DE2614673B2 - Startvorrichtung für einen Spaltgasgenerator - Google Patents

Startvorrichtung für einen Spaltgasgenerator

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Description

ne zugeführt werden kann. Dieses am Katalysator der Startvorrichtung erzeugte heiße Brenngas erwärmt einerseits die Katalysatoren des Spaltgasgenerators selbst und dient andererseits zum Betrieb der Brennkraftmaschine bei Leerlauf.
Diese bekannte Startvorrichtung weist jedoch eine relativ kostspielige Bauweise und ein erhebliches Bauvolumen auf. Ferner besteht die Gefahr, daß die temperaturempfindlichen Katalysatoren des Brennerplattensystems durch die heißen Flammgase der in der Flammschale brennenden Flamme geschädigt werden.
Aus der DE-OS 23 59 594 ist eine Startvorrichtung für Spaltgasgeneratoren bekannt, die am Einlaß von einem porösen Sinterlochstein, einem sogenannten Diffusionslochstein, abgeschlossen ist Dieser Diffusionslichstein, is der als gasdurchlässige Brennerplatte dient, weist Sackbohrungen auf, in die eine Brennstoffzuführung mündet Zwischen dem Diffusionslochstein und einem dahinter angeordneten Verteilungssystem zur Zuführung von Luft in Form einer gasdurchlässigen Platte befindet sich ein Raum, an dem eine Zündvorrichtung angeordnet ist, und der somit als Brenn- oder Flammraum dient An dieses Verteilungssystem schließt sich unmittelbar der Reaktionsraum des Spaltgasgenerators an.
Diese bekannte Anordnung weist den Nachteil auf, daß die Startvorrichtung nicht vom eigentlichen Spaltgasgenerator getrennt ist, sondern mit diesem zusammen eine Einheit bildet Der Diffusionslochstein samt Brennstoffzuführung, das Verteilungssystem und der zwischen Diffusionslochstein und Verteilungssystem befindliche Raum sind nämlich bereits notwendige Bestandteile des Spaltgasgenerators, da diesem während des Normalbetriebs über den Diffusionslochstein Abgas zugeführt wird.
Aus der DE-OS 23 59 542 ist eine Startvorrichtung bekannt, die im Prinzip einen ähnlichen Aufbau aufweist wie die vorstehend beschriebene Vorrichtung. Bei dieser Startvorrichtung ist im Brenn- bzw. Feuerraum lediglich zusätzlich eine mit Katalysatormaterial versehene gasdurchlässige Platte angeordnet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Startvorrichtung der eingangs genannten Art, welche eine Brennerplatte sowie eine Luft- und eine Brennstoffzuführung enthält, in der Weise auszugestalten, daß sie ein geringes Bauvolumen besitzt und eine möglichst einfache Konstruktion aufweist.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sich vor der Brennerplatte ein von der Brennerplatte und einer gasdurchlässigen Verteilerplatte begrenzter Vermischungsraum und vor der Verteilerplatte ein Verteilerraum befindet daß die Luftzuführung in den Verteilerraum und die Brennstoffzuführung in den Vermischungsraum mündet und daß als Brennstoffzuführung eine den Verteilerraum und die Verteilerplatte durchdringende Brennstoffeinspritzdüse vorgesehen ist, in deren Sprühkegel nahezu die gesamte Oberfläche der den Vermischungsraum begrenzenden Seite der Brennerplatte liegt.
Die erfindungsgemäße Startvorrichtung für Spaltgasgeneratoren weist ein geringes Bauvolumen und eine sehr einfache Konstruktion auf. Sie ist daher als Massenartikel leicht herstellbar und kann auch in engen Motorräumen von Kraftfahrzeugen Platz finden.
Als Brennstoffeinspritzdüse kann bei dieser Startvorrichtung beispielsweise eine Vollkegeldüse verwendet werden, die den austretenden Strahl in Form eines vollen Kegels so versprüht, daß die ganze Brennerplattenfläche vom Brennstoff getroffen wird.
Zum Starten des Spaltgasgenerators wird zunächst Brennstoff, beispielsweise Benzin, mittels der Brennstoffeinspritzdüse annähernd gleichmäßig auf eine große Fläche der Brennerplatte gesprüht Gleichzeitig wird durch die Luftzuführung Luft zugeführt, die durch die gasdurchlässige Brennerplatte hindurchtritt und den versprühten Brennstoff mitführt Der Brennraum füllt sich nun mit einem Brennstoffnebel, der durch die Zündvorrichtung entzündet wird. Die dabei im Brennraum entstehende Flamme schlägt rasch auf die Brennerplatte zurück und der Brennstoff kann in der Folge, sogar flammlos, während des Durchströmens der Brennerplatte verbrannt werden, welche dabei zum Glühen kommt
Die entstehenden heißen Flammgase werden durch die Abschlußplatte am Auslaß der Startvorrichtung hindurch zum Einlaß des Spaltgasgenerators und über die Katalysatoren in dessen Reaktionsraum geleitet Hierbei erwärmt sich die Katalysatorfüllung und bei Erreichen der Anspringtemperatur des Katalysators, d. h. der Temperatur, die zu einer merklichen Spaltgasproduktion im Spaltgasgenerator benötigt wird, kann die Brennstoffeinspritzdüse abgeschaltet und der zur Spaltgasproduktion nötige Brennstoff direkt dem Einlaß des Spaltgasgenerators zugeführt werden.
Die Abschlußplatte dient dabei dazu, um während des Betriebs der Startvorrichtung den Brennraum abzugrenzen und um nach dem Abschalten die Startvorrichtung gegenüber dem heißen Reaktionsraum des Spaltgasgenerators abzuschirmen. Während des Startens kann der Brennstoff mit Luftüberschuß verbrannt werden, er kann aber auch unter Luftmangel partiell zu einem Flammgas oxidiert werden, das noch brennbare Komponenten enthält und bereits zum Anlassen und zum Betrieb einer Brennkraftmaschine im Leerlauf ausreichen kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Startvorrichtung ist die zwischen der Luftzuführung und der Brennerplatte angebrachte gasdurchlässige Verteilerplatte parallel zur Brennerplatte angeordnet. Die Verteilerplatte erzeugt in der zugeführten Luft einen gewissen Stau, der zu einer einigermaßen gleichmäßigen Verteilung der Luft über den Innenquerschnitt der Startvorrichtung führt so daß die Brennerplatte anschließend gleichmäßig von der Luft durchströmt wird. Ferner erwärmt sich die Verteilerplatte durch die Rückstrahlung der heißen Brennerplatte und führt damit zu einer Vorwärmung der hindurchströmenden Luft
Als Brennerplatte, Abschlußplatte und Verteilerplatte sind bei der erfindungsgemäßen Startvorrichtung vorzugsweise poröse Keramikplatten vorgesehen. Vorteilhaft ist es dabei insbesondere, wenn die Keramikplatten von einer Vielzahl von Durchtrittskanälen durchsetzt sind.
Die erfindungsgemäße Startvorrichtung weist vorzugsweise ein im wesentlichen topfförmig ausgebildetes Gehäuse auf. Die Brennstoffeinspritzdüse ist dabei längs der Mittelachse des Topfes angeordnet. Bevorzugt ist die Luftzuführung an der Seitenwand des topfförmigen Gehäuses so angeordnet, daß die Luft durch die Luftzuführung tangential in den Verteilerraum der Startvorrichtung einleitbar ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Seitenwand des topfförmigen Gehäuses wenigstens ein ebenes Flächenstück aufweist. An diesem ebenen Flächenstück können dann vorteilhaft die Luftzuführung und/oder die Zündvorrichtung
angeordnet sein.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Startvorrichtung ist die Innenwand des Gehäuses wenigstens teilweise mit keramischem Material ausgekleidet Vorteilhaft ist diese Innenauskleidung gerippt Die Auskleidung schützt hierbei den heißen Innenraum vor der kühlen Gehäusewand, die beispielsweise aus Metall gefertigt ist, und die Rippen halten die Keramikplatten auf Abstand.
Anhand eines Ausführungsbeispieles und zweier Figuren soll die Erfindung noch näher erläutert werden.
F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Startvorrichtung und
F i g. 2 einen Querschnitt entlang der in F i g. 1 mit H-II bezeichneten Linie.
Die Startvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem topfförmigen Gehäuse 1, das an seiner Auslaßöffnung 2 mit dem Einlaß eines in den Figuren nicht dargestellten Spaltgasgenerators verbunden ist aus einer Brennstoffeinspritzdüse 3, einer Luftzuführung 4, einer als Zündvorrichtung dienenden elektrischen Zündkerze 5, einer Brennerplatte 6, einer Abschlußplatte 7 und einer Verteilerplatte 8. Die Brennstoffeinspritzdüse 3 ist längs der Mittelachse der Startvorrichtung angeordnet und ragt durch die Verteilerplatte 8 hindurch in den Raum zwischen Verteilerplatte 8 und Brennerplatte 6. In der Düsenölffnung der Brennstoffeinspritzdüse 3 ist ein Drallkörper 9 angebracht Durch die Brennstoffeinspritzdüse wird nahezu die ganze Fläche der Brennerplatte 6 mit dem Brennstoff, beispielsweise Benzin, einigermaßen gleichmäßig besprüht
Als Brennerplatte 6, Abschlußplatte 7 und Verteilerplatte 8 dienen poröse, gesinterte Keramikplatten, deren Dicke zwischen 0,5 und 1,5 cm beträgt Gleichmäßig über die Fläche der Platten ist eine Vielzahl von Durchtrittskanälen 10 verteilt deren Durchmesser wesentlich kleiner als die Plattendicke ist Als derartige Keramikplatten können beispielsweise Magnesiumoxid-Platten von 1 cm Dicke mit etwa 40 bis 60 Durchtrittskanälen pro cm2 dienen, wobei der Durchmesser der Durchtrittskanäle etwa bei 1 mm liegt Derartige Magnesiumoxid-Platten sind hintzebeständig und für die flammlose Umsetzung von Benzin geeignet Sie weisen eine gewissen, wenn auch schwache katalytische Aktivität für die Oxidation von Benzin auf, ohne daß zusätzliche Katalysatoren aufgebracht sind.
Grundsätzlich sind aber — auch als Brennerplatten — katalytische Platten nicht erforderlich.
Die Platten 6, 7 und 8 werden von keramischen Rippen oder Ringen 11, 12 und 13 in ihrer Lage festgehalten, wobei diese Rippen gleichzeitig als keramische Auskleidung der Startvorrichtung dienen. Dadurch entstehen drei Räume: Eine vom Gehäuse 1, der Verteilerplatte 8 sowie der Rippe 11 begrenzter Verteilerraum mit der Luftzuführung 4, ein von der Verteilerplatte 8, der Rippe 12 und der Brennerplatte 6 gebildeter Vermischungsraum, dem die Luft durch die Durchtrittskanäle der Verteilerplatte 8 und der Brennstoff über die Brennstoffeinspritzdüse 3 zuführbar ist, und ein von der Brennerplatte 6, der Abschlußplatte
'5 7 und der Rippe 13 begrenzter Brennraum 14. Beim Betrieb der Startvorrichtung wird die Luft durch die Brennerplatte 6 hindurch in den Brennraum 14 geleitet und nimmt hierbei den auf die Brennerplatte aufgesprühten Brennstoff mit. Das entstehende Brennstoff/ Luft-Gemisch wird dann durch die am Brennraum 14 angeordnete Zündvorrichtung 5 entzündet Zum Abschalten der Startvorrichtung dient ein Absperrventil 17 an der Brennstoffeinspritzdüse 3.
Der Rand des topfförmigen Gehäuses 1 weist an der Auslaßöffnung 2 nach außen gebogene Teile 15 auf, mit denen die Startvorrichtung am Spaltgasgenerator befestigt werden kann. Weitere Teile 16 des Gehäuserandes sind nach innen gebogen und dienen als Auflagestück für die Abschlußplatte 7.
Aus Fig.2 ist ersichtlich, daß die Seitenwand des Gehäuses 1 zwar im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, jedoch zwei ebene Flächenstücke 18 und 19 aufweist, die in einem abgerundeten rechten Winkel zueinander stehen. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit einerseits die Luftzuführung 4 und die Zündvorrichtung S an einem ebenen Flächenstück zu befestigen, wodurch die Montage vereinfacht wird, andererseits kann die Luftzuführung 4 so angebracht werden, daß sie nicht radial, sondern tangential in den Innenraum der Startvorrichtung weist. Die eintretende Luft erhält einen Drall und wird gleichmäßig über die Fläche der Verteilerplatte verteilt Ferner wird durch diese unsymmetrische Form bewirkt daß sich die Platten und Rippen nicht verdrehen und verkanten können.
Die erfindungsgemäße Startvorrichtung besteht nur aus wenigen Teilen, die leicht zusammengesetzt werden können, einem geringen Verschleiß unterliegen und nur ein kleines Bauvolumen erfordern.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1 2 Patentansprüche: generator vorgeschaltet ist und eine Luftzuführung sowie eine Brennstoffzuführung, einen von einer
1. Startvorrichtung für einen Spaltgasgenarator gasdurchlässigen Brennerplatte und einer gasdurchlässizur katalytischen Umsetzung von kohlenwasser- gen, die Verbindung zum Spaltgasgenerator bildenden stoffhaltigem Flüssigbrennstoff mit einem sauer- 5 Abschlußplatte begrenzten Brennraum und eine am stoffhaltigen Gas bei erhöhter Temperatur in ein Brennraum angeordnete Zündvorrichtung aufweist
Brenngas, insbesondere zur Speisung von Brenn- Spaltgasgeneratoren können beispielsweise dazu kraftmaschinen, wobei die Startvorrichtung dem dienen, kohlenwasserstoffhaltige flüssige Brennstoffe Spaltgasgenerator vorgeschaltet ist und eine Luftzu- katalytisch in ein Brenngas umzusetzen, das für den führung sowie eine Brennstoffzuführung, einen von io Betrieb von Brennkraftmaschinen besser geeignet ist als einer gasdurchlässigen Brennerplatte und einer der flüssige Brennstoff selbst Bei mit flüssigem gasdurchlässigen, die Verbindung zum Spaltgas- Brennstoff gespeisten Brennkraftmaschinen führt nämgenerator bildenden Abschlußplatte begrenzten lieh die unvollkommene Verdampfung des Brennstoffs Brennraum und eine am Brennraum angeordnete und die ungleichmäßige Vermischung mit Verbren-Zündvorrichtung aufweist, dadurch gekenn- '5 nungsluft zu einer unvollständigen Verbrennung und zur zeichnet, daß sich vor der Brennerplatte (6) ein Emission von Schadstoffen.
von der Brennerplatte (6) und einer gasdurchlässigen Ferner müssen dem Brennstoff in der Regel
Verteilerplatte (8) begrenzter Vermischungsraum Antiklopfmittel beigemischt werden, wodurch sich im
und vor der Verteilerplatte (8) ein Verteilerraum Abgas der Gehalt an gesundheitsgefährdenden Stoffen
befindet, daß die Luftzuführung (4) in den Verteiler- 20 weiter erhöht Die so -entstehende bedenkliche Ver-
raum und die Brennstoffzuführung (3) in den schmutzung der Luft kann bei einem Betrieb der
Vermischungsraum mündet und daß als Brennstoff- Brennkraftmaschinen mit Brenngas weitgehend vermie-
zuführung (3) eine den Verteilerraum und die den werde?..
Verteilerplatte (8) durchdringende Brennstoffein- Im Spaltgasgenerator werden die Kohlenwasserstof-
spritzdüse vorgesehen ist, in deren Sprühkegel 25 fe durch katalytische partielle Oxidation mit einem
nahezu die gesamte Oberfläche der den Vermi- sauerstoffhaltigen Gas in ein Brenngas (Spaltgas)
schungsraum begrenzenden Seite der Brennerplatte umgesetzt, das mit weiterer Verbrennungsluft vermischt
(6) liegt und in Verbrennungseinrichtungen, insbesondere in
2. Startvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch. Brennkraftmaschinen, verbrannt werden kann. Da gekennzeichnet, daß als Brennerplatte (6), Abschluß- 30 dieses Brenngas eine hohe Octanzahl besitzt kann platte (7) und Verteilerplatte (8) poröse Keramik- hierbei auf den Zusatz von Antiklopfmitteln zum platten vorgesehen sind. flüssigen Brennstoff verzichtet werden.
3. Startvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch Um nun einen derartigen katalytischen Gasgenerator gekennzeichnet, daß die Keramikplatten mit einer in Betrieb nehmen zu können, müssen die Katalysatoren Vielzahl von Durchtrittskanälen (10) versehen sind. 35 auf die erforderliche Betriebstemperatur aufgeheizt
4. Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein im daß Brennstoff und Luft in einem vor dem Reaktionswesentlichen topfförmig ausgebildetes Gehäuse (1) raum gelegenen Brennraum entzündet und die dabei aufweist entstehei.den heißen Flammgase zur Erwärmung der
5. Startvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch «ο Katalysatoren durch den Reaktionsraum des Spaltgasgekennzeichnet, daß die Innenwand des Gehäuses generators geleitet werden.
(1) wenigstens teilweise mit einer keramischen Eine derartige Startvorrichtung ist aus der DE-OS
Auskleidung versehen ist. 23 06 025 bekannt Sie enthält eine erste Brennstoffein-
6. Startvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch spritzdüse, eine Luftzuführung, eine im Sprühkegel der gekennzeichnet, daß die Innenauskleidung gerippt 45 ersten Einspritzdüse angeordnete Flammschale und ist. eine Zündvorrichtung zur Entzündung des in der
7. Startvorrichtung nach einem oder mehreren der Flammschale gesammelten versprühten Brennstoffs. Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ferner ist eine zweite Brennstoffeinspritzdüse vorgese-Luftzuführung (4) tangential in den Verteilerraum hen, die auf ein bis zum Gehäuse reichendes mündet. 50 Brennerplattensystem gerichtet ist, das aus wenigstens
8. Startvorrichtung nach einem oder mehreren der einem einen Katalysator enthaltenden Sinterlochstein Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die besteht. Der Innenraum der Startvorrichtung kann mit Seitenwand des topfförmigen Gehäuses (1) wenig- dem Einlaß des Spaltgasgenerators verbunden werden, stens ein ebenes Flächenstück (18,19) aufweist. Zum Starten wird zunächst über die erste Brennstoffein-
9. Startvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch 55 spritzdüse Brennstoff in die Flammschale gesprüht und gekennzeichnet, daß die Luftzuführung (4) und/oder dort entzündet. Die heißen Flammgase werden über das die Zündvorrichtung (S) an dem ebenen Flächen- Brennerplattensystem und anschließend in den Spaltstück (18,19) angeordnet ist. gasgenerator geleitet. Hat sich das katalytische
Brennerplattensystem auf eine ausreichende Tempera-
60 tür erhitzt, so wird die erste Brennstoffeinspritzdüse
abgeschaltet und über die zweite Brennstoffeinspritzdüse Brennstoff direkt auf das Brennerplattensystem
Die Erfindung betrifft eine Startvorrichtung für einen gegeben. Dabei erlischt die Flamme in der Flammschale,
Spaltgasgenerator zur katalytischen Umsetzung von so daß nun am Brennerplattensystem Brennstoff und
kohlenwasserstoffhaltigem Flüssigbrennstoff mit einem 65 Liift bereits unterstöchiometrisch zu einem heißen
sauerstoffhaltigen Gas bei erhöhter Temperatur in ein Spaltgas umgesetzt werden können, das in den
Brenngas, insbesondere zur Speisung von Brennkraft- Reaktionsraum des Spaltgasgenerators geleitet und
maschinen, wobei die Startvorrichtung dem Spaltgas- anschließend den Brennräumen der Brennkraftmaschi-
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