DE2614673A1 - Startvorrichtung fuer einen spaltgasgenerator - Google Patents

Startvorrichtung fuer einen spaltgasgenerator

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DE2614673A1 DE19762614673 DE2614673A DE2614673A1 DE 2614673 A1 DE2614673 A1 DE 2614673A1 DE 19762614673 DE19762614673 DE 19762614673 DE 2614673 A DE2614673 A DE 2614673A DE 2614673 A1 DE2614673 A1 DE 2614673A1
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Description

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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT -^ Unser Zeichen Berlin und München VPA 76 P 7517 BRD
Startvorrichtung für einen Spaltgasgenerator
Die Erfindung betrifft eine Startvorrichtung für einen Spaltgasgenerator, in dem versprühter oder verdampfter flüssiger, Kohlenwasserstoffe enthaltender Brennstoff mit einem sauerstoffhaltigen Gas bei erhöhter Temperatur katalytisch in ein Brenngas umgesetzt wird, insbesondere zum Betrieb von Brennkraftmaschinen, mit einem gegenüber dem Reaktionsraum kleinen Innenraum, einer abschaltbaren Brennstoffeinspritzdüse, einer Luftzuführung, einer Zündvorrichtung, einer an ihrer ganzen Schmalseite bis zum Gehäuse reichenden, im Sprühkegel der Brennstoffeinspritzdüse angebrachten gasdurchlässigen Brennerplatte und einem mit dem Einlaß des Spaltgasgenerators verbundenen Auslaß.
Spaltgasgeneratoren können beispielsweise dazu dienen, kohlenwasserstoffhaltige flüssige Brennstoffe katalytisch in ein Brenngas umzusetzen, das für den Betrieb von Brennkraftmaschinen besser geeignet ist als der flüssige Brennstoff selbst. Bei mit flüssigem Brennstoff gespeisten Brennkraftmaschinen führt nämlich die unvollkommene Verdampfung des Brennstoffes und die ungleichmäßige Vermischung mit Verbrennungsluft zu unvollständiger Verbrennung und zur Emission von Schadstoffen. Ferner müssen dem Brennstoff in der Regel Antiklopfmittel beigemischt werden, wodurch sich im Abgas der Gehalt an gesundheitsgefährdenden Stoffen weiter erhöht. Die so entstehende bedenkliche Verschmutzung der Luft kann bei einem Betrieb der Brennkraftmaschinen mit Brenngas weitgehend vermieden werden.
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Im Spaltgasgenerator werden die Kohlenwasserstoffe durch katalytische partielle Oxidation mit einem sauerstoffhaltigen Gas in ein Brenngas (Spaltgas) umgesetzt, das mit weiterer Verbrennungsluft vermischt und in Verbrennungseinrichtungen, insbesondere in Brennkraftmaschinen, verbrannt werden kann. Da dieses Brenngas eine hohe Octanzahl besitzt, kann hierbei auf den Zusatz von Antiklopfmitteln zum flüssigen Brennstoff verzichtet werden.
Um nun einen derartigen katalytischen Gasgenerator in Betrieb nehmen zu können, müssen die Katalysatoren auf die erforderliche Betriebstemperatur aufgeheizt werden. Dies kann z.B. dadurch geschehen, daß Brennstoff und Luft in einem vor d^rn Reaktionsraum gelegenen Brennraum entzündet werden und die dabei errt- stehenden heißen Flammgase zur Erwärmung der Katalysatoren durch den Reaktionsraum des Spaltgasg e^,-«tors geleitet werden.
Eine derartige Startvorrichtung ist aus der DT-OS 23 06 O-i-j- bekannt. Sie enthält eine erste Brennstoffeinspritzdüse, eine Luftzuführung, eine im Sprühkegel der ersten Einspritzdüse ang.e-ordnete Flammschale und eine Zündeinrichtung zur Entzündung der in der Flammschale gesammelten versprühten Brennstoffρε. F^rn^r ist eine zweite Brennstoffeinspritzdüse vorgesehen, :ie ä-ii e-'n an seiner Schmalseite bis zum Gehäuse reichendes Brenner-plattensystem gerichtet ist, das aus wenigstens einem einen Katalysator enthaltenden Sinterlochstein besteht. Der Innenraum der Startvorrichtung kann mit dem Einlaß des Spaltgasgenerators verbunden werden. Zum Starten wird zunächst über die erste Brennstoffeinspritzdüse Brennstoff in die Flammschale gesprüht und dort entzündet. Die heißen Flammgase werden über das Brennerplattensystem und anschließend in den Spaltgasgenerator geleitet. Hat sich das katalytische Brennerplattensystem auf eine ausreichende Temperatur erhitzt, so wird die erste Brennstoffeinspritzdüse abgeschaltet und über die zweite Brennstoffeinspritzdüse Brennstoff direkt auf das Brennerplattensystem gegeben. Dabei e: lischt die Flamme in der Flammschale und es kann nun am Brenne.-plattensystem Brennstoff und Luft, bereits unterstöchiometrisch zu einem
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heißen Spaltgas umgesetzt werden, das in den Reaktionsraum des Spaltgasgenerators geleitet und anschließend den Brennräumen der Brennkraftmaschine zugeführt werden kann. Dieses am Katalysator der Startvorrichtung erzeugte heiße Brenngas erwärmt einerseits die Katalysatoren des Spaltgasgenerators selbst, dient andererseits zum Betrieb der Brennkraftmaschine bei Leerlauf.
Diese bekannte Startvorrichtung weist jedoch eine relativ kostspielige Bauweise und ein erhebliches Bauvolumen auf. Ferner besteht die Gefahr, daß die temperaturempfindlichen Katalysatoren des Br'ennerplattensystems durch die heißen Flammgase der in der Flammschale brennenden Flamme geschädigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Startvorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß es ein geringes Bauvolumen und eine möglichst einfache Konstruktion aufweist. Es soll als Massenartikel leicht herstellbar sein und in dem Motorraum von Kraftfahrzeugen Platz finden.
Diese Aufgabe wird dadir-ch gelöst, daß die Brennstoffeinspritzdüse so ausgebildet ist, daß nahezu die gesamte Brennerplattenfläche mit dem B'-ennstoff beaufschlagbar ist, daß den Auslaß eine hitzebeständige, gasdurchlässige Abschlußplatte ausfüllt, daß zwischen der Brennerplatte und der Abschlußplatte ein Brennraum vorgesehen ist, daß der versprühte Brennstoff und die zugeführte Luft durch die Brennerplatte hindurch in den Brennraum einleitbar sind und daß die Zündvorrichtung am Brennraum angeordnet ist.
Als Brennstoffeinspritzdüse kann z.B. eine Vollkegeldüse verwendet werden, die den austretenden Strahl in Form eines vollen Kegels so versprüht, daß die ganze Brennerplattenfläche von Brennstoff getroffen wird.
Zum Starten des Gasgenerators wird zunächst Brennstoff, z.B. Benzin, mittels der Vollkegeldüse annähernd gleichmäßig auf eine große Fläche der B^ennerplatte gesprüht. Gleichzeitig wird durch den Lufteinlaß Luft zugeführt, die durch die gasdurch-
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lässige Brennerplatte hindurchtritt und den versprühten Brennstoff mitführt. Der Brennraum füllt sich nun mit einem Brennstoffnebel, der durch die Zündvorrichtung entzündet wird. Die dabei im Brennraum entstehende Flamme schlägt rasch auf die Brennerplatte zurück und der Brennstoff kann in der Folge sogar flammlos während des Durchströmens der Brennerplatte verbrannt werden, die dabei zum Glühen kommt. Die entstehenden heißen Flammgase werden durch die Abschlußplatte am Auslaß der Startvorrichtung hindurch zum Einlaß des Spaltgasgenerators und über die Katalysatoren in dessen Reaktionsraum geleitet. Hierbei erwärmt sich die Katalysatorfüllung und bei Erreichen der Anspringtemperatur des Katalysators, d.h. der Temperatur, die zu einer merklichen Spaltgasproduktion im Spaltgasgenerator benötigt wird, kann die Brennstoffeinspritzdüse abgeschaltet und der zur Spaltgasproduktion nötige Brennstoff direkt dem Einlaß des Spaltgasgenerators zugeführt werden.
Die Abschlußplatte dient dabei dazu, um während des Betriebs der Startvorrichtung den Brennraum abzugrenzen und nach Abschalten des Startgerätes die Startvorrichtung gegenüber dem heißen Reaktionsraum des Spaltgasgenerators abzuschirmen. Während des Startens kann der Brennstoff mit Luftüberschuß verbrannt werden, er kann aber auch unter Luftmangel partiell zu einem Flammgas oxidiert werden, das noch brennbare Komponenten enthält und bereits zum Anlassen und zum Betrieb einer Brennkraftmaschine im Leerlauf ausreichen kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zwischen der Luftzuführung und der Brennerplatte eine zur BrennerpV.rM-r parallele, gasdurchlässige Verteilerplatte angebracht und ragt die Brennstoffeinspritzdüse durch die Verteilerplatte hindurch in den Raum zwischen Verteilerplatte und Brennerplatte. Diese Verteilerplatte erzeugt in der zugeführten Luft einen gewissen Stau, der zu einer einigermaßen gleichmäßigen Verteilung der Luft über den Innenquerschnitt der Startvorrichtung führt, so daß die Brennerplatte anschließend gleichmäßig von der Luft durchströmt wird. Ferner erwärmt sich die Verteilerplatte
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durch die Rückstrahlung der heißen Brennerplatte und führt damit zu einer Vorwärmung der hindurchströmenden Luft.
Als Brennerplatte, Abschlußplatte und gegebenenfalls als Verteilerplatte sind vorzugsweise poröse Keramikplatten vorgesehen. Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn diese Keramikplatten von einer Vielzahl von Durchtrittskanälen durchsetzt sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Startvorrichtung ist der Innenraum wenigstens teilweise mit keramischem Material ausgekleidet. Vorteilhaft ist diese Auskleidung gerippt. Die Auskleidung schützt hierbei den heißen Innnenraum vor der kühlen Gehäusewand, die z.B. aus Metall gefertigt ist, und die Rippen halten die Keramikplatten in Abstand.
Die Startvorrichtung ist vorzugsweise im wesentlichen topfförmig ausgebildet und die Brennstoffeinspritzdüse ist längs der Mittelachse des Topfes angeordnet. Bevorzugt ist die Luftzuführung an der Seitenwand des topfförmigen Gehäuses so angeordnet, daß die Luft durch die Luftzuführung tangential in das Startgerät einleitbar ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Seitenwand des topfförmigen Startergehäuses wenigstens ein ebenes Flächenstück enthält. An diesem ebenen Flächenstück können vorteilhaft die Luftzuführung und/oder die Zündvorrichtung angebracht sein.
Anhand eines Ausführungsbeispiels und zweier Figuren wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. 30
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Startvorrichtung, Fig. 2 einen Querschnitt entlang der in Fig. 1 mit II-II bezeichneten Linie.
Die Startvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem topfförmigen Gehäuse 1, das an seiner Auslaßöffnung 2 mit dem Einlaß eines in den Figuren nicht gezeigten Spaltgasgenerators verbunden
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ist, einer Brennstoffeinspritzdüse 3, einer Luftzuführung 4, einer als Zündvorrichtung dienenden elektrischen Zündkerze 5, einer Brennerplatte 6, einer Abschlußplatte 7 und einer Verteilerplatte 8.
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Die Brennstoffeinspritzdüse 3 ist längs der Mittelachse der Startvorrichtung angeordnet und ragt durch die Verteilerplatte 8 hindurch. In der Düsenöffnung ist ein Prallkörper 9 angebracht. Durch diese Düse wird nahezu die ganze Fläche der Brennerplatte 6 mit dem Brennstoff (z.B. Benzin) einigermaßen gleichmäßig besprüht.
Als Brennerplatte 6, Abschlußplatte 7 und Verteilerplatte 8 dienen pcröse,gesinterte Keramikplatten, deren Dicke zwischen 0,05 und 1,5 cm beträgt. Gleichmäßig über die Fläche der Platten ist eine Vielzahl von Durchtrittskanälen verteilt, deren Durchmesser wesentlich kleiner als die Plattendicke sind. Als derartige Keramikplatten können beispielsweise Magnesiumoxid-Platten von 1 cm Dicke mit etwa 40 bis 60 Durchtrittskanälen ρ
pro cm dienen, wobei der Durchmesser der Durchtrittskanäle etwa bei 1 mm liegt. Derartige Magnesiumoxid-Platten sind hitzebeständig und für die flammlose Umsetzung von Benzin geeignet. Sie weisen eine gewisse, wenn auch schwache katalytische Aktivität für die Oxidation von Benzin auf, ohne daß zusätzliche Katalysatoren aufgebra <ht sind. Grundsätzlichjsind auch als Brennerplatten katalytische Platten nicht erforderlich.
Die Platten 6, 7 und 8 werden von keramischen Rippen oder Ringen 11, 12 und 13 in ihrer Lage festgehalten, wobei diese Rippen gleichzeitig als keramische Auskleidung des Startgerätes dienen. Dadurch entstehen drei Räume: zunächst ein von dem Gehäuse 1, der Verteilerplatte 8 sowie der Rippe 11 begrenzter Verteilerraum mit der Luftzuführung 4, sodann ein von der Verteilerplatte 8, der Rippe 12 und der Brennerplatte 6 gebildeter Vermischungsraum · , dem die Luft durch die Durchtrittskanäle der Verteilerplatte 8 und der Brennstoff über die Vollkegeldüse 3 zuführbar ist, und ein von der Brennerplatte 6, der Abschlußplatte 7 und der
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Keramikrippe 13 begrenzter Brennraum 14. Beim Betrieb der Startvorrichtung wird die Luft durch die Brennerplatte 6 hindurch in den Brennraum 14 geleitet und nimmt hierbei den auf die Brennerplatte aufgesprühten Brennstoff mit. Das entstehende Brennstoff/ Luft-Gemisch wird durch die am Brennraum angebrachte elektrische Zündkerze 5 entzündet. Zum Abschalten der Startvorrichtung dient ein Absperrventil 17 an der Einspritzdüse.
Der Rand des topfförmigen Gehäuses weist an der Auslaßöffnung nach außen gebogene Teile 15 auf, mit denen die Startvorrichtung am Spaltgasgenerator befestigt werden kann. Andere Teile 16 des Gehäuserandes sind nach innen gebogen und dienen als Auflagestücke für die Abschlußplatte 7.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Seitenwand des Gehäuses zwar im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, jedoch zwei ebene Flächenstücke 18 und 19 aufweist, die in einem abgerundeten rechten Winkel zueinander stehen. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, einerseits die Luftzuführung 4 und die Zündkerze 5 an einem ebenen Flächenstück zu befestigen, wodurch die Montage vereinfacht wird. Andererseits kann die Luftzuführung so angebracht werden, daß sie nicht radial sondern tangential in den Innenraum der Startvorrichtung weist. Die eintretende Luft erhält dadurch einen Drall und wird gleichmäßig über die Fläche der Verteilerplatte 8 verteilt. Ferner wird durch diese unsymmetrische Form bewirkt, daß sich die Platten und Rippen nicht verdrehen und verkanten können.
Diese Startvorrichtung besteht nur aus wenigen Teilen, die leicht zusammengesetzt werden können, einem geringen Verschleiß unterlagen und nur ein kleines Bauvolumen erfordern.
10 Patentansprüche
2 Figuren
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Leerseite

Claims (10)

  1. Patentansprüche
    / 1Iy Startvorrichtung für einen Spaltgasgenerator, in dem versprühter oder verdampfter flüssiger, Kohlenwasserstoffe enthaltender Brennstoff mit einem sauerstoffhaltigen Gas bei erhöhter Temperatur katalytisch in ein Brenngas umgesetzt wird, insbesondere zum Betrieb von Brennkraftmaschinen, mit einem gegenüber dem Reaktionsraum des Spaltgasgenerators kleinen Innenraum, einer abschaltbaren Brennstoffeinspritzdüse, einer Luftzuführung, einer Zündvorrichtung, einer an ihrer ganzen Schmalseite bis zum Gehäuse reichenden, im Sprühkegel der Brennstoffeinspritzdüse angebrachten gasdurchlässigen B'-ennerplatte und einem mit dem Einlaß des Spaltgasgenerators verbundenen Auslaß, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffeinspritzdüse (3) so ausgebildet ist, daß nahezu die gesamte Brennerplattenfläche mit dem Brennstoff beaufschlagbar ist, daß den Auslaß (2) eine hitzebeständige gasdurchlässige Abschlußplatte (7) ausfüllt, daß zwischen der Brennerplatte (6) und der Abschlußplatte (7) ein Brennraum (14) vorgesehen ist, daß die Luft und der versprühte Brennstoff durch die Brennerplatte (6) hindurch in den Brennraum einleitbar sind und daß die Zündvorrichtung am Brennraum angeordnet ist.
  2. 2. Startvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Luftzuführung (4) und der Brennerplatte (6) eine zur Brennerplatte parallele, gasdurchlässige Verteilerplatte (8) angebracht ist und die Brennstoffeinspritzdüse (3) durch die Verteilerplatte (8) hindurch in den Raum zwischen Verteilerplatte und Brennerplatte ragt.
  3. 3. Startvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennerplatte (6), Abschlußplatte (7) und gegebenenfalls Verteilerplatte (8) poröse Keramikplatten vorgesehen sind.
  4. 4. Startvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatten von einer Vielzahl von Durchtrittskanälen (10) durchsetzt sind.
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  5. 5. Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum wenigstens teilweise eine keramische Auskleidung (11, 12, 13) trägt.
  6. 6. Startvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung gerippt ist.
  7. 7. Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) im wesentlichen topfförmig ausgebildet und die Brennstoffeinspritzdüse (3) längs der Mittelachse des Topfes angeordnet ist.
  8. 8. Startvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft tangential in den Topf eimleitbar ist.
  9. 9. Startvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand des Topfes wenigstens ein ebenes Flächenstück (18) enthält.
  10. 10. Startvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführung (4) und/oder die Zündvorrichtung (5) an dem ebenen Flächenstück (18) angeordnet sind.
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