Filterapparatur zur Abscheidung von festen und flüssigen Partikeln aus einem Gasstrom in einer Brennkraftmaschine. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filterapparatur zur Abscheidung von festen und flüssigen Partikeln aus einem Gasstrom, z.
B. aus der Zuluft und/oder aus den Ab gasen einer Brennkraftmaschine, und ist da durch gekennzeichnet, dass in den Strömungs- -eg des zu reinigenden Gasstromes ein elek trostatischer Abseheider und ein in der Strö- mungsrichtung vor dem Abseheider angeord neter, mit diesem zusammenwirkender radio aktiver Ionisator eingebaut sind.
Es sind bereits Filter für die Zuluft von Brennkraftmaschinen bekannt, die aber stets als trockene oder nasse mechanische Filter mit Einsätzen aus Textilien oder porösen Ma terialien ausgeführt sind. Wegen des grossen Luftwiderstandes derartiger mechanischer Filter können dieselben nicht beliebig dicht gemacht werden und besitzen dementspre- elend auch nur eine sehr beschränkte Ab- seheidungsw irb-ung, insbesondere bezüglich feiner in der Zuluft befindlicher Fremd partikel.
Demgegenüber weisen die elektro statischen Filter einen praktisch verna.ch- lässigbar kleinen Luftwiderstand auf und sind in ihren Ausmassen nur durch die Raum verhältnisse der jeweiligen Brennkraftma- sehine begrenzt, so dass eine sehr gute Ab- seheidungswirkung auch bezüglich feinster Fremdpartikel erzielt werden kann.
Die Au- Wendung solcher elektrostatischer Filter für die Zuluft von Brennkraftmaschinen war je doch bisher nicht möglich, da die bekannten Ionisationsmethoden sowohl Ozon wie auch nitrose Gase erzeugen und der durch das Filter strömenden Frischluft beimengen, wo durch beim Verbrennungsprozess üi der Ma schine iuizulässige Nachteile entstehen.
Da gegen können radioaktive Ionisatoren frei von irgendwelcher Gasbildung ausgebildet werden, und sie wirken nur auf die mit- geführten Fremdpartikel und lassen die durchgeleitete Frischluft selbst völlig unver ändert, so dass dieselben mit Vorteil zur Rei nigung der Zuluft von festen und flüssigen Fremdpartikeln, auch in feinster Verteilung verwendet werden können.
Die Abgase von Brennkraftmaschinen werden bisher praktisch nicht gefiltert, weil die gebräuchlichen mechanischen Filter mit Materialien ausgestattet sind, die den hohen Abgastemperaturen nicht. widerstehen kön nen. Dagegen ist die elektrische Filterappa ratur gemäss vorliegender Erfindung ohne Schwierigkeiten auch für die Abgasreinigung verwendbar, da. diese aus hitzebeständigen Werkstoffen aufgebaut werden kann.
Eine derartige Abgasfilterapparatur lässt sich meist vorteilhafterweise mit dem üblichen schalldämpfenden Auspufftopf baulich ver- einigen und stellt somit keinen bedeutenden Mehraufwand an Gewicht und Platzbedarf dar. Durch das Filter lassen sich alle in den Abgasen enthaltenen sichtbaren Verbren nungsprodukte abscheiden, die Ursache der Verschmutzung der CTmgebungsluft sind.
Ausführungsbeispiele der Filterapparatur zur Zuluft- und Abgasreinigung in Brenn- k-raftmaschinen sind in den Fig. 1 bis 18 dargestellt. Hierbei zeigt: Fig. 1 eine beispielsweise Ausführung der gesamten Filterapparatur im Prinzip, Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Zu luftfilter, Fig. 3, 4 und 5 verschiedene beispielsweise Ausführungen des lonisators, Fig. 6 bis 15 verschiedene beispielsweise Bauformen des elektrostatischen Abscheiders,
Fig. 16 bzw. 17 eine beispielsweise Aus- führ.-Ltng des Abgasfilters im Längsschnitt bzw. in Aufsicht, Fig. 18 das Prinzipschema eines von einer Batteriezündanlage gespeisten Stromv ersor- gungsger ätes.
Das Prinzip der Filterapparatur ist für eine beispielsweise Ausführung zu einem Benzinmotor schematisch in Fig. 1 dargestellt. Der Benzinmotor 1 bzw. dessen Vergaser 2 saugt aus der Umgebung vor dem Sieb 3 in Richtung der Pfeile 4 Frischluft an, die durch den Ionisator 5, den Luftverteiler 6, den elektrostatischen Abscheide) 7, den Luft verteiler 8 über den Rohrstutzen 9 in den Vergaser 2 des Motors eintritt. Der elektro statische Abscheide) 7 ist über die Leitung 10 am Hoehspannungsgerä.t 11 angeschlossen, das seinerseits über die Leitung 12 von der elektrischen Zündeinrichtung 13 gespeist wird.
Die vom Benzinmotor 1 erzeugten Ab gase verlassen diesen durch die Rohrleitung 14, durchströmen das Schalldämpf- und Druckausgleiehsgefäss 15 und gelangen über den Ionisator 16, den Gasverteiler 17, den elektrostatischen Abscheide) 18 und einen weiteren Gasverteiler 19 zum Auspuffrohr 20. Der elektrostatische Abseheider 18 lieg-, über die Leitung 21 am gemeinsamen Stromver- sorgungsgerät 11.
Das Frischluftfilter ist in einet beispiels- weisen Ausführung in Fig. 2 im Schnitt dar gestellt. Es ist in einer rohrförmigen, absatz weise sieh verjüngenden und erweiternden, gasdichten Ummantelung 22 zusammengebaut. Durch die Eintrittsöffnung 23, hier bei spielsweise als runder Stutzer dargestellt,
wird <B>g</B> die Frischluft ans der Um- in Pfeilriehtune gebung angesaugt und durch ein a'robmasehi- ges, mechanisches Filter 24 geleitet, das -grobe Verunreinigungen zurückhält und auswec!r- selbar angeordnet ist. Hinter dein (,'-robfilte? 24 tritt die Luft in den hier rohrförmi;
-en Ionisatorstutzen 5, der auf seiner Innenwatr- dung einen ringförmiger) Belag 25 trägt am, gasdicht gekapselten radioaktiven Substan zen mit vorwiegender Alphaemission in Rich teng auf den von der Luft cIurehströnrten Innenraum.
Hinter dem Ionisa.torstutzerr 5 weitet. sich die Umnrantelun#; 22 ke-elför@mi,1 auf den Durchmesser des elektrostatischen Abseheiders 7.
Um eine gleiehrnä.ssige Vertei lung der aus dein Ionisator austretenden Luft über den ganzen wirksamen Querschnitt des elektrostatiscben Abseheider:
s 7 zu er7ie- len, befindet sieh unmittelbar hinter eiern Ionisatorstutzen 5 in der kegelförmigen Auf weitung der Ummantelung ?2 ein Luftvertei ler, beispielsweise bestehend aus den konzen- trisch angeordneten roter- bzw. triehterförrui- gen Führnngswänden 26 und 27.
Die in Pfeil- riehtung den Luftverteiler durebströmende Luft gelangt in den elektrostatischen @1b- scheider 7, dessen Bauart weiter unten ge nauer beschrieben ist, verlässt denselben am andern Ende und gelangt über eine ketel- förmige Verjüngung der Ummantelung \'?? zum Rohrstutzen 9, der die vorn.
festen und flüssigen Fremdpartikeln befreite Luft- zru- Ansaugöffnung des Vergasers (in Fig. 1 mit bezeichnet) leitet.
Bei der in Fig. ' dargestellten beispiels weisen Ausführung ist als Ionisator ein Rohr stutzen 5 verwendet. Dabei wird die volle ionisierende Wirkun- der im Belag 2r ent haltenen radioaktiven Snbstanz dann sieht ausgenützt, wenn der Durchmesser dieses Rohrstutzens kleiner ist, als die Reichweite der von der radioaktiven Strahlungsquelle emittierten Alphateilchen in Luft.
Bei Ra- dium beträgt diese Grenzreichweite in Luft beispielsweise etwa 7,5 ein für die eitergie- reiehste Komponente der Alphaemission. Eine :
lrtsnützung der vollen ionisierenden Wir- kung der verwendeten radioaktiven Stra.h- 1mi-squelle wird auch ermöglicht durch eine Ausführung des Ionisators nach Fig. 3, die eine schematische Ansieht des Frisehliift- Filters von vorn zeigt, wobei das mechanische Grobfilter entfernt ist.
Hierin bezeichnet<B>221</B> den kegelförmigen Teil der Ummantelung, der ,lie Verbindung zwischen dem runden Ab- #:oliei < -ler und dem hier rechteckigen Ionisator- ,tutzen 20 herstellt. Die Luft wird durch die runde Öffnung '33 eingesaugt.
(in Fig. 3 senk recht. zur Zeiehiiungsebene) und im Ionisator- stutzen 28 längs ihres Weges nach hinten ionisiert durch die von den radioaktiven Be- 1ä--en 29 und 30 in Richtung auf den Innen raum ausgehende Strahlung, vorwiegend durch die emittierten Alphateilchen. Der -e-enseiti@ge Abstand der Beläge 29 und 30 darf hierbei nicht grösser als die zweifache Maximalreichweite der Alphateilchen in Luft ;
ein, mährend die Breite des Ionisatorstutzens \_'@ so dimensioniert ist, da.ss auch das maximal ein-gesaugte Luftvolumen im Ionisator noch ausreichend ionisiert wird. Auch bei dieser Bauart des Ionisatorstutzens ist ein Luftver teiler vor dein eigentlichen Abscheider vor esehen.
Zwei weitere beispielsweise Ausführungen des radioaktiven Ionisators mit einem dein radioaktiven bestrahlten Raumteil überla.ger- ten elektrischen. Feld zeigen die Fig. 4 und 5 in einer schematischen Ansicht von vorn.
Da bei entspricht der Ionisator von Fig. 4 der rohrförmigen Bauart, die in Fig. 2 ebenfalls dargestellt wurde, wobei hier wiederum wie dort mit ?2 die rohrförmige Ummantelung lind mit<B>2</B>5 der ringförmige radioaktive Belag bezeichnet ist. Zusätzlich weist aber der Ioni- sal:or hier eine axial und von den andern Bauteilen isoliert angebrachte metallische Innenelektrode 31 auf, die mit einem Pol der als Batterie 32 angedeuteten Gleichspannungs- quelle verbunden ist.
Der radioaktive Belag 25 ist in vorliegender Ausführung auf einem metallischen Träger gasdicht aufgebracht, der mit dem andern Pol der Spannungsquelle 32 verbunden ist. Es entsteht somit ein radial gerichtetes Feld im Ionisatorraum, das die durch radioaktive Bestrahlung gebildeten ionisierten Duftmoleküle zwingt, in radialer Richtung sich zu bewegen, so dass ein Ionen- st.rom den ganzen Innenraum des Ionisators erfüllt.
und die elektrische Aufladimg der vom Luftstrom mitgeführten festen und flüs sigen Fremdpartikel fördert.
Der in Fig. 5 dargestellte rechteckige Ionisator, ähnlich dem in Fig. 3 angegebenen, besitzt hier zwei Seitenwände 33 bzw. 34 aus Isoliermaterial, aber metallische Schmalseiten mit je einem radioaktiven Belag 29 bzw. 30.
Den rechteckigen Ionisatorraum halbierend tragen die isolierenden Wände 33 und 34 eine metallische Elektrodenfläche 35, die sich über die ganze Tiefenausdehnung des Ionisators erstreckt, also dieselbe Ausdehnung aufweist wie die radioaktiven Strahlungsquellen 29 bzw. 30. Zwischen den metallischen Trägern der radioaktiven Beläge 29 und 30 einerseits und der Mittelelektrode 35 anderseits liegt eine durch die Batterie 32 angedeutete elek trische Spannung, so dass in beiden Hälften des rechteckigen Ionisatorstutzens dem radio aktiv bestrahlten Raum ein elektrisches Feld überlagert ist.
Die hierdurch auftretenden Ionenströme in beiden Ionisatorhälften unter stützen die aufladende Wirkung der Ionen in bezug auf die vom Luftstrom mitgeführten festen und flüssigen Fremdpartikel.
Bei den in Fig. 4 und 5 angegebenen bei spielsweisen Ionisatorausführungen wird die gleiche Wirkung erzielt, wenn die radioakti ven Strahlungsquellen nicht auf den Aussen elektroden, sondern auf den Innenelektroden angebracht werden, falls gewährleistet ist, dass die gleiche Zahl von Luftionen im Ioni- satorraum. erzeugt wird. Weder bei dieser, noch bei der in Fig. 4 und 5 angegebenen An ordnung ist die Polarität der zwischen Aussen- und Innenelektroden liegenden Gleich- spannilng von wesentlichem Einfluss.
Als Spannungsquelle wird die für den elektro statischen Abscheider vorhandene (in Fig. 1 mit 11 bezeichnet) oder auch eine getrennte benützt.
Für den elektrostatischen Abscheider (in Fig. 1 und 2 mit 7 bezeichnet) sind nach stehend verschiedene Konstruktionen ange geben.
Eine beispielsweise Ausführung mit ebenen Elektrodenplatten für den elektrostatischen Abseheider zeigt Fig. 6 in Vorderansicht und Fig. 7 im Querschnitt nach Linie I-I in Fig. 6.
Der Abseheider besitzt, zwecks mög lichst weitgehender Herabsetzung der not wendigen Betriebsspannung trotz relativ hoher elektrischer Feldstärke im Elektroden zwischenraum, eine grosse Zahl ebener Plat tenelektroden 36 bzw. 37, die aus elektrisch leitendem Material bestehen oder zumindest beidseits eine leitende Oberfläche aufweisen und voneinander isoliert mit kleinem Ab stand, etwa 1-2 mm, parallel zueinander angeordnet sind. Die einzelnen Platten sind an ihrem obern und untern Rand in einem Isolierring 38 montiert.
Bei der Schichtung der einzelnen Platten werden dieselben ab wechselnd in der Tiefe etwas verschoben, so dass auf der Rückseite des Plattenpaketes (siehe Fig. 7) die mit 36 bezeichneten, auf der Vorderseite die mit 37 bezeichneten Platten hervorstehen.
Durch eine metallische Querverbindung 39 auf der Rückseite des Abscheiders werden alle mit 36 bezeichneten Elektrodenplatten an ihrem hervorstehenden Rand leitend untereinander und mit der An- sehlussklemme 41 verbunden, ebenso wie alle Elektrodenplatten 37 auf der Vorderseite durch die Querverbindung 40 an der An sehlussklemme 42 liegen. Die Anschlussklem- men 41 bzw. 42 sind an einer Gleichspan nungsquelle, hier durch die Batterie 32 dar gestellt, angeschlossen.
Die einzelnen Elektrodenplatten von recht eckiger Form bestehen aus beliebig dünnem Metall, das aber genügend Steifigkeit besitzen muss, um ein mechanisch stabiles Plattenpaket zu ergeben. Falls erforderlich, wird die Sta bilität vergrössert durch flache und schmale Zwischenlagen aus Isoliermaterial, die in der Mitte des Abscheiderquersehnittes, etwa in der Ebene der Querverbindungen (in Fig. 6 mit 40 bezeichnet) in den Elekt.rodenzwisehen- räumen angebracht werden.
Es ist nicht notwendig, dass die Elektro- denpla.tten 36 und 37 in der beispielsweisen Ausführung des Abseheiders nach Fig. 6 bzw. 7 aus Metallblech bestehen. Vielmehr können dieselben auch aus elektrisch nicht leitendem -Material hergestellt sein und nur eine sehr dünne metallische Oberfläche auf weisen.
Hierbei wird aber der Metallbelag nicht ganz bis zu den Schmalseiten hin aus gedehnt, damit an Stelle der in Fig. 6 und 7 mit 38 bezeichneten Halterungen aus Isolier stoff solche aus Metall Verwendung finden können, die eine höhere Stabilität für das gesamte Plattenpaket zu erreichen gestatten.
Schliesslich besteht. bei der Verwendung von isolierendem Trägermaterial mit. leitend gemachten Oberflächen als Elektroden die Möglichkeit, jede der Elektrodenplatten nur einseitig mit einem. leitenden Überzug zu ver sehen. Das elektrische Feld wirkt bekanntlich durch das isolierende Trägermaterial hin durch, so dass eine Beeinträchtigung der Ab scheiderwirkung nicht eintritt. Dagegen ist in dieser Ausführung der Elektroden die Gefahr von Kurzschlüssen bei mechanischer Deformation des Abscheiders oder dem Ein dringen grösserer elektrisch leitender Partikel in die Elektrodenzwischenräume vermieden.
Eine andere beispielsweise Ausführung des elektrostatischen Abscheiders wird erhal ten mit Hilfe der in Fig. 8 in Ansicht und Fig. 9 im Grundriss dargestellten Wickel methode.
Es wird ein vierfaches Band, von einer Breite, die etwa der erforderlichen Tiefe des Abscheiders entspricht, und sehr grosser Länge, das aus einer dünnen Metall folie 43, einer Hilfszwischenlage 44 aus einem thermisch oder chemisch oder mittels Wasser lösbaren Stoff, einer zweiten Metallfolie 45Lind einer zweiten I-Iilfszwisehenlage 46 besteht, von aussen nach innen, wie in Fig. 8, oder auch von innen nach aussen kreisförmi- Windung um Windung aufgewickelt, so dass zuletzt ein kompakter spiraliger \fiiekel entsteht.
Dabei ist, wie aus Fig. 9 ersichtlich, die Breite der liandförinigen Hilfszwischenlage 44 und 46 etwas kleiner als die der Metallbänder 43 und 45, so dass letztere aus dem fertigen Wickel auf der Vorder- und Rückseite etwas hervor stehen.
Diese überstehenden Metallränder der Folien 43 und 45 werden nun. in einer Anzahl (2trerstarrgerr, von denen in Fig. 8 nur die zwei mit 47 und 48 bezeichneten angegeben sind, aus elektrisch isolierendem Material zu- cerlässig befestigt, wobei die Querstege, wie aus Fig. 9 ersichtlich, sowohl auf der Vor der- und Rückseite wie auch längs der Schmalseiten angebracht sind.
Aus dem so @-ersteiftcn Wicliel werden nunmehr die bei- ilen Hilfszwischenlagen 44 und 46 je nach ihres Materials durch thermische oder (-lieniiselie Behandlung oder Auswaschen mit tels Wasser herausgelöst, so dass ein stabiles, durch die isolierenden Querstege zusammen- @gehalteries Elektrodensystem entsteht, gebil det: aus den voneinander isolierten Metall bändern 43 und 45, die mit geringem Luft abstand. voneinander spiralig aufgewickelt sind. Die beiden Metallbänder werden mit < .lern Plus- bzw.
Minuspol der Gleichspan- muirgsquelle verbunden, so dass in den spirali- ,1.en. Luftspalten zwischen denselben ein quer geriehtetes elektrisches Feld entsteht.
Bei der Bauart des Abscheiders nach I1-. 5 bzw. 9 kann an Stelle der dünnen Me- tallbänder auch ein beliebiges niehtmetalli- selies Band mit. einseitiger oder beidseitiger Oberfläeherinietallisierung verwendet werden, das aber der notwendigen chemischen bzw. thermiseiren Behandlung widerstehen muss.
Wird die leitende Oberfläche nicht bis zu den beiden Rändern der Trägerbänder erstreckt und bestehen dieselben aus isolierendem 1Ia- terial, so können die in Fig. 8 und 9 mit 47 bzw. 48 bezeichneten Querstege aus Metall sein, wodurch erhöhte Stabilität des spiraligen Abseheiders erreicht wird.
Die gleiche Wirkung wie mit dem spiral- 1'örinigen Abscheider ist erzielbar mit einem Hlektrodensy stein aus dünnwandigen Metall rohren, mit je um den gewünschten Lurt- abstand verändertem Uadius, welche um schichtig am positiven bzw. negativen Pol der Spannungsquelle liegen.
Um die mechanische Stabilität des Elektrodensystems zu erhöhen, werden einzelne radiale Isolierstege in das Elektrodensystem eingebaut oder eventuell die beiden Elektrodenrohrsysteme nach dein Spritzgussverfahren hergestellt. Auch hier können nichtmetallische Trägermaterialien für die Elektroden verwendet werden, die einseitig oder beidseitig oberflächenleitend gemacht wurden.
Ein Abscheider mit einer Vielzahl parallel geschalteter Rohrsysteme ist in einer bei spielsweisen Ausführung in Fig. 10 in Vor deransicht und in Fig. 11 in horizontalem Schnitt im Grundriss dargestellt. Der Abschei- der weist zwei getrennt montierte Elektroden gruppen auf, und zwar einen runden Körper 49 aus elektrisch leitendem Material, der über seinen gesamten Quexschnitt verteilt, eine Viel zahl runder Bohrungen 50 besitzt.
Auf dem siebartig durchlöcherten Körper 49 ist ein Isolierring 51 befestigt, der die zweite Elek- trodengruppe trägt (in Fig. 11 in halb aus dem Körper 49 herausgezogener Lage ge zeichnet). Diese zweite Elektrodengruppe be= steht aus dünnen Metallstäben 52, die derart an metallischen horizontalen Haltestegen 53 und damit am Ring 51 befestigt sind, dass im fertig montierten Zustand sämtliche Metall stäbe 52 konzentrisch und axial innerhalb je einer Bohrung 50 sich befinden, dabei -von den Wandungen der Bohrungen gleichen Ab stand besitzend.
Sämtliche Metallstege 53 sind untereinander leitend verbunden und liegen am einen Pol, der leitende Körper 49 am andern Pol einer Gleichspannungsquelle, hier als Batterie 32 dargestellt. In den ein zelnen Bohrungen 50 entsteht somit zwischen den Metallstäben 52 als Innenleiter und den Wandungen der Bohrungen 50 als Aussenleiter ein elektrisches Feld, unter dessen Einfluss die vom Luftstrom, der in Richtung der Pfeile in die parallelen Rohrsysteme eintritt, mitgeführten elektrisch geladenen Fremd partikel,
quer zur Strömungsrichtung abge lenkt weiden und sich auf den Aussen- oder Innenelektroden niederschlagen. Auch bei dieser Bauform des Abscheiders kann der Körper 49 aus nichtleitendem -Material be stehen, wenn die Innenwandungen aller Bob rungen leitende Oberflächen erhalten und untereinander sowie mit einem Pol der Spannungsquelle leitend verbunden werden.
Eine andere beispielsweise Ausführung eines Abscheiders, ebenfalls aus zwei getrennt montierten Elektrodengruppen bestehend, zeigt die Fig. 12 in Vorderansicht und Fig. 13 in horizontalem Schnitt im Grund riss. Ein Rohr 54 aus Isoliermaterial ist als Abstandshalterung für je einen rückwär tigen bzw. vorderseitigen Metallring 55 bzw.
56 ausgebildet und dient gleichzeitig als äussere Ummantelung des Abscheiders. Jeder der beiden Metallringe 55 bzw. 56 trägt eine Anzahl horizontaler Metallstege 57 bzw. 58, an welchen in relativ kleinem gegenseitigem Abstand eine grosse Zahl von dünnen Metall stiften 59 bzw. 60 senkrecht befestigt ist hin, Fig. 13 ist der Ring 56 mit Querstegen 58 und Metallstiften 60 in einigem Abstand vorn Isolierrohr 51 gezeichnet).
Sowohl die Metall stege 57 und 58 wie auch die Metallstifte 59 und 60 sind gegeneinander versetzt, so dass im fertig montierten Zustand die Stifte 59 von den Stiften 60 nicht berührt werden, viel mehr jeder einzelne Stift 59 (in Fig. 12 nur als Punkt sichtbar) umgeben ist von vier par allel verlaufenden Stiften 60 in relativ ge ringem Abstand. Wird, wie in Fig. 13 schema tisch dargestellt, eine Gleichspannungsquelle, hier als Batterie 32 angedeutet, mit den Me tallringen 55 bzw. 56 verbunden, so ergibt sich im Innenraum des Isolierrohres 54 durch die ohne gegenseitige Berührung ineinander greifenden Stiftsysteme 59 bzw. 60 ein elek trisches Feld quer zur Richtung der in Pfeil richtung einströmenden Luft.
Durch dieses Feld werden vom Luftstrom mitgeführte elek trisch geladene Fremdpartikel seitlich in Richtung auf eine der Stiftelektroden abge lenkt und dort niedergeschlagen. Von Vorteil bei dieser Bauweise des Abscheiders ist die in -unmittelbarer Vmgebung der Elektroden stifte ansteigende elektrische Feldstärke so- wie die einfaehe Reinigungsniöglichlzeit durch Auseinandernehmen der beiden Elektr oden- gruppen.
Ein grundsätzlich anderes Elektroden system ist in einer beispielsweisen Ausfüh rungsform in Fig. 11 in Ansicht und in Fig. 15 in horizontalem Schnitt im Grund riss dargestellt. Das Elektrodensystem besteht hier aus einer Anzahl feinmaschiger Draht netze 61, die mit relativ kleinem gegenseiti gem Abstand isoliert hintereinander angeord net sind und von der Luft in Pfeilrichtung durchströmt werden.
Die einzelnen Draht netze 61 werden von Isolierringen 62 bzw. je einem obern und untern Deckring 63 gehal ten und besitzen seitliche Fortsätze 61 zwecks Zusammenschaltung mittels der Verbindungs leitungen 65 bzw. 66, die an der Gleichspan nungsquelle, hier durch die Batterie 31 an gedeutet, angeschlossen sind. Die Schaltung ist so gewählt, dass aufeinanderfolgende Drahtnetze jeweils verschiedene Polarität aufweisen, also ein mit der Luftströmung gleich oder entgegengesetzt gerichtetes elek trisches Feld entsteht.
Die vom Luftstrom mitgeführten elektrisch aufgeladenen Fremd partikel haben die Tendenz, entlang den hypo thetischen elektrischen Feldlinien zu wan dern, werden also je nach Polarität in Rich tung auf die positiven bzw. negativen Draht netze abgelenkt und dort niedergeschlagen. An Stelle von Drahtnetzen können auch fein gelochte Metallfolien oder ähnliche Elektro- denformen verwendet werden. Bei genügen der Feinheit der Maschen bzw. Löcher der Elektroden wird gleichzeitig bewirkt, dass gröbere Partikel nicht in den eigentliehen Elektrodenraum einzudringen vermögen, wo sie eventuell zu Kurzschlüssen führen könn ten.
Der gleiche Effekt wird erzielt durch Ausfüllung der Zwisehenräume zwischen den einzelnen Drahtnetzen mit isolierenden Faser stoffen wie Glaswolle, Seidengespinst usw.
Eine beispielsweise Ausführung des Ab gasfilters kombiniert mit dem Auspufftopf ist schematisch dargestellt in Fig. 16 im Längsschnitt und in Fig. 17 in Ansieht von der Gaseintrittsseite aus.
Die vom Motor er zeugten Abgase gelangen über das Rohr 67 in das Schalldämpf- und Druckausgleichgefäss 75, das wie üblich eine Umlenkung des Gas stromes durch eine Anzahl von Querwändeu 68 bewirkt und damit eine Schalldämpfung und einen teilweisen Ausgleich des stoss artigen Gasaustritts erzielt.
Dieser Aus gleichsraum ist abgeschlossen durch eine Lochblende 69 mit kurzem Rohrstutzen 70, der das Gas einer Verteileinrichtung zuführt, die aus mehreren konzentrisch angeordneten, trichterförmigen Führungswänden 71 be steht und den Gasstrom gleichmässig auf den Querschnitt des nachfolgenden Ionisators verteilt. Der Ionisator besteht aus einem ringförmigen Belag 25 auf der Innenwan dung des Auspufftopfes 15, bestehend aus ga,sdicht gekapselten radioaktiven Substan zen mit vorwiegender Alphaemission in Rich tung auf den vom Gas durchströmten Innen raum.
Der Gasstrom tritt hinter dem Ionisa- tor samt den von ihm mitgeführten, im Ionisator elektrisch aufgeladenen festen und flüssigen Partikeln, in den elektrostatischen Abscheiderraum 18 ein. Der Abscheider be steht hier beispielsweise gemäss Fig. 6 und 7 aus einem System paralleler Elektroden platten 36 bzw. 37, die in einem Isolierrohr 38, hier aus hitzebeständigem Material, be festigt sind.
Das runde Elektrodensystem, be stehend aus Isolierrohr 38 und Elektroden platten 36 und<B>37,</B> ist auswechselbar im Ab- scheiderraum 18 angeordnet und kann nach Abnehmen des Berührungsschutzdeckels 72 aus diesem herausgenommen werden. In dem runden Elektrodensystem sind, ähnlich wie in Fig. 7 dargestellt, alle Elektrodenplatten 36 miteinander leitend verbunden, ebenso alle Elektrodenplatten 37, und an je einem Kon takt 73 bzw. 74 angeschlossen.
Beim Einsetzen des Elektrodensystems in das Abscheider- gehäuse 18 drücken die Kontakte 73 und 74 auf entsprechende Gegenkontakte, die unter einander und vom Gehäuse durch hitze beständiges Material isoliert sind und zum Ansehluss an eine Gleichspannungsquelle, hier als Batterie 32 angedeutet, dienen.
Durch zwei starke federnde Halterungen 'i5 wird das auswechselbare Elektrodensystem im Ab- scheiclergehäuse 18 -unverrückbar und stoss sicher festgehalten. Das Gas strömt ohne merkbaren Widerstand durch das Elektroden- systein des Abscheiders, dessen elektrisches Feld die geladenen festen und flüssigen Par tikel aus dem Gasstrom in Richtung auf die Elektrodenplatten ablenkt, wo dieselben nie dergeschlagen werden und haftenbleiben.
Das derart gereinigte Gas tritt nach dem Ver lassen des Abscheiders über das Auspuffrohr 20 ins Freie.
Der Ionisator in dem vorstehend beschrie benen Abgasfilter nach Fig. 16 kann auch in anderer Weise ausgeführt sein, beispielsweise durch Einbau des radioaktiven Belages 25 auf der Innenwandung des Rohrstutzens 70. Auch eine Ionisatorbauart entsprechend der Fig. 3 kann verwendet werden, wozu die in Fig. 16 mit 69 bezeichnete Lochblende einen Längsschlitz erhält und an Stelle des runden Stutzens 70 ein rechteckiger Schacht vor gesehen wird, der an seinen Schmalseiten je einen Belag aus radioaktiven, gasdicht ge- kapselten Substanzen (in Fig. 3 mit 29 bzw.
30 bezeichnet) aufweist. Sowohl bei den rohr- förmig wie auch bei den schachtförmig aus gestalteten Ionisatoren muss gewährleistet sein, dass kein vom Gas durchströmter Raum teil gänzlich frei von radioaktiver Bestrah lung ist.. Schliesslich kann auch hier beim Ionisator für Abgase dem radioaktiv be strahlten Querschnitt ein elektrisches Feld überlagert werden, wie in den beispielsweisen Ausführungen gemäss Fig. 4 und 5.
Als Elektrodensystem im elektrostati schen Abscheider eines Abgasfilters können alle Bauformen verwendet werden, die in den Fig. 6 bis 15 in beispielsweiser Ausführung dargestellt sind. Jedoch müssen hierbei sämt liche Teile aus hitzebeständigem Material be stellen und bei der Konstruktion die bei höheren Abgastemperaturen eintretenden Aus dehnungen der Bauteile berücksichtigtwerden.
Für den Betrieb der Zuluft- und Abgas filter in der Filterapparatur nach Fig. 1 ist ein Stromversorgungsgerät 11 erforderlich, das hohe Gleichspannungen von einigen tau send Volt, aber nur sehr kleine Ströme von etwa zehn bis hundert Mikroampere liefern s muss. Eine beispielsweise Ausführung eines der artigen Stromv ersorgungsgerätes für eine sechszylindrische Brennkraftmaschine mit so genannter Batteriezündungsanlage zeigt sehe , mansch die Fig. 18.
Eine Batteriezündanlage besteht üblicherweise aus dem sogenannten Zündverteiler 76, dessen Achse 77 von der Motorwelle mit einer Drehzahl-Lintersetzung 2:1 (bei Viertaktmaschinen) angetrieben wird und eine Unterbreeherscheibe 78 sowie einen Verteilerarm 79 trägt. Die Unter- breeherseheibe besitzt sechs Nocken, deren jede pro Achsumdrehung einmal den Kon takt 80 öffnet, und zwar genau zu dem Zeit punkt, an welchem der Verteilerarm 79 auf einem der sechs Schleifkontakte 81 steht.
Der Kontakt 80 öffnet den aus Zündbatterie 82 und Primärspule 83 bestehenden Stromkreis kurzzeitig, -wodurch in der Sekundärspule 81 s als Folge der primären Stromunterbrechung Jeweils ein Spannungsstoss induziert wird, der wegen der grossen Windungszahl der Sekun- därspule 84 einige tausend Volt beträgt. Diese Zündspannungsiriipulse werden vom Vertei llerarm 79 über die Schleifkontakte 81 den einzelnen Zündkerzen der sechs Zylinder zu geführt.
Die an der Primärspule 83 liegende zerhackte Spannung der Batterie 82 wird im Stromversorgungsgerät 11 zur Erzeugung s der Betriebsspannung für die Filterappara tur reit ausgenützt. Hierzu enthält das Strom- versorgungsgerät 11 einen Hochspannungs transformator, dessen Primärspule 85 parallel zur Primärspule 83 liegt und dessen Sekun därspule 86 über einen Gleichrichter 87 den Ladekondensator 88 auflädt.
Die am Konden sator 88 sich bildende Gleichspannung wird über den Schutzwiderstand 89 und die bei den Klemmen 90 dem Zuluft- und Abgasfilter zugeführt. Der geringe Stromverbrauch bei den Filtern bewirkt nur eine sehr geringe Entladung des Kondensators 88 in den Pausen zwischen zwei Spannungsstössen, so dass auch bei stark wechselnder Unterbr#eeher- frequenz, die Gleichspannung am Kondensa- 5" tor 88 nur wenig schwankt.
An Stelle des besonderen, aus den Spuli: 85 und 86 bestehenden Hochspannungs transformators, kaiirr auch die Sekundär spule 84 verwendet werden. und der (il.eicli- 55 riehter 87 an der zum Verteilerarm 79 füh renden Leitung angeschlossen werden, wobei dann der Kondensator 88 einpolig an Masse liegt. Diese Schaltung empfiehlt sich aber nur, wenn die erforderliche Betriebsgleich spannung für die Filter der Zündspannung ungefähr entspricht.
Die beschriebene Methode der Strom;-er- sorgung einer Filterapparatur für Brenn kraftmasehinen, insbesondere für Benzin- 65 motore, aus dem primären Zündstromkreis hat den Vorteil, dass bei Stillstand des Motors keine Spannung an den Abscheiderri bzw. Ionisatoren liegt, und die Inbetriebnahme der Filterapparatur automatisch beim Anlassen ,
o der Maschine erfolgt. Bei einer genügend kleinen Ladezeitkonstante des Blockkondensa- tors 88 in Fig. 18 ist gewährleistet, dass be reits nach den ersten Un.terbreehung-en des Kontaktes 80 die volle F ilterbetriebsspaii- :5 nung vorhanden ist, also die beim Anlass- vorgang meist besonders starken Rauch beimengungen zu den Abgasen bereits im Fil ter abgeschieden \werden.
Die Betriebsspannungen für die Filter apparatur können aber auch in einem v an der Zündanlage unabhängigen St.roniver.sor- gungsgerät erzeugt werden, was beispielsweise bei Dieselmotoren erforderlich ist. Hierfür können entweder aus einer Batterie gespeiste h; Zerhaekergeräte, sogenannte Weehselrichter. oder auch elektronische Apparaturen bekann ter Bauart benützt werden, die angesichts der sehr niedrigen Stromentnabine ohne grossen technischen Aufwand realisierbar sind.
Der oa geringe Stromverbrauch ermöglicht auch die Verwendung langlebiger Hoehspannung:5, troekenbatterien, wie sie etwa bei transporta blen Funkgeräten üblich sind.
Filter apparatus for separating solid and liquid particles from a gas flow in an internal combustion engine. The present invention relates to a filter apparatus for separating solid and liquid particles from a gas stream, e.g.
B. from the supply air and / or from the gases from an internal combustion engine, and is characterized by the fact that in the flow of the gas stream to be cleaned an electrostatic separator and one in the flow direction upstream of the separator, with this cooperating radioactive ionizer are built in.
There are already filters for the supply air of internal combustion engines known, but they are always designed as dry or wet mechanical filters with inserts made of textiles or porous Ma materials. Because of the great air resistance of such mechanical filters, they cannot be made imperviously sealed and accordingly have only a very limited separation effect, in particular with regard to fine foreign particles in the supply air.
In contrast, the electrostatic filters have practically negligibly small air resistance and their dimensions are only limited by the spatial conditions of the respective internal combustion engine, so that a very good separation effect can be achieved even with regard to the finest foreign particles.
The application of such electrostatic filters for the supply air of internal combustion engines has not yet been possible, however, since the known ionization methods generate both ozone and nitrous gases and add them to the fresh air flowing through the filter, which results in permissible disadvantages during the combustion process of the machine .
On the other hand, radioactive ionizers can be designed free of any gas formation, and they only act on the foreign particles carried along and leave the fresh air itself completely unchanged, so that they are advantageous for cleaning the supply air from solid and liquid foreign particles, even in finest distribution can be used.
The exhaust gases from internal combustion engines have so far practically not been filtered because the common mechanical filters are equipped with materials that cannot withstand the high exhaust gas temperatures. be able to resist. In contrast, the electrical filter apparatus according to the present invention can also be used for exhaust gas purification without difficulty, since. this can be constructed from heat-resistant materials.
Such an exhaust filter apparatus can usually advantageously be structurally reconciled with the usual sound-absorbing muffler and thus does not represent any significant additional expenditure in terms of weight and space. The filter allows all visible combustion products contained in the exhaust gases to be separated which are the cause of the contamination of the ambient air .
Exemplary embodiments of the filter apparatus for purifying supply air and exhaust gas in internal combustion engines are shown in FIGS. 1 to 18. 1 shows an example of an embodiment of the entire filter apparatus in principle, FIG. 2 shows a longitudinal section through the air filter to the air filter, FIGS. 3, 4 and 5 different example embodiments of the ionizer, FIGS. 6 to 15 different example designs of the electrostatic separator,
16 and 17, for example, an embodiment of the exhaust gas filter in a longitudinal section or in a top view; FIG. 18 shows the basic diagram of a power supply device fed by a battery ignition system.
The principle of the filter apparatus is shown schematically in FIG. 1 for an embodiment for a gasoline engine, for example. The gasoline engine 1 or its carburetor 2 sucks in fresh air from the environment in front of the sieve 3 in the direction of arrows 4, which through the ionizer 5, the air distributor 6, the electrostatic precipitator) 7, the air distributor 8 via the pipe socket 9 into the Carburetor 2 of the engine enters. The electrostatic precipitator 7 is connected via line 10 to the high voltage device 11, which in turn is fed via line 12 from the electrical ignition device 13.
The exhaust gases generated by the gasoline engine 1 leave it through the pipeline 14, flow through the silencer and pressure compensation vessel 15 and pass via the ionizer 16, the gas distributor 17, the electrostatic separator) 18 and another gas distributor 19 to the exhaust pipe 20. The electrostatic separator 18 lying on the common power supply device 11 via line 21.
The fresh air filter is shown in an exemplary embodiment in FIG. 2 in section. It is assembled in a tubular, paragraph-wise tapering and widening, gas-tight jacket 22. Through the inlet opening 23, shown here for example as a round stub,
the fresh air is sucked in from the surrounding area and passed through an aeroscopic mechanical filter 24 which retains coarse impurities and is arranged to be removable. Behind your (, '- robfilte? 24 the air enters the tubular shape here;
-en ionizer nozzle 5, which carries a ring-shaped coating 25 on its inner wall, on the gas-tight encapsulated radioactive substances with predominant alpha emission in the direction of the interior that is cleared by the air.
Behind the Ionisa.torstutzerr 5 widens. the Umnrantelun #; 22 ke-elför @ mi, 1 to the diameter of the electrostatic separator 7.
To ensure uniform distribution of the air emerging from the ionizer over the entire effective cross-section of the electrostatic separator:
7, an air distributor, for example consisting of the concentrically arranged red or curved guide walls 26 and 27, is located directly behind an ionizer nozzle 5 in the conical widening of the casing?
The air flowing through the air distributor in the direction of the arrow arrives at the electrostatic separator 7, the design of which is described in more detail below, leaves the same at the other end and arrives over a ketel-shaped tapering of the casing \ '?? to the pipe socket 9, the front.
solid and liquid foreign particles freed air zru suction opening of the carburetor (in Fig. 1 designated with) conducts.
In the exemplary embodiment shown in FIG. 'A pipe clip 5 is used as an ionizer. The full ionizing effect of the radioactive substance contained in the coating 2r is used when the diameter of this pipe socket is smaller than the range of the alpha particles emitted by the radioactive radiation source in air.
In the case of radium, this limit range in air is, for example, about 7.5 for the most pus-free component of the alpha emission. One:
The full ionizing effect of the radioactive radiation source used is also made possible by an embodiment of the ionizer according to FIG. 3, which shows a schematic view of the hair lift filter from the front, with the mechanical coarse filter removed.
Herein <B> 221 </B> designates the conical part of the casing, which creates the connection between the round socket and the here rectangular ionizer nozzle 20. The air is drawn in through the round opening '33.
(in FIG. 3 perpendicular to the plane of the drawing) and ionized in the ionizer connector 28 along its path to the rear by the radiation emitted from the radioactive substances 29 and 30 in the direction of the interior, primarily through the radiation emitted Alpha particles. The -e-enseiti @ ge distance between the coatings 29 and 30 must not be greater than twice the maximum range of the alpha particles in air;
while the width of the ionizer connector \ _ '@ is dimensioned so that the maximum volume of air drawn in in the ionizer is still sufficiently ionized. With this type of ionizer connector, too, there is an air distributor in front of the actual separator.
Two further versions of the radioactive ionizer, for example, with an electrical overlaid on the radioactive part of the room. 4 and 5 show field in a schematic view from the front.
The ionizer of FIG. 4 corresponds to the tubular design that was also shown in FIG. 2, here again as there with? 2 the tubular casing and with <B> 2 </B> 5 the ring-shaped radioactive coating is designated . In addition, however, the ionic here has a metallic inner electrode 31 attached axially and insulated from the other components, which is connected to one pole of the DC voltage source indicated as battery 32.
In the present embodiment, the radioactive coating 25 is applied in a gas-tight manner to a metallic carrier which is connected to the other pole of the voltage source 32. This creates a radially directed field in the ionizer space, which forces the ionized fragrance molecules formed by radioactive radiation to move in a radial direction, so that a stream of ions fills the entire interior of the ionizer.
and the electrical charging of the solid and liquid foreign particles carried along by the air stream.
The rectangular ionizer shown in FIG. 5, similar to the one indicated in FIG. 3, has two side walls 33 and 34 made of insulating material, but metallic narrow sides each with a radioactive coating 29 and 30.
Dividing the rectangular ionizer space in half, the insulating walls 33 and 34 carry a metallic electrode surface 35 which extends over the entire depth of the ionizer, i.e. has the same extent as the radioactive radiation sources 29 and 30, respectively, between the metallic supports of the radioactive coverings 29 and 30 on the one hand and the center electrode 35, on the other hand, has an electrical voltage indicated by the battery 32, so that an electric field is superimposed on the radioactively irradiated space in both halves of the rectangular ionizer connector.
The resulting ion currents in both halves of the ionizer support the charging effect of the ions in relation to the solid and liquid foreign particles carried along by the air stream.
In the case of the ionizer designs given in FIGS. 4 and 5, the same effect is achieved if the radioactive radiation sources are not attached to the outer electrodes but to the inner electrodes, if it is ensured that the same number of air ions in the ionizer chamber . is produced. Neither in this arrangement nor in the arrangement indicated in FIGS. 4 and 5, the polarity of the DC voltage between the external and internal electrodes has a significant influence.
The voltage source used for the electrostatic precipitator (designated 11 in FIG. 1) or a separate one is used.
For the electrostatic precipitator (denoted by 7 in Figs. 1 and 2), various constructions are given below.
An example of an embodiment with flat electrode plates for the electrostatic separator is shown in FIG. 6 in a front view and FIG. 7 in a cross section along line I-I in FIG.
The separator has a large number of flat plate electrodes 36 and 37, which are made of electrically conductive material or at least have a conductive surface on both sides and are insulated from each other, in order to reduce the necessary operating voltage as far as possible, despite the relatively high electrical field strength in the electrode gap from a small distance, about 1-2 mm, are arranged parallel to each other. The individual plates are mounted in an insulating ring 38 at their upper and lower edges.
When the individual plates are layered, the same are shifted slightly in depth from alternately so that the plates labeled 36 on the rear side of the plate pack (see FIG. 7) and the plates labeled 37 on the front protrude.
A metallic cross-connection 39 on the rear of the separator is used to conductively connect all of the electrode plates labeled 36 at their protruding edge to one another and to the connection terminal 41, as well as all electrode plates 37 on the front side through the cross-connection 40 to the connection terminal 42. The connection terminals 41 and 42 are connected to a DC voltage source, represented here by the battery 32.
The individual electrode plates, which are rectangular in shape, consist of any thin metal, which, however, must have sufficient rigidity to result in a mechanically stable plate package. If necessary, the stability is increased by flat and narrow intermediate layers of insulating material, which are attached in the middle of the separator cross section, approximately in the plane of the cross connections (denoted by 40 in FIG. 6) in the electrode interstices.
It is not necessary for the electrode plates 36 and 37 in the exemplary embodiment of the separator according to FIGS. 6 and 7 to consist of sheet metal. Rather, they can also be made of electrically non-conductive material and only have a very thin metallic surface.
Here, however, the metal coating is not stretched all the way to the narrow sides, so that instead of the brackets made of insulating material indicated by 38 in FIGS. 6 and 7, those made of metal can be used that allow greater stability for the entire plate package .
Finally there is. when using insulating carrier material with. surfaces made conductive as electrodes the possibility of each of the electrode plates only on one side with one. conductive coating. As is known, the electric field acts through the insulating carrier material, so that the separation effect does not deteriorate. In contrast, in this embodiment of the electrodes, the risk of short circuits in the event of mechanical deformation of the separator or the penetration of larger electrically conductive particles into the spaces between the electrodes is avoided.
Another example embodiment of the electrostatic precipitator is obtained th with the help of the winding method shown in Fig. 8 in view and Fig. 9 in plan.
It is a quadruple band, with a width that corresponds approximately to the required depth of the separator, and very long, made of a thin metal foil 43, an auxiliary intermediate layer 44 made of a thermally, chemically or water-soluble substance, a second metal foil 45Lind of a second auxiliary toe layer 46, from the outside to the inside, as in FIG. 8, or also from the inside to the outside in a circular shape, wound by turn, so that at the end a compact spiral-like fiddle is created.
As can be seen from FIG. 9, the width of the lateral auxiliary intermediate layer 44 and 46 is somewhat smaller than that of the metal strips 43 and 45, so that the latter protrude somewhat from the finished roll on the front and back.
These protruding metal edges of the foils 43 and 45 are now. in a number (2trerstarrgerr, of which only the two designated 47 and 48 are indicated in FIG. 8, made of electrically insulating material, the transverse webs, as can be seen from FIG. 9, both on the front and Back as well as along the narrow sides are attached.
The auxiliary intermediate layers 44 and 46, depending on their material, are now removed from the wicliel thus reinforced by thermal or linear treatment or washing with water, so that a stable electrode system is created that is held together by the insulating transverse webs , formed: from the isolated metal strips 43 and 45, which are wound up spirally with a small air gap. The two metal strips are marked with <.
Negative pole of the DC voltage source connected so that in the spiral, 1st. Between the air gaps a transversely directed electric field is created.
With the design of the separator according to I1-. 5 or 9 can be any non-metallic band instead of the thin metal bands. surface metallization on one or both sides can be used, but this must withstand the necessary chemical or thermal treatment.
If the conductive surface does not extend to the two edges of the carrier tapes and if they are made of insulating material, the transverse webs designated 47 and 48 in FIGS. 8 and 9 can be made of metal, whereby increased stability of the spiral separator is achieved .
The same effect as with the spiral separator can be achieved with a Hlektrode system made of thin-walled metal tubes, each with a radius changed by the desired Lurt distance, which lie in layers on the positive or negative pole of the voltage source.
In order to increase the mechanical stability of the electrode system, individual radial insulating bars are built into the electrode system or, if necessary, the two electrode tube systems are manufactured using the injection molding process. Here, too, non-metallic carrier materials can be used for the electrodes, which have been made surface-conductive on one or both sides.
A separator with a plurality of parallel pipe systems is shown in an exemplary embodiment in Fig. 10 in front of the view and in Fig. 11 in horizontal section in plan. The separator has two separately mounted groups of electrodes, namely a round body 49 made of electrically conductive material which, distributed over its entire cross section, has a large number of round bores 50.
On the sieve-like perforated body 49 an insulating ring 51 is attached, which carries the second group of electrodes (shown in FIG. 11 in a position half pulled out of the body 49). This second group of electrodes consists of thin metal rods 52, which are attached to metallic horizontal retaining webs 53 and thus to the ring 51 that in the fully assembled state all metal rods 52 are concentric and axially within a bore 50, this - of the Walls of the holes were the same from owning.
All metal webs 53 are conductively connected to one another and are located on one pole, the conductive body 49 on the other pole of a DC voltage source, shown here as a battery 32. In the individual bores 50, an electric field is thus created between the metal rods 52 as the inner conductor and the walls of the bores 50 as the outer conductor, under the influence of which the electrically charged foreign particles carried along by the air flow entering the parallel pipe systems in the direction of the arrows,
deflected across the direction of flow and reflected on the outer or inner electrodes. Even with this design of the separator, the body 49 can be made of non-conductive material if the inner walls of all Bob ments receive conductive surfaces and are conductively connected to one another and to one pole of the voltage source.
Another exemplary embodiment of a separator, also consisting of two separately mounted electrode groups, is shown in FIG. 12 in a front view and FIG. 13 in a horizontal section in plan. A tube 54 made of insulating material is used as a spacer for a rear or front metal ring 55 or
56 and also serves as the outer casing of the separator. Each of the two metal rings 55 and 56 carries a number of horizontal metal webs 57 and 58, on which a large number of thin metal pins 59 and 60 is fixed vertically at a relatively small mutual distance, Fig. 13 is the ring 56 with cross webs 58 and metal pins 60 drawn at some distance in front of insulating tube 51).
Both the metal webs 57 and 58 and the metal pins 59 and 60 are offset from one another, so that in the fully assembled state the pins 59 are not touched by the pins 60, much more each individual pin 59 (only visible as a point in FIG. 12 ) is surrounded by four parallel pins 60 in a relatively small distance. If, as shown schematically in Fig. 13, a DC voltage source, indicated here as a battery 32, is connected to the Me tallringen 55 and 56, the result is in the interior of the insulating tube 54 through the interlocking pin systems 59 and 60, respectively an electric field across the direction of the air flowing in the direction of the arrow.
Through this field, electrically charged foreign particles carried along by the air stream are deflected laterally in the direction of one of the pin electrodes and are knocked down there. The advantage of this design of the separator is the increasing electrical field strength in the immediate vicinity of the electrode pins, as well as the easy cleaning time by taking the two electrode groups apart.
A fundamentally different electrode system is shown in an exemplary embodiment in a plan view in FIG. 11 and in a horizontal section in FIG. 15. The electrode system here consists of a number of fine-mesh wire networks 61, which are isolated one behind the other with a relatively small mutual distance and are flowed through by the air in the direction of the arrow.
The individual wire networks 61 are held by insulating rings 62 or one upper and one lower cover ring 63 th and have lateral extensions 61 for the purpose of interconnection by means of the connecting lines 65 and 66, which are connected to the DC voltage source, here indicated by the battery 31, are connected. The circuit is selected in such a way that successive wire nets each have different polarity, i.e. an electrical field that is identical or opposite to the air flow is created.
The electrically charged foreign particles carried along by the air flow have a tendency to wander along the hypothetical electric field lines, so depending on polarity, they are deflected in the direction of the positive or negative wire networks and deposited there. Instead of wire nets, finely perforated metal foils or similar electrode shapes can be used. If the meshes or holes of the electrodes are sufficiently fine, the coarser particles are not able to penetrate into the actual electrode space, where they could possibly lead to short circuits.
The same effect is achieved by filling the spaces between the individual wire nets with insulating fibers such as glass wool, silk spun, etc.
An example embodiment of the gas filter combined with the muffler is shown schematically in Fig. 16 in longitudinal section and in Fig. 17 viewed from the gas inlet side.
The exhaust gases generated by the engine pass through the pipe 67 into the silencer and pressure equalization vessel 75, which, as usual, deflects the gas flow through a number of transverse walls 68 and thus achieves silencing and partial compensation of the shock-like gas leakage.
This equal space is closed by a perforated diaphragm 69 with a short pipe socket 70, which feeds the gas to a distributor, which consists of several concentrically arranged, funnel-shaped guide walls 71 and distributes the gas flow evenly over the cross section of the subsequent ionizer. The ionizer consists of an annular coating 25 on the inner wall of the muffler 15, consisting of gas-tight encapsulated radioactive substances with predominant alpha emissions in the direction of the interior through which the gas flows.
The gas flow enters the electrostatic separator space 18 after the ionizer, together with the solid and liquid particles that are carried along by it and are electrically charged in the ionizer. The separator be available here, for example, according to FIGS. 6 and 7 from a system of parallel electrode plates 36 and 37, which are fastened in an insulating tube 38, here made of heat-resistant material, BE.
The round electrode system, consisting of an insulating tube 38 and electrode plates 36 and 37, is arranged in an exchangeable manner in the separator chamber 18 and can be removed from the latter after the contact protection cover 72 has been removed. In the round electrode system, similar to that shown in FIG. 7, all electrode plates 36 are conductively connected to one another, as are all electrode plates 37, and each connected to a contact 73 and 74, respectively.
When the electrode system is inserted into the separator housing 18, the contacts 73 and 74 press on corresponding mating contacts, which are isolated from each other and from the housing by heat-resistant material and are used for connection to a DC voltage source, indicated here as a battery 32.
The exchangeable electrode system in the separator housing 18 is held securely in place by two strong, resilient holders. The gas flows without noticeable resistance through the electrode system of the separator, the electric field of which deflects the charged solid and liquid particles from the gas flow in the direction of the electrode plates, where they are never beaten and adhere.
The gas purified in this way occurs after leaving the separator via the exhaust pipe 20 to the outside.
The ionizer in the above-described exhaust gas filter according to FIG. 16 can also be designed in a different way, for example by installing the radioactive coating 25 on the inner wall of the pipe socket 70. An ionizer type according to FIG. 3 can also be used, for which the in Fig 16 with 69 designated perforated diaphragm is given a longitudinal slot and instead of the round connector 70 a rectangular shaft is provided, each of which has a covering of radioactive, gas-tightly encapsulated substances (in FIG.
30 designated). Both the tubular and the shaft-shaped ionizers must ensure that no part of the space through which the gas flows is completely free of radioactive radiation. Finally, the cross-section of the ionizer for exhaust gases can generate an electrical field are superimposed, as in the exemplary embodiments according to FIGS. 4 and 5.
As an electrode system in the electrostatic separator of an exhaust gas filter, all designs can be used, which are shown in FIGS. 6 to 15 in an exemplary embodiment. However, all parts must be made of heat-resistant material and the expansion of the components that occurs at higher exhaust gas temperatures must be taken into account in the design.
For the operation of the supply air and exhaust filter in the filter apparatus of FIG. 1, a power supply 11 is required, which must deliver high DC voltages of a few thousand volts, but only very small currents of about ten to one hundred microamps. An example of an embodiment of such a power supply device for a six-cylinder internal combustion engine with what is known as a battery ignition system is shown in FIG. 18.
A battery ignition system usually consists of the so-called ignition distributor 76, the axis 77 of which is driven by the motor shaft with a speed ratio of 2: 1 (in four-stroke engines) and carries an interruption disk 78 and a distributor arm 79. The Unterbreeherseheibe has six cams, each of which opens the contact 80 once per axis rotation, precisely at the point in time at which the distributor arm 79 is on one of the six sliding contacts 81.
Contact 80 briefly opens the circuit consisting of ignition battery 82 and primary coil 83, which induces a voltage surge in secondary coil 81 as a result of the primary current interruption, which is a few thousand volts due to the large number of turns in secondary coil 84. These ignition voltage pulses are fed from the distributor arm 79 via the sliding contacts 81 to the individual spark plugs of the six cylinders.
The chopped voltage of the battery 82 on the primary coil 83 is used in the power supply device 11 to generate the operating voltage for the filter apparatus. For this purpose, the power supply device 11 contains a high-voltage transformer, the primary coil 85 of which is parallel to the primary coil 83 and the secondary coil 86 of which charges the charging capacitor 88 via a rectifier 87.
The DC voltage formed on the capacitor 88 is fed through the protective resistor 89 and the terminals 90 to the supply air and exhaust gas filter. The low power consumption of the filters results in only a very slight discharge of the capacitor 88 in the pauses between two voltage surges, so that the DC voltage at the capacitor 88 fluctuates only slightly even when the interruption frequency changes significantly.
Instead of the special high-voltage transformer consisting of coils: 85 and 86, the secondary coil 84 can also be used. and the (il.eicli- 55 riehter 87) can be connected to the line leading to the distributor arm 79, the capacitor 88 then being connected to ground with one pole. This circuit is only recommended if the required DC operating voltage for the filters roughly corresponds to the ignition voltage .
The described method of power supply of a filter apparatus for internal combustion engines, in particular for gasoline engines, from the primary ignition circuit has the advantage that when the engine is at a standstill there is no voltage at the separator ri or ionizers, and the commissioning of the Filter equipment automatically when starting,
o the machine. If the charging time constant of the block capacitor 88 in FIG. 18 is sufficiently small, it is ensured that the full filter operating voltage is already present after the first crossing of the contact 80, that is to say that usually particularly during the starting process heavy smoke admixture with the exhaust gases can already be separated in the filter.
The operating voltages for the filter apparatus can, however, also be generated in an electronic supply device that is independent of the ignition system, which is necessary for diesel engines, for example. For this purpose, either h; Zerhaekergeräte, so-called Weehselrichter. or electronic equipment of a known type can be used, which can be implemented without great technical effort in view of the very low current cabin.
The above-mentioned low power consumption also enables the use of long-lasting high voltage: 5, dry batteries, such as those commonly used in portable radios.