DE808074C

DE808074C - Vorrichtung zur Erzeugung von ueberhitztem Dampf mittels der Abgaswaerme von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE808074C
Application number: DEP5501A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Carl Eich
Original assignee: CARL EICH DIPL ING
Current assignee: CARL EICH DIPL ING
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-07-09

Description

Vorrichtung zur Erzeugung von überhitztem Dampf mittels der Abgaswärme von Brennkraftmaschinen Es sind schon zahlreiche Vorschläge zur Verwertung der Abgaswärme von Brennkraftmaschinen, beispielsweise zum Zwecke der Erzeugung von Dampf bzw. überhitztem Dampf, gemacht worden. Diese wärmewirtschaftlich vorteilhaften Vorrichtungen sind bisher in der Praxis, nicht zur Anwendung gelangt, weil sie den an sie zu stellenden Anforderungen bezüglich Herstellungspreis, Wirtschaftlichkeit und geringer Raumbeanspruchung, insbesondere bei der Verwendung für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, nicht entsprechen.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von überhitztem Dampf mittels der Abgaswärme von Brennkraftmaschinen, die allen an sie zu stellenden Anforderungen entspricht. Die Vorrichtung besteht aus einem das Auspuffsammelrohr bildenden bzw. in dieses einzubauenden Rohreinsatzstück, das einenodermehrereDampferzeugungsräume bildet, von denen aus der Dampf durch den Innenraum des Einsatzstücks durchziehende, von den heißen Abgasen umspülte Überhitzerschlangen geführt wird.
Der Dampferzeugungsraum kann von einem das Auspuffsammelrohr mit Abstand umgebenden Mantel gebildet und durch mit Öffnungen versehene Zwischenwände in einzelne Kammern (Wasserkammern) unterteilt sein.
Nach einer vorzugsweisen Ausführungsform kann der Verdampfungsraum auch aus einer Mehrzahl vorzugsweise einer der Zahl der Maschinenzylinder entsprechenden Zahl von Glühköpfen bestehen, die den in ihnen erzeugten Dampf an je eine angeschlossene Überhitzerschlange abgeben und mit diesen Schlangen abwechselnd hintereinander in dem Auspuffsammelrohr angeordnet sind. Bei dieser Ausbildung werden also sowohl die Glühköpfe wie die Überhitzerschlangen unmittelbar und dauernd von den heißen Abgasen umspült.
Dabei ist zweckmäßig jeder Glühkopf in dem Auspuffsammelrohr gegenüber der Einmündung je eines Abgasstutzens angebracht, so daß die Abgase mit höchster Temperatur auf die Glühköpfe auftreffen.
Die Einführung des Wassers in die Verdampfungsräume erfolgt durch Einspritzventile gegebenenfalls über Mehrlochdüsen mit Löchern geringen Durchmessers, so daß eine augenblickliche Verdampfung des Wassers im Stadium der Trockensättigung eintritt.
Damitbei derAnordnung mit Glühköpfen diese die von den Abgasen an sie abgegebene Wärme rasch und in weitgehendstem Maße auf das in sie eingespritzte Wasser übertragen, sind sie auf der Innenseite der sie bildenden Hohlkugeln mit dünnen, gegen die Kugelmitte gerichteten Rippen versehen.
Zum Zwecke einer leichten Einbaumöglichkeit der Glühköpfe und Überhitzerschlangen sowie auch einer etwa notwendig werdenden Reinigung des Auspuffsammelrohrs und seiner Einbauteile kann dasselbe aus mehreren miteinander verflanschten Rohrstücken zusammengesetzt sein.
In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Erzeugung von überhitztem Dampf gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen senkrechten Längsschnitt durch eine der Ausführungsformen, Abb.2 einen Querschnitt nach Linie A-B der Abb. i, Abb.3 einen waagerechten Längsschnitt durch die Vorrichtung, Abb.4 einen Querschnitt nach Linie C-D der Abb. 3, Abb. 5 einen senkrechten Längsschnitt durch die zweite Ausführungsform und Abb.6 einen Querschnitt nach Linie E-F der Abb. 5. -Die Vorrichtung ist im wesentlichen ein Rohreinsatzstück, welches das Auspuffsammelrohr der Brennkraftmaschine bildet bzw. in dieses eingebaut ist.
(Gemäß Abb. i bis 4 ist das Einsatzstück als ein einziges Gußstück (Stahlguß) hergestellt. Hierbei besteht es aus dem inneren Rohr d, welches in einem gewissen Abstand von einem Mantel b umgeben ist, der zusammen mit a den Dampferzeugungsraum c bildet. Innerhalb des Raumes c befinden sich in Abständen voneinander zahlreiche Zwischenwände d, die eine entsprechende Zahl von Wasserkammern bilden, die durch in den Zwischenwänden vorgesehene Öffnungen f miteinander in Verbindung stehen, so daß sich im ganzen Raum c ein gleichmäßig hoher Wasserstand ergibt. Durch die Zwischenwände d wird die Wärme der das Rohr a durchströmenden Abgase (Temperatur etwa 850 bis 900° C) in wirksamer Weise gleichmäßig auf das in dem Raum c befindliche Wasser übertragen und dieses rasch in Naßdampf bzw. trockengesättigtem Dampf überführt. Aus, einem vom Mantel b gebildeten Dampfdom g des Raums c wird der Dampf durch eine Leitung h einer Überhitzerschlange i zugeführt, die sich über die ganze Länge des Rohrs a erstreckt und ständig von den heißen Abgasen der Brennkraftmischine umspült wird, die dem Rohr a durch die Anschlußstutzen k zugeführt werden. Aus der Überhitzerschlange i gelangt der überhitzte Dampf durch die Leitung m zu seiner Verwendungsstelle, beispielsweise zur Verwendung in den Zylindern der Maschine. Dem Verdampfungsraum c wird das zu verdampfende Wasser mittels eines Einspritzventils n zugeführt. Bei wassergekühlten Brennkraftmaschinen wird zweckmäßig vorgewärmtes Wasser aus dem üblichen Kühler zur Speisung des Dampferzeugungsraums c verwendet.
Die Überhitzerschlange i ist vorzugsweise an den Innenwänden des Rohrs a anliegend eingebaut, um Vibrationen durch die Detonationswellen aus dem Verbrennungsraum zu vermeiden. Eine Isolierung o dient zur Vermeidung von Wärmeverlusten durch Strahlung.
Bei der in Abb. 5 und 6 gezeigten Ausführung ist das das Auspuffsammelrohr oder einen Teil desselben bildende Rohr ä aus mehreren miteinander verflanschten Rohrstücken zusammengesetzt. Das Rohr bzw. die Rohrstücke besitzen Abgasstutzen b' für die Auspuffrohre der einzelnen Zylinder. In dem Sammelrohr ist vor jeder Einmündung eines Abgasstutzens b' ein von einer Hohlkugel mit inneren Rippen gebildeter Glühkopf c' angebracht. jedem Glühkopf c' ist ein Einspritzventil d' zugeordnet, durch welches Wasser unter hohem Druck, z. B. das schon eine Temperatur von 7o bis 8o° C aufweisende Kühlerwasser der Maschine, in den Glühkopf eingespritzt wird. Die Einspritzung erfolgt über Mehrlochdüsen f' mit einer Anzahl Bohrungen sehr geringen Durchmessers. Der in den Glühköpfen im Stadium der Trockensättigung erzeugte Dampf geht durch Überströmkanäle g' in die wie die Glühköpfe dauernd von den heißen Abgasen (85o bis goo° C) umspülten Überhitzerschlangen h'. Aus diesen wird der überhitzte Dampf seinem: Verwendungszweck, z. B. den Zylindern der Maschine zugeführt.
Als Material für die Glühköpfe und das zusammengesetzte Auspuffsammelrohr ist dünnwandiger Stahlguß oder ebensolcher Bronzeguß vorgesehen. Die Überhitzerrohrschlangen werden zweckmäßig aus Stahlrohr mit geringstmöglicher Wandstärke hergestellt. Zur Vermeidung von Wärmeverlusten durch Strahlung sind, wie bei der Ausführung nach Abb. i bis 4, das Rohr ä und alle nach außen führende Leitungen mit einer zweckentsprechenden Isolierung versehen.
Die Vorrichtung läßt sich mit verhältnismäßig niedrigen Kosten herstellen. In ihrer Ausführung setzt sie den ausströmenden Abgasen keinen nennenswerten Widerstand entgegen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Erzeugung von überhitztem Dampf mittels der Abgaswärme von Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daB dieselbe aus einem das Auspuffsammelrohr bildenden bzw. in dieses einzubauenden Rohrein-, satzstück (a, a') besteht, das einen oder mehrere von den Abgasen bestrichene Dampferzeugungsräume (c, c') bildet, von denen aus der Dampf durch den Innenraum des Einsatzstücks durchziehende, von den Abgasen umspülte Überhitzerschlangen (i, lc') geführt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampferzeugungsraum (c) von einem das Auspuffsammelrohr (a) mit Abstand umgebenden Mantel (b) gebildet und durch zahlreiche mit Öffnungen (f) versehene Zwischenräume (d) in einzelne Kammern (Wasserkammern) unterteilt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Auspuffsammelrohr (a) mitsamt dem Mantel (b) und den Zwischenwänden (d) aus einem einzigen GuB-stück (StahlguB) besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfungsraum aus einer der Zahl der Maschinenzylinder entsprechenden Zahl von Glühköpfen (c) besteht, die gegenüber der Einmündung je eines Abgasstutzens (b')_ in dem Auspuffsammelrohr (a) angebracht sid und den in ihnen erzeugten Dampf an je eine angeschlossene Überhitzerschlange (h') abgeben und mit diesen Schlangen abwechselnd hintereinander in dem Auspuffsammelrohr (a) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühköpfe (c') aus Hohlkugeln bestehen, die auf der Innenseite mit dünnen Rippen versehen sind..
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daB das Auspuff sammelrohr (ä ) aus mehreren miteinander verflanschten Rohrstücken zusammengesetzt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daB die Einführung des Wassers in die Verdampfungsräume (c, c) durch Einspritzventile (n, d'), gegebenenfalls über Mehrlochdüsen (f') mit Löchern geringen Durchmessers, erfolgt. B. Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daB sie allseitig mit einer Wärmeisolierung (o) versehen ist.