DE3000178A1 - Thermoreaktor - Google Patents

Description

• 3eschreibung
• Die Hauptanmeldung P 26 02 086 geht bei der Gestaltung des Luftinjektionssystems von einer räumlichen Einheit aus, welche stromabwarts von einen Brennrohr (Figur 1 dieser Anmeldung : Räume 4 und 18) und stromaufwärts von einem Lufteinzu5sraum (Raum 5) gebildet werden und deren Unterscheidung mittels einer Lochblechwandung erfolgt (4), welche diese räumliche Einheit durchdringt. Zum Konzept der beschriebenen Raumeinheit gehören quer zu ihre axialen Verlauf gelagerte Reflexionswandungen, welche zuerst in der österreichischen Patentschrift 248802 beschrieben wurden und für die funktionale Charakteristik der Raumeinheit als Resonanzraum von Bedeutung sind. In der beigefügten Figur 1 sind dies stromaufwärts die Wandung 16 und stromabwärts die Wandung 46. Diese Wandungen dienen außerdem zur Bewahrung der durch die Nachverbrennung anfallenden Wärme und sichern hierdurch die Vermeidung von Abstrahlverlusten. Unter dem Gesichtspunkt, daß der Wirkungsgrad der Luftinjektion ganz wesentlich von der Strömungsgeschwindigkeit des durch die Strahlrohre in das System gebrachten Abgases abhängt, dienten die Meßnahmen der Hauptanmeldung dazu, für die Verteilung der aus einer oder mehreren Leitungen vom Motorauslaß ner zugeführten Abgasmenge in mehrere Strahlrohre möglichst kleinräumige Verteilerräume vorzusehen und beim Brennrohr stromabwärt keine Erweiterungen vorzunehmen. Da die anfallende Abgasmenge bei einer Brennkraftmaschine außerordentlich varriert und z.B. eine aus dem Leerlaufbetrieb plotzlich angesetzte Vollasteinstellung hoher Motordrehzahl mit sich zu bringen vermag, daß der Nachbrennvorgang sicn aus der stromaufwärtigen Zone oeS Lochblechraumes (4) löst und vollständig in die Folgeräume abwandert (in 43 und 7), dient diese Zusatzanmeldung dazu, eine Verankerung des Verbrennungvorganges im Lochblechraum (4) vorzunehmen.
• Das Mittel, diese Verankerung zu bewirken, besteht darin, neben mindestens einem Strahlrohr, das die Lochblechwandung durchbricht (3), mindestens ein Strahlrohr vorzusehen (13), das mit seiner Auslaßöffnung im diesseitigen Raum (5) verbleibt und hierbei so angeordnet ist, daß das aus ihm (13) austretende Abgas einen Teil der diesseitigen und stromabwärts gelegenen Lochblechfläche beaufschlagt. Bei plötzlich einsetzendem Abgasstoß ergeben sich hierdurch folgende Kompaktvorgänge, die von der sie umlagernden Streu zonen zu unterscheiden sind : a) Die axial etwa mittig des jenseitigen Lochblechraumes (4) gelagerte Auslaßöffnung des zentralen Strahlrohres (3) gibt einen zunächst kompa ten und sich im Raum 1@ verbreternden Abgasstrahl ab.
• b) Der Kompaktstrahl (a) ist zunächst eingehüllt in ein peripher mi leichter Nacheilung mitlaufendes Bündel von Luftteilströmen (weiße Pfe le): injeziertes Luftströmebündel.
• c) Das injezierte Luftströmebündel (b) wird nach kurzer Wegstrecke von einem mit eigener Strömungsenergie aus de stromabwärtigen Lochble auslaufenden Abgasteilstrombündel (Herkunft aus Strahlrohren 13) schräg angelaufen.
• d) Der Einmischvorgang der injezierten Luftteilströme (b) erfolgt r mehr im stromabwärtigen Teil des Lochblechraumes (4) und im Rohr (18) zweiseitig : aa) infolge der in dieses Bündel mit eigener Strömungsene eindringenden und es wiederum peripher einhüllenden Abgasteilströme at dem oder den Strahlrohren (13), bb) durch den aus dem zentralen Strahl (3) austretenden Abgasstrahl, der mit zunenmender Wegstrecke seine Ko paktform aufgibt und sich unter Bildung vielfacher Turbulenzen mit der Abgasteilstrommenge (aa) vereinigt, hierbei die zwischen ihnen geleger injezierten Luftströme einmengend.
• e) Bei Austritt aus dem Rohr (18) erfolgt durch die Reflexion an dE Wandung (46) durch ankommende unu bereits wieder rücklaufende Teilstrc der Zeitausgleich zwischen den im Vorgang zwischen a und d liegenden V und Nacheilungen; insbesondere Iindet sogar die aus dem Zentralrohr (3 zulaufende und allen anderen vorauseilende Erstmenge des Gasstoßes nac ihrer Umkehr an der Wandung (46) inzwischen eintreffende Luftteilström vor; cie au em Lochfeld (49) am stromabwärtlgen Teil des Rohres (18) austretenden Abgas- und Luftteilströme verfeinern diesen Vorgang, sodE im Raum 43, der zugleich Sitz des Zündelementes ('4) ist, und im erst Teil des Folgeraumes (7) alle Endausbrandbedingungen gegeben sind.
• f) Es ist nur noch eine Frage des sich aufbauenden thermischen 3ehc rungszustandes, daß die Verankerung des Ausbrandes im Lochblechraum (L auch bei ständigem Ladungswechsel des beschickenden Verbrennungsmotors erhalten bleibt.
• In Abhängigkeit von Notorenarten, ihren vornehmlich zu beachtenden 3etriebszuständen und einer Fülle anderer Gesichtspunkte sind verschiede Dimensionierungen zu beachten : insbesondere in der Wahl zwischen den gasmengen, die durch das Zentralrohr (3) und im Verhältnis hierzu durc die Strahlrohre (13) durchgesetzt werden. Ein zwischen Zentrairohr und umgebendem Lochfeld (4) verbleibender Zwischenraum (9) ermöglicht es, das mit einen pl@@@lich anfallenden Abgasstoß zugleifch eine große Zusatzluftmenge pulsierend einlauft : der Zwischenraum schafft mit der Verringerung der Widerstände, welche Lochfelder gegenüber Großlochungen gleichen Durchströmquerschnitts aufbauen, hierfür die Voraussetzungen.
• Ein Zusatzluftinjektionssystem zum Zwecke der Nachverbrennung magerer Abgase bedarf besonderer Vorwärmvorrichtungen für die eingebrachte Zusatzluft. Zwei großflächige Vorwärmkammern (5,26), die durch ein Leitungssystem (36) verbunden sind, in dessen Innerem Nachbrennerabgas-Austrittsleitungen Wärmetauschflächen besitzen, schaffen nierfür besonders günstige Verhältnisse.
• Die Figuren 2 und 3 sind Erläuterungen der Figur 1. Figur 2 zeigt deutlicher den Abgaszulauf aus der Leitung 1 durch die Hohlprofilleitung 10.
• Die Austrittsleitungen nachverbrannten Abgases, die, wie Figur 1 zeigt, am Schließkörper (41) befestigt sind, durchqueren die Leitungen 36 und werden in die Einsteckrohre (11) des Schließkörpers (40) ohne Verschweissung eingebracht. Die Figur 3 zeigt das Aluminium-Hohlprofil mit einem gegenüber Figur 1 etwa mittigen Querschnitt ohne mit die beiden Schl@eköper 40 und 41. Die Zusatzlufteintrittsöffnung (6) in Figur 2 hat eine andere Position als jene der Figur 1.
• Die vertikale Anbauposition des Gerätes gemäß Anspruch 7 entspricht der Schemazeichnung gemäß Figur 1.
• Die Figur 4 ist eine Erläuterung des Inhalte von Anspruch . Darin dargestellt, daß das Strahlrohr (13) in eine Sammelkammer mundet, die durch eine Trennwand (51) vom Sekundärlufteinzungsraum abgegrenzt ist. Das aus diesem Strahlrohr austretende Abgas wiro mithin einer zwangsläufigen Weiterführung unterworfen, bei welcher vor übertritt In den Lochblechinnenraum (4) keine Luftbeimengung möglich ist. Der in der Beschreibung auf Seite 3/4 unter a - d dargestellte Mischvorgang wird hierdurch nicht verändert. Die Vorzüge dieser Konstruktion liegen in Verschiedenem : vor allem in einer stärkeren Aufheizung des Strahirohres (13) mit Nachbrennerwärme und weiterer Konstruktionsvereinfachung.
• L e e r s e i t e

Claims (8)

1. Zusatzanmeldung zu P 26 02 086.0 Bezeichnung der anmeldung : Thermoreaktor Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Nachverbrennung der Abgass von Brenkraftmaschinen gemäß Hauptanmeldung P 26 02 086.0 mit einem stromabwärts auf eine Reflektionswand(Figur 1 . 46) gerichteten Brennrohr (18), das stromaufwärts eine nur durch Lochblech (4) unterteilte räumliche Einheit mit einem ekundärlufteinzugsraum (5) bildet, der Bestandteil eines Luftinjektors ist, bei welchem die Aufteilung des aus einer Abgasleitung (1) zufliessenden Abgases über einen kleinräumiben Verteilerkopf (2) in mehrere Abgasstrahlrohre (3, 13) stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Abgasstrahlrohr (3) die Lochblechwandung (4) durchbrechend mit seiner Auslaßöffnung in den stromabwartigen Teil (18) des Brennrohres gerichtet ist und mindestens ein anderes Strahlrohr (13) aie Lochblechwandung (4) nicht durchbrechend auf einen Teil jener Fläche ces Lochbleches (4) gerichtet ist, welche dem Sekundärlufteinzugsraum (5) zugeviendet ist.
2. 2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daf bei axialer anordnung des das Lochblech durchbrechenden Strahlrohres (3' in er Durchbruchszone ein Zwischenraum (9) belassen wird
3. 3. Vorrichtung gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß bei sion verjüngender Formgebung des stromabwärtigen Rohrteils (18) im Gesamtumfang des Rohrendes (47) ein Feld mit Kleinlochungen vorgesehen ist (49)
4. 4. Vorrichtung gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet9 daß der eine räumliche Einheit mit dem Brennrohr (18) bildende Sekundärlufteinzugsraum (5), welcher der Wärmestrahlung aus dem Brennrohr ausgesetzt ist, durch ein Leitungssystem (36 in Figuren 1 - 3) mit einem vorgelagerten weiteren Sekundärlufteinzugsraum (26) verbunden ist.
5. 5. Vorrichtung gemäß vorigem Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem (36) aus der Leitungsgruppe eines Aluminium-Hohllprofils (vgl.Figur 3) besteht, dem Wärme aus mehreren im Gesamtprozeß Motor/N@ brenner vorhanaenen Quellen in vom Sekundärluftdurchsatz getrennten D satzleitungen zugeführt wird (Beispiel Leitung 10 in Figuren 2 und 3 vow íotorauslaß herkommender Rohgasdurchsatz in Verteilerkopf 2 münde@ 6. Vorrichtung gemäß einem der beiden vorigen Ansprüche dadurch geken@ zeichnet, daß die Sekundärluftzuführungleitung (36), welche die beide Sekundärluftzuführungskammern miteinander verbindet, innen durch Nach.
6. brenneraustrittsleitungen (8) durchquert wirc.
7. 7. Vorrichtung gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichn@ daß sie im Anbau eine vertikale Position entsprechend ihrer axialen E@ streckung aufweist, sodaß sich im Leitungssystem 3b infolge der Lufte wärmung deren thermischer Zulauf in die Kammer 5 verbessert.
8. 8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß jener Tei.

   des diesseitigen Lochblechraums, der von einem Strahlrohr (13; vgl.Fi 4) beaufschlagt wird, durch eine Trennwandung (51) vom Sekundärluftei.

   raum (5) abgegrenzt wird, sodaß das Strahlrohr (13) in eine Abgassam kammer mündet, aus der die das Lochblech durchlaufenden Abgasteilströ@ in der Form eines ringartigen Teilstrombündels schräg zum Brennrohr gerichtet die Zusatzluftmenge anlaufen, welche den zentralen Abgasstr@ der aus dem Strahlrohr (3) ausläuft, peripher umgibt.