Verfahren und Einrichtung zur Reinigung von Gasen und Dämpfung der Gaspulsation, insbesondere für Abgase von Brennkraftmaschinen Es ist bekannt, Gase, welche Feuchtigkeit und Ver unreinigungen enthalten, durch Filter von Kieselgur oder Meerschaum hindurchzuleiten, um zu erreichen, dass die Feuchtigkeit entzogen und die Verunreinigungen auf dem kömigen Filterfgut abgesetzt werden.
Hierbei hat sich nachteiligerweise gezeigt, dass die begrenzte Wasseraufnahniefähigkeit der Fütermasse bald zu deren Sättigung führt, so dass das<U>aufgenommene</U> Wasser durch Erhitzen ausgetrieben werden muss, damit die Körner wieder aufnahmefähig sind.
Da jedoch die Körner zugleich auch von den abgesetzten Verunreini gungen des durchströmenden Gases bedeckt sind, bren nen diese dabei nachteiligerweise, auf der Oberfläche des Filterguts fest und verstopfen die Poren der Füte> körner, so dass deren Aufnahmefähigkeit nach verhält nismässig kurzer Zeit ganz unterbunden ist und die angestrebte Wirkung nicht mehr eintreten kann.
Da die festgebrannten Teile nicht löslich sind, 'kann eine Regenerierung des Filterguts auch durch Aus waschen nicht in ausreichendem Masse erfolgen, ausser dem leidet das Fütergtit unter der Einwirkung des Waschmittels.
Bei heissen Gasen tritt das Festbrennen der Ver unreinigungen und damit eine schnelle Verringerung der Wirksamkeit schon an und für sich von selbst ü.n Betrieb auf.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von Gasen und Dämpfung der Gaspulsation, insbesondere für Abgase von Brennkraftmaschinen, wo bei das Gas zuerst durch eines oder mehr Filter geleitet wird, die poröse Stoffe mit rauher Aussenfläche enthal ten, welche Stoffe durch Adhäsion, Kapillarität sowie Kondensationsauslösung und -aufnabme wirken, und hierauf eines oder mehr Filter durchströmt, deren Stoffe glattere Aussenfläche, sehr hohe spezifische Oberfläche und Adsorptionsfähigkeit besitzen, wobei diese getrenn ten Filter auf die Gaspulsation durch Absorptionsdämp fung wirken.
Die verschiedenen Wirkstoffe können gemischt sein und jeweils ein einziges zusarnmenhä,g,.d.. Filter<B>bil-</B> den. Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens ist dadurch g gekennzeichnet, dass das Gas durch Filter strömt, die zum einen Teil aus porösen Stoffen mit rauher Aussenfläche, welche, durch Adhäsion, Kapillarität sowie Kondensationsauslösung und -aufnahme wirken,
und zum anderen Teil aus Stof fen mit glatterer Aussenfläche und, durch Porosität des molekularen Gefüges bedingter sehr hoher spezifischer Oberfläche, welche durch Adsorption wirken und Zu satzstoffe gegen Zerfall des Filtergutes durch Wasserauf nahme enthalten, bestehen.
Die durch Porosität und Oberflächenrauhigkeit wir kenden Filter können auch in Gestalt eines oder mehre rer Vorfilter angeordnet werden, welchen unmittelbar anschliessend oder in einem gewissen Abstand eines oder mehrere weitere Filter mit durch Adsorption molekular wirkender Filtermasse folgen.
Im Anschluss an die Filter mit durch Porosität wir kender Füllung und die Filter mit molekularer Auf nahmewirkung können Filter mit katalytisch wirkenden Stoffen metallischer oder nichtinetallischer Art, wie Platin-Aluminiumoxyd, Vanadiumpentoxyd, Kupfer- chromoxyde, Braunstein oder dergleichen, unmittelbar folgend oder mit Zwischenraum #angeordnet: werden, so dass hier eine Nachverbrennung nicht oder nur teilweise verbrannter Gasanteile erfolgt.
Das aus porösen Stoffen mit rauher Aussenfläche, wie Schaumlava, Bimsstein oder dergleichen, beste hende Filtergut kann mit Stoffen wie Aktivgraphit, Aktivkohle oder gleichartig wirkenden Stoffen getränkt oder überzogen sein.
Die katalytisch wirkenden Stoffe können auch dem Filtergut der vorhergehenden Filter in zweckentspre chender Menge beigemischt werden.
Das Filtergut besteht vorzugsweise aus Körnern, wobei die porösen Filterkörner, welche durch ihre Ober flächenbeschaffenheit kondensierend wirken und die im Gas mitgeführten Verunreinigungen aufnehmen, mrösser sein können als die Filterkörner mit molekularer Wir kung.
Den Filtern können auch auf bestimmte Gasanteile chemisch einwirkende Zusätze wie das Kohlenoxyd bin dende Hopkalit oder andere, beigemischt werden.
Das Filtergut<U>kann</U> zwischen Sieb- oder Lochwänden in Behältern zweckentsprechender Form mit Ein- und Auslassöffnungen angeordnet sein.
Das Filtergut kann auch in Kassetten oder Patronen angeordnet sein, welche besondere Behälter bilden, deren Stirnseiten wiederum für den Gasein- bzw. -austritt als Sieb- oder Lochwände ausgebildet sind und welche ihr.-r- seits in Behälter mit Gaszu- und Abflussöffnung mit einem zu diesem Zweck abnehmbaren Wandungsteil auswelchselbar eingesetzt werden können.
Der Abstand der Einzelfilter voneinander kann zu sammen mit deren Durchlassquerschnitt so gewählt wer den, dass die Querschnittsverengungen, welche durch den Einzelfilter dargestellt werden, und die zwischen den Einzelfiltern liegenden leeren Kammern in an sich bekannter Weise Dämpfungssysteme nach Art der aku stischen Filter durch Reflexions-, Interferenz- und Re sonanzdämpfung bilden.
Die als auswechselbare Kassetten oder Patronen ausgebildeten Einzelfilter können in den gasdurchflosse- neu Behältern beliebig verschiebbar und von aussen her mittels Verschraubungen feststellbar sein, welche durch Druck auf den Aussenmantel der Einzelfilter- Patronen oder -Kassetten wirken.
Die Loch- oder Siebwandungen an den Stimseiten dert Einzelfilter können an ihren Rändern umgebördelt und gefalzt sein, so dass ein ringförmiger Wulst entsteht, mittels welchem sich die Einzelfilter an der Innenfläche der Behälterwandung abstützen.
Die Loch- oder Siebwände an den Stirnseiten der Einzelfilter können an ihren Rändern auch mittels Ner- schraubungen an mit Gewinde versehenen Augen jam Mantel der Einzelfilter befestigt sein.
Das durch eine öffnung eintretende Gas kann durch einen Wärmetauscher strömen, von dem aus es zu Fil tern mit grobkörniger, poröser Füllung von rauher Au ssenfläche und Filtern mit einer Füllung von kleineren und glatteren Körnern mit Adsopptionswirkung gelangt, um hierauf im Gegenstrom zu dem eintretenden Frisch gas den Wärmetauscher zu durchlaufen und dadurch wieder aufgebeizt anschliessend in den katalytisch wir kenden Nachbrenner zu gelangen.
Anschliessend an die Gaseinlasskammern können durch teilweise gelochte Wandungen bzw. vollständig gelochte oder Siebwandungen getrennte Kammern ange ordnet sein, welche Reinigungsflüssigkeit für das durch strömende Gas enthalten.
Das zu reinigende Gas, welches durch eine solche Filtermasse strömt, die zu einem Teil aus einer Mischung von porösem Filtergut mit rauher Aussenfläche und zu einem andern Teil durch molekulare Aufnahmefähigkeit wirkenden Filterkömern besteht, setzt einen grossen Teil seiner Feuchtigkeit an dem durch Porosität und Ober flächenbeschaffenheit wirkenden Teil des Filters ab, ebenso die mitgeführten Verunreinigungen.
Dadurch wird der. die durchströmenden Gase auf Grund moleku larer Wirkung durch Adsorption beeinflussende andere Teil des Filtergutes zur Aufnahme von schädlichen und lästigen Anteilen an Aldehyden, schwefligen Stoffen, zum Teil gesättigten und ungesättigten Kohlenwasser- stoffen, Kohlendioxyd, Kohlenoxyd und Stickoxyden freigehalten, ebenso weiter beigefügte oder anschlie- ssende katalytisch wirkende Stoffe, so dass sich eine in tensive kombinierte Reinigungs- und Entgiftungswir kung ergibt.
Diese Wirkung wird noch verstärkt, wenn man die Filter mit porösem körnigem Filtergut -und Wirkung durch Aussenflächenrauhigkeit den anderen Filtern mit molekularer Wirkung des Filtergutes vorschaltet, so dass sie als Vorfilter zur Aufnahme des grössten Teils der mitgeführten Feuchtigkeit und der Verunreinigungen dienen. Die folgenden Einzelfilter mit Molckularwirkung bzw. Nachverbrennung erhalten auf diese Weise verhält nismässig reine Gasmengen zugeführt, so dass die Wir kungsintensität und -dauer erheblich erhöht wird.
Eben so lässt sich die Wirkung durch überziehen oder Tränken der Stoffe mit rauher Aussenfläche wie Schaumlava, Bimsstein oder dergleichen mit Aktivgraphit, Aktiv kohle oder ähnlich wirkenden Stoffen erhöhen.
Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft im Hin blick auf eventuell hinter diesen Filtern in gleicher Weise angeschlossenen Katalysatoren zur Nachviarbren- nun- bestimmter Gasanteile, da diesen erst zum Schluss das durch die verschiedenen Filtervorstufen in hohem Mass gereinigte Gas zugeführt wird. Die Oberfläche der Katalysatoren wird daduiich von der sonst rasch eintretenden überdeckung, Verschmutzung und Ver stopfung durch Ablagerungen, Verbrennungsreste, Russ und Asche freigehalten, die bei Ausführungen üblicher Art mit Katalysatoren sonst stets nach verhältnismässig kurzer Betriebszeit auftreten und die Wirkung unter binden.
Die Abbildungen zeigen Ausführungsbeispiele d.-r Erfindung und bedeuten: Fig. <B>1</B> einen Längsschnitt durch eine Gas-Reini- gungs- und Dämpfungs-Einrichtung, Fig. 2 den Querschnitt 14 der Einrichtung nach Fig. <B>1,</B> Fig. <B>3</B> eine Einzelheit der Einrichtung nach Fig. <B>1</B> und 2, Fig. 4 eine weitere #Einzelheit der Einrichtung nach Fig. <B>1</B> und 2,
Fig. <B>5</B> den Längsschnitt einer andzren Ausführungs art der Einrichtung, Fig. <B>6</B> den Längsschnitt einer weiteren Ausführungs art der Einrichtung, Fig. <B>7</B> den Längsschnitt einer weiteren Ausführungs art der Einrichtung, Fig. <B>8</B> den Längsschnitt einer weiteren Ausführungs art der Einrichtung in stehender Anordnung.
Der zylindrische, Aussenmantel<B>1</B> ist an dem einen Ende durch eine festaufgesetzte Stirnwand 2 und am anderen Ende durch eine abnehmbar aufgesetzte' Stirn wand<B>3</B> abgeschlossen. Die Stirnwand<B>3</B> kann an dem zylindrischen Behälter<B>1</B> mittels<U>Spann</U> cblössern 4, Ver schraubungen oder in anderer an sich bekannter Weise befestigt sein, wobei zweckmässigerweise an der Auflage stelle des Verschlussdeckels <B>3</B> ein Dichtungsring<B>5</B> ein gelegt wird. Im Innern des Gehäuses<B>1</B> befindet sich ein weiterer zylindrischer Mantel<B>6,</B> der entweder voll, gelocht oder auch als Siebwandung ausgebildet sein kann.
An seinen beiden Enden ist dieser Mantel durch Loch- oder Siebwandungen<B>7</B> und<B>8</B> abgeschlossen, welche an ihren Rändern, wie Fig. <B>3</B> zeigt, umgebördelt sein können und in der dargestellten Weise mit dem ebenfalls an seinen Enden umgebärdelten Mantel<B>6</B> zu sammengefalzt werden. Man kann auch, wie Fig. 4 zeigt, den Mantel<B>6</B> innen mit Augen<B>9</B> versehen, die Gewindelöcher haben, so dass mittels Schrauben<B>10</B> die Loch- oder Siebwandungen<B>7</B> und<B>8</B> befestigt wer den können.
Der Mantel<B>6</B> und die Wände<B>7</B> und<B>8 bil-</B> den zusammen ein innerhalb des Gehäuses<B>1</B> verschieb bares Teil, welches mittels im Gehäuse<B>1</B> befindlicher Druckschrauben<B>11</B> und 12 in jeder beliebigen Lage fest stellbar ist. Das Innere des durch den Mantel<B>6</B> sowie die Stirnwände<B>7</B> und<B>8</B> gebildeten verschiebbaren Filters <B>13</B> ist mit einer Mischung von Filterkörnern gefüllt, die zum einen Teil vorzugsweise grösser und porös sind und eine rauhe Aussenfläche haben, wie Schaumlava, Büns- stein, mit Beitnengungen verschiedener Art versehene Metalloxyde oder ähnliche, Stoffe,
und ferner zu einem weiteren Teil vorzugsweise kleiner sind und aus Stoffen mit einer glatteren Aussenfläche bestehen, die infolge der Porosität ihres molekularen Gefüges eine sehr hohe spezifische Oberfläche besitzen wie.Silicagel, Sflizium- dioxyd mit Aluminiumsilikat oder andere Silikate mit metallischen Bestandteilen, welche Zusatzstoffe gegen Zerfall der Körner durch die Wasseraufnahme enthalten, ausserdem Aktivgraphit, Aktivkohle oder dergleichen. Der Eintritt des ungereinigten. Gases erfolgt durch einen Rohrstutzen 14, das Gas durchströmt die Einrichtung und verlässt diese nach der darin erfolgten Reinigung durch einen gleichartigen Rohrstutzen<B>15.</B>
Durch die Körnermischung des Filters<B>13</B> werden dem zu reinigenden Gas durch die Füterkörner mit molt,kularer Adhäsionswirkung und die zusätzlichen Stoffe- wie Hopkalit oder dergleichen die schädlichen und lästigen Bestandteile, wie Aldehyde, schweflige An teile, Kohlenwasserstoffe, Stickoxyde, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd sowie Restfeuchtigkeit entzogen, während die beigemischten porösen Körner mit rauher Aussenfläche schon vorher Russteilchen, Aerosole, tee- rige und asphaltartige Bestandte-fle,
teilweise verbrannte <B>Öl-</B> und Brennstoffteilchen sowie das Hauptteil der Feuchtigkeit durch ihre Porosität und Oberflächenwir kung aufnehmen.
Die grösseren Filterkörner, deren Porosität sich nicht nur auf ihre Oberfläche beschränkt, sondern bis ins Innerste erstreckt, entlasten dabei also die kleineren, durch ihre molekulare Aufnahmefähigkeit wirkenden Filterkörner in hohem Masse, so dass letztere in erster Linie ihre Wirkung zur Aufnahme und Bindung der bereits erwähnten schädlichen und lästigen Gasanteile intensiv ausüben können. Man erhält dadurch eine weit gehende Reinigung des durch das Filter strömenden Gasvolumens.
Zur Säuberung der Einrichtung von abgelagerten Bestandteilen dienen vier an den beiden Enden ange ordnete Hähne<B>16, 17, 18, 19</B> mit Anschlussgewinde für Schläuche oder Rohre, so dass damit, sofern erforderlich, flüssiges Säuberungsmittel zur Spülung in allen Rich tungen durchgeleitet werden kann. Eine Säuberung kann auch auf einfache Weise dadurch vorgenommen werden, dass man den Verschlussdeckel <B>3</B> ;abnimmt, nach Lösen der Druckschrauben<B>11</B> und 12 das innere Filterteil<B>13</B> auszieht und in einem besonderen Behälter mit Wasch mittel behandelt.
Die Hähne<B>18</B> und<B>19</B> an der Unterseite des Geräts können im Betrieb zum Ablassen von unter Umständen angesammelter Rest- oder Kondensatflüssigkeit benutzt werden.
Wie die Ausführungsaft Fig. <B>5</B> zeigt, können statt eines Filters auch deren zwei verwendet werden. Im Innern des Gehäuses 20, welches wieder mit Gaseinlass- stutzen 21 und Gasauslassstutzen 22 für das durch strömende Gas versehen ist, ist in Strömungsrichtung zunächst das Filter<B>23</B> angeordnet, welches mit verhält nismässig grobkörnigem, durchgehend porösem Filter gut mit rauh#r Aussenfläche, wie bereits geschildert, gefüllt ist. Unmittelbar anschliessend oder, wie darge stellt, in einem gewissen Abstand folgt das Filter 24, welches mit feinkörnigerer Füllung von molekularer Wirkung versehen ist.
Das durchströmende Gas wird also luerst der Wirkung des Filters<B>23</B> unterworfen, in diesem erfolgt die Aufnahme der im Hinblick auf das poröse gröbere Filtergut bereits angeführten Stoffe, wäh rend das auf diese Weise in weitgehendem Mass vor- gereinigte Gas dann in dem anschliessenden Filter 24 die durch das feinkörnigere Filtergut und dessen mole kulare Wirkung bedingte endgültige Hauptreinigung er fährt, wobei noch die Wirkung von zugesetzten Stoffen wie Hopkalit und anderen zur Aufnahme von Kohlen monoxyd<U>hinzukommen</U> kann, ebenso der Einfluss von Aktivgraphit, Aktivkohle und ähnlich wirkenden Stoffen.
Das auf diese Weist weitgehend gereinigte Gas kann nun in an sich bekannter Weise noch einer Nachver brennung unterworfen werden. Eine solche Anordnung zeigt Fig. <B>6,</B> wobei in einem Behälter 25 zwei Einzel filter<B>26</B> und<B>27</B> sowie ein der Nachverbrennung die nender Katalysator<B>28</B> enthalten sind.
Das durch den Einlassstutzen <B>29</B> einströmende Gas durchläuft zuerst das wiederum mit grobkörnigeni, porösem Filtergut von rauher Aussenfläche versehene Filter<B>26,</B> dann das Fil ter<B>27</B> mit feinkörnigerein, molekular wirkendem Filter gut und schliesslich das der Nachverbrennung dienende und zu diesem, Zweck einen Katalysator enthaltende Teil<B>28,</B> in welchem bestimmte Gasanteile, welche nach- brennbu sind, durch Aufnahme von im Gas bereits ent haltenem oder zusätzlich zugeführtem Sauerstoff oxydie ren, wie beispielsweise gewisse Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxyd.
Fig. <B>7</B> zeigt eine Anordnung, welche insbesondere für die Reinigung heisser Gase und deren Nachver brennung angewendet werden kann. Der Eintritt des Gases enfolgt durch den Stutzen<B>30,</B> das Gas durchläuft einen in Form einer doppelwandigen Rohrwendel aus gebildeten Wärmetauscher<B>31</B> durch dessen inneres Rohr, das sich als Rohrleitung<B>32</B> in die erste Kammer <B>33</B> des Geräts fortsetzt, in welche damit der Gaseintritt erfolgt.
Das Gas durchläuft hierauf ein in der bereits beschriebenen Weise ausgebildetes Filter 34, welches eine grobkörnige poröse Füllung enthält; hierauf das Filter<B>35</B> mit einer feineren Körnerfüllung und molekula rer Wirkung der Körner; anschliessend gelangt das Gas durch die öffnung <B>36</B> in den Raum zwischen den Wan dungen der beiden ineinanderliegenden Rohre des Wärmetauschers<B>3 1,</B> den es durch. die öffnung <B>3 7</B> ver- lässt, um zum Katalysator<B>38</B> zwecks Nachverbrennung zu gelangen.
In dem Wärmetauscher<B>31</B> wird also das vom Filter<B>35</B> kommende bereits abgekühlte Gas durch das am Stutzen<B>30</B> neu eintretende heisse, Gas im Gegen strom wieder erhitzt, so dass der Katalysator<B>38,</B> dem es hierauf zuströmt, die erforderliche Nachverbrennungs- tempr,ratur erhält. Von dem katalytisch wirkenden Nachbrenner<B>38</B> gelangt das Gas schliesslich in die ab schliessende Kammer<B>39,</B> von wo es durch einen Stutzen oder eine öffnung 40 abströmt.
Auch bei den Ausführungsarten nach Fig. <B>6</B> und<B>7</B> können, wie diese Figuren zeigen, wieder zur Durch- spülung und Säuberung Hähne, beispielsweise mit ke gelförmigen Anschlüssen oder auch mit Gewindean schlüssen, wie Fig. <B>1,</B> 2 und<B>5</B> zeigen, angebracht wer den. Die Anzahl und Art der verwendeten Filter lässt sich auf Grund des gewünschten Reinigungs- und Be- einflussungsgrades der Bestandteile des- durchströmen den Gases beliebig in zweckentsprechender Weise an ordnen.
Die Anwendung kann in jeder Stellung, liegend, steheind oder geneigt, erfolgen.
In Fig. <B>8</B> ist ein Gerät in stehender Anordnung ge zeigt, wobei der Gaseintritt durch das Rohr 41 erfolgt. Das Gas gelangt<U>zunächst</U> in eine flüssigkeitsenthaltende Kammen 42, von wo es über eine an ihrem unteren Teil als Sieb- oder Lochwand 43 ausgebildete Wandung in den ebenfalls Flüssigkeit enthaltenden Raum 44 und von dort durch die Loch- oder Siebwand 45 in die dar- überliegende <U>Kammer</U> 46 gelangt. Die Siebwände 43 und 45 bewirken eine Aufteilung des Gasstroms m' an sich bekannter Weise, und in der Kammer 46 bildet sich ein schaumiges Gas-Flüssigkeits-Gemisch, welches zu der Loch- oder Siebwand 47 nach oben strömt.
Durch die Wand 47 oder mehrere derartige Wände er folgt die Entmischung, wobei die Flüssigkeit nach un ten und das durch die Flüssigkeit vorgereinigte Gas nach oben strömt, wo es weiter in das Filter 48 gelangt, wel ches in der bereits beschriebenen Weise mit verhältnis mässig grobkörnigem porösem Material gefüllt ist, so dass hier eine weitere Abscheidung von Feuchtigkeit und Verunreinigungen erfolgt.
Das dabei gebildete flüssige Kondensat strömt nach unten, so dass sich das Flüssigkeitsvolumen in den Kammern 42 und 44 stets von selbst ergänzt. Durch einen seitlichen Einfüllstutzen 49 mit Schraubverschluss <B>50</B> kann gegebenenfalls Flüssigkeit oder andere Zu sätze irgendwelcher Art eingefüllt werden. Die Flüssig keit im unteren Teil des Geräts kann durch einen Hahn<B>51</B> abgelassen werden.
Bei erstmaliger Inbetriebnahme des Geräts kann also schon von vornherein durch den Stutzen 49 Reini gungsflüssigkeit in die Kammern 12 und 44 eingefüllt werden, ausserdem gelangt das beim Betrieb von den obenliegenden Filtern abströmende Kondensat in die Kammern 42 und 44.
Das Gas durchläuft in dem Gerät noch weitere Fil ter in der breits beschriebenen Weise, und zwar ein mit feinerer Körnerfüllung von molekularer Wirkung versehenes Filter<B>52,</B> und schliesslich den Katalysator <B>53,</B> welche unmittelbar aufeinander folgend oder in einem gewissen Abstand angeordnet sein können. Der Austritt des gereinigten Gases erfolgt durch den Stutzen 54. An der oberen Seite des Geräts befindet sich wieder ein ahnehmbarer Deckel<B>55,</B> welcher in der bereits be schriebenen Weise mittels Spannschlössern<B>56</B> befestigt ist.
Etwas unterhalb des Deckels<B>'55</B> ist ein mit An- schlussverschraubung versehener Hahn<B>57</B> angebracht; dieser dient<U>zusammen</U> mit dem Hahn<B>51</B> beispielsweise für den Anschluss von Rohr- oder Schlauchleitungen zum Durchleiten eines Säuberungsmittels durch das ganze Gerät. Im übrigen können auch die Filter 48 und<B>52</B> sowie der Katalysator<B>53,</B> welche wiederum durch Verschraubungen<B>58</B> in der bereits geschilderten Art in ihrer Lage festgehalten werden, herausgenommen und für sich gesäubert werden.
Bei dieser Anordnung wirkt also das Flüssigkeits volumen in den<U>Kammern</U> 42 und 44, welches selbst tätig durch das nach unten fliessende Kondensat von den darüberliegenden Filtern ergänzt wird, im Verein mit dem grobkörnigen porösen Filter 48 zur Aufnahme der gröberen Verunreinigungen, welche das Gas mit sich führt, während das Filter<B>52</B> die gasförmigen Anteile durch molekulare Wirkung der Körnerfüllung aufnimmt,
so dass das Gas in hochgradig gereinigtem Zustand in den Katalysator<B>53</B> eintritt und dort daher ohne Hinter lassung von Rückständen eine Nachverbrennung erf ah- ren kann.
Durch die beschriebenen Einrichtungen wird neben einer weit,- gehenden Reinigungswirkung 'auch eine starke Schalldämpfung bei pulsierenden Gasströmen erzielt.
Um diese Dämpfung möglichst intensiv zu gestalten, werden der Abstand der einzelnen Filter sowie deren Durchlassquerschnitt so gewählt, dass die dadurch ge bildeten, aufeinanderfolgenden Kammern und die Durchlässe in an sich bekannter Weise Dämpfungs- systeme nach Art der akustischen Filter durch Refle xions-, Interferenz- und Resonanzdämpfung bilden. In dieser Hinsicht wirken sich auch die ineinanderliegenden Rohre der Ausführung nach Fig. <B>7</B> günstig aus, da deren Längen und Querschnitte entsprechend gewählt werden können.
Zu dieser Dämpfungswirkung addiert sich noch die Absorptionsdämpfung der Pulsation des Gasstromes durch die in den Filtern befindliche Masse sowie das bei der beschriebenen Verwendung von Reinigungs flüssigkeit entstehende schaumaritige Gas-Flüssigkeitsge- misch.
Neben der Reinigungswirkung wird bei Gaspulsation damit zugleich das durch das Gerät strömende Gas volumen einer beträchtlichen Dämpfung unterworfen und verlässt daher die Einrichtung in laminarem, gerei nigtem Zustand.
Die beschriebenen Einrichtungen eignen sich daher insbesondere für Brennkraftmaschinen der verschiedenen Arten.
Method and device for cleaning gases and damping the gas pulsation, in particular for exhaust gases from internal combustion engines. It is known to pass gases containing moisture and impurities through filters of diatomite or meerschaum in order to ensure that the moisture is removed and the impurities are removed to be deposited with the granular filter material.
It has been shown, disadvantageously, that the limited water absorption capacity of the food mass soon leads to its saturation, so that the <U> absorbed </U> water has to be expelled by heating so that the grains can be absorbed again.
However, since the grains are also covered by the settled impurities from the gas flowing through, they disadvantageously burn on the surface of the filter material and clog the pores of the grains, so that their absorption capacity is completely prevented after a relatively short time and the desired effect can no longer occur.
Since the burnt-on parts are not soluble, the filter material cannot be regenerated to a sufficient extent even by washing it out, apart from that, the lining suffers from the action of the detergent.
In the case of hot gases, the impurities burn on and thus a rapid reduction in effectiveness occurs by itself during operation.
The invention relates to a method for cleaning gases and damping the gas pulsation, in particular for exhaust gases from internal combustion engines, where the gas is first passed through one or more filters that contain porous substances with a rough outer surface, which substances by adhesion, capillarity as well as condensation initiation and absorption act, and then one or more filters flows through, the substances of which have a smoother outer surface, very high specific surface and adsorption capacity, these separated filters acting on the gas pulsation through absorption damping.
The various active ingredients can be mixed and each form a single joint, g, .d .. filter <B> </B>. The device according to the invention for carrying out the method is characterized in that the gas flows through filters, some of which are made of porous materials with a rough outer surface, which act through adhesion, capillarity and condensation initiation and absorption,
and on the other hand, there are substances with a smoother outer surface and, due to the porosity of the molecular structure, a very high specific surface area, which act through adsorption and contain additives against the disintegration of the filter material due to water absorption.
The filters acting through porosity and surface roughness can also be arranged in the form of one or more pre-filters, which are followed immediately afterwards or at a certain distance by one or more additional filters with a molecularly acting filter material.
Following the filter with a filling effect due to porosity and the filter with a molecular absorption effect, filters with catalytically active substances of a metallic or non-metallic nature, such as platinum-aluminum oxide, vanadium pentoxide, copper-chromium oxides, manganese dioxide or the like, can follow immediately or with a space # arranged: so that afterburning of not or only partially burned gas components takes place.
The filter material consisting of porous materials with a rough outer surface, such as foam lava, pumice stone or the like, can be impregnated or coated with materials such as active graphite, activated carbon or similarly acting substances.
The catalytically active substances can also be added to the filter material of the previous filter in an appropriate amount.
The filter material preferably consists of grains, whereby the porous filter grains, which have a condensing effect due to their surface properties and absorb the impurities carried along in the gas, can be larger than the filter grains with a molecular effect.
The filters can also be mixed with additives that act chemically on certain gas fractions, such as the carbon oxide binding hopcalite or others.
The filter material <U> can </U> be arranged between sieve or perforated walls in containers of appropriate shape with inlet and outlet openings.
The filter material can also be arranged in cassettes or cartridges, which form special containers whose end faces are in turn designed as sieve or perforated walls for the gas inlet and outlet and which on the other hand are in containers with gas inlet and outlet openings a wall part removable for this purpose can be used interchangeably.
The distance between the individual filters, together with their passage cross-section, can be selected so that the cross-sectional constrictions that are represented by the individual filter and the empty chambers between the individual filters are used in a known manner. Form, interference and resonance damping.
The individual filters, designed as exchangeable cassettes or cartridges, can be displaced as desired in the gas-flow containers and can be locked from the outside by means of screw connections which act by pressure on the outer jacket of the individual filter cartridges or cassettes.
The perforated or screen walls on the front sides of the individual filters can be beaded and folded at their edges, so that an annular bead is created by means of which the individual filters are supported on the inner surface of the container wall.
The perforated or sieve walls on the end faces of the individual filters can also be attached to their edges by means of screw connections on threaded eyes on the casing of the individual filters.
The gas entering through an opening can flow through a heat exchanger, from which it arrives at filters with a coarse-grained, porous filling with a rough outer surface and filters with a filling of smaller and smoother grains with an adsorption effect, in order to then flow in countercurrent to the freshly entering gas to pass through the heat exchanger and then get heated up again into the catalytically acting afterburner.
Subsequent to the gas inlet chambers, chambers which are separated by partially perforated walls or completely perforated or sieve walls can be arranged which contain cleaning fluid for the gas flowing through.
The gas to be cleaned, which flows through such a filter material, which consists partly of a mixture of porous filter material with a rough outer surface and another part of the filter particles acting through molecular absorption, sets a large part of its moisture on the surface properties due to porosity and surface properties acting part of the filter, as well as the impurities carried along.
This will make the. Other parts of the filter material that influence the flowing gases due to their molecular effect through adsorption to absorb harmful and annoying proportions of aldehydes, sulphurous substances, partially saturated and unsaturated hydrocarbons, carbon dioxide, carbon oxide and nitrogen oxides are kept free, as well as further added or subsequent Sending catalytically active substances, so that there is an intensive combined cleaning and detoxification effect.
This effect is reinforced if the filters with porous, granular filter material and effect due to the roughness of the external surface are placed upstream of the other filters with molecular effect of the filter material, so that they serve as a pre-filter to absorb most of the moisture and impurities that are carried along. In this way, the following individual filters with molecular effect or afterburning are supplied with proportionally pure amounts of gas, so that the intensity and duration of action are considerably increased.
The effect can also be increased by covering or soaking the materials with a rough outer surface such as foam lava, pumice stone or the like with active graphite, active carbon or similar substances.
This arrangement is particularly advantageous in view of any catalytic converters connected in the same way behind these filters for secondary combustion of certain gas components, since the gas, which has been highly purified by the various filter preliminary stages, is fed to these only at the end. The surface of the catalytic converters is kept free of the otherwise rapidly occurring overlap, contamination and clogging by deposits, combustion residues, soot and ash, which otherwise always occur after a relatively short operating time in conventional designs with catalytic converters and prevent the effect.
The figures show exemplary embodiments of the invention and mean: FIG. 1 shows a longitudinal section through a gas cleaning and damping device, FIG. 2 shows the cross section 14 of the device according to FIG > 1, </B> Fig. <B> 3 </B> a detail of the device according to FIG. 1 and 2, FIG. 4 another #detail of the device according to FIG. <B> 1 </B> and 2,
Fig. 5 is the longitudinal section of another embodiment of the device, Fig. 6 is the longitudinal section of a further embodiment of the device, Fig. 7 is the longitudinal section Another embodiment of the device, Fig. 8 The longitudinal section of a further embodiment of the device in a standing arrangement.
The cylindrical outer jacket <B> 1 </B> is closed at one end by a permanently attached end wall 2 and at the other end by a detachably attached end wall <B> 3 </B>. The end wall <B> 3 </B> can be attached to the cylindrical container <B> 1 </B> by means of <U> clamping </U> locks 4, screw connections or in some other known manner, with expediently on A sealing ring <B> 5 </B> is inserted into the support point of the closure cover <B> 3 </B>. Inside the housing <B> 1 </B> there is another cylindrical jacket <B> 6 </B> which can either be full, perforated or designed as a screen wall.
At its two ends, this jacket is closed off by perforated or screen walls <B> 7 </B> and <B> 8 </B>, which are beaded at their edges, as shown in FIG. 3 can be and are folded together in the manner shown with the jacket <B> 6 </B>, which is also wrapped around its ends. As FIG. 4 shows, the casing <B> 6 </B> can also be provided with eyes <B> 9 </B> on the inside, which have threaded holes, so that by means of screws <B> 10 </B> the Perforated or screen walls <B> 7 </B> and <B> 8 </B> can be attached.
The jacket <B> 6 </B> and the walls <B> 7 </B> and <B> 8 together form a part that can be moved within the housing <B> 1 </B>, which can be fixed in any position by means of pressure screws 11 and 12 located in the housing <B> 1 </B>. The interior of the displaceable filter <B> 13 </B> formed by the jacket <B> 6 </B> and the end walls <B> 7 </B> and <B> 8 </B> has a mixture of Filled with filter grains, some of which are preferably larger and porous and have a rough outer surface, such as foam lava, Bünsstein, metal oxides with various types of contributions or similar substances,
and also to a further part are preferably smaller and consist of substances with a smoother outer surface which, due to the porosity of their molecular structure, have a very high specific surface such as silica gel, silicon dioxide with aluminum silicate or other silicates with metallic components, which additives against Contain disintegration of the grains due to water absorption, as well as active graphite, activated carbon or the like. Entry of the unpurified. The gas takes place through a pipe socket 14, the gas flows through the device and, after cleaning, leaves it through a similar pipe socket <B> 15. </B>
Due to the grain mixture of the filter <B> 13 </B>, the gas to be cleaned through the feed grains with molt, granular adhesion effect and the additional substances - such as hopcalite or the like - the harmful and annoying components such as aldehydes, sulphurous parts, hydrocarbons, Nitrogen oxides, carbon monoxide and carbon dioxide as well as residual moisture are withdrawn, while the added porous grains with a rough outer surface already contain soot particles, aerosols, tea-like and asphalt-like constituents,
absorb partially burnt oil and fuel particles as well as most of the moisture through their porosity and surface effect.
The larger filter grains, the porosity of which is not only limited to their surface, but extends to the very core, relieve the smaller filter grains, which act through their molecular absorption capacity, to a large extent, so that the latter primarily has its effect of absorbing and binding the already can intensively exercise the harmful and annoying gas components mentioned. This results in an extensive cleaning of the gas volume flowing through the filter.
Four taps <B> 16, 17, 18, 19 </B> with connecting threads for hoses or pipes are used at both ends to clean the device from deposited components, so that, if necessary, liquid cleaning agent can be used for flushing all of them Directions can be passed through. Cleaning can also be carried out in a simple manner by removing the closure cover <B> 3 </B>; after loosening the pressure screws <B> 11 </B> and 12, the inner filter part <B> 13 </ B > takes off and treated with detergent in a special container.
The taps <B> 18 </B> and <B> 19 </B> on the underside of the device can be used during operation to drain any residual or condensate liquid that may have accumulated.
As the embodiment of FIG. 5 shows, two filters can be used instead of one. Inside the housing 20, which is again provided with gas inlet stub 21 and gas outlet stub 22 for the gas flowing through, the filter 23 is initially arranged in the flow direction, which behaves well with a relatively coarse-grained, continuously porous filter is filled with a rough outer surface, as already described. Immediately thereafter or, as illustrated, at a certain distance follows the filter 24, which is provided with a fine-grain filling of molecular effect.
The gas flowing through is therefore first subjected to the action of the filter 23, in which the substances already mentioned with regard to the porous, coarse filter material are absorbed, while the gas, which has been largely pre-cleaned in this way Then, in the subsequent filter 24, the final main cleaning caused by the finer-grained filter material and its molecular effect is carried out, whereby the effect of added substances such as hopcalite and others for the absorption of carbon monoxide can be added, as can the Influence of active graphite, activated carbon and similar substances.
The gas, which has been largely purified in this way, can now be subjected to post-combustion in a manner known per se. Such an arrangement is shown in FIG. 6, with two individual filters 26 and 27 in a container 25 as well as a catalytic converter for post-combustion 28 are included.
The gas flowing in through the inlet connector <B> 29 </B> first passes through the filter <B> 26, which is again provided with coarse-grained, porous filter material from a rough outer surface, and then through the filter <B> 27 </B> fine-grained, molecularly acting filter and finally the part 28 which is used for post-combustion and for this purpose contains a catalyst, in which certain gas components which are post-burned by uptake of or already contained in the gas Oxydie ren additionally supplied oxygen, such as certain hydrocarbons and carbon monoxide.
Fig. 7 shows an arrangement which can be used in particular for cleaning hot gases and their afterburning. The gas enters through the nozzle <B> 30, </B> the gas passes through a heat exchanger <B> 31 </B> in the form of a double-walled coil through its inner tube, which is a pipe <B> 32 </B> continues into the first chamber <B> 33 </B> of the device, into which the gas is entered.
The gas then passes through a filter 34, designed in the manner already described, which contains a coarse-grained porous filling; then the filter <B> 35 </B> with a finer grain filling and molecular effect of the grains; the gas then passes through the opening 36 into the space between the walls of the two nested tubes of the heat exchanger 3 1 through which it passes. the opening <B> 3 7 </B> leaves in order to get to the catalytic converter <B> 38 </B> for the purpose of post-combustion.
In the heat exchanger <B> 31 </B> the already cooled gas coming from the filter <B> 35 </B> is heated again in countercurrent by the hot gas newly entering at the connector <B> 30 </B> so that the catalytic converter <B> 38 </B>, to which it flows, receives the required post-combustion temperature. From the catalytically active afterburner <B> 38 </B>, the gas finally reaches the closing chamber <B> 39 </B>, from where it flows out through a nozzle or an opening 40.
In the embodiments according to FIGS. 6 and 7, as these figures show, taps can again be used for flushing and cleaning, for example with cone-shaped connections or also with threaded connections , as shown in FIGS. <B> 1, </B> 2 and <B> 5 </B> who are attached. The number and type of filters used can be arranged in an appropriate manner based on the desired degree of purification and influence on the constituents of the gas flowing through.
It can be used in any position, lying, standing or inclined.
In Fig. 8, a device is shown in a standing arrangement, the gas entering through the pipe 41. The gas first enters a liquid-containing chamber 42, from where it passes through a wall formed on its lower part as a sieve or perforated wall 43 into the space 44, which also contains liquid, and from there through the perforated or sieve wall 45 enters the <U> chamber </U> 46 above. The sieve walls 43 and 45 effect a division of the gas flow m 'in a manner known per se, and a foamy gas-liquid mixture is formed in the chamber 46 and flows upwards to the perforated or sieve wall 47.
Through the wall 47 or more such walls he follows the segregation, with the liquid flowing downwards and the gas pre-cleaned by the liquid flowing upwards, where it continues into the filter 48, wel Ches in the manner already described with relatively moderately coarse-grained is filled with porous material, so that a further separation of moisture and impurities takes place here.
The liquid condensate thus formed flows downward so that the liquid volume in the chambers 42 and 44 is always replenished by itself. Through a lateral filler neck 49 with a screw cap <B> 50 </B>, liquid or other additives of any kind can optionally be poured in. The liquid in the lower part of the device can be drained through a tap <B> 51 </B>.
When the device is started up for the first time, cleaning fluid can be poured into the chambers 12 and 44 through the nozzle 49, and the condensate flowing from the overhead filters during operation enters the chambers 42 and 44.
The gas passes through further filters in the device in the manner already described, namely a filter <B> 52, </B> provided with a finer granular filling of a molecular effect and finally the catalyst <B> 53, </B> which can be arranged directly one after the other or at a certain distance. The purified gas is discharged through the nozzle 54. On the upper side of the device there is again a removable cover <B> 55 </B> which is fastened in the manner already described by means of turnbuckles <B> 56 </B> is.
Slightly below the cover <B> '55 </B> there is a tap <B> 57 </B> with a screw connection; this serves <U> together </U> with the tap <B> 51 </B>, for example, for the connection of pipes or hoses to pass a cleaning agent through the entire device. In addition, the filters 48 and 52 as well as the catalytic converter 53, which in turn can be held in their position by screw connections 58 in the manner already described, can also be used , taken out and cleaned for themselves.
In this arrangement, the liquid volume in the <U> chambers </U> 42 and 44, which is itself actively supplemented by the downward flowing condensate from the overlying filters, acts in conjunction with the coarse-grained porous filter 48 to accommodate the coarser ones Impurities that the gas carries with it while the filter <B> 52 </B> absorbs the gaseous components through the molecular effect of the grain filling,
so that the gas enters the catalytic converter <B> 53 </B> in a highly purified state and can therefore undergo post-combustion there without leaving any residues.
In addition to a far-reaching cleaning effect, the devices described also achieve strong sound attenuation in the case of pulsating gas flows.
In order to make this damping as intensive as possible, the spacing of the individual filters and their passage cross-section are chosen so that the successive chambers and passages formed thereby are dampening systems based on the type of acoustic filters through reflection, interference - and form resonance damping. In this respect, the nested tubes of the embodiment according to FIG. 7 also have a favorable effect, since their lengths and cross-sections can be selected accordingly.
In addition to this damping effect, the absorption damping of the pulsation of the gas flow by the mass in the filters and the foam-like gas-liquid mixture produced when cleaning liquid is used are added.
In addition to the cleaning effect, the gas volume flowing through the device is simultaneously subjected to considerable attenuation in the case of gas pulsation and therefore leaves the device in a laminar, cleaned state.
The devices described are therefore particularly suitable for internal combustion engines of the various types.