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Umlaufvorrichtung für Triebwerks abgas
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Die Erfindung bezieht sich auf eine für einen totalen Umlauf (Recycling)
sorgende Vorrichtung für das Abgas eines Triebwerks.
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Die Vorrichtung ist so aufgebaut, daß sie Abgas aus versciedenen Triebwerken,
z.B. aus Benzin- und Dieselmotoren für Automobile, in ein Abgas-Moleküldissoziierungsrohr
zieht, um in dem Abgas enthaltene chemische Substanzen in die verschiedenen Moleküle
zu trennen, und das dissoziierte Abgas in ein elektrostatisches Filter zum Entstauben
einführt und dann das gereinigte Abgas durch ein Steuerreservoir für dissoziiertes
Gas in die Brennkammer des Triebwerks zurückschickt, ohne daß das Gas nach außen
abgegeben wird, um den besten Nutzen aus dem Sauerstoff zu ziehen, der durch das
Zersetzen der in dem Abgas enthaltenen Sauerstoffverbindungen mit Ionen erzeugt
wird. Bisher war eine für einen totalen Umlauf von Triebwerksabgas sorgende
Vorritun
dieser Art nicht verfbar, und nornlesweise wurde das aus den Triebwerken ausgestoßene
Abgas wie es war in die Atmosphäre über einen Dämpfer abgegeben Auch wurde in einem
anderen Fall abgelassene saubere Luft in das Triebwerk eingezogen, um den Verbrennungswirkungsgrad
des Triebwerks zu erhöhen, und ein Abgas, das wenige schädliche Substanzen enthielt,
wurde in die Atmosphäre abgegeben.
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In einem anderen Fall war ein sogenanntes Triebwerksabgas-Rezirkulationssystem
vorgesehen, das einen Teil des Abgases in das Triebwerk durch ein Ventil ansaugt
und zirkulieren läßt, was eine komplizierte Abtastvorrichtung erfordert, um die
in dem Abgas enthaltenen Stickoxide (NOx) zu vermindern.
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Diese bekannten Vorrichtungen und Systeme sind alle so aufgebaut gewesen,
daß Abgas in die Atmosphäre freigesetzt wurde, und selbst eine Vorrichtung, die
mit einem elektrostatischen Filter ausgerüstet war, hatte die Schwierigkeit, das
Abgas vollständig zu reinigen, und nach alledem wurde Abgas, das schädliche Substanzen,
auch wenn nur wenige, enthielt, in die Atmosphäre abgeqeben. Infolgedessen kann
gesagt werden, daß, wenn die Vorrichtung nicht auf andere Weise mit einem elektrostatischen
Filter versehen wird, ein Abgas entsteht, das eine beträchtliche Menge an schädlichen
Substanzen enthält, die in die Atmosphäre freigesetzt werden. Weiterhin erfordert
das vorstehend erwähnte Triebwerksabgas-Rezirkulationssystem ein spezielles Ventil,
das natürlich die Kosten erhöht. Da ferner ein Teil des Abgases weiterhin in die
Atmosphäre freigesetzt wird, bleiben die Probleme der Umweltverschmutzung einschließlich
der Luftverschmutzung, der Emission von krebserregenden Substanzen usw. ungelöst,
die bei den bekannten Vorrichtungen auftreten
Es ist Aufgabe der
Erfindung, die bei den bekannten Vorrichtungen auftretenden Nachteile zu vermeiden,
und es soll eine neuartige, für einen vollständigen Umlauf sorgende Vorrichtung
für Triebwerksabgas geschaffen werden, bei der aus den Triebwerken austretendes
Abgas durch ein elektrostatisches Filter entstaubt und gleichzeitig in einem Abgasmoleküldissoziationsrohr
in Monomoleküle, beispielsweise Sauerstoff und Kohlenstoff, dissoziiert wird, um
das Gas wie es ist wieder in das Triebwerk einzuspeisen, ohne daß es in die Atmosphäre
freigesetzt wird, um den besten Nutzen aus dem in dem Abgas enthaltenen Sauerstoff
zu ziehen.
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Erfindungsgemäß wird eine für einen vollständigen Umlauf von Triebwerksabgas
sorgende Vorrichtung geschaffen, die ein aus einem Triebwerk austretendes Abgas
in ein Abgasmoleküldissoziationsrohr einspeist, um das Gas in Monomoleküle, beispielsweise
Sauerstoff und Kohlenstoff, zu trennen, und die das dissoziierte Gas wieder in die
Triebwerksbrennkammer einführt für eine Rezirkulation, ohne daß irgendwelches Gas
in die Atmosphäre freigesetzt wird.
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Dabei wird von einem Triebwerk abgegebenes Abgas in die Triebwerksbrennkammer
eingeführt, nachdem es gereinigt und in Moleküle dissoziiert ist, wodurch es möglich
gemacht wird, vorzugsweise die Luftverschmutzung zu verhindern und Brennstoffkosten
vernünftig zu sparen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung für das totale Recycling
von Triebwerksabgas ist auf verschiedene Triebwerke anwendbar, beispielsweise auf
Diesel-Motoren, Benzin-Motoren usw. Dadurch werden Probleme hinsichtlich der Umweltverschmutzung
gelöst, denn es wird keinerlei Abgas in die Atmosphäre freigesetzt. Dabei ist es
möglich, einen zweckmäßigen Betrieb des Triebwerks mit einem Steuerreservoir für
dissoziiertes Gas und einem Einlaßventil für Frischluft, das in dem Strömungsweg
des Abgases eingebaut ist, und eine richtige Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit
des
effektiven Um] auf- bzw. Recycling-Gases sicherzustellen.
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Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand
der folgenden Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Die Figur zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel von einer für
einen vollständigen Umlauf des Triebwerksabgases sorgenden Vorrichtung und ist ein
schematisches Blockbild mit einer elektrischen Schaltungsanordnung.
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In der Figur ist ein Einlaßverteiler 1 gezeigt, der die Funktion hat,
Abgas anzusaugen, das in die entsprechenden Monomoleküle einschließlich Sauerstoff
dissoziiert und entstaubt ist. Der Einlaßverteiler 1 ist an einem Triebwerk oder
Motor angebracht.
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Ein Auslaßverteiler 2 hat die Funktion, Abgas herauszuleiten, das
von dem Triebwerk durch den Auslaßverteiler 2 ausgestoßen wird. 2a ist eine Auslaßleitung
des Auslaßverteilers 2 und ist mit einer Einlaßleitung 6a von einem Abgasmoleküldissoziationsrohr
6 verbunden. Eine Auslaßleitung 6f des AbqasmolekUldissoziationsrohn 6 ist mit einer
Einlaßleitung 3a von einer Zyklontrommel 3 verbunden. Ein Staubsammler 4 ist an
der Unterseite der Zyklontrommel 3 angebracht. Eine Verbindungsleitung 5 ist an
ihrem einen Ende mit einem Cottrell-Abscheidungsrohr 8 verbunden, das oberhalb der
Zyklontrommel 3 angebracht ist, und das andere Ende der Verbindungsleitung 5 ist
mit einem Steuerreservoir 7 für dissoziiertes Gas verbunden.
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Ein Sicherheitsventil 7a ist an dem Steuerreservoir 7 angebracht,
und wenn mehr Abgas als ein vorbestimmtes Volumen zu dem Steuerreservoir 7 strömt
oder irgendein kritischer Zustand auftritt, dann tritt dieses Sicherheitsventil
in Funktion, um das Abgas nach außen freizusetzen.
Ein Regelventil
7b ist an der Ausgangsseite des Steuerreservoirs 7 angebracht. Das Regelventil 7b
steuert die Strömungsgeschwindigkeit des aus dem Steuerreservoir 7 kommenden Abgases,
nachdem es dissoziiert worden ist, um ein richtiges Volumen des Abgases in die Triebwerksbrennkammer
zu ziehen. Ein Isolator 8a ist an dem oberen Ende des Cottrell-Abscheidungsrohr%8
befestigt, und ein Entladungsdraht 8b führt durch den Isolator hindurch.
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Dieser Entladungsdraht 8b ist silber einer Hochspannungsleitung 9
mit einem Hochspannungsgenerator 10 verbunden.
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Ein Stützteil 8c ist an dem unteren Ende des Cottrell-AbscheidungsrohrS8
befestigt und haltert einen Kugelisolator 8d. Das andere Ende des Entladungsdrahtes
8b ist mit dem Stützteil 8c verbunden.
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Das Abgasmoleküldissoziationsrohr 6 weist einen zylindrischen Hauptmantel
6b auf. Vorne an diesem zylindrischen Hauptmantel 6b ist eine Quartzglasplatte 6c
hoher Isolationsfähigkeit befestigt, und in ähnlicher Weise ist hinten eine Quartzglasplatte
6d hoher Isolationsfähigkeit befestigt, um das Rohr 6 zu schließen. Eine Quartzglasplatte
6e hoher Isolationsfähigkeit ist an einem Teil der oberen Fläche des zylindrischen
Hauptmantels 6b angebracht.
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Es sind Korona-Einsätze 11, 12 und 13 vorgesehen, die beispielsweise
aus Keramikmaterial hergestellt und so angebracht sind, daß sie an den Front-, Deck-
und Rückflächen des zylindrischen Hauptmantels 6b durch die Quartzglasplatten 6c,
6e und 6d hindurchführen. Die Korona-Einsätze 11, 12 und 13 sind auf entsprechende
Weise mit nadelförmigen Elektroden 11a, 12a und 13a versehen, die in den zylindrischen
Hauptmantel 6b hineinragen. Die Korona-Einsätze 11, 12 und 13 sind einstückig mit
Isolatoren 11b, 12b und 13b ausgebildet, die so eingepaßt sind, daß sie von dem
zylindrischen Hauptmantel 6b nach außen ragen.
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Die nadelförmigen Elektroden 11a, 12a und 13a sind mit
einer
durch die Isolatoren 11b, 12b und 13b hindurchführenden Hochspannungsleitung 15
verbunden, deren anderes Ende mit einem Hochspannungsgenerator 14 verbunden ist
Dieser Hochspannungsgenerator 14 hat Nenspannunen von beispielsweise 100 bis 150
Kilovolt und Nennströme von beispielsweise 100 bis 200 Mikro-Ampere.
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Ein Einführungsrohr 16 für dissoziiertes Gas ist mit einem Einlaßrohr
1a des Einlaßverteilers 1 verbunden.
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Das Cottrell-Abscheidungsrohr 8 arbeitet in der Weise, daß es sehr
feine Staubteilchen, die in dem Abgas enthalten sind, absorbiert und gleichzeitig
das Abgas mit Ionen zersetzt aufgrund einer Entladungserscheinung, die von dem Entladungsdraht
8b, der in dem Cottrell-Abscheidungsrohr 8 angebracht ist, erzeugt wird, indem an
den Entladungsdraht 8b eine hohe Spannung angelegt wird.
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Ein Drosselventil 17 ist in das Einlaßrohr la des Einlaßverteilers
1 eingefügt, um das Volumen des eingezogenen Abgases zu steuern. In den oberen Abschnitt
des Einlaßrohres la ist ein Entspannungsventil 18 eingefügt, um eine Druckänderung
des Abgases auszugleichen, und falls der Druck abrupt ansteigt, läßt dieses Ventil
einen Teil des Abgases ab.
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Durch Betätigung des Entspannungsventils 18 in Verbindung /für das
dissoziierte Gas mit dem Regelventil 7b des Steuerreservoirst 7 kann weiterhin die
Strömungsgeschwindigkeit des in einen vollständigen Umlauf gebrachten Abgases gesteuert
werden.
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Im folgenden wird eine Beschreibung der Arbeitsweise des Ausführungsbeispieles
einer für einen vollständigen Umlauf (Recycling) des Triebwerksabgases sorgenden
Vorrichtung gemäß der Erfindung gegeben.
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Es ist ferner ein Frischluft-Einlaßventil 18a vorgesehen, um einen
Luftmangel auszugleichen, der beim Arbeiten des Triebwerks auftritt.
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Abgas, das durch den Betrieb des Triebwerkes entstanden ist, wird
über den Auslaßverteiler 2, die Auslaßleitung 2a und die Einlaßleitung 6a zu dem
Ab'gasmoleküldissoziationsrohr 6 geliefert. Das eingezogene Abgas enthält verschiedene
chemische Substanzen, beispielsweise Co, CO2, NO und HC. Es wird nun eine Korona-Spannung
von 100 bis x 150 Kilovolt an die nadelförmigen Elektroden 11a, 12a und 13a der
Korona-Einsätze 11, 12 und 13 von dem Hochspannungsgenerator 14 über die Hochsannungsleitung
15 angelegt.
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Es tritt dann eine Entladung von den nadelförmigen Elektroden 11a,
12a und 13a auf, wodurch eine Moleküldissoziationserscheinung des Abgases auftritt.
Es wurde bereits gefunden, daß die Temperatur des Abgases dann 6000C bis 1000°C
beträgt.
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Dann werden CO und C02 in Kohlenstoffmoleküle und Sauerstoffmoleküle
getrennt, NOx wird in Stickstoffmoleküle und Sauerstoffmoleküle getrennt und in
ähnlicher Weise wird HC in Wasserstoffmoleküle und Kohlenstoffmoleküle zerlegt.
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Die Sauerstoffmoleküle werden dann wieder in die Brennkammer des Triebwerks
eingeführt, um die Verbrennung zu unterstützen. Das dissoziierte Abgas wird huber
die Auslaßleitung 6f in die Zyklontrommel 3 eingeführt. Das in die Trommel gezogene
Abgas wirbelt innerhalb der Zyklontrommel 3 herum, und in dieser Zeit fallen Staubteilchen
in den Staubsammler 4 und einerseits strömt das entstaubte Abgas in die Verbindungsleitung
5. Andererseits wird eine Hochspannung von 8 bis 10 Kilovolt an den Entladungsdraht
8b von dem Hochspannungsgenerator 14 über
dieEIochqnnungsleitung
9 angelegt, um dadurch Staubteilchen einzufangen Das dissoziierte Abgas wird in
den Einlaßverteiler 1 über die Verbindungsleitung 5, das Steuerreservoir 7 für dissoziiertes
Gas, die Einführungsleitung 16 für dissoziiertes Gas und das Einlaßrohr 1a und das
Drosselventil 17 des Einlaßverteilers 1 eingezogen, damit das Abgas seine Funktion
als Luft für die Verbrennung erfüllt.
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Weiterhin werden eine Rückstellung des Abgases und eine Regelung der
Strömungsgeschwindigkeit durch richtiges Steuern des Regelventils 7b herbeigeführt.
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Eine Wiederholung der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise gestattet,
daß aus dem Triebwerk ausgestoßenes Abgas umläuft, und es wird tatsächlich die Möglichkeit
verhindert, daß Abgas in die Atmosphäre freigesetzt wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung sorgt für die folgenden Vorteile
aufgrund ihrer bevorzugten Konstruktion und Arbeitsweise.
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Das Abgasmoleküldissoziationsrohr ist mit der Auslaßleitung des Auslaßverteilers
verbunden, um Abgas zu dissoziieren und gleichzeitig das dissoziierte Abgas wieder
in die Triebwerksbrennkammer über die Zyklontrommel einzuspeisen, wodurch das Abgas
wirksam ausgenutzt werden kann und weiterhin die Möglichkeit ausgeschlossen wird,
daß die Luft verschmutzt wird. Weiterhin erspart die erfindungsgemäße Vorrichtung
die Notwendigkeit zum Einbau eines Abgaskühlers, wodurch es möglich gemacht wird,
die Vorrichtung mit einem geringen Gewicht und kompakter Größe mit einer vereinfachten
Konstruktion zu hauen und die Massenproduktivität zu verbessern.
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Darüber hinaus wird eine in dem Abgas enthaltene Sauerstoffverbindung
durch ionische Zersetzung abgespalten aufgrund einer Korona-Entladungserscheinung,
um ein einfaches Recycling des Abgases zu ermöglichen, wodurch eine kompakte Konstruktion
möglich wird.
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