, das mit der Seitenwand verbunden ist und das Abgas durch die Einlaßöffnung in die Kammer im wesentlichen tangential zu der Seitenwand einleitet, so daß während des Betriebs das Abgas in einem zu der Seitenwand im wesentlichen parallelen Wirbel zirkuliert, eine der anderen Endwand benachbarten Auslaßöffnung, und einem Auslaßrohr, das

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mit der Seitenwand verbunden ist und die Gase im wesentlichen tangential von der Kammer über die Auslaßöffnung aufnimmt.

Der erfindungsgemäße Reaktor verbessert die Abgasströmung, insbesondere durch Verhinderung oder Verminderung der Bildung eines Wirbels in den axialen Bereichen des Reaktors, wo die kinetische Energie hoch und die Verbrennung der unverbrannten Bestandteile des Abgases mit relativ geringer Wirkung und unvollständig abläuft.

Der Reaktor erlaubt eine Wiedergewinnung eines wesentlichen Anteils der kinetischen Energie-des Wirbels als Druckenergie am Reaktorauslaß, so daß der Druckabfall über den Reaktor im Vergleich mit dem Druckabfall über vorbekannte thermische Wirbelströmungs-Reaktoren erniedrigt wird.

Vorzugsweise sind die Endwände im wesentlichen senkrecht zur Achse der hohlen Kammer angeordnet. Die Seitenwand kann entweder eine zylindrische Kammer oder alternativ eine Kammer bilden, die zumindest zwischen den Radialebenen der Einlaß- und Auslaßöffnungen eine Kegelstumpfform aufweist, deren Durchmesser in den die Auslaßöffnung beinhaltenden Radialebenen größer ist als in den die Einlaßöffnung beinhaltenden Radialebenen.

Bei dem erfindungsgemäßen Raktor ist es in bezug auf die Erniedrigung der Strömungs-Energieverluste in dem Reaktor insbesondere vorteilhaft, gewisse Proportionsbereiche zwischen dem Einlaßrohr oder den Einlaßrohren und der Reaktorkammer und zwischen dem Auslaßrohr und der Reaktorkammer vorzusehen. Wenn ein einziges Auslaßrohr vorgesehen ist, sollte das Verhältnis des Durchmessers des Rohrs zu dem Durchmesser der

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Kammer vorzugsweise im Bereich von 1:3 zu 2,5: 3*0 (d.h. Querschnitts-Verhältnisse von 1:9 bis 25:36) sein, mehr vorzugsweise 1:3 bis 2:3 (Flächenverhältnisse von 1;9 bis 4:9), und meist vorzugsweise ca. 1:2. Für mehrere Einlaßrohre sollte die Summe der Querschnittsfläche in dem Verhältnisbereich von 1:9 bis 25:36, vorzugsweise von 1:9 bis 4:9 liegen in bezug auf die Querschnittsfläche der Kammer. Normalerweise ist die Kammer mit einem einzigen Auslaß versehen und das Verhältnis des Durchmessers des Auslaßrohrs zu der Reaktorkammer sollte vorzugsweise im Bereich von 1:3 bis 2,5:3,0 (Flächenverhältnisse von 1:9 bis 25:36)liegen, mehr vorzugsweise im Bereich von 1:3 bis 2:3 (Flächenverhältnisse von 1:9 bis 4:9)* und meist vorzugsweise von ca. 1:2 sein. Durch Annahme dieser relativen Dimensionen wird der Energieverbrauch beim Durchströmen des Reaktors bei annehmbarer Abgas-Behandlung zur Erniedrigung des Gehalts an unverbrannten Hydrokarbonaten und Kohlenmonoxid auf ein Minimum herabgesetzt. Um eine mögliche höhere Reinigung des Abgases zu realisieren, können höhere Vierte der vorstehende Verhältnisse zur Anwendung gelangen, jedoch würde die mögliche Verbesserung der Reinigung auf Kosten einer Erhöhung des Druckverlustes durch den Reaktor erzielt werden.

Der Wirkungsgrad der Oxidation bzw. Verbrennung der unverbrannten Bestandteile des Abgases und der Druckverlust durch den Reaktor ist auch durch das Verhältnis der Länge der Kammer zu ihrem Durchmesser beeinflußt. Vorzugsweise ist das Längen/Durchmesser-Verhältnis im Bereich von 1:1 bis 4:1 und mehr vorzugsweise von 2:1 bis 3:1· Für einen typischen europäischen Automobil-Motor von 1 1/2 bis 2,0 ' Litern ist das Längen/Durchmesser-Verhältnis vorzugsweise ca. 2,5: 3*0 für eine optimale Kombination der Abgas-

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Reinigung und des Druckverlustes.

Der Reaktor kann mit einem Außenmantel oder einer Außenhaut versehen sein, der bzw. die die Seitenwand und die Endwände umgibt und einen isolierten Zwischenraum bildet. Das Vorsehen eines derartigen isolierten Zwischenraums ist vorteilhaft in bezug auf die Reduzierung der Aufwärmzeit des kalten Reaktors und zur Aufrechterhaltung seiner Betriebstemperatur während des Betriebs. Der erniedrigte Wärmeverlust des Reaktors ist auch in gewisser Weise dahingehend nützlich, um unter der Motorhaube eine unzulässige Temperaturerhöhung zu vermeiden. Für das Einleiten von Luft in den isolierten Zwischenraum und zum Wiederausleiten der Luft können Vorkehrungen getroffen werden. Vorzugsweise wird zumindest ein Teil der von dem isolierten Zwischenraum abgeführten Luft in den Reaktor als Sekundärluft eingeleitet, die mit dem Abgas in der Nähe der Abgas-Auslaßöffnung des Motors (z.B. in dem Einlaßrohr des Reaktors) vermischt und/oder direkt in den Reaktor über geeignete, mit öffnungen versehen Mittel an oder nahe der Endwand der Kammer,

eingeleitet die der Einlaßöffnung benachbart ist/ wird. Auf diese Weise werden Wärmeverluste der Kammer durch Anwendung der Luft aus dem isolierten Zwischenraum als Sekundär-Verbrennungsluft wiedergewonnen.

Die Erfindung sieht auch die Kombination einer Verbrennungskraftmaschine, die zumindest eine Abgas-Auslaßöffnung aufweist, mit einem wie oben beschriebenen Reaktor vor, wobei zur Aufnahme des Abgases von der Auslaßöffnung das Einlaßrohr des Reaktors mit dieser verbunden ist und Mittel zur Zufuhr von Luft zum Reaktor zur Reaktion mit den brennbaren Bestandteilen des Abgases vorgesehen sind. Diese Mittel können eine Luftförderpumpe oder ein Gebläse und ein Rohr zur

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Zuleitung zumindest eines Teils der Luft von der Luftförderpumpe oder dem Gebläse zum Einlaßrohr oder zum Bereich der Abgas-Auslaßöffnung umfassen.

Das Volumen des Reaktors liegt vorzugsweise im Bereich von 50 % bis 100 % des effektiven oder äquivalenten Hubraums des Motors und mehr vorzugsweise in einem Bereich von 2/5 bis 3A des Hubraums. Bei einem Volumen über 100 % tendiert der Druckverlust sich zu erhöhen bei im wesentlichen keiner korrespondierenden Erhöhung der Abgas-Reinigung, während unter 50 % der Energieverlust in dem Reaktor niedrig ist, jedoch der Grad der Gasreinigung schnell abfällt. Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zur Behandlung von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das heiße Abgas von der Maschine tangential in das eine Ende einer Kammer eingeleitet wird, die im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist und die einen tangentialen Auslaß an ihrem anderen Ende besitzt, so daß das Gas tendiert, einen Wirbel zu bilden und einer schraubenförmigen Bewegungsbahn zum Auslaß zu folgen, und daß das Abgas über einen Auslaß-und ein tangential angeordnetes Auslaßrohr tangential in die Atmosphäre abgeführt wird.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf nicht beschränkende Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Weise ein System mit einem Drehkolbenmotor und einem thermischen Reaktor gemäß der Erfindung,

Pig, 2 schematisch eine Anordnung ähnlich von Fig. 1, jedoch mit einem in Reihe liegenden und gegenwirkenden Mehrfach-Zylinder- Kolbenmotor und

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einem für diesen Motor geeigneten thermischen Reaktor,

Pig. 5 eine seitliche Aufrißansicht einer Reaktorform gemäß der Erfindung, und

Fig. k eine Draufsicht der Anordnung gemäß Fig. 3*

Flg. 5s I» 9 und 11 seitliche Aufrißansichten anderer Reaktoren gemäß der Erfindung und

Fig. 6, 8, 10 und 12 entsprechende Draufsichten,

Fig. 13, 14 und 15 teilweise Schnittaufrisse durch andere erfindungsgemäße Reaktoren,

Fig. 16 eine perspektivische Ansicht eines Reaktors, der für eine gegenwirkende Vierzylinder-Kolbenmaschine geeignet ist,

Fig. 17 eine schematische Querschnittsansicht des Reaktors gemäß Fig. l6 in der Schnittebene A-A mit einigen Modifikationen,

Fig. 18 eine vertikale Querschnittsansicht durch den Reaktor gemäß Fig. 17 in der Schnittlinie B-B der Fig. 17,

Fig. 19 eine vertikale Querschnittsansicht des Reaktors gemäß Fig. 17 in der Schnittlinie C-C,

Fig. 20 schematisch einen Reaktortyp gemäß Fig. 17 in Kombination mit einem Vierzylinder-Auto-Motor,

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Fig. 21 die wesentlichen Merkmale eines Ventils, das in dem Motor/Reaktor-System gemäß Fig. 20 zur Anwendung gelangt,

Fig. 22 schematisch die Kombination eines Vierzylinder-Auto-Motors mit einem Reaktortyp gemäß Fig. 17,

Fig. 25 vergleichbare Leistungsdaten für einen Motor ohne und mit verschiedenen thermischen Reaktoren.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist in dieser mit 10 ein Drehkolbenmotor (z.B. ein Wanke1-Motor) mit einem Vergaser 11 bezeichnet. Abgas von diesem Motor wird abgeleitet in das stromaufwärtsseitige Ende eines Kanals 12, dessen stromabwärt sseitiges Ende tangential nahe dem einen Ende einer Seitenwand eines zylindrischen Reaktors 1J> mit diesem verbunden ist, von dem weitere Details unten beschrieben werden. Das Abgas zirkuliert in einem Wirbel in dem Reaktor aufgrund seiner tangentialen Eintrittsbahn und wird über einen tangential angeordneten Abgaskanal I¹I nahe dem anderen Ende der Seitenwand des Reaktors, der stromaufwärts gegenüber einem herkömmlichen Schalldämpfer oder Auspufftopf 15 und einem Abgasrohr l6 angeordnet ist, abgeführt. Eine durch den Motor 10 angetriebene Riemenscheibe 17 treibt einen Riemen 18 an, der mit einem Gebläse 19 zusammenarbeitet. Von diesem Gebläse 19 wird Luft in ein Rohr 20 abgeführt und der größte Anteil der Luft (oder, wenn gewünscht, die Gesamtluftmenge) wird über eine Regulierventil 21 in ein Rohr 22 geleitet. Die Luft im Rohr 22 macht die gesamte oder den Hauptteil der Zweit-Verbrennungsluft aus und wird über ein oder mehrere Rohre 23 in den Kanal 12 geleitet, vorzugsweise so nahe als möglich bei der Abgas-Austrittstelle des Motors. Die Turbulenz in dem Kanal 12 fördert eine gute Vermischung des heißen Abgases

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und der Luft und es findet in wirksamer Weise zwischen den Rohren 23 und der Abführöffnung des Reaktors 13 zum stromaufwärtsliegenden Ende des Abgasrohrs 14 eine Oxidation bzw. Verbrennung der unverbrannten Brennstoffbestandteile statt,

Der Anteil der Luft, der nicht über das Regulierventil 21 zu dem Rohr 22 geführt wird, wird durch ein Rohr 24 in einen isolierten Zwischenraum (in Fig. 1 nicht gezeigt) um das heisse Reaktor-Irinenghäuse geführt, wo er Wärme zurückgewinnt, die ansonsten an die Umgebungsluft abgeleitet würde, und die erwärmte Luft wird von dem isolierten Zwischenraum über ein Rohr 25 zu einer Verlängerung des Rohres 22 abgegeben und anschließend über die Rohre 23 in den Kanal 12 eingeleitet, wo sie als zusätzliche Zweitluft dient.

In Fig. 2 ist ein Reaktor 26 gezeigt, der geeignet ist, heisses Abgas von den Abgas-Auslaßöffnungen eines in Reihe liegenden und gegenwirkenden Vier-Zylinder-Kolbenmotors 27 aufzunehmen. Das heisse Gas wird von jeder Auslaßöffnung tangential in den Reaktor 26 nahe dem einen Ende desselben durch entsprechende Kanäle 28 geleitet. Das heisse Gas zirkuliert in einem Wirbel zu einem tangentialen Auslaßrohr 29 nahe dem anderen Ende des Reaktors 26 hin. Das Abgas wird über einen Schalldämpfer 30 und ein Abgasrohr 310 in die Atmosphäre abgeführt.

Fig. 3 bis 14 zeigen Reaktoren, die besonders, jedoch nicht ausschließlich geeignet sind für Motoren, die eine einzige Abgasauslaßöffnung aufweisen, z.B. Drehkolben-Motoren.

Der in Fig. 3 gezeigte Reaktor umfaßt eine Wand 31* die um eine mit 32 bezeichnete Achse eine zylindrische Fläche

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bildet, und die durch zwei Wände 37 und 38 mit einer im wesentlichen flachen oder gering vertieften Basis, deren kreisförmige Ränder mit den kreisförmigen Rändern an den Enden der Wand 3I verschweißt sind, geschlossen ist. 33 bezeichnet ein Einlaßrohr zum Zuführen des heissen Abgases zum Reaktor, das eine mit 3^ bezeichnete Achse aufweist, die durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist. Die Achse 3^ liegt in einer Ebene senkrecht zur Achse 32 und das Rohr 33 1st deshalb tangential in bezug auf das zylindrische Gehäuse 31 und damit auf die durch es gebildete Kammer angeordnet. 35 bezeichnet ein Auslaßrohr für das Gas von dem Reaktor, das eine mit 36 bezeichnete Achse 36 in einer Ebene senkrecht zur Achse 32 aufweist. Aufgrund dessen ist das Rohr 35 tangential in bezug auf die zylindrische Wand 3I und die durch sie dargestellte Kammer angeordnet. Das Einlaßrohr.33 ist nahe der oberseitigen Wand 37 und das Auslaßrohr 35 nahe der unterseitigen Wand 38 angeordnet.

In Fig. 4, die eine Draufsicht auf einen Querschnitt des Reaktors gemäß Fig. 3 zeigt, sind einige Kurven gezeigt, die sich auf die Verteilung der Gasgeschwindigkeiten innerhalb des Reaktors beziehen. Die in der Graphik gezeigten Geschwindigkeiten sind die Tangentialkomponenten der Geschwindigkeiten der "Partikel" des Gases, angeordnet entlang des mit X bezeichneten Radius, der senkrecht zu den Achsen 32 und 3^ verläuft und in einer zur Achse 32 senkrechten und die Achse 34 enthaltenden Ebene liegt. Offensichtlich gilt im wesentlichen das, was für die entlang des Radius X befindlichen Gaspartikel gesagt wird, auch für die entlang der anderen Radien befindlichen Partikel, die senkrecht zur Achse 32 und in zu der betrachteten Ebene parallelen Ebenen innerhalb des zylindrischen Gehäuses liegen. Die Geschwindigkeiten werden durch Kurven eines

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kartesischeh Diagramms dargestellt, dessen Abszisse durch die Achse X und dessen Ordinate durch die mit Y bezeichnete Gerade gebildet wird, die senkrecht zur Achse X liegt und wie die letztere in einer Ebene liegt, die senkrecht zur Achse 32 verläuft und die Achse J54 enthält. Für die verschiedenen Punkte der Geraden X, die als Abszisse die verschiedenen Abstände r von der Achse 32 haben, sind als Ordinaten die Geschwindigkeiten W in bezug auf die tatsächlichen Punkte gegeben. Die kurzgestrichelte Kurve a bezeichnet die Geschwindigkeiten in den verschiedenen Punkten im Falle eine theoretischen Wirbels, Dies ist offensichtlich eine Hyperbel gemäß der Gleichung W.r = const., wobei für r = O W unbestimmt ist. Die Kurve b bezeichnet andererseits die Geschwindigkeiten, die erzielt werden mit einem Reaktor, in dem ein Wirbel bekannter Art auftritt, z.B. mit einem axialen Auslaßrohr. Die theoretische Wirbelgleichung wird in der Praxis,mit Ausnahme der zentralen Zone sehr nahe der Achse, so angesehen, daß der Wert der Geschwindigkeit natürlich nicht unbestimmt ist. Er ist trotzdem sehr hoch, so daß demgemäß die Energie zur Bildung des Wirbels sehr hoch ist und dies auch für die Energie gilt, die zu seiner Aufrechterhaltung in bezug auf die Dämpfungs- bzw. Energieverluste erforderlich ist. Der so auf die Strömung übertragene Energiebedarf ist von ihr selbst und wird in kinetischer Form im Auslaßrohr erhalten und deshalb durch die Reibung entlang des Rohrs gedämpft und aufgebraucht. Die Kurve c stellt andererseits die Geschwindigkeiten dar, die mit dem Wirbel-Reaktor gemäß der Erfindung auf der Basis des oben erklärten Konzepts erhalten werden. Die Konfiguration der Kurven b und c ist das Resultat praktischen, experimentellen Auffindens. Die Kurve a ist andererseits

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theoretisch errechnet.

Ein beträchtlicher Unterschied zwischen der Form der Kurve b und derjenigen der Kurve c ist augenscheinlich. Dies gilt insbesondere hinsichtlich der Geschwindigkeit und demgemäß der kinetischen Energie in der Zone sehr nahe der Achse, die bei dem erfindungsgemäßen Reaktor wesentlich geringer ist, so daß die Energie, die zur Förderung und Aufrechte rha It ung der Wirbelströmung erforderlich ist, relativ gering ist. In einigen Beispielen kann das Moment bzw. die Bewegungskraft des in dem Reaktor zirkulierenden Gases das Spülen des Motors verbessern und zumindest in gewisser Weise die Leimung der Maschine verbessern.

Fig. 5 und 6 zeigen einen Reaktor, dessen Auslaßrohr 35 für das behandelte Abgas tangential in bezug, auf die zylindrische Wand 31 angeordnet ist, wobei jedoch die Achse 36 des Auslaßrohrs in einer Ebene parallel zur Achse 32, auf der die Achse 3^ des Einlaßrohrs 33 liegt, angeordnet ist. Diese Reaktorform kann zur Anwendung gelangen, wenn die Motorauslegung die Anordnung der Einlaß- und Auslaßrohre in derselben Ebene erfordert.

Bei dem in den Fig. 7 und 8 gezeigten Reaktor sind die Achsen des Einlaßrohrs 33 und des Auslaßrohrs Ja für das Gas in in einem gewissen Winkel zu der Achse 32 der zylindrischen Wand geneigten Ebenen gelegen. Der Winkel des Einlaß- und Auslaßrohrs in bezug auf die Achse 32 begünstigt weiter .die spiralige Wirbelbewegung der Gase innerhalb des Reaktors.

Fig. 9 und 10 stellen einen Reaktor dar mit einer Seitenwand 31 in Kegelstumpfform zwischen den Endwänden 37 und 38, die zur Wand 38 hin divergiert, so daß die tangentiale Geschwindigkeit der Gase von der Einlaßzone des Einlaßrohrs 33 zu der

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Auslaßzone des Auslaßrohrs 35 abnimmt.

Fig. 11 und 12 zeigen einen anderen Reaktor, bei dem das Einlaßrohr 33 tangential in einen zylindrischen Abschnitt des Reaktors an seinem einen Ende einmündet und das Auslaßrohr 35 tangential von einem zylindrischen, jedoch weiteren Abschnitt am anderen Ende abmündet. Dieser Reaktor gelangte mit einem Drehkolben-Motor (Wankel-Typ) zur Anwendung. Die Hauptabmessungen des Reaktors sind:

Einlaßrohr ......37 ram Durchmesser

Reaktor am Einlaßrohr 84 mm "

Auslaßrohr 50 mm "

Reaktor am Auslaßrohr 100 mm "

Reaktorlänge .....166 mm über alles

einlaßseitiger zylindrischer

Abschnitt ca.46 mm

auslaßseitier zylindrischer

Abschnitt ca. 56 mm

Teste wurden durchgeführt, um die Leistung des erfindungsgemäßen Reaktors abzuschätzen, wie er in den Fig. 11 und 12 dargestellt ist, im Vergleich mit einem Motor vom Wankel-Typ ohne Reaktor, demselben Motor mit einem handelsüblich erhältlichen Reaktor(B), der einfach aus einem Zylinder besteht, in dessen einem axialen Ende Abgas· und Sekundärluft eingespeist werden und von dessen anderen axialen Ende das Abgas abgeführt wird, und einem Reaktor (C), der einen tangentialen Einlaß, jedoch einen axialen Auslaß aufweist. Die Testresultate ergeben sich aus der Tabelle I.

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Tabelle I Europäische

Ve rsuchs ano rdnung	gr/	Test	FTP	Konversion	at /°
	CO	HC	HC	CO	HC
(1) ohne Reaktor	242	18.26
(2) mit Reaktor B	54.8	2.74	77	85
(3) mit Reaktor C	15.6	8 2;o	93	89
U.S.-Bundes - Ve r-	CV.	S. 1975	gr/Meile
suchsanordnung	CO		NO

(4) mit Reaktor C 10.26

(5) Reaktor der Erfindung 7.34

1.0

1.2

0.8:

Mittlerer Druckabfall im Reakto

(mm.Hg) c a. 300

c a. 20

Die Teste (l), (2) und (3) zeigen deutlich, daß der Reaktor C dem Reaktor B weit überlegen ist, jedoch zeigen die Teste (4) und (5) nicht nur eine markante Verbesserung in der gesamten Verminderung der Verschmutzung mit dem erfindungsgemäßen Reaktor in bezug auf den Reaktor C,sondern auch einen Druckabfall von ca. 6 % von demjenigen des Reaktors C. Der Kraftverlust und der Brennstoffverbrauch eines Motors, der mit dem erfindungsgemäßen Reaktor ausgerüstet ist, werden deshalb wenig beeinflußt werden durch den Reaktor aufgrund seiner ausgezeichneten Leistung bei der Verminderung schädlicher Verschrnutzungen. Darüberhinaus ist die Aufwärmzeit des erfindungsgemäßen Reaktors geringer als 4o Sekunden, wobei 30 Sekunden typisch angemessen sind, so daß er sich günstig von der Aufwärmzeit von βθ - 120 Sekunden der handelsüblichen, herkömmlichen thermischen Reaktoren unterscheidet.

Wie in den Fig. 3 - 12, die oben beschrieben wurden, gezeigt, ist das Auslaßrohr tangential in bezug auf die

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Seitenwand angemessen nahe der Endwand fern vom Einlaßrohr angeordnet. Die Richtung der Gasbewegung im Auslaßrohr muß offensichtlich mit derjenigen, die in dem Gas in der Auslaßzone erzeugt wurde, übereinstimmen. Dies zeigt, daß die Gaszufuhr durchaus nicht gezwungen ist (mit einer bedeutenden Radial-Geschwindigkeitskomponente),

die zentrale Zone um die Achse zu erreichen, wie dies in den bekannten Typen der WirbeIstrom-Reaktoren stattfindet, die einen axialen Auslaß in der vom Einlaß ferngelegenen Wand aufweisen. Aufgrund dessen ist es in der zentralen Zone des erfindungsgemäßen Reaktors nicht möglich, die sehr hohen Geschwindigkeiten des theoretischen Wirbels zu erreichen aufgrund der Tatsache, daß dort eine im wesentlichen nicht radiale Strömung stattfindet, die ansonsten der Strömung die Verlustenergie zuführen könnte, die zur Aufrechterhaltung des theoretischen Wirbels nahe der zentralen Zone erforderlich ist. Mit der tangentialen Anordnung des Auslaßrohrs wird darüberhinaus gleichzeitig eine Rückgewinnung der Druckenergie von der kinetischen Energie des Wirbelmoments erhalten. In der Auslaßzone wird aufgrund dessen die Umkehrung erreicht in bezug auf dasjenige, was in der Einlaufzone stattfindet, zumindest bis zu einem gewissen Grad. Von der zentralen Zone des Wirbels, gekennzeichnet durch die höheren tangentialen Geschwindigkeiten, wird die Strömung als Resultat der zentrifugalgeförderten radialen Geschwindigkeitskomponente allmählich in die der Seitenwand des Reaktors benachbarte periphere Zone geführt. Die periphere Zone ist gekennzeichnet durch die niedrigeren Tangentialgeschwindigkeiten, die von gleicher Größenordnung wie die Geschwindigkeiten in dem Auslaßrohr sind. Die Rückgewinnung der kinetischen Energie kann offensichtlich gefördert werden, wenn die Reaktorkammer allmählich zum Auslaß hin divergiert, wie bei den Reaktoren der Fig. 9, 10, 11 und

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12, wie wenn sie ganz zylindrisch ist. Von theoretischen Erwägungen der Wirbeldynamik her bewirkt der sich erhöhende Durchmesser des Reaktors zum Auslaß hin einen Abfall der Tangentialgeschwindigkeit des Gases.

Es ist festgestellt worden, daß mit einem tangentialen anstelle eines axialen Auslasses das Gas nicht gezwungen ist, den zentralen Teil des Reaktors zu erreichen und dieser zentrale Teil durch das einströmende Gas nicht beeinflußt werden würde, da es wie ein fester Körper ohne Gaszirkulation oder Wechselwirkung zwischen dem zentralen Kern und der peripheren Zone rotieren könnte. Die Anwesenheit eines möglichen lagefesten Kerns oder Zentrums würde das nutzbare Volumen des Reaktors und damit die mittlere Zeit, die jeder Gaspartikel, in dem Reaktor verbleibt, und den Gasdurchsatz erniedrigen. Offensichtlich ist die "Durchschnittszeit" einer der Paktoren, der die Wirkung des Reaktors beeinflußt. Die Bildung eines unnützen und lagefesten Kerns oder Zentrums wird durch Einführung eines Verhältnisses zwischen dem Durchmesser des Reaktors und dem Durchmesser des Einlaßrohrs und vorzugsweise auch des Auslaßrohrs von annähernd 2,0 vermieden. Mit dieser Anweisung der relativen Abmessungen ist die Bildung eines lagefesten zentralen Zentrums im wesentlichen Ausmaß durch die dynamische Wirkung des eintretenden Gases vermieden.

Fig. 13 zeigt einen erfindungsgemäßen Reaktor, teilweise im Schnitt, ähnlich zu demjenigen in Fig. 3 und 4, jedoch mit einer thermischen Isoliervorrichtung versehen, um die Wärmerückhaltung zu verbessern. Der Wärmeübergang nach außen wird vermieden durch das Vorsehen von Luft-Spalten 39* die beinahe stationäres Gas enthalten und die durch eine innere Auskleidung 4o des Reaktorgehäuses, durch Boden oder Endplatten, die den Endplatten des Reaktorgehäuses entsprechen, und durch

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eine Auskleidung innerhalb der Wände des Einlaß- und Auslaßrohrs 33 und 35 hergestellt sind.

Die Auskleidungen 40, 41 und 42 bestehen aus einer dünnen, korrosions-beständigen Stahlplatte, die durch Falzen oder Ziehen (oder durch eine andere geeignete Methode) mit der Reaktorwand verbunden wird. Die thermische Isolierung vermeidet die Abkühlung des Gases innerhalb des Reaktors und verhindert einen exzessiven Wärmeaustausch mit der Umgebungszone, z.B. mit einer Überhitzung des Raums unter der Haube eine Automobils.

Fig. 14 stellt eine Version eines Wirbel-Reaktors mit einer einen isolierenden Zwischenraum einschließenden Doppelwand heraus, bei welchem eine dünne Metallplatten-Innwand 45 sich parallel zum Außengehäuse 31 erstreckt, um einen kontinuierlichen LuftZwischenraum 46 zu schaffen, der eine Lufteinlaßöffnung 43 und eine Luftauslaßöffnung 44 aufweist. Die Kühlluft wird beispielsweise mittels einer Pumpe in die öffnung 43 stromaufwärts des Reaktors eingeblasen, die für die Verbrennung der unverbrannten Bestandteile des Abgases in dem Reaktor erforderlich ist. Die aus dem Rohr 44 austretende Luft kann ebenfalls zur Verbrennung durch ihre Einbringung in das Abgas stromaufwärts von dem Reaktor herangezogen werden, wie dies in Fig. 1 herausgestellt ist. Durch die Zuführung der derart vorgewärmten Luft auf diese Weise wird eine gewisse Kompensation des Wärmeverlusts des Gases durch den Wärmeaustausch mit der Luft durch die Innenwand 45 erzielt,

Fig. 15 zeigt eine weitere Version des Reaktors ähnlich zu der in Fig. 14 gezeigten, in welcher jedoch die durch die Einlaßöffnung 43 zugeführte Luft direkt von dem Zwischenraum 46 in die zentrale Zone des zylindrischen Gehäuses

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des Reaktors mittels eines mit Bohrungen versehenen Rohrs 47 eingeleitet wird. Es sollte beachtet werden, daß der Druck in der zentalen Zone des Wirbels geringer sein kann als der äußere Atmosphärendruck für die meisten Wirbelarten bei normalen Umständen, jedoch kann dies auch der Fall sein, wenn der Gegendruck des Abgassystems stromabwärts des Wirbel-Reaktors gering ist. in diesem Fall wird die Luft durch die Bohrungen des Rohrs 47 ohne Einpumpen durch die Einlaßöffnung 4j eingeleitet werden.

Der in Fig. l6 gezeigte Reaktor ist von derselben Grundkonstruktion wie derjenige in Fig. J5 und 4 mit der Ausnahme, daß das einzige tangentiale Einlaßrohr 33 der Fig. 3 und 4 ersetzt 1st durch 4 tangentiale Einlaßrohre 28, von denen jedes Abgas von entsprechenden 4 Abgas-Auslaßöffnungen aufnimmt. Zur Erleichterung der Verbindung der Einlaßrohre 28 mit dem Motor (Bezugszahl 27 in Fig. 2) können die stromaufwärtsseitigaiEnden jedes Rohrs 28 durch eine mit Öffnungen versehene Verbindungsplatte 50 verbunden sein.

Fig. 17 zeigt eine Draufsicht auf einen Querschnitt durch eine modifizierte Art des Reaktors gemäß Fig. 16, wobei der Querschnitt durch die Ebene A-A der Fig. l6 gelegt ist. In dieser modifizierten Form ist die Reaktorwand 51 mit Schlitzen 52 versehen, die sich parallel zur Achse der Seitenwand beinahe die gesamte axiale Länge der Wand zwischen den Enden derselben und/oder zwischen den Einlaß- und/oder Auslaßöffnungen erstrecken. Die Erstreckung der Schlitze 52 ist aus der Fig. l8 ersichtlich, die einen axialen Querschnitt entlang der Linie B-B der Fig. I7 darstellt. Fig. I9 ist ein axialer Querschnitt entlang der Linie C-C der Fig. 17. Die Reaktorwand 51 ist durch einen

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Stahlaußenmantel 53 mit einem Zwischenraum 54 zwischen der Wand 51 und dem Außenmantel 53 umschlossen. In den Zwischenraum 54 wird auf irgendeine geeignete Weise Luft eingeleitet, z.B. wie dies unter Bezugnahme auf die Fig. 14 und 15 beschrieben ist. Jedoch wird vorgezogen, die Luft von einer Luftpumpe oder einem Gebläse (nicht gezeigt) über das Rohr 55 in den Zwischenraum 54 einzuführen. Die Schlitze 52 verlaufen in einem spitzen Winkel ,^C in bezug auf einen Radius vom Mittelpunkt des Reaktors und sind in einer Richtung geneigt, die der Richtung der Luftzirkulation in dem Zwischenraum 54 entgegengesetzt ist, um einen Anteil der Luft in die Reaktorkammer in Form eines Films einzuleiten, der der Kontur der Wand 51 im gleichen Zirkulationssinn wie das Abgas folgt. Der verhältnismäßig kühle Luftfilm dient dem Schutz der Innenwand gegen Erosion und stellt Sekundärluft für die Verbrennung der unverbrannten Bestandteile des Abgases dar. Der Winkel (^, ist vorzugsweise in

einem Bereich von 30 - 75°. Die Wand 51 kann in bezug auf den Außenmantel 53 in irgendeiner geeigneten Weise gehalten werden, z.B. durch Abstandsteile oder Ausgleichsringe 56.

Fig. 20 zeigt einen Reaktor 26, der in Fig. l6 oder IJ gezeigten Art als eingebautes Teil eines Motors mit dessen Brennstoff- und Abgassystems. Dem Motor 27 wird Luft und Brennstoff über eine Ansaugrohr-Verzweigung 57 zugeführt. Eine durch den Motor angetriebene Riemenscheibe 58 treibt über einen Riemen 60 eine Luftpumpe 59 an. Die Luft strömt mit geringem Überdruck durch das Rohr 6l und ein Prüfventil 62 (das die Verbindung von Druckschwankungen von dem Motor-Abgassystem zu dem Rohr 6l verhindert) zu einer T-Verbindung und der größte Anteil der Luft strömt dann über ein mit öffnungen versehenes Verteilerrohr 63 in eine Luftverzweigung 64. Die Luft von dieser Verzweigung 64 wird über Rohre 65 in das stromaufwärtsseitige Ende von tangentialen Einlaßrohren 28 des Reaktors eingeleitet, vorzugsweise so nahe als

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möglich in bezug auf die Motor-Abgas-Auslaßöffnungen. Die zugeführte Luft dient als Sekundär-Verbrennungsluft und wird sorgfältig mit dem die Abgas-Auslaßöffnungen verlassenden turbulenten Gase gemischt, so daß eine ausgezeichnete Umwandlung von Kohlenmonoxyd (CO) und Kohlenwasserstoffen (HC) zu voll verbrannten Produkten in den Rohren 28 und in der Wirbelkammer des Reaktors 26 stattfandet. Das Abgas strömt über ein tangentiales Auslaßrohr/von der Kammer aus und über einen Schalldämpfer 30 und ein Abgasrohr 310 in die Atmosphäre. Der Anteil der Luft, der nicht in das Rohr 63 zur Verwendung als Sekundärluft strömt, wird durch das Rohr 66 geleitet, um durch das Rohr 55 in einen ringförmigen Zwischenraum 5^ eingeführt zu werden. Falls der Reaktor 26 Schlitze wie die in den Fig. 17 - 19 gezeigten Schlitze aufweist, wird alle oder der größte Anteil der Luft von dem Zwischenraum 5²J- in die Reaktorkammer einströmen. Ein verbleibender Überschuß der Luft des Zwischenraums 5k oder die gesamte Menge der Luft des Zwischenraums 5^* falls keine Schlitze 52 vorgesehen werden, wird durch das Rohr 68 zu dem Rohr 63 zur Verwendung als zusätzliche Sekundärluft zurückgeführt. Die Rohre 62, 63, 66, 68 können mit Ventilen (nicht gezeigt) versehen sein, um zu sichern, daß die gewünschten Anteile der Luft jedem Rohr zugeführt werden, und mit Prüfventilen 62 und 62 a (Fig. 22) um eine Verbindung der Druckschwankungen des Abgases zu dem Rohr 6l zu verhindern.

Zwischen der Pumpe 59 und dem Ventil 62 weist das Rohr 6l eine T-Verbindung 69 zu einem sog. "Schluck-Ventil" 70 auf, das genauer in Fig. 21 gezeigt ist. Dieses Ventil 70 umfaßt ein Gehäuse, das durch eine flexible Membran 71 in zwei Kammern unterteilt ist. Die eine Kammer ist über ein Rohr 72 mit der Ansaugrohr-Verzweigung 57 verbunden und enhält eine Feder 73, die eine konische Ventilnadel 7^ in eine

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Öffnung in einer Platte 75 der anderen Kammer drückt. Zwischen der Membran 71 und der Platte 75 ist ein Rohr 76 vorgesehen, das die Ansaugrohr-Verzweigung 57 mit der anderen Kammer verbindet. Wenn der Druck .in der Ansaugrohr-Verzweigung 57 unter einem vorbestimmten Wert abfällt, wird der niedrige Verzweigungsdruck dem Ventil 70 über das Rohr 72 vermittelt, und die Membran wird entgegen der Kraft der Feder 73 derart bewegt, daß die konische Ventilnadel 74 aus der Öffnung in der Platte 75 herausbewegt wird. Aufgrund dessen kann nun die Luft durch das Rohr 69, durch die Öffnung der Platte 75 und das Rohr 76 in die Ansaugrohr-Verzweigung 57 einströmen, wodurch das Brennstoff-Luftgemisch in dieser verdünnt wird, das während einer Motorverzögerung dazu neigt, zu fett zu werden. Aufgrund dieser Verdünnung wird der Betrag der unverbrannten Brennstoff bestandteile in dem Abgas auf einem relativ niedrigen Niveau gehalten, wodurch extrem hohe Temperaturen während der endgültigen Reinigung in dem Reaktor 26 vermieden werden.

Das System gemäß Fig. 22 ist im wesentliehen ähnlich demjenigen von Fig. 20 mit dem Hauptunterschied, daß die Luft, welche in dem Zwischenraum 44 zwischen der inneren Wand des Reaktors 26 und der diese umgebenden äußeren Wand zirkulierte, der Luftverzweigung 64 über ein geripptes Rohr 68 zugeleitet wird, um vor der Einführung dieser Luft als Sekundärluft über die Rohre 65 Wärme abzuleiten« Um zu sichern, daß die gewünschten Anteile der Luft den Zwischenraum 54 und der Sekundärluft-Verzweigung 64 zugeleitet werden, sind Regulierventile 79 und 80 vorgesehen.

Der erfindungsgemäße Reaktor erzielt mit seiner Anwendung mit einem Mehrzylinder-Motor eine ausgezeichnete Umwandlung des Kohlenrnonoxyds und der unverbrannten Kohlenwasserstoffe bei einem geringeren Druckabfall und einer kürzeren Aufwärm-

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zeit als bei vorbekannten thermischen Reaktoren. Der Leistungsverlust eines Motors von ca. 120 Breras-PS bewegt sich zwischen 1 % und 2 %, und die Aufwärmzeit ist ca. 35 Sekunden.

Es versteht sich, daß verschiedene Modifikationen des Reaktors, der unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 16 - 19, 20 und 22 beschrieben wurde, denkbar sind, ohne von der Erfindung abzuweichen. Insbesondere bei den Konstruktionen, die an die Reaktoren gemäß den Fig. 3-15 angepaßt sind, können Reaktoren mit mehreren Abgas-Einlässen zur Anwendung gelangen.

Die Kurven gemäß Fig. 23 zeigen die Verbesserungen der Motorleistungen mit einem erfindungsgemäßen Reaktor. Der Standardreaktor, auf den in Fig. 23 Bezug genommen ist, umfaßt eine zylindrische Kammer, in deren einem axialen Ende eine Mischung von Luft und Abgas eingeleitet wird und von deren anderem axialen Ende das behandelte Abgas abgeleitet wird. Der Tangential-Einlaß/Axial-Auslaß-Reaktor hat eine ähnliche Anordnung des tangentialen Einlasses w.ie der erfindungsgemäße Reaktor, weist jedoch einen axialen Auslaß für das behandelte Gas auf. Diese Anordnung weist beträchtliche Machteile im Vergleich mit der tangentialen Auslaßanordnung gemäß der Erfindung auf. Die Motorleistung mit einem erfinaungsgemäßen Reaktor übersteigt die Leistung des Motors mit anderen Reaktoren und ist etwas besser als die Leistung des Motors ohne Reaktor.

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Claims (19)

1. Patentansprüche

   Reaktor zur Behandlung von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine, gekennzei chnet durch eine hohle Kammer von kreisförmigem Querschnitt bildende Seitenwand (31) und im wesentlichen kreisförmige, die gegenüberliegenden Enden der Kammer bildende Endwände (37* 38), zumindest eine einer der Endwände (37) benachbarten Einlaßöffnung in der Seitenwand und einem Einlaßrohr (33 i 12; 28), das mit der Seitenwand verbunden ist und das Abgas durch die Einlaßöffnung in die Kammer im wesentlichen tangential zu der Seitenwand einleitet, so daß während des Betriebs das Abgas in einem zu der Seitenwand im wesentlichen parallelen Wirbel zirkuliert, eine der anderen Endwand (38) benachbarten Auslaßöffnung, und einem Auslaßrohr (35Ί 1^5 29), das mit der Seitenwand verbunden ist und die Gase im wesentlichen tangential von der Kammer über die Auslaßöffnung aufnimmt.
2. 2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endwände (37* 38) im wesentlichen senkrecht zur Achse (32) der hohlen Kammer angeordnet sind.
3. 3. Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (3I) eine zylindrische Kammer bildet.

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4. 4. Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche

   1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (31) eine Kammer bildet, die zumindest zwischen den Radialebenen der Einlaß- und Auslaßöffnung eine Kegelstumpf -Form aufweist, deren Durchmesser in den die Auslaßöffnung beinhaltenden Radialebenen größer ist als in den die Einlaßöffnung beinhaltenden Radialebenen.
5. 5« Reaktor nach einem der vohrergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der gesamten Querschnittsfläche des Einlaßrohrs (33) (der Einlaßrohre) zu der Hauptquerschnittsfläche des Inneren der Kammer im Bereich von 1:9 bis 25:36 liegt.
6. 6. Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Querschnittsfläche des Auslaßrohrs (35) zu der Hauptquerschnittsfläche des Inneren der Kammer im Bereich von 1:9 bis 25:36 liegt.
7. 7. Reaktor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis im Bereich von'1:9 bis 4:9 liegt.
8. 8. Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche

   1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der inneren Länge zum inneren Durchmesser der Kammer im Bereich von 1:1 bis 4:1 liegt.
9. 9. Reaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge zum Durchmesser im Bereich von 2:1 bis 3si liegt.

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10. 10. Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außenmantel (53) die Seiten- und Endwände umgibt und mit diesem einen isolierten Zwischenraum (54) bildet.
11. 11. Reaktor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einleiten von Luft in den Zwischenraum ein Lufteinlaß (55) am Außenraantel vorgesehen ist.
12. 12. Reaktor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum Austreten von Luft aus dem isolierten Zwischenraum der Außenmantel einen Luftauslaß aufweist.
13. 13. Reaktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (52) zum Einlaß zumindest einer gewissen Luftmenge von dem isolierten Zwischenraum in den Reaktor vorgesehen ist.
14. 14. Reaktor nach Anspruch IJ, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kanal (68) zur Einleitung von Luft von dem isolierten Zwischenraum in das Einlaßrohr vorgesehen ist'.
15. 15. Reaktor nach Anspruch IJ oder I¹I₅ dadurch gekennzeichnet, daß nahe der einen Endwand Öffnungen (52; 47) vorgesehen sind, durch welche die Luft von dem isolierten Zwischenraum in das Innere der Kammer eintritt.
16. 16. ■ Verbrennungskraftmaschine mit zumindest einer Auslaßöffnung und mit einem Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-15, dadurch ' g e k e η η -

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    zeichnet, daß zur Aufnanme des Abgases von der Auslaßöffnung das Einlaßrohr (12, 28) des Reaktors mit dieser verbunden ist und daß Mittel (19, 22, 59, 65) zur Zufuhr von Luft zum Reaktor zur Reaktion mit den brennbaren Bestandteilen des Abgases vorgesehen sind.
17. 17. Verbrennungskraftmaschine mit einem Reaktor gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel eine Luftförderpumpe oder ein Gebläse (19* 59) und ein Rohr (22, 65) umfassen, das zumindest eine gewisse Luftmenge von der Pumpe oder dem Gebläse zu dem Einlaßrohr leitet.
18. 18. Verfahren zur Behandlung von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Abgas von der Maschine tangential in das eine Ende einer Kammer eingeleitet wird, die im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist und die einen tangentialen Auslaß an ihrem anderen Ende besitzt, so daß das Gas tendiert, einen Wirbel zu bilden und einer schraubenförmigen Bewegungsbahn zum Auslaß zu folgen, und daß das Abgas über einen Auslaß und ein tangential angeordnetes Auslaßrohr tangential in die Atmosphäre abgeführt wird.
19. 19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sauerstoffhaltiges Gas mit dem Abgas zur Oxidation der oxidierbaren Bestandteile des Abgases in dem Reaktor gemischt wird.

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