DE470606C - Vorrichtung zur katalytischen Aufbereitung von schweren Kohlenwasserstoffen fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Bei Vorrichtungen zur Aufbereitung von schweren Kohlenwasserstoffen für Brennkraftmaschinen mittels Erwärmung und katalytischer Umwandlung entstehen vielfach ungleichmäßige Gemische, deren Gehalt an sehr leichten Gasen Frühzündungen und starke Stöße in der Maschine hervorruft, wenn nicht unerwünschte geringe Verdichtungsdrücke verwendet werden. Die Erfindung soll hiergegen Abhilfe schaffen, indem die Vorrichtung schraubenförmig gewundene Katalysatorflächen oder mit Schraubenflächeneinlagen versehene Katalysatorrohre in solcher Art enthält, daß eine starke Durchwirbelung des Gemisches entsteht. Hierdurch wird das Gemisch derart vergleichmäßigt, daß es gleichförmig zündfähig wird und die Nachteile von Frühzündungen beseitigt sind.

Mit besonderem Vorteil sind an einem oder beiden Enden des Durchgangsweges durch den

ao Katalysator Spiralgehäuse angeordnet, so daß hierdurch die Durchwirbelung der gesamten Gemischmenge im Übergang vom axialen Katalysatordurchtritt auf eine tangentiale Abströmung noch verstärkt wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung entsteht weiter, indem Schraubenflächen im Ringraum zwischen zwei ineinandergezogenen Katalysatorrohren angeordnet sind. Hierbei ergibt sich zugleich mit feiner Unterteilung des Gemischstromes auch seine gute Herandrängung an die Katalysatorflächen.

Zur Beheizung des Katalysators ist mit besonderem Vorteil ein aus katalytischem Material bestehender elektrischer Heizwiderstand vorgesehen, der im Gemischstrom liegt und gleichzeitig die Beheizung, die Katalysierung und die Durchwirbelung ergibt, so daß hiermit die ganze Vorrichtung besonders einfach und wirksam wird.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen, und zwar sind

Abb. ι Längsschnitt einer Katalysierungsvorrichtung mit spiralförmiger Zu- und Ableitung und mit schraubenförmigen Wirbelkörpern innerhalb von Rohren,

Abb. 2 Querschnitt dazu,

Abb. 3 Längsschnitt einer Ausführungsform mit gleichachsig ineinanderliegenden Rohren, Abb. 4 Querschnitt dazu,

Abb. 5 und 6 vereinfachte Längsschnitte weiterer Ausführüngsformen.

Nach Abb. 1 und 2 sind innerhalb eines von einem Heizmittel, wie beispielsweise Mötoraus-

puffgasen, zu durchströmenden Außengehäuses zwei Spiralgehäuse a, a' angebracht, deren Innenraum durch Rohre b miteinander in Verbindung stehen, so daß ein Kohlenwasserstoff-Luft-Genrsch, das beispielsweise aus einem üblichen Vergaser kommt, zu einem Spiralgehäuse eintreten und zum anderen austreten kann, um dann zum Motor zu gehen. Innerhalb der Rohre b sind schraubenförmig gewundene Stangen b' so angebracht, daß sie das durchströmende Gemisch in Ergänzung der schon durch die Spiralgehäuse bewirkten Durchwirbelung noch zusätzlich durchwirbeln und insbesondere gegen die Wandungen der Rohre b anprallen lassen. Die Stangen b' und gegebenenfalls auch die Rohre b besitzen katalytisch wirksame Oberflächen, beispielsweise, indem sie aus einem Stoff bestehen, der schon bei möglichst tiefer Temperatur das Kohlenwasserstoö-Luft-Gemisch katalytisch zersetzt.

Gemäß Abb. 2 ist das Auslaßspiralgehäuse mit einem durch eine Drosselklappe verschließbaren zusätzlichen Stutzen ausgerüstet, um auch unmittelbar aus einem angeschlossenen Vergasergemisch zum Motor zuführbar zu machen. Die schraubenförmig gewundenen Stangen V können auch durch Rohre ersetzt werden, die mit den Auspuffgasen gleichfalls durchströmt werden, so daß für die Katalysierung des Gemisches ringförmige, von innen und außen erwärmte Räume entstehen.

Die ganze Vorrichtung kann nötigenfalls innerhalb des Motorzylinders angeordnet werden. Nach Abb. 3 und 4 ist ein in dem von Auspuffgasen durchstrichenen Außengehäuse gelagertes Innengehäuse d am einen Ende mit tangentialem Zulaßstutzen f und am anderen Ende mit tangentialem Anlaßstutzen f ausgerüstet, so daß es von dem Gemisch in schraubenförmigem Strom durchflossen wird. Im Innengehäuse d ist eine Schraubenfläche e so angebracht, daß das durchtretende Gemisch an dieser und der Gehäusewandung entlang reichlichen Kontakt findet und durch die katalytische Ausbildung dieser ganzen Wandflächen zersetzt wird.

Die Auspuffgase treten durch einen Stutzen h zu und durch einen weiteren Stutzen g heraus. Zur Ermöglichung einer weiteren Beheizung ist ein Innengehäuse d, gleichachsig zu ihm noch ein Innenrohr i und in diesem ein aus feuerfestem Isolierstoff, wie beispielsweise Porzellan oder Kaolin, hergestellter Tragkörper mit einem Heizdraht k eingebaut, der beispielsweise aus Chromnickelstahl oder sonstigem Widerstandsmaterial besteht. Dieser elektrische Heizkörper ist durch eine beliebige Stromquelle mit Gleichoder Wechselstrom zu speisen. Auch kann eine Induktionsbeheizung des Heizkörpers oder des Apparatkörpers selbst durch Wechselstrom vorgesehen werden. Diese Zusatzbeheizung ermöglicht insbesondere das Anlassen der Maschine vom kalten Zustande aus mit schweren Kohlenwasserstoffen, während nachher im Betriebe nur verminderte Zusatzbeheizung, etwa bei Langsamlauf der Maschine, noch nötig sein kann.

Eine weitere Ausgestaltung ist derart möglich, daß das Innenrohr i fortfält und der Widerstandsdraht selbst aus katalytisch wirksamem Metall, wie beispielsweise Rotkupfer, Nickel oder Platinnickel, besteht, so daß der Widerstandsdraht dann zugleich als Katalysator wirkt.

Nach Abb. 5 ist bei einer ähnlich der vorigen Ausführungsform ausgebildeten Bauart zur Zusatzerwärmung des Innenrohres ein Brenner 0 angebracht.

Bei dieser wie auch bei den anderen Ausführungsformen ist zweckmäßig gut wärmeleitende Verbindung sämtlicher Apparatteile vorgesehen, so daß sie als Wärmespeicher wirken.

Nach Abb. 6 ist bei einer wiederum ähnlich ausgebildeten Vorrichtung mittelbare Beheizung vorgesehen, indem die Auspuffgase durch ein Wärmeaustauschrippenrohr ν geleitet sind und ein dieses ummantelnder Raum an das Außengehäuse des Katalysators angeschlossen ist, so daß eine diese Räume ausfüllende Flüssigkeit als Wärmeträger dient. Auch hier können äußere Wärmequellen der beschriebenen Arten als zusätzliche oder ausschließliche Beheizung verwendet werden.

Bei allen beschriebenen Vorrichtungen kann guter Wärmeübergang zwischen den Gasen und den Apparatflächen durch Säurebeheizung der Flächen oder elektrische Überzüge befördert werden. Zur Ermöglichung guter Überwachung und Ergänzung abgenutzter oder beschädigter Teile ist Auseinandernehmbarkeit vorgesehen. In den Gemischwegen können ferner Drahtgeflechte, Metallfeilspäne oder ähnliche poröse Massen, vorzugsweise aus Rotkupfer oder anderen Katalysatoren, angebracht sein, um nicht sofort verdampfte Teilchen zurückzuhalten und nachträglich zu katalysieren und damit insbesondere für plötzliche Geschwindigkeitsände-.ios rungen der Maschine die nötige Anpassungsfähigkeit des Katalysators zu ergeben.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur katalytischen Auf-; bereitung von schweren Kohlenwasserstoffen für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mischung der durch die Katalyse gebildeten Gase schraubenförmig gewundene Katalysatorflächen oder mit Schraubenflächenemlagen versehene Katalysatorrohre vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem oder beiden Enden des Durchgangsweges durch den Katalysator umlenkende Spiralgehäuse (a, a') angeordnet sind., . .

3· Vorrichtung nach Anspruch ι oder 2, '.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1

dadurch gekennzeichnet, daß als Kataly· ' bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein

satorflächen die Wandungen des von in- elektrischer, aus katalytischem Material be-

einandergeschobenen Rohren gebildeten stehender Heizwiderstand unmittelbar im

Ringraumes dienen, in dem Schraubenflächen , Gemischstrom als Durchwirbelungsmittel

angeordnet sind. ! angebracht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

UEItLtN. GEDRUCKT IN UkH