DE1301339B

DE1301339B - Nachbrennvorrichtung fuer Abgase von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1301339B
Application number: DEL40777A
Authority: DE
Original assignee: HANS KARL DR; LEISTRITZ
Current assignee: HANS KARL DR; LEISTRITZ
Priority date: 1961-12-23
Filing date: 1961-12-23
Publication date: 1969-08-21

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenso wie das Patent 1240 704 auf eine Vorrichtung zur nichtkatalytischen Nachverbrennung der Abgase von Brennkraftmaschinen mit einer von Einbauten freien Brennkammer, an deren Eintrittsseite ein Abgas-Luft-Ejektor angeordnet ist, wobei die Mündungen des Ejektors für Abgas und Zusatzluft in der Brennkammerwand nebeneinander angeordnet sind und eine die Brennkammer wenigstens teilweise umhüllende Vorwärmkammer für die Zusatzluft vorgesehen ist.
Der Erfindung des Hauptpatents liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirksame Nachbrennvorrichtung dadurch zu schaffen, daß das eintretende Abgas-Luft-Gemisch durch eine bessere Aufbereitung in einen brennfähigen Zustand gebracht wird, und zwar auch für die Fälle, daß die Abgase nur in geringem Prozentsatz brennbare Bestandteile enthalten.
Durch die vorliegende Erfindung soll die Aufbereitung des Gemisches weiterhin verbessert werden, was erfindungsgemäß dadurch geschieht, daß die Brennkammerwand als Rohr ausgebildet ist und sich vom Ejektor her - insbesondere kegelförmig - erweitert und gegen eine Austrittsöffnung der Brennkammer wieder verjüngt und daß der Winkel zwischen der Rohrwand und der Rohrachse an einer in einem Abstand von den Abgaseintrittsöffnungen des Ejektors gelegenen Stelle, der etwa dem Durchmesser der Austrittsöffnung entspricht, abrupt um mindestens 3° zunimmt.
Durch die abrupte Winkelzunahme wird erreicht, daß die Strömung des Gasgemisches von der Rohrwand abreißt. Es ergibt sich eine Verwirbelung und dadurch eine bessere Durchmischung der durch den Ejektor einströmenden Strahlen von Abgas und Zusatzluft. Außerdem wird durch die Winkelzunahme der für die Verbrennung zur Verfügung stehende Raum vergrößert.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann in der Rohrwand stromabwärts von der Stelle der abrupten Winkelzunahme eine zusätzliche Abgaseintrittsöffnung mit einem derart gerichteten Rohrstutzen angeordnet sein, daß das Gas aus der Kammer in das Rohr etwa entgegengesetzt dessen Hauptströmungsrichtung einströmt. Hierdurch wird die Verwirbelung verstärkt und die Aufbereitung des Gemisches weiter verbessert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben.
Das die Brennkammer 1 einschließende Rohr 2 hat zunächst einen zylindrischen Abschnitt 3, der an seinem Ende durch eine Wand 5 geschlossen ist und Lufteintrittsöffnungen 7 aufweist. Es schließt sich ein kegelstumpfförmiger Abschnitt 9 mit einem Neigungswinkel von 5 bis 18° an, der Eintrittsöffnungen 11 für vorgewärmte Zusatzluft und Eintrittsöffnungen 13 und 15 für das Abgas aufweist. Der Abgas-Luft-Ejektor wird von den Eintrittsöffnungen 7,13,11 und 15 gemeinsam gebildet.
Der Winkel zwischen der Rohrwand und der Rohrachse erweitert sich bei 17 abrupt um mehr als 3°. An dieser Stelle schließt sich demgemäß ein weiterer kegelstumpffönniger Abschnitt 19 von größerem Öffnungswinkel an. An diesen schließt sich ein sich verjüngender kegelstumpfförmiger Abschnitt 21 und an dessen Austrittsöffnung 22 ein Gasaustrittsrohr 23 an. Die Stelle 17 liegt ein Stück stromabwärts von den Abgaseintrittsöffnungen 15. Dieses Stück hat etwa die Größe des Durchmessers der Austrittsöffnung 22.
Statt der beiden kegelstumpffönnigen Abschnitte 19 und 21 kann die Kammer auch einen einzigen ausgebauchten Abschnitt aufweisen, der aber ebenfalls unter abrupter Winkelzunahme bei 17 am kegelstumpfförmigen Abschnitt 9 ansetzt.
Das Rohr ist in einigem Abstand von einer Mantelwand 30 umgeben. Innerhalb dieser werden durch Böden 32, 34 und 36 zwei Kammern 38 und 40 gebildet.
In die Kammer 40 führt ein Abgaseintrittsrohr 42 hinein, das stumpf an der Wand des Rohrs 2 endet und seitliche Durchtrittsöffnungen 44 hat, durch die die von der Brennkraftmaschine herkommenden Abgase in die Kammer 40 strömen. Aus dieser gelangen die Abgase durch ein überströmrohr 46 in die Kammer 38 und von hier durch die Abgaseintrittsöffnungen 15 in das Rohr 2 hinein.
Der Abschnitt 9 des Rohrs 2 ist von der Vorwärmkammer 48 für die Zusatzluft umgeben. Diese Kammer hat Lufteintrittsöffnungen 50. Die hierdurch eintretende Zusatzluft wird an der Wand des Abschnitts 9 aufgeheizt und tritt vorgewärmt durch die Eintrittsöffnungen 11 in das Rohr 2 ein.
Die Vorwärmkammer 48 wird von einem Rohr 52 durchzogen, das stumpf an der Wand des Abschnitts 9 endet und dort durch die Öffnung 13 mit dem Inneren des Rohrs 2 in Verbindung steht. Das Rohr 52 hat eine seitliche Öffnung 54, durch die es mit Abgas aus der Kammer 38 gespeist wird.
Aus der Kammer 40 führt ein Rohr 56 zu einer Öffnung 57 des Rohrs 2. Es ist so angesetzt, daß die Hauptkomponente der Strömung im Rohr 56 der in Richtung des Pfeils 58 verlaufenden Strömung im Rohr 2 entgegengerichtet ist.
Innerhalb der Brennkammer ist eine nicht dargestellte Zündvorrichtung vorgesehen.
Die Kammern 38 und 40 stellen gemeinsam mit dem Rohr 42 und den überströmöffnungen zwischen ihnen einen Schalldämpfer dar, der die Explosionsgeräusche der Brennkraftmaschine dämpft.
Auch der Abschnitt 3 des Rohrs 2 kann innerhalb der Mantelwand 30 untergebracht sein. An ihrer entgegengesetzten Seite umschließt die dort abgebrochen dargestellte Mantelwand 30 das Gasaustrittsrohr 23 und eine weitere Kammer.
Die Kammern 38 und 40 und das Rohr 42 stellen gemeinsam mit dem Rohr 2 einen Wärmetauscher dar, der zum Aufheizen der einlaufenden Abgase und nach Erreichung einer Temperatur des Rohrs 2 von 600 bis 800° C zum Kühlen dieses Rohrs durch die einlaufenden Abgase dient. Die Mantelwand 30 bildet einen Schutz der Umgebung gegenüber der heißen, größtenteils glühenden Wand des Rohrs 2.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur nichtkatalytischen Nachverbrennung der Abgase von Brennkraftmaschinen mit einer von Einbauten freien Brennkammer, an deren Eintrittsseite ein Abgas-Luft-Ejektor angeordnet ist, wobei die Mündungen des Ejektors für Abgas und Zusatzluft in der Brennkammerwand nebeneinander angeordnet sind und eine die Brennkammer wenigstens teilweise umhüllende Vorwärmkammer für die Zusatzluft vorgesehen ist, nach Patent 1240 704, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Brennkammerwand als Rohr (2) ausgebildet ist und sich vom Ejektor (7,13,11,15) her - insbesondere kegelförmig - erweitert und gegen eine Austrittsöffnung (22) der Brennkammer (1) wieder verjüngt und daß der Winkel zwischen der Rohrwand und der Rohrachse an einer in einem Abstand von den Abgaseintrittsöffnungen (15) des Ejektors gelegenen Stelle (17), der etwa dem Durchmesser der Austrittsöffnung (22) entspricht, abrupt um mindestens 3° zunimmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rohrwand (2) stromabwärts von der Stelle der abrupten Winkelzunahme (17) eine zusätzliche Abgaseintrittsöffnung (57) mit einem derart gerichteten Rohrstutzen (56) angeordnet ist, daß das Gas aus der Kammer (40) in das Rohr (2) etwa entgegengesetzt dessen Hauptströmungsrichtung einströmt.