DE102004062677A1 - Device for cleaning and separation of particles of exhaust gases of internal combustion engine, in particular large marine diesel engine has pipes which are pushed against each other to form at least two tubular bodies - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen zur Abscheidung von Partikeln aus Abgas, insbesondere bei großen Schiffsdieselmotoren.The The present invention relates to a device for cleaning Exhaust gases from internal combustion engines for the separation of particles from Exhaust gas, especially at large Marine diesel engines.
Eines der Hauptprobleme, das mit der Entwicklung unter Verwendung von Verbrennungsmotoren verknüpft ist, ist die schädliche Abgasemission aus solchen Motoren. Zwei der schädlichsten Materialen, insbesondere im Fall von Dieselmotoren, sind Feststoffteilchen, insbesondere Kohlenstoff und Stickoxide (NOx). Zunehmend strenge Emissionskontrollbestimmungen zwingen die Hersteller von Verbrennungsmotoren und Fahrzeugen wirksamere Wege für die Entfernung dieser Materialen, insbesondere aus den Abgasemissionen von Verbrennungsmotoren zu finden.One of the main problems associated with development using internal combustion engines is the harmful exhaust emissions from such engines. Two of the most harmful materials, especially in the case of diesel engines, are particulates, especially carbon and nitrogen oxides (NO x ). Increasingly stringent emission control regulations are forcing manufacturers of internal combustion engines and vehicles to find more effective ways of removing these materials, particularly from the exhaust emissions of internal combustion engines.
Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass eine Anzahl von Techniken, die die Situation hinsichtlich einer der obigen Bestandteile der Abgasemissionen von Verbrennungsmotoren verbessern, dazu neigen, die Situation hinsichtlich der anderen Komponenten zu verschlechtern. Eine Vielzahl von Systemen für die Zurückhaltung von Feststoffteilchenemissionen aus Verbrennungsmotorabgasen wurden untersucht, insbesondere hinsichtlich der Bereitstellung solcher Zurückhaltevorrichtung für Feststoffemissionen, die regeneriert werden können, wenn sie mit Feststoffteilchenmaterial gesättigt sind.It has shown in practice that a number of techniques the situation with regard to one of the above components of Improve exhaust emissions of internal combustion engines, tend to Situation with regard to the other components. A variety of systems for the restraint particulate emissions from engine exhaust gases examined, in particular with regard to the provision of such retention device for solid emissions, which can be regenerated, when saturated with particulate matter.
Beispiele
solcher Filter für
Dieselabgasteilchen können
in der europäischen
Patentanmeldung
In
all diesen Fällen
werden die Feststoffteilchen aus den Dieselabgasen durch einfaches
physikalisches Zurückhalten
bzw. Festhalten der Feststoffteilchen in den Zwischenräumen eines
porösen, üblicherweise
keramischen Filterkörpers
entfernt, welche dann durch Erwärmen
des Filterkörpers
auf eine Temperatur, bei der die zurückgehaltenen Dieselabgasteilchen
verbrannt werden, regeneriert wird. In den meisten Fällen handelt
es sich um einen monolithischen Filterkörper und gemäß der
Das GB-Patent 2 274 412 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Entfernung von Feststoffteilchen und anderen Schadstoffen aus Abgasen von Verbrennungsmotoren, wobei die Abgase durch ein Bett von geladenen Pellets aus einem Material, bevorzugt ein ferro-elektrisches Material mit hoher Dielektrizitätskonstante geleitet werden. Zusätzlich zu der Entfernung von Feststoffteilchen durch Oxidation, insbesondere Oxidation durch elektrische Ladung wird die Reduktion von NOx-Gasen zu Stickstoff durch die Verwendung von Pellets offenbart, die daran angepasst sind, die NOx-Reduktion zu katalysieren. Dies erfolgt zum Beispiel durch die Verwendung von Barium-Titanat als ferro-elektrisches Material für die Pellets.GB Patent 2,274,412 discloses a method and apparatus for removing particulate matter and other pollutants from exhaust gases of internal combustion engines wherein the exhaust gases are passed through a bed of charged pellets of a material, preferably a high dielectric constant ferroelectric material , In addition to removal of particulates by oxidation, particularly oxidation by electrical charge, the reduction of NO x gases to nitrogen is disclosed by the use of pellets adapted to catalyze NO x reduction. This is done, for example, by the use of barium titanate as the ferroelectric material for the pellets.
Das US-Patent 5,284,556 offenbart die Entfernung von Kohlenwasserstoffen aus Abgasemissionen von Verbrennungsmotoren. Allerdings ist das verwendete Verfahren ein reines Dissoziatiationsverfahren in einer elektrischen Entladung vom sogenannten „dunklen" bzw. „stillen" Typ, d. h. einer Entladung, die zwischen zwei Elektroden stattfindet, von denen zumindest eine isoliert ist. Die beschriebene Vorrichtung ist eine offene Entladungskammer und nicht eine gepackte Bettvorrichtung, wie sie üblicherweise nach dem Stand der Technik benutzt wird.The U.S. Patent 5,284,556 discloses the removal of hydrocarbons from exhaust emissions from internal combustion engines. However, that is used Process a pure dissociation process in an electrical Discharge of the so-called "dark" or "silent" type, d. H. one Discharge that takes place between two electrodes, of which at least one is isolated. The device described is an open one Discharge chamber and not a packed bed device, as they usually is used in the prior art.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Dieselrußfilters mit einem geringen Druckverlust, der bei Abgastemperaturen bis 500° C eingesetzt werden kann, der keine Zusatzstoffe zum Kraftstoff des Motors erfordert und mit einfachen technischen Mitteln abgereinigt, d. h. regeneriert werden kann.task The invention is the provision of a diesel soot filter with a low Pressure loss, which can be used at exhaust gas temperatures up to 500 ° C, the No additives required to fuel the engine and with simple cleaned by technical means, d. H. can be regenerated.
Erfindungsgemäß besteht die Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen zur Abscheidung von Partikeln aus Abgas aus miteinander korrespondierenden Rohren, wobei mindestens zwei Paare von mindestens zwei rohrförmigen Körpern mit unterschiedlichen Durchmessern so gegeneinander ineinander geschoben sind, dass die jeweiligen Außenflächen der einzelnen rohrförmigen Körper annähernd gleichmäßig voneinander beabstandet sind, wobei Rohre eines Paares mit Rohren mindestens eines weit- ren Paares abwechselnd angeordnet sind.According to the invention the device for cleaning exhaust gases from internal combustion engines for the separation of particles of exhaust gas from each other Tubes, wherein at least two pairs of at least two tubular bodies with different diameters so against each other pushed together are that the respective outer surfaces of the single tubular body nearly evenly spaced spaced, with tubes of a pair with tubes at least of a further pair are arranged alternately.
Die so gewählte Rohr-in-Rohr-Anordnung gewährt gegenüber den bisherigen flächenförmigen Aufbauten vor allem den Vorteil, dass sie einen sicheren und stabilen Betrieb gewährleisten, da ein Verziehen der Rohre bei den hohen Abgastemperaturen ausgeschlossen wird.The so chosen Pipe-in-pipe arrangement granted across from the previous sheet-like structures especially the advantage of having a safe and stable operation guarantee, because warping of the pipes at high exhaust gas temperatures excluded becomes.
Ineinander gesteckte Einzelrohre bilden ein Rohrpaket. Zwei Rohrpakete, die gegeneinander gleichmäßig beabstandet ineinander geschoben werden, bilden ein Filterpaket, wobei das eine Rohrpaket ein Kollektor-Rohrpaket und das andere Rohrpaket ein Ionisator-Rohrpaket ist. Das Ionisator-Rohrpaket wird komplett in das Kollektor-Rohrpaket eingeschoben, wobei jedes dieser Pakete mindestens an einem Ende zentrierende Abstandhalter und Arretierungen zur Befestigung der Rohre aufweist. Der Abstand zwischen den Einzelrohren innerhalb des Filterpaketes beträgt vorzugsweise 7 bis 10 mm, demzufolge beträgt der Rohrabstand der Einzelrohre untereinander im Kollektor-Rohrpaket und im Ioniator-Rohrpaket jeweils 15 bis 20 mm.Into each other plugged individual tubes form a tube package. Two tube packages, which are pushed into each other evenly spaced against each other, form a filter pack, wherein the one tube package is a collector tube package and the other tube package is an ionizer tube package. The ionizer tube package is fully inserted into the collector tube package, with each of these packages centering at least at one end spacers and detents having for fastening the tubes. The distance between the individual tubes within the filter pack is preferably 7 to 10 mm, therefore, the tube spacing of the individual tubes in each case in the collector tube package and in the ionizer tube package is 15 to 20 mm.
Es liegt im Bereich der Erfindung, je nach erforderlicher Stabilität innerhalb des Filterpaketes und Querschnittes der einzelnen Rohre im Filterpaket, die Einzelrohre in Endmontagestellung an beiden Rohrenden zu arretieren und mit Abstandhaltern zu versehen.It is within the scope of the invention, depending on the required stability within the filter package and cross-section of the individual tubes in the filter pack, to lock the individual pipes in final assembly position at both pipe ends and to be provided with spacers.
Abgasrichtung wird vor dem erfindungsgemäßen Filterpaket eine Vorrichtung zur Vorionisierung angeordnet. Diese Vorrichtung besteht vorzugsweise aus schmalen Ringen mit der Querschnittsgeometrie der Einzelrohre und ist in Abgasrichtung vor dem Filterpaket mit elektrischen Kontakten versehen. In dem Vorionisator erfolgt schon eine teilweise Aufladung der Abgaspartikel, wobei die Rußpartikel im Filterpaket durch die Einzelröhren des Ionisator-Rohrpaketes vollständig elektrisch aufgeladen werden und sich an den Einzel rohren des Kollektor-Rohrpaketes absetzen. Die elektrische Kontaktierung der Einzelrohre des Kollektor-Rohrpaketes und des Ionisator-Rohrpaketes erfolgt an den Enden der Einzelrohre mittels Steck- oder Schleiskontakte. exhaust direction is in front of the filter package according to the invention arranged a device for preionization. This device preferably consists of narrow rings with the cross-sectional geometry the single tubes and is in the exhaust gas direction in front of the filter pack with provided electrical contacts. In the Vorionisator done already a partial charge of the exhaust particles, wherein the soot particles in the filter pack through the single tubes of the ionizer tube package completely be electrically charged and to the individual tubes of the collector tube package drop. The electrical contacting of the individual tubes of the collector tube package and the ionizer tube package takes place at the ends of the individual tubes by plug or wear contacts.
Das Filterpaket kann gemäß der Erfindung in ausklappbaren Halbschalen angeordnet sein. Dies ist zweckmäßig, um das Filterpaket zu reinigen, indem das Ionisator-Rohrpaket aus dem Kollektor-Rohrpaket gezogen wird. Die auseinandergezogenen Rohrpakete werden mittels Druck- oder Saugluft oder mittels rotierender Bürsten gereinigt. Zu Reinigungszwecken ist es aber auch vorgesehen, ein komplettes Filterpaket gegen ein zweites Filterpaket auszutauschen. Dazu sind in Abgasrichtung parallel zueinander zwei oder mehrere Filterpakete nebeneinander angeordnet, die vorzugsweise mittels Excenter- oder Pendelhalterung verschwenkbar sind, so dass eine praktisch ununterbrochene Filterung des Abgasstromes erfolgt, indem ein gereinigter Filter mit geringem Aufwand gegen einen verschmutzten Filter ausgetauscht werden kann.The Filter package can according to the invention be arranged in fold-out half shells. This is appropriate to clean the filter pack by removing the ionizer tube pack from the collector tube pack is pulled. The exploded tube packages are by means of Pressure or suction air or cleaned by means of rotating brushes. For cleaning purposes But it is also intended, a complete filter package against replace second filter package. These are in the exhaust gas direction parallel to each other two or more filter packages arranged side by side, preferably can be pivoted by means of eccentric or pendulum holder, so that a practically uninterrupted filtering of the exhaust gas flow takes place, by a cleaned filter with little effort against a polluted Filter can be replaced.
Wird beispielsweise ein Filterpaket, wie oben beschrieben, in das Abgasrohr eines Schiffsdieselmotors eingebaut, so wird der Abgasstrom durch die in Abgasrichtung liegenden Einzelröhren nicht gebremst und es kommt zu keiner Beeinträchtigung der Motorleistung. Ein eventueller Filterausfall stört den weiteren Motorbetrieb nicht, da die Abgase frei ausströmen können. Die Filterflächen können ohne großen Platzbedarf dem runden oder ovalen Querschnitt des Schornsteinrohres angepasst werden. Je nach Durchmesser des Abgasrohres eines Schiffsdieselmotors können mehrere Filterpakete hintereinander im Abgasrohr angeordnet werden. Es ist auch denkbar, den Querschnitt eines Abgasrohres eines Schiffsdieselmotors geringfügig zu erweitern und eine entsprechende Vielzahl von Einzelrohren des Kollektor-Rohrpaketes und des Ionisator-Rohrpaketes anzuordnen. Die Einzelrohrlänge wird, wenn nicht mit zusätzlichen Abstandhaltern also an beiden Rohrenden gearbeitet wird, etwa begrenzt sein auf ca. 500 mm. Diese Einzelrohrlänge von ca. 500 mm ist erstrebenswert, um nicht zusätzliche Abstandhalter anzubringen, damit nicht zusätzliche Verwirbelungen innerhalb des Abgasstromes auftreten. Insgesamt gewährleistet die Erfindung eine gleichmäßige Beladung der Rohrflächen des Kollektor-Rohrpaketes.Becomes For example, a filter pack, as described above, in the exhaust pipe built a marine diesel engine, the exhaust gas flow through the lying in the exhaust direction single tubes not braked and it comes to no impairment the engine power. A possible filter failure interferes with the other Engine operation not, because the exhaust gases can flow freely. The filter surfaces can without huge Required space for the round or oval cross-section of the chimney pipe be adjusted. Depending on the diameter of the exhaust pipe of a marine diesel engine can several filter packages are arranged one behind the other in the exhaust pipe. It is also conceivable, the cross section of an exhaust pipe of a marine diesel engine slight to expand and a corresponding plurality of individual tubes of the collector tube package and the ionizer tube package to arrange. The single pipe length becomes, if not with additional Spacers so worked on both pipe ends, such as limited be at about 500 mm. This single tube length of about 500 mm is desirable, not additional To install spacers so as not to create additional eddies within the exhaust stream occur. Overall, the invention ensures a uniform loading the pipe surfaces of the collector tube package.
Die Merkmale der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich al lein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen schutzfähige Ausführungen darstellen, für die hier Schutz beansprucht wird.The Features of the invention except go out the claims also apparent from the description and the drawing, wherein the individual Features for each Al one or more in the form of sub-combinations protectable versions represent, for which claims protection here.
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden
näher erläutert. In
der zugehörigen
Zeichnung zeigt:
An
Hand der schematischen Darstellung in
Die
Beabstandung der Einzelrohre (a, b, c, d) erfolgt durch Abstandhalter
und an sich bekannte Arretierungsmittel, die an der Stirnseite nach
In
Abgasrichtung ist vor dem erfindungsgemäßen Filterpaket eine Vorrichtung
zur Vorionisierung angeordnet. Diese bspw. aus schmalen Ringen bestehende
Vorrichtung entspricht der Querschnittsgeometrie der Einzelrohre
des Filterpaktes und hat die Aufgabe, die Rußpartikel im Abgasstrom schon teilweise
elektrisch aufzuladen. Die teilweise geladenen Partikel erhalten
durch die mit elektrischem Anschluss versehenen Einzelröhren (A,
B, C, D) des Ionisator-Rohrpaketes eine vollständige elektrische Aufladung
und setzen sich an den Einzelrohren (a, b, c, d) des Kollektor-Rohrpaketes
Wird ein so aufgebautes Filterpaket in ein Abgasrohr eingebaut, so ist vorgesehen, das Abgasrohr z. B. einen Schiffsschornstein, seitlich mit Klappen zu versehen, so dass ein Filterpaket herausschwenkbar ist. Dazu wird gemäß der Erfindung zweckmäßigerweise ein zweites oder drittes Filterpaket in gleicher Höhenlage des ersten Filterpaketes am Abgasrohr angeordnet, um nach Herausschwenken eine gefüllten Filterpaketes dieses mittels Excenter oder Pendelhalterung in den Abgasstrom einzuschwenken.Becomes a so constructed filter pack installed in an exhaust pipe, so is provided, the exhaust pipe z. B. a ship's chimney, laterally provided with flaps, so that a filter pack swung out is. For this purpose, according to the invention expediently a second or third filter package at the same altitude of the first filter pack arranged on the exhaust pipe to swing out after a filled one Filter package this by means of eccentric or pendulum mount in the Turn exhaust gas flow.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102004062677A DE102004062677A1 (en) | 2004-12-21 | 2004-12-21 | Device for cleaning and separation of particles of exhaust gases of internal combustion engine, in particular large marine diesel engine has pipes which are pushed against each other to form at least two tubular bodies |
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WO2011026602A1 (en) * | 2009-09-01 | 2011-03-10 | Johnson Matthey Catalysts (Germany) Gmbh | Combustion system and method for cleaning a catalytic converter installed in an exhaust duct of a combustion system |
-
2004
- 2004-12-21 DE DE102004062677A patent/DE102004062677A1/en not_active Ceased
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2011026602A1 (en) * | 2009-09-01 | 2011-03-10 | Johnson Matthey Catalysts (Germany) Gmbh | Combustion system and method for cleaning a catalytic converter installed in an exhaust duct of a combustion system |
US9206718B2 (en) | 2009-09-01 | 2015-12-08 | Johnson Matthey Catalysts (Germany) Gmbh | Combustion system and method for cleaning a catalytic converter installed in an exhaust duct of a combustion system |
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