CZ396592A3 - Process and apparatus for exhaust gases cleaning - Google Patents

Description

Oblast__techniky

Vynález se týká způsobu čištění výfukových plynů, zejména výfukových plynů Dieselových motorů.

Dosavadní stav techniky

Při čištění výfukových plynů od aerosolů, ze,jména sazí, vyskytuje se Často problém, že částečky sazí se ukládají ve filtru a zmenšují jeho propustnost, takže se saze nusí čas od času opalovat. 5 tomu je u obvyk lých filtrů třeba, přivésti filtru odpovídající množství tepla, přičemž jsou k tomu potřebné teploty v oblasti cca ó00° C. U výfukových plynů Dieselových motorů existuje ještě možnost, přidávat pohonné látce příáady, které tvoří ve spalovacím prostoru molekulární tri oxid železa, které pak snižují spalovací teploty sazí pod ú00° G, čímž teplo motoru, resp. teplo výfu kových plynů postačí, aby se usazené saze opálili.Tyto přísady způsobují však zvýšenou spotřebu pohonné látky a trioxid železa zůstane velmi dlouho schopný úletu, což je problematické vzhledem k jeho působení na okolní svět.

Z DS-A- 38 Jů 920 je znám způsob odstraňování sazí z výfukových plynů, při kterém se částečky sazí odlučují v tělese filtru pomocí elektrického pole. Spalování sazí se provádí přitom elektrickými oblouky,jejichž paty se nacházejí v oblasti částeček sazí. Ačkoliv takovýto způsob je vhodný výfukové plyny čistit, ukázalo se však, že pro čištění výfukových plynů Dieselová motoru motorového vozidla obvykle velikosti a konstrukce je potřebný tak vysoký elektrický výkon, že způsob je z eko nomického hlediska neproveditelný.

Z DE-A 37 23 5^4 j® znám filtr pro čištění plynů., g kterého 3e spalitelné částečky oxidují korónovým výbo jem. Předpokládá se, že odlučované částečky se budou usazovat na jedné z elektrod, která bude vytvořena jako pohlcovač částeček. Mezi elektrodami má přitom dojít k silnému koronovému výboji, který vytvoří ionisovaný kyslík. U takovéhoto, zařízení dochází nevyhnutelně k silným elektrickým přeskokům, které j í, kromě silné ho materiálního zatíženi i vysoký elektrický výkon. řako véto filtry nejsou vhodné pro trvalý provoz v motoro vých voz idlech.

Dále z EP-A 332 609 přihlašovatele je známo, výfukové plyny nejprve ionisovat a potom věsti kanálem kera mického tělesa, v kterémžto kanálu je vytvořeno elek trické pole v podstatě kolmo ke směru proudění, částečky sazí, usazené na stěnách kanálu, se přitom spalují při relativně vysokých teplotách. Tyto teploty se v mnoha případech použití vytvářejí obtížně.

Další známa zařízení pracují na tom principu, že částečky sazí se po jejich usazení občas spalují přívodem odpovídajícího množství tepla, nebo se částečky sazí elektrickým polem shromaždují a nato se v cyklonovém odlučovači odloučí a nato se směs přivede ke spálení do .líců spalovacího motoru.

Nedostatek známých řešení 3počívá v tom, že jed nalk pro spálení uložených 3azí se musí vynaložit velmi podstatná množství tepla a jednak, u druhého způsobu řešení, cyklónový odlučovač vyžaduje podstatné náklady na aparaturu a v provozů podstatná množství energie.

Dále jsou známy způsoby, u kterých se výfuková plyny vedou 3kra porézní, resp. pórovité keramické těleso, které zachycuje v nich obsažené částečky. Takovéto způ soby jsou popsány např. v následujících tiskovinách íDE-A j6 38 203, EP-A 212 3%, EP-A 270 990, G3-A 2 0é4 36I, U5-A 4,662.9í1« Ačkoliv je různými opatřeními postaráno o odstranění nebo zničení částeček sazí, mají tako veto filtry nepřijatelně velký odpor proudění. Zejména v oblasti částečného zatížení může dojiti ke tvoření u sazenin sazí, které pak způsobují podstatnou ztrátu tlaku. Takovéto koncepce předpokládají komůrkový filtr, resp. komůrková filtry, které sestávají navzájem za sebou ležících dlohých filtračních komůrek, které výhodně mají Čtvercový průřez a střídavě jsou na vstupní a vý stupni straně uzavřeny. Filtrované výfukové plyny mohou projiti pórovitou stěnou společnou pro dvě takovéto filtační komůrky, zatím co aerosoly nemohou póry projít a usadí se v oné komůrce, která je na výstupu otevřená.

Tyto filtry jsou z části zhotoveny z keramického materiálu odolného proti vysokým teplotám a výhodně jsou opa třeny vrstvou z katalytických látek, nebo byly dopová ny, takže při nadbytku kyslíku dojde ks spálení odloučených částeče sazí již při teplotě pod 600° C. Prože těchto teplot se může dosáhnout jen při provozu na plný plyn, dochází přitom periodicky ke vzniku podstatného proti tlaku, který výkon motoru nepříjemným, způsobem redukuje.

£ tomu přistupuje trvající ucpávání pórů nespalitelnými kovovými nečistotami částeček sazí, takže dlouhodobě dochází na filtru výfukových plynů k vytvoření protitlaku. Kromě toho dochází s dobou nasazení ke strukturálnímu vyčerpání uzavíracích zátek na výstupních stranách, kséeré vede k rotstoucí netěsnosti filtru po delší době použití.

Dále je známo,čistit výfukové plyny tím, že nejdříve se částečky sazí použitím elektrického pole sdružují ve větší částice, které se pak mohou oddělit z proudu výfukového plynu mechanickým odlučovačem, např. cyklo nem. Toto je popsáno v DE-A 14 24 1^6 nebo v 'WG 85/

00408.Nehledá na to, že takováto zařízení jsou relativně nákladná, není u takovéhoto způsobu ještě vyřešen problém odstranění odloučených částeček sazí. Pro pro vozovatele je nepřijatelné, aby v krátkých časových odstupech musel provázet manipulace na sběrné nádrži sazí.

Dále je z DE-A 33 24 886 známo,sdružovat částečky elektrickým polem nejprve ve větší částice \a.

potom je nasáti do dutého vodiče, I zde existuje pro blém konečného odstranění odloučených částeček. Zpětné přivádění do sacího hrdla Dieselová motoiu je pro vysoké opotřebeni, které částečky vyvolávají, ponejvíce nežádoucí.

Dále se stalo známým z DE-A 38 0** 775 takové zařízení pro odstraňování částeček 3azí z proudu výfukového plynu u Dieselová spalovacího motoru, u kterého v po trubí výfukového plynu je uspořádaná sběrná dráha čás teček sazí* 'Tato sestává v podstatě z ionisační dráhy, ve které je uspořádán ultrafialový světelný zdroj. Za ním je uspořádaná středová elektroda, která je ob klopena dvěma soustřednými elektrodami, z nichž vnitř ní je opatřena otvory. Středová elektroda je na společném potenciálu nízkého a vysokého zdroje napětí, z nichž první je spojen s druhým polem zdroje nízkého napětí a druhý 3 druhým pólem zdroje vysokého napětí. V provozu se Částečky sazí, obsažené v proudu výfukového plynu, v oblasti ionisační dráhy nabijí a v oblasti válcových elektrod se v důsledku tam panujícího elek trického pole odchýlí ve směru ke středové elektrodě, pronikají vnitřní válcovou elektrodou a usazují se na nejvnitřnější elektrodě. Když dosáhnou usazeniny výše, při které se vnitřní válcové elektrody dotý] kají, pak tyto vytvoří zkrat pro zdroj nízkého napětí a opálí se Nedostatek tohoto známého zařízení spočívá v tom, že v důsledku velmi nízkého potenciálu vnitřní válcové elektrody vzhledem k potenciálu vnější elektrody dochází k ukládání částeček sazí také na vnější straně vnitř ní elektrody, přičemž tyto částečky sazí ala jen stěží by mohli shořet a mohli by se při odpovídající tloušťce vrstvy v důsledku mechanických vlivů,jako vibraeí a pod. uvolňovat ve větších vločkách. Aby se dosáhlo dostatečného stupně čištění výfukových plynů, je tudíž i u tohoto zařízení nutné, uspořádat mechanický odlučo vač, např. cyklónový odlučovač, čímž vzniknou vysoké konstrukční náklady a velmi podstatná potřeba místa.

Konečně ukazuje G3-A 411 807 zařízení, u kterého se nejprve odloučí součásti výfukového plynu elektrickým polem, aby se zabránilo znehodnoceni následujícího katalyzátoru. Odstranění vyloučených částic výfukového plynu však není vysvětleno.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je , tyto nedostatky odstranit a vytvořit způsob, kfcerý jednoduchými opatřeními umožní, částečky sazí nejen odloučit, ale i úplně zničit, při dlouhé životnosti při dalekosáhle nenáročné údržbě.

Tento úkol se řeší způsobem, u kterého se výfukové plyny vedou kanálem keramického tělesa, v kterémžto kanále je vytvořeno elektrické pole v podstatě kolmo ke směru proudění, přičemž na stěnách, kanálu usazené částečky sazí jsou volnými, nabo na kyslík vázanými elektrony oxidovány. Na oxidaci se však mohou podílet také kladné ionty, zejména při výbojích střídavého proudu.

Podstatné u vynálezu je, že v kanálu keramického tělesa dochází k sršení elektronů, nebo k autoionisaei.

K jiskření u způsobů podle vynálezu nedochází .Jest li-že však na některém místě jiskření vznikne, pak elektrické pole v jeho okolí v důsledku vysokého odporu kera mického materiálu se silně sníží, takže jiskření ihned zhasne. Těmito opatřeními se dosáhne zejména nízké teplotní hranice pro spálení sazí, takže je zajištěn vy soký čisticí účinek i při částečném zatížení.

Přítomnost volných elektronů způsobí tvoření O”radikálů, které se vyznačují vysokou reakční připra veností, neboť v odloučených sazích dochází k chemické reakci s uhlovodíky a uhlíkem již při teplotách pod 150°

G, přičemž saze se spálí, Je však také možné, Že volné elektrony samy způsobí aktivaci částeček sazí a tak přispějí ke spálení při nízkých teplotách. Přitom není bezpodmínečně nutné, aby se připravilo tolik záporných nábojů, kolik se vyloučilo atomů sazí.

OQ

Tak mohou např. u jednoho PO za sekundu z.B. 10 oddělených aromů uhlíku stábi pouze proti lcA? až lQ^elektr. nábojů, jestliže požadovaný výkon má se udržet malý.

Reakce, spuštěná záporným nábojem musí tudíž s sebou přivést další reakce. Beakční teplo samotné první reakce k tomu nepostačí, neboť jednak filtr a jednak velké množství profukujíčího vzduchu teplo odvádějí. Reaguje tudíž ona část uhlíku, která má podle Maxwell-Boltzaannova rozdělení dostatek kinetické energie pro reakci.

Pro oddálené saze C ve filtru dastane se při teplotě T následující diferenciální rovnice:

- -Ts-Z-L

ŮC , - Φ

--- » C_Q - k(0₂ ) G (0₂)e ¹ dt přičemž T znamená onu teplotu, při které uhlík folně hoří a Cq oddělenou skupinu sazí.

Zásadně se má filtr stejně rychle opálit, jako odlučuje. Pro tento případ rovnováhy dostane se pro množství sazí, zůstávající ve filtru rovnice:

T_s - T

Měření oa 2,5 1 Turbodieselu tuto úvahu potvrzují. Po dle nich zůstávají při 50W elektrickém výkonu pro tvoření iontů při 2$O° G přibližně 3g, při 300° G přibližně 2g a při hOO° C přibližně lg sazí ve filtru po libovolně dlouhé době reakce. Tato množství jsou ale zanedba tělně nepatrná.

Těmito opatřeními dochází k velmi dalekosáhlému odlučování aerosolu, resp. sazí. Přiloženým elektrickým napětím dochází k tvoření radikálů a současně k oddělování sazí, čímž se spalování sazí při nízkých teplotách dále podkuje. Přitom se mohou saze výfukového plynu před jeho vstupem do elektrického pole, probíhajícího kolmo k proudu výfukového plynu, elektr.! nabiti, např. pomocí aršících elektrod.

V jedné výhodné variantě způsobu ř ¹ částečky sazí, obsažené ve výfukovém plynu, před vstupem do keramického tělesa, resp. jeho kanálu, negativně nabijí vybíjecí elektrodou. To usnadňuje oddělení v kanálu keramického tělesa.

Je výhodné, volit elektrická napětí tak vysoko,aby došlo v kanálu keramického tělesa k výboji a sice v dů sledku uvolnění elektronů, pole a jejich výstupu na ke raničkou stěnu. Přitom se dosáhne optimálního pracovního bodu filtru.

Výhodně se vedou výfukové plyny nejdříve skrz ionisační kanál a potom nejméně jedním odlučovacím kanálem. Tím se mohou jak pro ionisaci, tak také pro odlučováni nastavit optimální podmínky.

Zejména výhodné je, jestliže.jak ionisační kanál, tak také odlučovací kanál jsou uspořádány jako oboustranně otevřené kanály v jednom keramickém tělese. Potom je možné zejména prostorově nenáročné provedení.

Může být výhodné, aby rozdíl potenciálů elektrie kých polí ležel mezi J a JO kV, výhodně mezi 5 a 20 kV. Zejména intenzita elektrických polí má být mezi 100 a

1000 V/mm, výhodně mezi 200 a 500 V/mm. Tím se docílí optimální odlučované množství.

V jedné variantě způsobu podle vynálezu může se do proudu výfukového plynu občas umístit katalyzátor ve vzduchem neseném tvaru. Dlouhodobá účinnost filtru po dle vynálezu může se podstatně zlepšit tím, že se do proudu výfukového plynu občas umístí katalyzátor ve vzduchem neseném tvaru. To se může v nejjednodušším případe v provozu realizovat zásobní nádrží, ze které se v závislosti na čase, přibližně každých 50 provozních hodin motoru dodá určité množství katalyzátoru ve formě aerosolu. Při dodávání katalyzátoru se výhodně změní polarita elektrického pole.

Výhodně se dodá katalyzátor tehdy, když teplota proudu výfukového plynu je po dohu t menší nežli A° 0, přičemž t leží mezi 20 a 60 minutami a A je menší nežli 500° 0, výhodně menší nežli J00° C. Právě v důsledku delšího provozu při nízkých teplotách může být nutná obnova katalyzátorové vrstvy. Teplotně .závislou regulací mohou se dosáhnout optimálně odloučená množství při nízkých množstvích katalyzátoru, ve vzduchem neseném tvaru.

Je výhodné, jestliže se polarita elektrod občas pro čištění přepóluje. Po delších provozních dobách může dojít k rušivému ukládání sazí na záporné elektrodě. Tato elektroda se zápornými částicemi se bom barduje krátkým kladným výbojem a tím se čistí.

Dále se vynález týká zařízení pro čištění výfu kových plynů, zejména výfukových plynů Dieselová motoru, s keramickým tělesem s nejméně·jedním kanálem _T který je průtočný pro výfukový plyn, s elektrodami pro vytváření elektrického pole, které prostupuje keramickým tělesem a je orientované kolmo k ose kanálu. Toto zařízení je vyznačeno tím, že charakteristické číslo, dané geometrií průřezu kanálu a specifickým elektrickým odporem materiálu keramického tělesa a které odpovídá vztahu

E .

d činí nejméně 10?, výhodně nejméně 10θ«/2 · o představuje přitom specifický elektrický odpor keramického materiálu při teplotě 600° C cm, /2 geometrický dinitel tvaru a d šířku, resp, tlouštku stěn dělicích kanály v cm. Geometrický činitel tvaru β se dostane z následujícího vztahu:

x přičemž 1 představuje průměrnou délku proudové dráhy mezi elektrodami, vytvořené v keramickém materiálu a x vzdálenost mezi elektrodami. Při z hlediska odporu paralelním řazením ramen stěn dělících kanály je třeba za d dosadit součet Šířek. Bharakteristické Číslo S je tak dáno elektrickým odorem, vztaženým na délkový roz měr a vzdálenost elektrod.

Tímto způsobem dostanou se správně dlouhé proudové dráhy pro proudy, vytvářející se na základě konečného specifického odporu materiálu keramického tělesa, přičemž se takováto struktura vyznačuje velmi dorbými me chanickými vlastnostmi, t.j. velmi dobrou mechanickou pevností. Dále je zajištěno, že geometrický tvar průřezu .kanálu keramického tělesa, které je výhodně vytvořeno jako monolit, a materiálové parametry keramického tělejsou navzájem sladěny, přičemž dodržením udané dolní hodnoty charakteristického čísla při elektrické inten zitě cca 10 k7/cm je zajištěn dostatečný sršící výboj a nebo autoionizace, aby se dostalo spálení uložených sazí v oblasti od 200 až 500° C.Je však stejně také možné, vytvořit keramické těleso z více dílů.

Se vzrůstajícím charakteristickým číslem zmenšu je se teplota, potřebná pro spálení sazí a může kles nout až pod 150° 0, přičemž při charakteristických číQ slech cca 4 . 10 může se intenzita pole snížit až na 5 kV/cm,čímž se zmenší potřeba energie filtru.

Vytvořením co nejnižších kanálů dostane se v kanálech, velmi vysoká intensita pole, při které dochází k velmi .silnému výbojovému sržení a tím i k tvoření 0” a 0_o~ •í * . Současně vykazuje takovéto keramické těleso velmi vysoký odpor, čímž se dostane jen nepatrná potřeba energie filtru.

Podle dalšího znaku vynález^^i^že může být uspořá dání takové, že stěny, uspořádané/navzájem sousedními řadami kanálů ve směru pole, probíhají klikatě, přičemž stěnové úseky, které jsou ve směru pole navzájem od se be vzdálené a navzájem protilehle, a vymezující vždy je den kanál, jsou protiběžně skloněny proti rovině, stojící kolmo ke směru pole nebo proti válcové rovině.

Těmito opatřeními dosáhne se dalšího pro^oužení proudových drah, přičemž v případě vytvoření průřezu kanálů tak, že kanály mají v jejich středu nejvyšší výšku ve směru pole, dosáhne se po celé íářce dalekosáhle rovnoměr něho pole. K tomu je pouze třeba, správně zvolit sklon stěn, oddělujících sousední řady kanálů, proti rovině stojící kolmo ke směru pole, podle materiálových parametrů.

V každém případě nastane z rovu orně mění rozdělení pole po šířce kanálů srovnatelné s kanály obdélníkového průřezu, takže se může po celém průřezu zajistit autoionisace. ů jednoho vytvoření průřezu kanálů tak, že tyto kanály mají ve svém středu nejmenší výšku, dostane se^Ttéto ob lasti zejména silné pole, které se ale proti stranovým okrajových oblastem silně zmenšuje, přitom se podporuje vytvoření nábojového stšení, omezené ovšem v podstatě na střední oblast kanálu.

Dále se může provésti takové uspořádání, že stěny keramického tělesa, které určují výšku kanálů měřenou ve směru pole, probíhají po úsecích v úhlu ke směru pole.

Těmito opatřeními lze dosáhnout velmi podstatného prodloužení proudových drah a tím i zvýšení odporu kera mického tělesa. Takovéto zvýšení odporu keramického tě lesra umožní také použití filtru při vyšších teplotách, aniž by přitom došlo k nadměrné qootřebě energie filtru. Přitom se může uspořádání provésti tak, že stěny,urču jící výšku kanálů, jsou vytvořeny meandrovitě, nebo v podstatě hadovitého tvaru.

Dále se může provésti takové uspořádání, že stěny , určující výšku kanálů ve směru pole, probíhají úseko vitá v podstatě kolmo k jeho směru, čímž se dostanou velmi dlouhé proudové dráhy, zejména tehdy, jestli- že řady kanálů, navzájem. sousedící ve směru pole, jsou uspořádány navzájem přesazené.

Podle dalš ího znaku vynálezu může se provést ta kové uspořádání, že vnitřní stěny kanálů mají povrchovou drsnost nejméně. 1/um,výhodně více než 2/im.Relativně drsnými povrchy vnitřní stěn kanálů se přlživě ovlivňuje nábojové sršení a tím se zlepšuje tvoření 0₂~ a 0“ iontů.

U zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu s filtrem pro odlučováni aerosolů, předpokládá se podle dalšího znaku vynálezu, zařízení pro dopravu odloučených sazi do oblasti k výbojové elektrodě se záporným potenciálem, která je uspořádána v prostoru s přívo dem vzduchu. Tímto způsobem je zajištěno, že odloučené saze přijdou do oblasti výbojové elektrody a tím k radikálům tam vznikajícím a v této oblasti si&í již při nízkých teplotách, např. 150° 0.

Fřitom se může dále předpokládat, že zaíízení pro dopravu odloučených sazí je tvořeno pohybovatelným,výhodně otočným filtrem z vláknitého materiálu. Tímto způsobem se dostane velmi jednoduchá konstrukce zařízení

Podle dalšího znaku, může být zařízeni pro dopravu odloučených sazí tvořené dmychadlem, strhujícím jeho proudem vzduchu odloučené částečky sazí.

Další zařízení pro provádění způsobu podle vynálemůže být upraveno tak, že paralelně ke směru proudění a v podstatě také k sobě navzájem, jsou uspořádány vyso konapětové elektrody, které dosedají na mezi nimi us pořádané keramické těleso s oboustranně otevřenými kanály» probíhajícími v jeho podélném směru a délka stěn kanálů mezi dvěma navzájem odvrácenými spojovacími body stěn, určujících výšku kanálu ve směru elektrického pole vytvořeného, vysokonapěfovými elektrodami a s ostatními stěnami, ohraničujícími stejný kanál, je větší, nežli normální vzdálenost těchto spojovacích bodů, měřená ve směru pole, přičemž síla elektrického pole při pokojové teplotě je v rozsahu 10 až 20 kV/cm.

Těmito opatřeními se dosáhne toho, že v jednotil vých kanálech dochází k autoionisaci proudícího výfukové ho plynu, přičemž z kyslíku, obsaženého ve výfukovém ply nu, se tvoří radikály a O^- a současně se oddělují saze. Tyto odloučené saze se ale radikály spalují již při teplotách mezi cca 100 a J00° C. Aby se oddá lování Aerosolů, zejména 3azí, urychlilo, může se zařízení pro elektrostatické odlučování předřadit vybíjecí elektroda, která slouží pro nabíjení aerosolů, resp.sazí.

Přehled obrázků na výkrese

V dalším bude vynález blíže objasněn na příkladu provedení, znázorněného na obrázcích.

Ha obr. 1 je schématicky znázorněno zařízení podle vynálezu.

Na obr. 2 je schématicky znázorněn průřez zařízením, gteré umožňuje tvoření radikálů autoionisací.

Na obr. 3 a 4 jsou znázorněny průřezy různými pro vedeními keramických těles pro filtr podle vynálezu.

Na obr. 5a až 5& jsou znázorněny různé příklady vytvoření stěn, určujících výšku kanálů.

U varianty provedení z obr. 1 se předpokládá, že filtr výfukového plynu sestává, v podstatě z válcového krytu 4, který je na čelních stranách uzavřen víky £8 * %· Uvnitř je uspořádáno keramické plástvové těleso 36, které má kruhový průřez. Toto keramické plástvové těleso 36 může být také sesazeno z několika kruhových prstencových segmentů. Ve středu plástvového tělesa 36 je uspořádán ionisační kanál 32· tohoto ionisaěního kanálu 32 zasahuje elektroda 2_A která je složena z více sršieích elektrod 2^·

Čištěný plyn proudí do filtru trubkovým hrdlem 5 uspořádaným ve vlku 22. _{v prodlouženi hrdla} £ j, uspořádaná keramická trubka 41, která je na jednom konci utěsněna proti výku J2 těsněním 42. Na druhém konci je trubka 41 spojena s ionisačním kanálem 37 plástvového tělesa J6. Na konci ionisačního kanálu 37 se výfukový plyn obrací a proudí odluč ovacími kanály 36 a.

Elektroda 2 je držena vysokonapěňovou průchodkeu 3 sestávající z dílů 3a, 15» 3c, které slouží k izolaci vysokého napětí částí, vedotfích proud, vůči uzeáfenému krytu 4 s víkem JJ. Na vnější straně je keramické těleso úá opatřeno tepelně izolační vrstvou 45, která ale zajišťuje elektrický kontakt a také slouží k podepření vzhledem ke krytu 4. Vyčištěné výfukové plyny opouštějí filtr prostřednictvím výstupního hrdla 6 na obvodu krytu 4.

Jak lze z obr. 2 seznat, má keramické těleso plástvovou g^^kturu, přičemž ve směru 102 pole nav zájem vedle i sousední řady kanálů jsou uspořádánavzájem přesazené. Spojovací body 104 stěn 105 probíhajících ve směru 102 pole s ostatními stěnami 10ó_A ohraničujícími kanál 36a a které u provedení podle obr. 2 probíhají kolmo k poli 102, představují současně připojovací bědy pro proudovou dráhu obklopující kanál ^6a. Geometrická délka 1 této proudové dráhy, která se v důsledku konečného specifického odporu ma teriálu keramického tělesa 1 a napětí na neznázorněných vysokonapěťových elektrodách, vytvoří, odpovídá následujícímu vztahuj

1-2. b + x .

Přitom je u provedení podle obr. 5 rozměr x rovný normální vzdálenosti ve směru 102 pole obou spojovacích bodů 104 stěn 1C5, určujících ve směru 102 měřenou výšku kanálů J6a, přičemž stěny 10£ s ostatními stěnami 10ó ohraničujsí kanály 36a. V dalším se pod poijaem -proudová dráha- rozumí stále její geometrická dé lka.

U provedení podle obr. 5 se tak dostane, že délka stěn 106, 105, mezi spojovacími body 104 průřezu kanálem ^6a je delší, než-li normální vzdálenost těchto bodů 104 měřená ve směru pole 102_A Pro geometrický tvar průřezu keramického tělesa 3 6 podle obr. 5 3e dostane činitel tvaru /4 podle rovnice který je v každém případě větší než 1. Přitom lze otvo ry s poměrem šířky, měřené kolmo ke směru pole, k výšee, měřené ve směru pole, J i 1 až 10 / 1 bez problému zho tovit, přičemž se zvětšujícím se poměrem stoupá odpor keramického tělesa při jinak 3tejných rozměrech, zejména dlouštky stěn d.

Zápornou sršící elektrodou, nebo při dostatečné intenzitě elektrického pole negativním sršením z povrchových nerovností záporně nabitých 3těn, přičemž v prvním případě je potenciální rozdíl mezi sršící elektrodou a protielektrodou při pokojové teplotě na cm vzdálenosti elektrod 1 až 3 kV, je·ve druhém případě potenciální rozdíl mezi protilehlými stěnami na cm vzdálenosti stěn 2+ až 8 kV. Jestliže jsou protilehlé 3těny velmi hladké, pak místo výbojového sršení při pokojové teplotě dochází k aufcoionisace plynu při intenzitě pole mezi 10 a 20 kV/cm a při vyšších teplotách při 5 až 10 kV/cm.

Provedení podle obr. 3 odlišuje se od provedení podle obr. 2 tím, že stěny 1Q6J, 1Q6J2, iSÉJJí 106^ ’ které oddělují řady kanálů 36a navzájem od sebe, probíhají klikatě, přičemž ve směru pole od sebe navzájem vzdálenější a navzájem protilehláiStěny .106/, ϊ

106' *, i06^ kanálu ^6a jsou k rovině, stojící kolmo ke směru 2 pole, protiběžně skloněny. ϋ tohoto provedení dostane se ve srovnání s provedením podle ofcr± 2,

se vypočte podle rovnice . b + a přičemž a x.

U^- tohoto provedení dostane se ve středním rozsahu průřezu kanálů. 36a vysoká intenzita pole, která je však velice nehomogenně rozdělena po šířce kanálů,. 36a. Dochází tudíž ve středních oblastí průřezu kanálů. nebojovému sršení již při relatnivně malých intenzitách pole v keramickém tělese např. 5 kV/cm a tím ke tvoření iontů. 0 ’ a O2” , které umožňují spálení sazí, usaze ných n filtru při relativně nízkých teplotách 300° C a nožších.

Provedení podle obr. 4 odlišuje se od provedení podle obr. 3 pouze tím, že stěny 10£, probíhající ve směru Í-Q2 pole jsou kratší, než je normální vzdálenost x spojovacích bodů. 104.

Tím se dostane sice oproti provedeni podle obr. 3 při jinak stejných rozměrech, menší geometrický čini tel tvaru /2 , avšak uvnitř každého kanálu 3^a se dosáhne dalekosáhle homogeního elektrického pole. To závisí v podstatě od volby úhlu, který svírají stěny 106', 106 '', lOó^JJ» 10653 s rovinou, stojící kolmo ke směru pole a od specifického odporu materiálu keramického tělesa ^6.

V obr. 5a až 5d znázorněné varianty směřují v podstatě na prodloužení proudových drah pomocí úsekovitého vedení stěn, určujícídí výšku kanálů 36a v úhlu ke 3měru 102 pole.

V obr. 5a jsou znázorněny dvě varianty vytvoření stěn určujících vzdálenost kolmo ke směru pole. Přitom probíhá gtěna 21 v podstatě hadovitě a vykazuje tím úseky, probíhající kolmo ke směru 1Θ2 pole, jak lze snadno seznat.

Stěna £2 je naproti tomu jednoduše zalomena a má střední část, probíhající kolmo ke směru 102 pole.

U obou provedení stěn _^1, 22 j® břeba jejich délku, jak je zřejmé v průřezu, vžiti v úvahu při výpočtu činitele tvaru.

U provedení podle obr. 5b je stěna 53 rozdělena po úsecích ve dvě paralelně probíhající ramena 52» 22« Délka a stěny 23» která se bere v úvahu při výpočtu činitele tvaru β , vypočte se přitom podle rovnice *' + 9 _a » e +-------2

Přitom se předpokládá, že různé úseky stěny 23 ®ajstejnou tlouštku d a úseky stěny 23^» bahnoucí se po obou stranách úseku 52.' jsou stejně dlouhé.

obr. 5c je rovněž znázorněna stěna 52» která je úsekovitě rozštěpena v paralelní větve 233» 3§íí» přičemž k tomuto úseku jsou v sérii zařazeny dva další úseky 231» 332u

U takovéto 3těny 23 vypočítá se délka a, kterou je třeba dosadit do rovnice pro činitel tvaru β , podle rovnice:

f + 2 . h a « j + k + —------------2 přitom se předpokládá, že stěny mají stejnou tlouštku d a části 521λ 522 stěny jsou symetrické k částem 522» 552· Jinak by se musely reciproční hodnoty délek částí -521^ 5^2 stěny sečíst s částmi 552» 225 stěny a 3 této hodnoty vypočítat náhradní délku pro úsek, ležící mezi částmi 551» 552 stěny, podobně jako se z jistu je ná hradní odpor paralelně zapojených odporů, a k ní pak připočítat délky jak pro zjištění celkové délky a proudové dráhy.

• U v podstatě hadovitě probíhajících stěn a 56 je třeba, stejně jako u stěny 52 a 51 ρο<ϋθ bbr. 5a dosadit do výpočtu činitele tvaru Zf , střední délku těchto stěn.

Stejné platí také pokud se týká stěn 52 ^a 22 P° dle obr. 5ů, přičemž posledně uvedená stěna probíhá me androvitě.

Pro dosažení dostačující autoionisace nebo nábojového sršení uvnitř kanálů je také podstatný odpor proudových drah vytvářejících se v keramickém tělese J6.

Aby se při dostatečně nízké spotřebě energie za jistilo dalekosáhlé odlučováni a spalování částečk sazí z proudu výfukového plynu, je podstatné, aby charakteristické Čís&o S, vycházející z následující rovnice

8 v činilo nejméně 10', výhodně nejméně 10 , přičemž znamená specifický elektrický odpor keramického mate riálu při 600° 0 vťcm, /3 geometrický činitel tvaru a d šířku, resp. tlouštku 3těn v cm, oddělujících ka nály 56a. Geometrický činitel tvaru /3 se dostane z následujícího vztahu:

/í = -i20 přičemž 1 je délka proudové dráhy,vytvářející 3e na základě napětí na vysokonapěizových elektrodách a konečnéhe specifického odporu keramického materiálu, mezi dvěna navzájem odvrácenými spojovacími hody 104, 104j stěn určujících výšku kanálů ve směru 102 pole a které s ostatními stěnami ohraničují kanál 3_6 a, přičemž výhodně tyto stěny lOé jsou v podstatě kolmé ke směru pole.Stěny ££ rozštěpené úsekovitš ve více ramen 52» představují z hlediska odporu paralelní zapojení a jejich odpory je třeba vžiti v úvahu a dosaditi do rovnice ostatní stěnu o délce, odpovídající náhradnímu odporu ramen, x znamená normální vzdálenost spojovacích bodů 104' měřenou ve směru pole.

Claims (15)

1. PATENTOVÁ NÁROK!

   1. Způsob čištění výfukových, plynů, zejména Dieselových motorů, u kterého se výfuková plyny vedou kanály keramického tělesa, ve kterých se vytvoří elektrické pole v podstatě kolmo ke směru proudění, vyznačující se tÍÉ, že v kanálech keramického tělesa se vysokým elek trrickým polem vytvoří volné elektrony, vysoké elektrické pole urychluje elektrony ve směru stěny kanálu , volbou nepatrných rozměrů kanálů zůstávají elektrony volné a u částic sazí, usazených, na stěnách kanálů se volnými elektrony a také elektrony, uloženými na kyslíku, se zavede oxidace.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že částice sazí^jgbSfazené ve výfukovém plynu se před vstupem do kanálů/keramického tělesa /36/ záporně nabijí výbojovou elektrodou /2/.
3. 3. Způsob podle některého z bodů 1 až 2, vyznaču jící se tím, že výfukové plyny se nejdříve vedou ionisačním kanálem /37/ a potom odlučovacími kanály /36a/.
4. 4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3» vyznačující se tím, že intenzita elektrických polí v kaná lech /36a/ se nastaví mezi 100 a 1000 V/mm, výhodně mezi 200 a 500 V/mm.
5. 5. Zařízení pro čištění výfukových plynů podle způsobu podle některého z nároků 1 až h,-s keramickým tělesem 3 kanály, protékatelnými výfukovým plynem, s elektrodami pro vytváření elektrického pole,které prostupuje keramické těleso a je orientované kolmo k ose kanálů, vyznačující se tím, že intenzita elektrického pole v kanálech /36a/ je mezi 100 a 1000 7/mm, výhod ně mezi 200 a 500 V/mm a charakteristické číslo E,které je dané geometrickým průřezem kanálů /36a/ a spe cifickým elektrickým odporem materiálu keramického tě lesa /36/ a které, odpovídá vztahu f · &

   ---3-je nejméně 10? J2. , výhodně nejméně 10^-/Ί- , přitom, j? představuje specifický elektrický odpor keramic kého materiálu při 600° 0 v cm, /3 geometrický činitel tvaru a d šířku, resp. tlouštku kanály /36 a/ oddělujích stěn v cm a geometrický činitel tvaru se dostane z následujícího vztahu:

   x přičemž 1 představuje průměrnou délku proudové dráhy vytvořené v keramickém materiálu mezi elektrodami /2/ a x vzdálenost mezi elektrodami /2/.
6. 6. Zařízení podle nároku 5» se zařízením pro elek trostatické odlučování částeček sazí, zejména z Dieac lových výfukových plynů, u kterého jsou paralelně ke směru proudění a v podstatě taká navzájem uspořádány vysokonapětové elektrody, vyznačující se tím, že vysokonapětové elektrody /2/ dosedají na keramická těleso /36/, uspořádané mezi nimi, která má oboustranně otevřené kanály /36 a/ probíhající: ' v jeho podélném směru a při pohledu ve směru průřezu keramického tělesa /36/ je délka stěn kanálů /36a/ mezi dvěma navzájem odvrá spojovacími body/104/ 3těn /10$/, určujících výšku kanálu /36a/ ve směru elektrického pole, vytvořeného vysokonapěfovými elektrodami /2/, spolu s ostatními stěnami /106/ ohraničujících stejný kanál /36a/, větší, nežli ve směru pole měřená normální vzdálenost těchto spojovacích bodů /10^/ navzájem od sebe, přičemž in tenzita elektrického pole je při pokojové teplotě v této oblasti 10 až 20 kV/em.
7. 7. Zařízení podle nároku $ nebo 6, vyznačující se tím, že stěny /6', 6, 6 ', 6^/ uspořádané mezi,ve smě ru pole,navzájem sousedními řadami kanálů /36^/, pro bíhají klikatě, přičemž úseky stěny /6', 6f}6, 6^/ ohraničující vždy jeden navzájem proti sobě ležící ka — nál /36a/, jsou proti kolmo ke směru pole stojící rovině nebo válcové rovině, protiběžně skloněny.
8. 8. Zařízení podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se H?ím, že stěny /$1 až 58/ keramického tělesa /36/, které určují výšku kanálů /36a/ měřenou ve 3měru po le, probíhají úsekovitě v úhlu ke směru /102/ pole.
9. 9. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím,že stěny /$8/ určující výšku kanálů /36a/ jsou vytvořeny meandrovitě, nebo jsou vytvořeny v podstatě v hadovitém tvaru.
10. 10. Zařízení podle některého z nároků 5 až 8, vyznačující se tím, že krmně kanálů, vytvořených ja ko odlučovací kanály /36a/ je uspořádán nejméně jeden oboustranně otevřený ionisační kanál /37/·
11. 11. Zařízení podle nároku 10, vyznačující se tím, že ionisační kanál /37/ je v podstatě uspořádán paralelně s odlučovacími kanály /36a/.
12. 12. Zařízení podle některého z nároků 10 až 11, vyznačující se tím, že ' keramické těleso je vytvořeno v podstatě ve válcovitém tvaru, přičemž ionisační kanál /37/ j® uspořádán v oblasti osy válce a odlučovací kanály /36a/ jsou uspořádány kolem ionisačního kanálu /37/.
13. 13. Zařízení podle některého z bodů 10 až 12, vyznačující se tím, že stěny odlučovacích kanálů /36a/ jsou opatřeny vrstvou katalyzátoru, který pod póruje oxidaci uhlovodíků.
14. 14. Zařízení podle některého z nároků 10 až 12, vyznačující se tím, že keramické těleso je tvořeno nejméně dvěma seskám i, které jsou uspořádány kolmo ke směru pole a že ánály sestávají z meziprostorů mami deskami.
15. 15. Zařízení podle některého z nároků. 5 až 14, vyznačující 3e tím, že vnitřní stěny kanálů. /36a/ ma jí povrchovou drsnost nejméně 1 /im, výhodně více nežli 2 /dm.