DE3805947A1 - Auspuffeinrichtung zur waermerueckgewinnung bei verbrennungsmotoren - Google Patents
Auspuffeinrichtung zur waermerueckgewinnung bei verbrennungsmotorenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Auspuffeinrichtung zur
Wärmerückgewinnung bei Verbrennungsmotoren, die er
hitzte Abgase erzeugen, und insbesondere eine
Auspuffeinrichtung, die einen Wärmeaustauscher auf
weist, um die Wärmeenergie der Abgase zurückzu
gewinnen und zu verwerten, so daß diese Energie
nicht in die Atmosphäre verlorengeht.
Verbrennungsmotoren bieten viele Anwendungsmöglich
keiten. Sie werden am häufigsten in Kraftfahrzeugen
eingesetzt. Bei Kraftfahrzeugen und anderen An
wendungsfällen von Verbrennungsmaschinen wird eine
Auspuffeinrichtung an der Abgasauslaßöffnung des
Motors angeschlossen. Die Verbrennungswärme wird im
allgemeinen an ein Kühlfluid abgegeben, das um den
Motor zirkuliert und das wiederum die Wärme über
einen Kühler an die Atmosphäre abgibt. Zusätzlich
wird durch ausströmende heiße Abgase Wärmeenergie
an die Atmosphäre abgegeben.
Es ist wünschenswert, die Wärmeenergie, die ansonsten
an die Atmosphäre abgegeben wird, zurückzugewinnen und
zu verwerten. Eine übliche Kraftfahrzeugheizung
erreicht dies bis zu einem gewissen Grad, indem
das aufgeheizte Kühlfluid vom Motor zum Fahrzeug
innenraum umgeleitet wird, und dort durch einen Wärme
austauscher die Wärme abgibt, um die Fahrzeuginsassen
zu erwärmen. Jedoch wird die Wärme nicht zurückge
wonnen, die durch das Ausströmen der Abgase verloren
geht.
Bekannte Auspuffeinrichtungen haben im allgemeinen
allein das Ziel Lärm zu vermindern. Ein Mittel zum
Erreichen dieses Ziels besteht darin, Trennwände
einzufügen, die den Strömungsweg der Abgase verlängern
und ablenken. Ein weiteres Mittel besteht darin, die
Abgase abzukühlen, da die Wellenlänge der Explosions
geräusche von der Umgebungstemperatur gemäß der
folgenden Formel abhängig ist:
wobei die Schallgeschwindigkeit direkt proportional
der Umgebungstemperatur ist (siehe beispielsweise
das US-Patent 36 30 030). Somit werden die Schall
geschwindigkeit und die Wellenlänge reduziert, da
die Temperatur verringert ist, so daß der Dämpfungs
weg, der erforderlich ist, um das Geräusch zu ver
ringern, kürzer sein kann.
Das Abkühlen der Abgase wurde dadurch erreicht, daß
sich die Abgase in verschiedene Auspuffkammern aus
dehnen und mit einem Kühlfluid besprüht werden, das
dann die Wärme an die Atmosphäre abführt. Die Fähigkeit
eines Kühlfluids, die Wärme aus dem Abgas zu entfernen,
hängt zum Teil von der äußeren Oberfläche des Kühl
mittels ab, die dem Abgas ausgesetzt wird. Bekannte
Vorrichtungen verteilen das Kühlmittel in kleinen
Tröpfchen und versuchen dadurch die äußere Oberfläche,
die dem Abgas ausgesetzt wird, um die Wärme aufzunehmen,
zu maximieren.
Somit besteht bei bekannten Auspuffeinrichtungen
in erster Linie das Ziel, die Motorgeräusche durch die
Verwendung von Trennwänden oder durch die Kühlung der
Abgase zu verringern. Die bislang bekannten Kühl
vorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß große
Wärmeenergiemenge dadurch verschwendet wird, daß sie
an die Atmosphäre abgegeben wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Auspuff
einrichtung zur Wärmerückgewinnung bei Verbrennungs
motoren zu schaffen, die effizient die in den heißen
Abgasen enthaltene Wärme zurückgewinnen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Auspuffeinrichtung enthält im
allgemeinen einen zylindrischen Auspuffbehälter. Der
Behälter ist senkrecht angeordnet, wobei die Abgase
am unteren Ende einströmen und am oberen Ende aus
strömen. Innerhalb des Behälters sind einige Leit
platten schräg angeordnet. Jede zweite Leitplatte
ist an der Innenwand des Behälters an einer Seite be
festigt und nach unten in Richtung der gegenüberliegenden
Seite geneigt, ohne jedoch mit dieser verbunden zu sein.
Jede dazu wechselweise aufeinanderfolgende Leitplatte
ist an der Gegenseite befestigt und in Richtung der
ersten Platte geneigt. Wenn es erforderlich ist, können
die Leitplatten Öffnungen zur erhöhten Dämpfung aufweisen.
Eine Düse ist in den Behälter in der Nähe des oberen
Endes eingefügt und sprüht Wasser oder ein anderes
Kühlfluid nach unten auf die erste Leitplatte. Das Fluid
benetzt und fließt die geneigte Leitplatte bis zum Rand
nach unten, von wo es auf die nächste Leitplatte tropft.
Auf dieser zweiten Leitplatte fließt das Fluid in ent
gegengerichteter Neigung bis zur dritten Leitplatte
nach unten usw. Nach der letzten Leitplatte tropft
das restliche Fluid in ein Reservoir am Boden des
Behälters. Das Fluid wird von diesem Reservoir durch
eine Leitung zurück zur Düse gepumpt. Es ist ein
Ablauf vorgesehen, damit das überschüssige Fluid
aus dem Behälter abfließen kann, wenn das Fluid
im Reservoir eine vorbestimmte Höhe überschreitet.
Ein Flüssigkeits/Flüssigkeitswärmeaustauscher ist
entweder innerhalb oder außerhalb des Behälters vor
gesehen. Im innerhalb angeordneten Wärmeaustauscher
befindet sich am Boden des Behälters im Reservoir
eine Rohrschlange. Ein zweites Fluid, das anfänglich
kühler als das Reservoirfluid ist, zirkuliert durch
diese Rohrschlage. Die Wärme, die in dem Reservoirfluid
enthalten ist, wird durch die Rohrschlange auf das
zweite Fluid durch ein wiederholtes Aussetzen über
tragen. In der Ausführungsform mit dem außen ange
ordneten Wärmeaustauscher weist die Leitung, die vom
Reservoir zur Düse geht, einen als eine Rohrschlange
ausgebildeten wärmeaustauschenden Abschnitt auf.
Eine Hülse umschließt diesen mit der Rohrschlange
versehenen Abschnitt und ein zweites Fluid, das
anfänglich kühler als das Reservoirfluid ist,
zirkuliert durch das Gehäuse. Das Reservoirfluid
überträgt die Hitze an das kühlere zweite Fluid, indem
dieses wiederholt dem als eine Rohrschlange ausge
bildeten wärmeaustauschenden Abschnitt ausgesetzt
wird. In beiden Fällen wird das zweite Fluid, nachdem
es aufgewärmt wurde, an eine Stelle weitergeleitet,
an der die zurückgewonnene Wärmeenergie verwertet
werden kann.
Die erfindungsgemäße Einrichtung erreicht ihren hohen
Wirkungsgrad der Energierückgewinnung durch das wieder
holte Wiederaussetzen des Fluids an die Abgasströmung
und durch die große Außenoberfläche des Fluids, das
dem Gas ausgesetzt wird, indem die Leitplatte mit
dem Fluid benetzt wird. Das Fluid kühlt das Abgas
ab und erhält die Wärmeenergie sowohl durch den
Verdampfungsprozeß als auch durch die Änderung in
der Fluidtemperatur zurück. Somit werden sowohl die
latente Wärme als auch die sensible Wärme zurückge
wonnen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher
erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht im Querschnitt einer der
erfindungsgemäßen Ausführungsformen;
Fig. 2 eine Seitenansicht im Querschnitt einer
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 3 eine Ansicht von oben im Querschnitt der
Ausführungsform der Fig. 1, längs der
Schnittlinie 3-3 der Fig. 1; und
Fig. 4 ein Diagramm der Temperatur eines Fluids,
das einer steigenden Wärmeenergiemenge aus
gesetzt wird.
In den Fig. 1 und 3 ist eine Auspuffeinrichtung 10
zur Wärmerückgewinnung gezeigt, die einen innen ange
ordneten Wärmeaustauscher 11 enthält. Die Auspuffein
richtung besteht im allgemeinen aus einem Behälter 12,
einem Abgaseinlaß 14, einem Abgasauslaß 16 und einer
Fluidrückführeinrichtung 18.
Der Behälter 12 ist im allgemeinen wie ein auf
rechter Zylinder geformt, der diametral gegenüber
liegende Wände 22, 23 aufweist und eine Vielzahl von
Leitplatten 20 enthält. Die Leitplatten 20 sind
schiefwinkelig in bezug auf die Behälterwände 22 und 23
angeordnet. Jede zweite Leitplatte 20 ist an einer
Behälterwand 22 befestigt und nach unten in Richtung
der gegenüberliegenden Wand 23 geneigt, wobei die Leit
platte 20 endet, bevor sie die gegenüberliegende Wand
berührt, so daß ein Spalt 24 zwischen der Kante 26 der
Leitplatte 20 und der gegenüberliegenden Wand 23 bleibt.
Jede dazu wechselweise angeordnete Leitplatte 20 ist
an der gegenüberliegenden Wand 23 befestigt und in
Richtung der ersten Wand 22 geneigt, wobei ein gleicher
Spalt 25 vorhanden ist. Die Leitplatten 20 können nicht
abgebildete Öffnungen enthalten, um den Lärm zu dämpfen
oder um die Fluidströmung zu ändern.
Der untere innere Abschnitt des Behälters 12 weist
keine Leitplatten 20 auf, sondern enthält einen Abgas
einlaß 14, der aus einem Durchgangsrohr 27 besteht,
das an der Behälterwand 22 abgedichtet ist und mit
dem nichtabgebildeten Motorabgasrohr ununterbrochen
verbunden ist. Das Durchgangsrohr 27 mündet in den
Innenraum 28 des Behälters 12. Der Innenraum 28 ist
über die aufeinanderfolgenden Spalte 24, 25 ununter
brochen mit dem Abgasauslaß 16 an der Oberseite des
Behälters 12 verbunden. Die Auslaßeinrichtung 16
ist ununterbrochen mit der Atmosphäre durch geeignete
nichtabgebildete Rohrabschnitte verbunden. Die Abgase
bewegen sich in einer Strömung aus dem Abgaseinlaß 14
heraus, schlängeln sich um die Leitplatten 20 durch
die Spalte 24 und 25 und entweichen schließlich am
Abgasauslaß 16. Das Durchgangsrohr 27 des Abgasein
lasses teilt den Innenraum des Behälters effektiv
in einen oberen und einen unteren Bereich.
Der Boden des zylindrischen Behälters 12 ist durch
eine Bodenwand 30 abgedichtet, die zusammen mit den
Behälterwänden 22, 23 ein Reservoir 32 in dem unteren
Innenbereich bilden, in das Kühlfluid 34 gesammelt
werden kann. Wenn die Fluidmenge 34 in dem Reservoir
32 eine vorbestimmte Höhe überschreitet, dann fließt
das überschüssige Fluid durch ein Abflußrohr 36 weg,
das in der Bodenwand 30 angeordnet ist.
Der Fluidauslaß 38 ist unterhalb der vorbestimmten
Fluidhöhe angeordnet und führt aus der Behälterwand 22
heraus. Der Fluidauslaß 38 ist mit dem Einlaß einer
Pumpe 40 durch eine Leitung 42 verbunden.
Eine zusätzliche Leitung 43 verbindet den Ausgang der
Pumpe 40 mit einer Düse 44, die in oder nahe dem
Abgasauslaß 16 an der Oberseite des Behälters 12 ange
ordnet ist. Während des Betriebs zirkuliert die Pumpe
40 das Kühlfluid 34 vom Reservoir 32 durch die
Leitung 42 zu der Düse 44, von wo das Kühlfluid in
den Innenraum 28 und auf die erste Leitplatte 20
gesprüht wird. Das Kühlfluid 34 fließt dann die geneigte
Leitplatte 20 bis zur Kante 26 hinunter, wo es mit dem
Abgasstrom im Spalt 24 zusammentrifft. Das Kühlfluid
tropft durch den Abgasstrom hindurch auf die nächste
Leitplatte 20. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis
das Kühlfluid 34 durch die Abgase verdampft ist oder zum
Reservoir 32 zurückgelangt.
Fig. 1 zeigt die Auspuffeinrichtung 10 mit einem innen
angeordneten Wärmeaustauscher 11, der im Reservoir 32
eine Rohrschlange 50 enthält. Die Rohrschlange 50 hat
einen Einlaß 52 und einen Auslaß 54, die durch die
Bodenwand 30 gehen oder alternativ dazu durch die Be
hälterwand 22 oder 23 gehen. Die Rohrschlange 50 und
der Einlaß 52 und Auslaß 54 bilden zum Teil die Wände
eines Behälters, der ein zweites Kühlfluid 56 einschließt
fluid 34 isoliert. Vorzugsweise ist der Einlaß 52
in der Nähe des Kühlmittelauslasses 38 und der Auslaß
54 in der Nähe der Kante 26 der letzten Leitplatte 20
ausgebildet. Diese Anordnung erzeugt den wirkungs
vollsten Gegenstromwärmeaustausch, wenn das zweite
Kühlfluid 56 durch die Rohrschlange 50 vom Einlaß 52
zum Auslaß 54 fließt.
In der Fig. 2 ist die Auspuffeinrichtung 10 in einer
weiteren Ausführungsform gezeigt, die einen außen
angeordneten Wärmeaustauscher 60 verwendet. Viele
Teile der in der Fig. 2 dargestellten Ausführungs
form weisen den gleichen Zweck in bezug auf den Aufbau
und die Funktion auf, wie dies in der Ausführungsform
der Fig. 1 der Fall ist. Aus diesem Grund werden diese
Teile nicht nochmals detailliert beschrieben. Diese
Teile weisen die gleichen Bezugszeichen wie die ent
sprechenden Teile der Fig. 1 auf. Die verbleibenden
Teile des außen angeordneten Wärmeaustauschers 60 sind
mit unterschiedlichen Bezugszeichen versehen und nach
folgend beschrieben.
Die Leitung 42, die das Kühlfluid 34 vom Reservoir 32
zur Düse 44 zurückführt, weist an einigen Stellen entlang
ihrer Längsrichtung einen als eine Rohrschlange ausge
bildeten Abschnitt 62 auf. Den als Rohrschlange ausge
bildeten Abschnitt 62 umgibt eine Hülse 64, die aus
einem oberen Abschnitt, aus Boden- und aus Seitenab
schnitten besteht und die an den jeweiligen Verbindungs
stellen mit der Leitung 42 mit dem Einlaß 66 und dem
Auslaß 68 dicht verbunden ist. Die Hülse 64, der Einlaß
66 und der Auslaß 68 bilden teilweise die Wände eines
Behälters, der das zweite Kühlfluid 56 einschließt,
wobei die Leitung 42 das zweite Kühlfluid 56 vom ersten
Kühlfluid 34 isoliert. Vorzugsweise ist der Einlaß 66
an dem oberen Ende der Hülse 64 in nächster Nähe zur
Düse 44 angeordnet, während der Auslaß 68 am unteren
Ende der Hülse 64 in nächster Nähe zum Fluidauslaß 38
am Reservoir 32 angeordnet ist. Diese Anordnung erzeugt
den besten Gegenstromwärmeaustausch, wenn das zweite
Kühlfluid 56 durch die Hülse 64 vom Einlaß 66 zum Aus
laß 68 um den als eine Rohrschlange ausgebildeten Ab
schnitt 62 herumfließt.
Nach der Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungs
formen wird nachfolgend die Betriebsweise beschrieben.
Heiße Abgase werden vom Motorabgasrohr direkt zum Abgas
einlaß 14 durch geeignete nichtgezeigte Leitungen ge
führt und in den Innenraum 28 des Behälters 12 eingeführt.
Der heiße Abgasstrom fließt durch den Innenraum 28
entsprechend dem sinusförmigen Weg nach oben, der durch
die wechselweise angeordneten Leitplatten 20 und die
Spalte 24 und 25 bestimmt ist, bis die Abgase schließlich
durch den Abgasauslaß 16 in die Atmosphäre entweichen.
Im gesamten Innenraum 28 und insbesondere an jedem Spalt
24, 25 und längs jeder Leitplatte 20 trifft der heiße
Abgasstrom auf Kühlwasser oder das Kühlfluid 34. Das
Kühlfluid 34 absorbiert und speichert die Wärme des
Abgases in einer Art, wie dies nachfolgend näher be
schrieben ist. Somit strömen die Abgase mit einer
niedrigeren Temperatur in die Atmosphäre, wobei diese
ihre Wärmeenergie auf das Kühlfluid 34 übertragen
haben.
Das Kühlfluid 34 absorbiert die Wärmeenergie, die durch
die Abgase übertragen wird, auf zwei Arten. In dem in
der Fig. 4 gezeigten Diagramm sind die zwei Arten der
Wärmeenergie gezeigt, die durch das Kühlfluid 34 ge
speichert werden. Wenn das Kühlfluid 34 erwärmt wird,
dann absorbiert dieses eine festgelegte Wärmeenergiemenge,
entsprechend seiner Wärmekapazität. Zum Beispiel ab
sorbiert und speichert ein Kilogramm Wasser eine kcal
Wärme pro °C, um das das Wasser erhitzt wird. Dies
wird manchmal als sensible Wärme bezeichnet und ent
spricht dem Abschnitt AB in dem Diagramm der Fig. 4.
Zusätzlich werden einige der Kühlfluide 34, wenn sie
die Temperatur am Punkt B erreicht haben, verdampfen
und zusätzliche Wärmeenergie absorbieren, die als
latente oder verborgene Wärme oder als Wärme der Phasen
umwandlung bekannt ist. Bei der Verwendung von Wasser
absorbiert zur Umwandlung des Wassers in Dampf ein
Kilogramm Wasser bei 100°C zusätzlich 540 kcal Wärme.
Dies geschieht ohne ein zusätzliches Ansteigen der
Temperatur und entspricht dem Abschnitt BC der Fig. 4.
Das Kühlfluid 34 kann weitere Wärmeenergie durch
Überhitzen entsprechend der Wärmekapazität des Fluid
dampfes absorbieren. Dies ist in der Fig. 4 durch den
Abschnitt CD gezeigt.
Die Wärmeenergie, die in dem Kühlfluid 34 gespeichert
ist, wird auf das zweite Kühlfluid 56 mittels eines
herkömmlichen Gegenstromwärmeaustauschers 11, 60 entweder
innerhalb des Behälters 12 (Fig. 1) oder außerhalb des
Behälters (Fig. 2) übertragen. Die Wärmemenge, die
übertragen wird, hängt zum Teil von der Außenoberfläche
und der Leitfähigkeit der Rohrschlange 50, 62 und
vom Temperaturgradienten zwischen dem Kühlfluid 34
und dem zweiten Kühlfluid 56 ab. Die Außenoberfläche
des Rohres wird dadurch maximiert, daß das Rohr spulen
förmig gewickelt ist. Das Rohr besteht aus einem Werk
stoff, der effizient die Wärme von einer Seite der
Rohrwand zur anderen leiten kann.
Zur Erreichung des geeignetsten Temperaturgradienten
fließen die Kühlfluide im allgemeinen innerhalb ihrer
jeweiligen Einhüllung in Gegenrichtung. In der Aus
führungsform mit dem außen angeordneten Wärmeaus
tauscher 60 ist das Kühlfluid 34 am heißesten, wenn es in
den mit als eine Rohrschlange ausgebildeten Abschnitt 62
in der Nähe der Bodenwand der Hülse 64 einströmt.
Das Kühlfluid 34 kühlt sich ab, wenn es nach oben
durch die Hülse 64 strömt und seine Wärmeenergie auf
das zweite Kühlfluid 56 überträgt. Das zweite Kühlfluid
56 durchfließt im allgemeinen die Hülse 64 von deren
Oberseite in der Nähe des Einlasses 66 bis zur
Bodenseite in der Nähe des Auslasses 68 in entgegen
gesetzter Richtung zur Fließrichtung des Kühlfluids 34.
Auf diese Weise ist das zweite Kühlfluid 56 am Auslaß
68 am wärmsten, der in der Nähe des Anfangs des mit
als eine Rohrschlange ausgebildeten Abschnitts 62
angeordnet ist, wo die Leitung 42 das Kühlfluid 34 mit
seiner höchsten Temperatur enthält. Im umgekehrten Fall
überträgt das Kühlfluid 34 die Wärme an das zweite
Kühlfluid 56 und wird dadurch kühler, wenn das Kühl
fluid 34 nach oben durch den mit als eine Rohrschlange
ausgebildeten Abschnitt 62 fließt. Das Kühlfluid 34
ist am oberen Ende des mit Windungen versehenen Ab
schnitts 62 am kühlsten, wo auch das zweite Kühlfluid
56 am kühlsten ist, so daß der Temperaturgradient, der
zum Wärmeaustausch notwendig ist, aufrechterhalten bleibt.
Das gleiche Gegenstromprinzip wirkt auch im innen ange
ordneten Wärmeaustauscher 11, jedoch in einem geringeren
Umfang, da der heißeste und der kälteste Punkt des
Kühlfluids 34 in dem Behälter 32 weniger gut festgelegt
ist.
In beiden Ausführungsformen mit dem jeweils innen oder
außen angeordneten Wärmetauscher fördert eine Pumpe 69
das zweite Kühlfluid 56, das die Wärmeenergie mit sich
führt, vom Auslaß 54, 68 zu einer Stelle, an der die
Wärmeenergie verwertet werden kann, zum Beispiel durch
eine Heizvorrichtung zum Konditionieren des Fahrzeug
innenraumes.
Zur Maximierung der Wärmeübertragung ist die Rohr
schlange 50 oder der als eine Rohrschlange ausgebildete
Abschnitt 62 vorzugsweise aus einem Werkstoff herge
stellt, der effektiv die Wärmeenergie durch seine Wände
leitet und die Anordnung der Rohrschlange 50 oder des
als eine Rohrschlange ausgebildeten Abschnittes 62 ist
so ausgelegt, daß die Außenoberfläche des Rohres oder
der Leitung maximiert ist, die dem Fluid ausgesetzt
sind, das das Rohr oder die Leitung umgibt, so daß die
Übertragung der Wärmeenergie maximiert wird. Im umge
kehrten Fall können zur Minimierung des unerwünschten
Wärmeenergieverlustes bei den verschiedenen anderen
Leitungen Isolierwerkstoffe verwendet werden.
Claims (12)
1. Auspuffeinrichtung zur Wärmerückgewinnung bei
Verbrennungsmotoren, die erhitzte Abgase erzeugen,
gekennzeichnet durch
einen Behälter (12), der einen oberen Abschnitt,
einen Bodenabschnitt (30) und diametral gegenüber
liegende Wandabschnitte (22, 23) aufweist, die einen
Innenraum (28) bestimmen; einen Abgaseinlaß (14),
der in einer der diametral gegenüberliegenden Wand
abschnitte (22, 23) angeordnet ist und der sich in
den Innenraum (28) erstreckt und den Innenraum (28)
in obere und untere Bereiche teilt und der eine Ver
bindung zur Gasübertragung vom Motor zu diesem
Innenraum herstellt; und einen Abgasauslaß (16),
der im oberen Abschnitt des Behälters ausgebildet
ist und eine Verbindung zur Gasübertragung vom
oberen Innenbereich zur Atmosphäre herstellt;
Mittel zur Absorbierung der Wärmeenergie aus dem
Abgas, wenn das Abgas längs eines Strömungsweges
innerhalb des Innenraumes vom Abgaseinlaß (14) zum
Abgasauslaß (16) strömt; und
Mittel zur Übertragung der absorbierten Wärmeenergie
an eine Stelle, an der diese verwertet werden kann.
2. Auspuffeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittel zur
Absorbierung der Wärmeenergie bestehen aus:
einem ersten Kühlfluid (34), das sich im unteren Innenbereich des Behälters befindet und Wärmeenergie absorbieren und speichern kann;
einer Sprühvorrichtung (44) zum Einführen des ersten Kühlfluids in den oberen Innenbereich;
Leitungen (42, 43) zum Verbinden der Sprühvorrichtung mit dem unteren Innenbereich;
einer Pumpvorrichtung (40) zum Rückführen des ersten Kühlfluids vom unteren Innenbereich zur Sprühvor richtung; und
einer Einrichtung, mit der das erste Kühlfluid dem Strömungsweg des Abgases wiederholt aussetzbar ist.
einem ersten Kühlfluid (34), das sich im unteren Innenbereich des Behälters befindet und Wärmeenergie absorbieren und speichern kann;
einer Sprühvorrichtung (44) zum Einführen des ersten Kühlfluids in den oberen Innenbereich;
Leitungen (42, 43) zum Verbinden der Sprühvorrichtung mit dem unteren Innenbereich;
einer Pumpvorrichtung (40) zum Rückführen des ersten Kühlfluids vom unteren Innenbereich zur Sprühvor richtung; und
einer Einrichtung, mit der das erste Kühlfluid dem Strömungsweg des Abgases wiederholt aussetzbar ist.
3. Auspuffeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung, mit
der das erste Kühlfluid dem Strömungsweg des Abgases
wiederholt aussetzbar ist, aus einer Leitvorrichtung
besteht, die Leitplatten (20) aufweist, welche im
Innenraum (28) angeordnet sind, wobei diese Leitvor
richtung sowohl einen sinusförmigen Abgasströmungsweg
als auch in umgekehrter Richtung einen Strömungsweg
für das erste Kühlfluid (34) festlegt, und wobei
an jeder Leitplatte (20) das erste Kühlfluid wieder
dem Abgasströmungsweg ausgesetzt wird.
4. Auspuffeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung
vollständig im oberen Innenbereich des Behälters (12)
angeordnet ist.
5. Auspuffeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß eine erste Leitplatte
und jede zweite dieser ersten Leitplatte nachfolgende
Leitplatte (20) an einem ersten Wandabschnitt (22)
befestigt sind und sich nach unten in den Innenraum
(28) in Richtung des diametral gegenüberliegenden
Wandabschnittes (23) erstrecken, ohne diesen diametral
gegenüberliegenden Wandabschnitt (23) zu berühren,
so daß eine untere Kante (26) der Leitplatte (20)
und ein Spalt (24) zwischen der unteren Kante (26) und
dem diametral gegenüberliegenden Wandabschnitt (23)
gebildet werden; und wobei ferner eine zweite
Leitplatte und jede zweite dieser zweiten Leitplatte
nachfolgende Leitplatte (20) an dem diametral gegen
überliegenden Wandabschnitt (23) befestigt sind und
sich nach unten in den Innenraum in Richtung des
ersten Wandabschnittes (22) erstrecken, ohne diesen
ersten Wandabschnitt zu berühren, so daß eine untere
Kante (26) der Leitplatte (20) und ein Spalt (25)
zwischen der unteren Kante (26) und dem ersten Wand
abschnitt (22) gebildet werden.
6. Auspuffeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Behälter ferner
eine Abflußeinrichtung (36) aufweist, die im unteren
Innenbereich angeordnet ist und so angepaßt ist, daß
das erste Kühlfluid (34) aus dem Behälterinnenraum
abfließen kann, wenn dieses eine vorbestimmte Flüssig
keitshöhe überschreitet.
7. Auspuffeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittel zur
Übertragung der absorbierten Wärmeenergie bestehen aus:
einer Einrichtung für ein zweites Kühlfluid (56), in
der das zweite Kühlfluid (56) enthalten ist, das
Wärmeenergie absorbieren kann, Behälterwände, die das
zweite Kühlfluid (56) vom ersten Kühlfluid (34) trennen,
einer zweiten Pumpvorrichtung (69) zum Zirkulieren
des zweiten Fluids innerhalb der Behälterwände, und
einer Vorrichtung, die die Einrichtung für das zweite
Kühlfluid in unmittelbare Nähe des ersten Kühlfluids
bringt, wobei das zweite Kühlfluid die Wärmeenergie
durch die Behälterwände von dem in unmittelbarer Nähe
befindlichen ersten Kühlmittel absorbieren kann.
8. Auspuffeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittel, die
das zweite Kühlfluid (56) in unmittelbare Nähe zum
ersten Kühlfluid (34) bringen, aus einer kontinuierlich
verlaufenden, rohrförmigen Vorrichtung bestehen, die
in den unteren Innenbereich des Behälters eingefügt
ist und aus diesem austritt, wobei die rohrförmige
Vorrichtung einen Teil der Behälterwände der Einrichtung
für das zweite Kühlfluid bildet.
9. Auspuffeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die rohrförmige Vor
richtung aus einem Werkstoff guter Wärmeleitfähigkeit
besteht und daß die rohrförmige Vorrichtung innerhalb
des unteren Innenbereiches angeordnet ist, um eine
maximale äußere Oberfläche zu bilden, die dem ersten
Kühlfluid ausgesetzt ist.
10. Auspuffeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung,
die das zweite Kühlfluid (56) in unmittelbare Nähe
zum ersten Kühlfluid (34) bringt, eine hohle Hülse
(64) aufweist, die einen Abschnitt (62) der Leitungen
(42, 43) umgibt, wobei diese Einrichtung Einlaß- und
Auslaßkanäle (66, 68) zur Hülse (64) aufweist, und
wobei die Hülse (64) einen Teil der Behälterwände
der Einrichtung für das zweite Kühlfluid bildet.
11. Auspuffeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abschnitt (62)
der Leitungen (42, 43) aus einem gut wärmeleitenden
Werkstoff besteht und innerhalb der Hülse (64) so ange
ordnet ist, daß eine maximale äußere Oberfläche ausge
bildet wird, die dem zweiten Kühlfluid (56) ausgesetzt
ist.
12. Auspuffeinrichtung zur Wärmerückgewinnung bei
Verbrennungsmotoren, die erhitzte Abgase erzeugen,
gekennzeichnet durch:
einen Behälter (12) bestehend aus diametral gegen
überliegenden Wandabschnitten (22, 23), einem oberen
Abschnitt und einem Bodenabschnitt (30), die einen
Innenraum (28) bestimmen, einen Abgaseinlaß (14),
der in der Behälterwand (22, 23) ausgebildet ist und
sich in den Innenraum (28) erstreckt und der den
Innenraum in einen oberen und einen unteren Bereich
teilt und der eine Verbindung zur Fluidübertragung
vom Motor zum Innenraum herstellt und durch einen Ab
gasauslaß (16), der im oberen Abschnitt des Behälters
(12) ausgebildet ist und der eine Verbindung zur Fluid
übertragung zwischen dem oberen Innenbereich und der
Atmosphäre herstellt; ferner durch eine Einrichtung
zur Absorbierung der in dem Abgas enthaltenen Wärme
energie, wenn das Abgas längs eines Strömungsweges
vom Abgaseinlaß (14) zum Abgasauslaß (16) strömt,
welche Einrichtung ein erstes Kühlfluid aufweist,
das sich im unteren Innenbereich befindet und durch
Erhöhung seiner Temperatur und durch Verdampfung
Wärmeenergie absorbieren und speichern kann, sowie
durch eine Einrichtung zum Einführen des ersten Fluids
in den oberen Innenbereich, ferner durch Leitungen
(42, 43), die die Einführungseinrichtung mit dem unteren
Innenbereich verbinden, Pumpvorrichtungen zum Rück
führen des ersten Kühlfluids vom unteren Innenbereich
zur Einführungseinrichtung und eine Vorrichtung, mit
der das eingeführte erste Fluid wiederholt dem Strömungs
weg des Abgases aussetzbar ist, wodurch die Temperatur
des ersten Kühlfluids steigt und das erste Kühlfluid
verdampft, wenn es die Wärmeenergie des Abgases, immer
wenn es ausgesetzt wird, absorbiert; und schließlich
durch eine Einrichtung zur Übertragung der absorbierten
Wärmeenergie von dem ersten Kühlfluid an eine Stelle,
an der die Wärmeenergie verwertbar ist.
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