DE102008004684A1

DE102008004684A1 - Vorrichtung zur Behandlung von Abgas mit Spurenemission

Info

Publication number: DE102008004684A1
Application number: DE102008004684A
Authority: DE
Inventors: Yuguang Guangzhou Zhang
Original assignee: Zhang Zhongqiang Guangzhou
Current assignee: Zhang Zhongqiang Guangzhou
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2008-01-16
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2028-01-17
Also published as: US20080178583A1; GB2446284A; FR2911909A1; WO2008083529A1; CN101053754A; KR101083879B1; GB2446283A; KR20080071477A; DE102008004684B4; AU2008200373A1; GB0801654D0; CA2614729A1; AU2008200373B2; US7857095B2; GB0801646D0

Abstract

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Art von Abgasbehandlungsvorrichtung mit Spurenemission, die aus der Behandlung von Abgas resultiert. Die Vorrichtung enthält einen Behälter mit nur einer Einlassöffnung. Ein Austauschabschnitt von zumindest zwei Stufen in Sequenz ist im Inneren des Behälters nach dem Einlass für das Abgas vorgesehen, zwischen zwei Stufen ist eine Gaskammer im Verbindungsbereich angeordnet. Die Gasaustauschkammer in der ersten Stufe des Austauschabschnitts hat eine Durchgangsöffnung, die zur Umgebung führt. Mit diesem Aufbau wird beim Eindringen in den Austauschabschnitt Abgas nach innen abgespritzt und bewirkt eine sehr starke Verwirbelung, was dazu führt, dass ein Vakuum in der Gaskammer entsteht und Luft mit Sauerstoff von der Umgebung in die Gaskammer über die Durchgangsöffnung zur Umgebung gesaugt wird. Gebildetes Hochdruckgas wird in starkem Maß mit brennbarem Gt, und das verbleibende Abgas wird in die nächste Austauschstufe mit einer Umwälzung bei hoher Geschwindigkeit, die bei dem Abgas auftritt, und Momententransfer transferiert. Je höher der Unterdruck ist, desto mehr Gas wird verbraucht. Auf diese Weise wird das Abgas behandelt und es entsteht lediglich eine Spurenemission im ausgepufften Abgas, wenn nicht gar keine Emission mehr.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Einrichtungen zum Vermeiden und Bekämpfen der Verschmutzung durch Abgas, insbesondere eine Abgasbehandlungsvorrichtung mit Emission von geringen Verschmutzungsspuren.
Stand der Technik
Es gibt im Stand der Technik viele Arten für die Vermeidung und Bekämpfung der Verschmutzung von Abgas, wie z. B. für die Behandlung eines Abgases von Kraftfahrzeugen usw. Einige Techniken beruhen auf einer Kombination von Kraftstoff und Batterie zum Reduzieren der Emission und Verschmutzung, wobei jedoch Techniken zur Entsorgung von verwendeten Batterien in einem unzureichenden Reifegrad sind, so dass Sekundärverschmutzung resultieren kann. Einige Techniken beruhen auf elektrischer Einspritzung bzw. Entladung in Verbindung mit ternären katalytischen Reinigern, was derzeit als wichtiges Mittel dient, das die chinesische Regierung tatkräftig zum Kontrollieren von Abgas von Motorfahrzeugen vorantreibt. Dieser ternäre katalytische Reiniger bzw. Katalysator ist eigentlich ein Außenreiniger, der drei metallische Elemente, d. h. Platin, Rhodium und Palladium, in einer Wabenstruktur zur Absorption enthält. Wenn die Temperatur des Motors von Motorfahrzeugen während des Betriebs mit hoher Geschwindigkeit bis zu 700 bis 800°C erreicht, dann tritt bei diesen drei Elementen eine chemische Reaktion auf und sie absorbieren und reinigen effektiv Abgase von Kraftfahrzeugen, so dass sie den Anteil von CO, HC und NOX im Abgas reduzieren und dazu führen, dass das Abgas relevante nationale Standards bezüglich der Emission erreicht. Da der ternäre katalytische Reiniger nur ein Außenreiniger ist, hat die Steuerung des Luft/Kraftstoffverhältnisses und die Situation der Kraftstoffumsetzung in Motoren einen großen Einfluss auf seinen gewöhnlichen Betrieb, und er ist weiterhin abhängig vom Leerlaufkraftstoffverbrauch des Motors. Falls die Elektroeinspritzungsanlage eine Störung aufweist, wie z. B. einen beschädigten Sauerstoffsensor, Steuerschalter und/oder des Luftzugabeventils, wird der zugehörige ternäre katalytische Reiniger bald versagen und kann die für ihn vorgesehene Funktion nicht durchführen. Zusätzlich ist es leicht möglich, dass die Wabenstruktur des ternären katalytischen Reinigers verstopft und in den Sättigungszustand gerät, was den Verlust ihrer Reinigungsfähigkeit zur Folge hat. Dies führt dann zur Notwendigkeit eines häufigen Austausches des Reinigers, so dass die Betriebskosten zunehmen (im Allgemeinen ist die normale Betriebsdauer auf einen Zeitraum von innerhalb 90 Tagen begrenzt). Der ternäre katalytische Reiniger kann außerdem nur dazu beitragen, Verschmutzung aus dem Abgas von Kraftfahrzeugen zu reduzieren, wobei er jedoch das Abgas nicht eliminieren kann.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Art von Vorrichtung mit einer Emission von Spuren zur Behandlung von Abgas vorzusehen, die die Emission von Abgas merklich reduzieren kann.
Diese Aufgabe wird mit einer Abgasbehandlungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erricht. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Insbesondere wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Erfindung eine Vorrichtung mit Spurenemission zur Behandlung von Abgas vorsieht, die einen Behälter mit Öffnungen als Einlass ausschließlich ist. Ein Austauschabschnitt, der aus zumindest zwei Stufen besteht, ist im Inneren des Behälters nach dem Einlass des Abgases vorgesehen, wobei jede dieser Stufen mit mindestens einer Strahl- bzw. Einspritzöffnung und einer zugehörigen Diffusionsöffnung versehen ist, und eine Gasaustauschkammer ist zwischen der Strahl- und Einspritzöffnung und einer Diffusionsöffnung vorgesehen, die die Strahl- und Einspritzöffnung und die Diffusionsöffnung wechselseitig verbindet; eine Durchgangsöffnung zur Umgebung ist an der Austauschkammer der ersten Stufe des Austauschabschnitts vorgesehen, eine Gasmischungskammer ist an jedem Verbindungsteil zwischen zwei nachfolgenden Stufen des Austauschabschnitts vorgesehen. Eine Auspuffleitung ist mit der Gasmischungskammer der letzten Stufe des Austauschabschnitts verbunden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass bei der vorliegenden Abgasbehandlungsvorrichtung mit Spurenemission zwischen den Gasaustauschkammern vom dritten bis zum letzten Austauschabschnitt oder zwischen den Gasaustauschkammern und der entsprechenden Gasmischungskammer Unterdruckleitungen angebracht und miteinander verbunden sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform für diese Erfindung hat bei der Abgasbehandlungsvorrichtung mit Spurenemission laminare Strömungsöffnungen statt Strahllöchern im Austauschabschnitt.
Mit dieser Konfiguration empfängt die Vorrichtung durch ihren Einlass Abgas mit einem bestimmten Druck, das in den Austauschabschnitt eintritt und nach innen abgestrahlt bzw. abgespritzt wird. Dieses Strahlgas bewirkt eine sehr starke Verwirbelungswirkung und bewirkt dadurch, dass in der Gaskammer ein Vakuum entsteht und Luft mit Sauerstoff in die Kammer von der Umgebung über die Durchgangsöffnung zur Umgebung eingesaugt wird. Brennbares Gas in diesem gemischten Gas mit hohem Druck brennt in starker Maß in der nächsten Gaskammer und eine brennbare und schädliche Substanz wird beim Verbrennen zersetzt bzw. aufgelöst. Das übriggebliebene Abgas wird in die nächste Stufe des Austauschabschnitts überführt. Beim Eintritt in die nächste Stufe des Austauschabschnitts wälzt sich das Abgas mit hoher Geschwindigkeit aufgrund des negativen Drucks in der Gaskammer um und unter der Rückführungswirkung der Unterdrucköffnungen werden negative Energie, die durch den Unterdruck erzeugt wird, und Betriebsenergie des Abgases ausgeglichen, was zu einem sehr starken Rollen des Abgases führt. Dies ruft starke Zusammenstöße bzw. Kollisionen und Momententransfer hervor, d. h. „schwarze Löcher" von Gas. Je größer der Unterdruck ist, desto mehr Abgas wird verbraucht, und die Spurenmenge des verbleibenden nicht verbrauchten Gases wird über die Auspuffleitung ausgestoßen. Auf diese Weise wird die Verschmutzung von Abgas merklich verringert. Je höher der Unterdruck ist, desto mehr Gas wird verbraucht. Auf diese Weise wird das Abgas behandelt und nur eine Spurenemission, bis hin zu gar keiner Emission, des Abgases entsteht.
Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigt:
1 in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 in schematischer Darstellung eine Einspritzungsöffnung als Strahlloch in dieser Erfindung;
3 in schematischer Darstellung Öffnungen mit laminarer Strömung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A aus 1; und
5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B aus 1.
Ausführungsformen der Erfindung
Eine Ausführungsform der Abgasbehandlungsvorrichtungen mit Emission von Spuren, die aus der Behandlung des Abgases resultieren, ist in 1 bis 5 dargestellt. Sie weist einen Behälter mit lediglich einer Abgaseinführungsöffnung auf. Ein Austauschabschnitt 2, der aus zumindest dreizehn Stufen in Sequenz besteht, ist im Inneren des Behälters nach dem Einlass 1 für das Abgas angeordnet. Jede Stufe des Austauschabschnitts 2 ist mit zumindest einem Strahlloch 21 als Einspritzöffnung und einer entsprechenden Diffusionsöffnung 22 versehen, und eine Gasaustauschkammer 23 ist zwischen der Einspritzöffnung 21 und der Diffusionsöffnung 22 vorgesehen und verbindet diese beiden gegenseitig. Eine Durchgangsöffnung 24, die zur Umgebung führt, ist an Gasaustauschkammern 23 der ersten Stufe des Austauschabschnitts 2 vorgesehen. Eine Gasmischungskammer ist an jedem Verbindungsteil zwischen zwei sequentiellen Stufen des Austauschabschnitts 2 vorgesehen und verbindet die zwei Stufen. Eine Auspuffleitung 6 ist an die Gasmischungskammer 3 der letzten Stufe des Austauschabschnitts 2 angeschlossen. Eine Unterdruckleitung 5 ist zwischen der Gasaustauschkammer 23 der dritten Stufe und der Gasmischungskammer 3 der elften Stufe im Austauschabschnitt 2 vorgesehen und verbindet diese. Eine Unterdruckleitung 5 ist zwischen der Gasaustauschkammer 23 der achten Stufe und der Gasmischungskammer 3 der neunten Stufe vorgesehen und verbindet diese. Eine Unterdruckleitung 5 ist für jede der dritten bis siebten Stufe des Austauschabschnitts 2 zum Verbinden der Gasaustauschkammern 23 und ihren zugehörigen Mischungsgaskammern 3 vorgesehen. Strahlspritzöffnungen 21 der zweiten Stufe des Austauschabschnitts 2 können durch Öffnungen mit laminarer Strömung ersetzt werden.
Es ist möglich, dass in paralleler Verbindung eine Anzahl von Einheiten für die erste Stufe des Austauschabschnitts 2 vorgesehen sind und die n-te Stufe des Austauschabschnitts 2 an der Gasmischungskammer 3 zusammengeführt wird und/oder die Gasmischungskammer 3 bypassartig umgeht. Es gibt viele Varianten, die das Ziel des Verbrauchs von Abgas mit Spurenemission erreichen können.
Ein Prototyp dieser Erfindung wurde hergestellt und es wurde nur eine Spurenemission von Abgas beim Testen dieses Prototyps gefunden.

Claims

Abgasbehandlungsvorrichtung mit Spurenemission, enthaltend einen Behälter, der Öffnungen nur als Einlass aufweist, wobei ein Austauschabschnitt (2) im Inneren des Behälters nach dem Einlass (1) für das Abgas vorgesehen ist, der mindestens zwei Stufen enthält, von denen jede mit mindestens einer Einspritzöffnung (21) und einer zugehörigen Diffusionsöffnung (22) versehen ist, und wobei Gasaustauschkammern (23) zwischen der Einspritzöffnung (21) und der Diffusionsöffnung (22) vorgesehen sind und diese verbinden, eine Durchgangsöffnung (24), die zur Umgebung führt, an den Austauschkammern (23) der ersten Stufe des Austauschabschnitts (2) vorgesehen ist, eine Gasmischungskammer (3) an jedem Verbindungsteil zwischen zwei sequentiellen Stufen des Austauschabschnitts (2) vorgesehen ist, und eine Auspuffleitung (6) an der Gasmischungskammer (3) der letzten Stufe des Austauschabschnitts (2) vorgesehen ist.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei Unterdruckleitungen (5), die miteinander verbunden sind, zwischen Gasaustauschkammer (23) der Stufen ausgehend von der dritten bis zur letzten Stufe des Gasaustauschabschnitts (2) oder zwischen den Gasaustauschkammern (23) und den Gasmischungskammern (3) vorgesehen sind.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei Öffnungen mit laminarer Strömung oder Strahlöffnungen als Einspritzöffnungen (21) im Austauschabschnitt (2) verwendet werden.