DE2441655A1 - Exhaust gases afterburner reactor - with telescopic gas inlet connection to allow stress free thermal expansion - Google Patents

Abstract

In parent patent the exhaust gases from an internal combustion engine, mixed with secondary air, enter an after-burner reactor through two inlets, one straight tangentially and the other with an elbow to divert its stream to the same nortex. In the addition, one of the two inlet connections consists of two telescopic parts, one attached to the outer shell and the other to the inner wall of the heat-insulated reactor chamber. The ends of the two parts are rolled over and shourded by a common sleeve for free expansion. Free movement is possible if the reactor is flanged directly to the engine and the inlets become very hot. the extraction and loss of heat insulation from the reactor lining is eliminated.

Description

Reaktor für eine Brennkraftmaschine zur.Nachverbrennung unverbrannter Bestandteile im Abgas (Zusatz zur Patentanmeldung P 24 14 726.0) Das Hauptpatent betrifft einen Reaktor für eine Brennkraftmaschine zur Nachverbrennung unverbrannter Bestandteile im Abgas, bestehend aus einer von einem Mantel umgebenen, wärmeisolierten Reaktorkammer, in die zwei Einlaßstutzen tangential münden, die sich durch den Mantel erstrecken und mit je einem Auslaßkanal der Brennkraftmaschine in Verbindung stehen, und von den mit Sekundärluft versetzten Abgasen durchströmt werden3 sowie mit einem Auslaßstutzen zum Austritt der Abgase aus der Reaktorkammer, wobei die Reaktorkammer eine zylindrische Form aufweist und die Einlaßstutzen in Umfangsrichtung der zylindrischen Reaktorkamer hintereinander tangential in die Reaktorkammer münden und der Auslaßstutzen in Strömungsrichtung zu den Einlaßstutzen versetzt tangential aus der Reaktorkammer herausgeführt ist.Reactor for an internal combustion engine zur.Nachverbrnung unburned Components in the exhaust gas (addition to patent application P 24 14 726.0) The main patent relates to a reactor for an internal combustion engine for afterburning unburned Components in the exhaust gas, consisting of a thermally insulated one surrounded by a jacket Reactor chamber into which two inlet nozzles open tangentially, which extend through the jacket extend and are each connected to an exhaust port of the internal combustion engine, and are traversed by the exhaust gases mixed with secondary air3 as well as with a Outlet nozzle for the exit of the exhaust gases from the reactor chamber, the reactor chamber has a cylindrical shape and the inlet port in the circumferential direction of the cylindrical Reactor chamber one behind the other open tangentially into the reactor chamber and the outlet nozzle offset tangentially out of the reactor chamber in the direction of flow to the inlet connection is led out.

Bei dem Vorschlag nach dem Hauptpatent gestattet die tangentiale und versetzte Anordnung der Einlaßstutzen und des Auslaßstutzens am Reaktor bei geringem Strömungswiderstand eine ausreichend lange Verweilzeit der durchströmenden Abgase die mit der zugefrten Sekundärluft verhältnnsmäßig gut nachverbrennen können. Durch die konstruktive Ausbildung kann die Reaktorkammer außerdem so nahe an die Auslaßkanäle der Brennkraftmaschine herangezogen werden, daß der Abgasstrom auf sehr kurzem Wege unmittelbar auf die Wände der Reaktorkammer trifft und somit eine besonders schnelle Aufheizung der Wände der Reaktorkammer bewirken kann. Bei dieser verhaltnismäßig raumsparenden Bauweise hat sich jedoch herausgestellt, daß infolge der Temperaturunterschiede zwischen dem Mantel und der wärmeisolierten Reaktorkammer Spannungen entstehen, die Schäden an der Reaktorkammer und den Einlaßstutzen verursachen können.In the proposal according to the main patent, the tangential and staggered arrangement of the inlet port and the outlet port on the reactor at low Flow resistance a sufficiently long dwell time for the exhaust gases flowing through which can burn relatively well with the frozen secondary air. By the structural design also allows the reactor chamber to be so close to the outlet channels the internal combustion engine are used that the exhaust gas flow on a very short path directly hits the walls of the reactor chamber and thus a particularly fast one Heating up the walls of the reactor chamber can cause. With this relatively space-saving Construction has been found, however, that as a result of the temperature differences stresses arise between the jacket and the thermally insulated reactor chamber, which can cause damage to the reactor chamber and the inlet port.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Reaktor nach dem Hauptpatent insoweit zu verbessern, daß sich die Reaktorkammer bei Wärmeverzügen im Bereich der Einlaßstutzen spannungsfrei bewegen kann.The invention is based on the object of the reactor according to the main patent to improve to the extent that the reactor chamber in the case of heat distortions in the area the inlet port can move without tension.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einer der beiden Einlaßstutzen aus zwei hintereinander angeordneten Rohrstücken besteht, von denen das eine mit dem Mantel und das andere mit der Reaktorkammer verbunden ist, und die durch eine die benachbarten Enden der beiden Rohrstücke übergreifende bewegliche Rohrhülse miteinander dichtend verbunden sind.The object is achieved according to the invention in that one of the two Inlet nozzle consists of two pipe pieces arranged one behind the other, one of which one is connected to the jacket and the other to the reactor chamber, and which is movable by a crossover the adjacent ends of the two pipe sections Pipe sleeve are sealingly connected to each other.

Bei der vorgeschlagenen Lösung kann sich das mit er Reaktorkammer verbundene Rohrstück gegenüber dem mit dem Mantel verbundene Rohrstück - entsprechend der Wärmeausdehnung der Reaktorkammer gegenüber dem Mantel - unabhängig frei bewegen, so daß innerhalb des Reaktors keinerlei Spannungen auftreten können. Mit der Rohrhülse, die ein bewegliches Glied des Einlaßstutzens darstellt- und beide Rohrstücke überbrückt, kann durch deren Anlage an den Rohrstücken bei relativer Beweglichkeit ein Austreten von Abgasen verhindert und ein ununterbrochener Hitzeschutz der abgasführenden Teile gegenüber dem Mantel hergestellt werden.In the case of the proposed solution, this can be the case with the reactor chamber connected pipe section compared to the pipe section connected to the jacket - accordingly the thermal expansion of the reactor chamber in relation to the jacket - move freely independently, so that no stresses whatsoever can occur within the reactor. With the pipe sleeve, which represents a movable member of the inlet connection and bridges both pipe sections, can leak due to their contact with the pipe sections with relative mobility of exhaust gases and uninterrupted heat protection for the exhaust gas-carrying parts compared to the jacket.

Um eine in allen Ebenen bewegliche, dabei aber auch dichtende Verbindung zwischen den Rohrstücken und der Rohrhülse zu erhalten, ist vorgesehen, daß die beiden Rohrstücke an ihren benachbarten Enden nach außen aufgerollt sind und mit dem Außenumfang der aufgerollten Enden an der Innenwand der Rohrhülse anliegen. Durch das Aufrollen der Rohrstückenden zu Ringwülsten kann eine gelenkartige Verbindung zwischen den Rohrstücken und der Rohrhülse gebildet werden. Die Ringwülste haben den weiteren Vorteil, bei den temperaturbedingten Verlagerungen der Reaktorkammer zwischen der Rohrhülse und den beiden Rohrstücken eine Verformung der inden zu verhindern und somit eine ständig dichtende Anlage zu gewährleisten. Die dichtende und dabei bewegliche Anlage der Rohrstücke an der Rohrhülse kann aber auch deshalb sichergestellt werden, weil die Rohrstücke des Einlaßstutzens bei Betrieb der Brennkraftmaschine einerstärkeren Erwärmung ausgesetzt sind' als die Rohrhülse und sich infolgedessen weiter ausdehnen können, wodurch sich deren Anlagedruck erhöht.It is about a connection that is movable on all levels, but also sealed To get between the pipe pieces and the pipe sleeve, it is provided that the both pipe pieces are rolled up outward at their adjacent ends and with the outer circumference of the rolled up Ends on the inner wall of the tubular sleeve issue. By rolling up the ends of the pipe section to form annular beads, a joint-like Connection between the pipe pieces and the pipe sleeve are formed. The annular beads have the further advantage of the temperature-related relocations of the reactor chamber to prevent deformation of the inden between the pipe sleeve and the two pipe sections and thus to ensure a permanently sealed system. The poetic and there movable contact of the pipe sections on the pipe sleeve can therefore also be ensured because the pipe sections of the inlet port during operation of the internal combustion engine are exposed to a stronger heating 'than the tubular sleeve and as a result can expand further, which increases their contact pressure.

Die Rohrhülse kann an demjenigen Ende, welches über das mit dem Mantel verbundene Rohrstück greift, einen kleineren Durchmesser aufweisen, als der Außendurchmesser des aufgerollten Endes des Rohrstückes. Durch diese Maßnahme kann vermieden werden, daß sich die Rohrhülse über die beiden Enden der Rohrstücke hinwegschiebt und hierbei die Dichtfunktion sowie der Hitzeschutz gegenüber den umliegenden Teilen unterbrochen wird.The tubular sleeve can at that end which is connected to the jacket connected pipe section engages, have a smaller diameter than the outer diameter of the rolled-up end of the pipe section. This measure can prevent that the pipe sleeve pushes over the two ends of the pipe sections and this the sealing function and the heat protection against the surrounding parts are interrupted will.

Ein Ausfilhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die wie folgt beschrieben wird. Es zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch einen Reaktor für eine Brennkraftmaschine, und Fig. 2 einen Schnitt durch das Teilstück eines Reaktors aus Fig. 3 mit einem erfindungsgemäßen Einlaßstutzen in vergrößertem Maßstab.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing, which is described as follows. It shows: FIG. 1 a section through a reactor for an internal combustion engine, and FIG. 2 shows a section through the section of a Reactor from FIG. 3 with an inlet connection according to the invention on an enlarged scale.

Es sei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in welcher der Reaktor für eine Brennkraftmaschine mit zwei Auslaßkanälen dargestellt ist, der aus einer von einem mantel 1 umgebenen, wärmeisolierten, im wesentlichen zylindrischen Reaktorkammer 2 besteht, in die zwei Einlaßstutzen 3 und 4 in Umfangsrichtung hinterexnander und tangential Enden, Die beiden Einlaßstutzen 5 und 4 erstrekken sich durch den Mantel 1 und stehen mit Je einem Auslaßkanal 5 einer teilweise angedeuteten Brennkraftmaschine 6 in Verbin dung. Der Einlaßstutzen 3 mündet direkt tangential in die Reaktorkammer 2, während der Einlaßstutzen 4 bogenförmig in die Reaktorkammer 2 eingezogen ist, wodurch OIch jeweils eine tangential eingeführte Mündung ergibt. Der Auslaßstutzen 7 führt in Strömungsrichtung der Abgase im wesentlichen tangential aus der Reaktorkammer 2 heraus. Im Bereich der Einlaßstutzen 5 und 4 liegt der Reaktor mit dem Ergebnis einer kompakten und raumsparenden Bauweise nahe an der Brennkraftmaschine 6 an und ist über Plansche 8 mit der Brennkraftmaschine 6 verschraubt.Reference is first made to FIG. 1, in which the reactor is shown for an internal combustion engine with two outlet channels, which consists of one surrounded by a jacket 1, heat-insulated, essentially cylindrical Reactor chamber 2 consists in the two inlet ports 3 and 4 one behind the other in the circumferential direction and tangential ends, the two inlet ports 5 and 4 extend through the Shell 1 and are each with an outlet channel 5 of a partially indicated internal combustion engine 6 in connection. The inlet port 3 opens directly tangentially into the reactor chamber 2, while the inlet connection 4 is drawn into the reactor chamber 2 in an arc shape, whereby OI results in each case a tangentially introduced mouth. The outlet port 7 leads in the flow direction of the exhaust gases essentially tangentially out of the reactor chamber 2 out. The reactor with the result is located in the area of the inlet nozzles 5 and 4 a compact and space-saving design close to the internal combustion engine 6 and is screwed to the internal combustion engine 6 via planes 8.

In Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Einlaßstutzen 3 erfindungsgemäß aus zwei hintereinander angeordneten Rohrstücken 3a und 3b besteht, wobei das Rohrstück 3a über den an dar Brennkraftmaschine 6 befestigten Flansch 8 mit dem Mantel 1 und das Rohrstück 3b mit der Reaktorkammer 2 verbunden ist Die beiden Rohrstücke 3a und Db sind an ihren benachbarten Enden 3c und 3d zur Erzielung einer linienförmigen Anlagekante und zur Erhöhung der Stabilität gegen Verzug nach außen aufgerollt. Am Außenumfang der beiden aufgerollten Enden 3c und "d liegt e;e bewegliche Rohrhülse 9 an, die über die beiden Enden 3c und 3d greift und die Rohrstücke 3a und 3b dichtend miteinander verbindet. Um zu vermeiden, daß sich die bewegliche Rhrhülse 9 über die Enden 3c und 3d hinwegschiebt weist die Rohrhülse 9 an ihrem Ende 9a, welches über das Rohrstück 3a greift, einen kleineren Durchmesser auf als der Außendruchmesser des aufgerollten Endes 3c des Rohrstückes 3a.In Fig. 2 it can be seen that the inlet port 3 according to the invention consists of two pipe sections 3a and 3b arranged one behind the other, the pipe section 3a via the flange 8 attached to the internal combustion engine 6 with the jacket 1 and the pipe section 3b is connected to the reactor chamber 2 The two pipe sections 3a and Db are at their adjacent ends 3c and 3d to achieve a linear one Support edge and rolled out to increase stability against warpage. On the outer circumference of the two rolled-up ends 3c and "d there is a movable tubular sleeve 9, which engages over the two ends 3c and 3d and sealing the pipe sections 3a and 3b connects with each other. In order to avoid that the movable tube sleeve 9 over the ends 3c and 3d pushes away the tubular sleeve 9 at its end 9a, which takes over the pipe section 3a, a smaller diameter than the outer diameter of the rolled-up end 3c of the pipe section 3a.

Bei Betrieb der Brennkraftmaschine 6 strömt über die Auslaßkanäle 5 Abgas durch die Einlaßstutzen 3 und 4 in die Reaktorkammer 2 ein, wobei das Abgas zunächst die Einlaßstutzen 3 und 4 bzw. die Rohrstücke 3a und 3b - in Fig. 2 - erwärmt. Diese Erwärmung der Rohrstücke Da und 3b bewirkt eine Ausdehnung derselben, die sich sodann mit ihren Enden 3c und 3d verstärkt an die Innenwand der Rohrhülse 9 anlegen. Da die-Rohrhülse 9 nicht direkt von heißem Abgas beaufschlagt wird, dehn-t sie sich weniger stark aus, so daß sich eine zuverlässig dichtende Anlage ergibt. Ein Entweichen von Abgas durch den von den Enden 3c und 3d gebildeten Spalt zwischen die Reaktorkammer 2 und den Mantel 1 sowie Klappergeräusche werden dadurch weitgehend unterbunden.When the internal combustion engine 6 is in operation, it flows through the outlet channels 5 exhaust gas through the inlet ports 3 and 4 into the reactor chamber 2, the exhaust gas first the inlet ports 3 and 4 or the pipe sections 3a and 3b - in Fig. 2 - heated. This heating of the pipe sections Da and 3b causes an expansion the same, which are then reinforced with their ends 3c and 3d on the inner wall the pipe sleeve 9. Since the pipe sleeve 9 is not directly exposed to hot exhaust gas becomes, it expands less strongly, so that a reliably sealing Plant results. An escape of exhaust gas through that formed by the ends 3c and 3d Gap between the reactor chamber 2 and the jacket 1 and rattling noises thereby largely prevented.

Außerdem wird vermieden, daß Isoliermaterial der Wärmeisolierung, das beispielsweise zwischen der Reaktorkammer 2 und dem Mantel 1 vorgesehen werden kann, infolge der pulsierenden Abgase abgesaugt wird. Die in weiterer Folge von den Abgasen aufgeheizte Reaktorkammer 2 dehnt sich bei ständiger Erwärmung derart aus, daß eine Verlagerung des mit der Reaktorkammer 2 verbundenen Rohrstückes3b erfolgt. Obgleich eine Verlagerung des Rohrstückes b gegenüber dem Rohrstück 3a in mehreren Ebenen möglich ist, bleibt die von der Rohrhülse 9 mit den Enden 5c und 3d gebildete gelenk.,rtige Verbindung ständig erhalten. Somit wird eine nachgiebige Überbrückung bei entsprechend sicherer Dichtfunktion in jeder Lage der Rohrhülse 9 einwandfrei gewährleistet.In addition, it is avoided that insulating material of the thermal insulation, which are provided, for example, between the reactor chamber 2 and the jacket 1 can be sucked off as a result of the pulsating exhaust gases. The subsequent series of The reactor chamber 2 heated by the exhaust gases expands in this way with constant heating from that a displacement of the pipe section 3b connected to the reactor chamber 2 he follows. Although a displacement of the pipe section b relative to the pipe section 3a is possible in several planes, the remains of the tubular sleeve 9 with the ends 5c and 3d articulated., constant connection maintained. Thus it becomes a yielding one Bridging with a correspondingly reliable sealing function in every position of the pipe sleeve 9 flawlessly guaranteed.

- Patentansprüche - - patent claims -

Claims (1)

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Reaktor für eine Brennkraftmaschine zur Naehverbrennung unverbrannter Bestandteile im Abgas, bestehend aus einer von einem Mantel umgebenen, wärmeisolierten Reaktorkammer, in die zwei Einlaßstutzen tangential münden, die sich durch den Mantel erstrecken und mit je einem Auslaßkanal der Brennkraftmaschine in Verbindung stehen, und von den mit Sekundärluft versetzten Abgasen durchströmt werden, sowie mit einem Auslaßstutzen zum Austritt der Abgase aus der Reaktorkammer, wobei die Reaktorkammer eine zylindrische Form aufweist und die Einlaßstutzen in Umfangsrichtung der zylindrischen Reaktorkammer hintereinander tangential in die Reaktorkammer münden, und der Auslaßstutzen in Strömungsrichtung zu den Ein abstutzen versetzt tangential aus der Reaktorkammer herausgeführt ist, nach Patentanmeldung P 24 14 726.0, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t > daß einer der beiden Einlaßstutzen (3,4) aus zwei hintereinander angeordneten Rohrstücken (3a, 3b) besteht, von denen das eine mit dem Mantel (1) und das andere mit der Reaktorkammer (2) verbunden ist, und die durch eine die benachbarten Enden (3c, 5d) der beiden Rohrstücke (5a, 3b) übergreifende beweliche- Rohrhülse (9) miteinander dichtend verbunden sind. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Reactor for an internal combustion engine for the near-combustion of unburned components in the exhaust gas, consisting of one of a jacket surrounded, thermally insulated reactor chamber, into the two inlet ports open tangentially, which extend through the jacket and each with an outlet channel the internal combustion engine are connected, and offset by the secondary air Exhaust gases are flowed through, as well as with an outlet for the exhaust gases to exit from the reactor chamber, the reactor chamber having a cylindrical shape and the inlet ports one behind the other in the circumferential direction of the cylindrical reactor chamber open tangentially into the reactor chamber, and the outlet nozzle in the direction of flow to the A support is led out tangentially offset from the reactor chamber, according to patent application P 24 14 726.0, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t> that one of the two inlet ports (3, 4) consists of two pipe pieces arranged one behind the other (3a, 3b), of which one with the jacket (1) and the other with the reactor chamber (2) is connected, and by one the adjacent ends (3c, 5d) of the two Pipe pieces (5a, 3b) overlapping beweliche pipe sleeve (9) sealingly with one another are connected. 2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rohrstücke (3a> 3b) an ihren benachbarten Enden (3c, 3d) nach aussen aufgerollt sind und mit dem Außenumfang der aufgerollten Enden (3d, 3d) an der Innenwand der Rohrhülse (9 anliegen.2. Reactor according to claim 1, characterized in that the two Pipe sections (3a> 3b) rolled up outwards at their adjacent ends (3c, 3d) are and with the outer circumference of the rolled-up ends (3d, 3d) on the inner wall of the Pipe sleeve (9 are in contact. 5. Reaktor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohr hUlse (9) an demjenigen Ende (9a), welches über das mit dem Mantel (1) verbundene Rohrstück (3a) greift, einen kleineren Durchmesser aufweist, als der Außendurchmesser ds aufgerollten Endes (3c) des Rohrstückes (3a).5. Reactor according to claim 1 and 2, characterized in that the Tube sleeve (9) at that end (9a) which is connected to the jacket (1) via the Pipe section (3a) engages, has a smaller diameter than the outer diameter the rolled-up end (3c) of the pipe section (3a).