DE102011012045B4

DE102011012045B4 - Abgaswäscher

Info

Publication number: DE102011012045B4
Application number: DE102011012045A
Authority: DE
Inventors: Thomas Porep
Original assignee: Porep GmbH
Current assignee: Porep GmbH
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2013-05-02
Anticipated expiration: 2031-02-23
Also published as: DE102011012045A1

Abstract

Abgaswäscher (10), insbesondere zur Rückführung des gewaschenen Abgases zu einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem eine Kammer ausbildenden Gehäuse (20), einem Einlass (30) für das zu waschende heiße Abgas und einem Auslass (40) für das gewaschene Abgas, wenigstens eine Düse (50) zum Einsprühen von Wasser in die Kammer und Mitteln zum Sammeln und Abführen des mit Schadstoffen aus dem Abgas beladenen Wassers, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Düse als Rotationsdüse (50) ausgebildet ist, deren Rotationsachse bei einem Abgaswäscher (10) mit einer im Wesentlichen quaderförmig ausgebildeten Kammer senkrecht zum im Abgaswäscher geführten Abgasstrom oder bei einem als Rohr ausgebildeten Abgaswäscher mit der Rohrachse fluchtend angeordnet ist und die einen ersten Abschnitt der Kammer vollständig mit einem Feinstnebel belegt, an dessen Partikel sich die Schadstoffe des sich dabei abkühlenden Abgases anhaften und die Kammer einen zweiten Abschnitt ausbildet, in dem Elemente (60b) vorgesehen sind, an dem der in dem ersten Abschnitt mit Schadstoffen...

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgaswäscher, der insbesondere zur Rückführung des gewaschenen Abgases zu einer Verbrennungskraftmaschine geeignet ist.
Derartige Abgaswäscher sind beispielsweise aus der DE 200 20 643 U1 und der CH 675 547 A5 bekannt – diese weisen ein Gehäuse auf, das eine Kammer ausbildet. Ein Einlass dient zum Einführen des zu waschenden heißen Abgases und einen Auslass für das gewaschene Abgas auf. Wenigstens eine Düse dient zum Einsprühen von Wasser in die Kammer. Weiter sind Mittel zum Sammeln und Abführen des mit Schadstoffen aus dem Abgas beladenen Wassers vorgesehen.
Die bekannten Abgaswäscher sind relativ groß.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, einen kompakten Abgaswäscher der genannten Art zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch das Vorsehen wenigstens einer Rotationsdüse, deren Rotationsachse senkrecht zum im Abgaswäscher geführten Abgasstrom angeordnet ist und die einen ersten Abschnitt der Kammer vollständig mit einem Feinstnebel belegt, an dessen Partikel sich die Schadstoffe des sich dabei abkühlenden Abgases anhaften. Die Kammer bildet einen zweiten Abschnitt aus, in dem Elemente vorgesehen sind, an dem der in dem ersten Abschnitt mit Schadstoffen des Abgases beladene Feinstnebel sich sammelt und abtropft.
Die wenigstens eine Düse ist als Rotationsdüse ausgebildet, wobei vorteilhaft eine Mehrzahl von Rotationsdüsen vorgesehen ist.
Dabei sind die Rotationsdüsen bei einem Abgaswäscher mit einer im Wesentlichen quaderförmig ausgebildeten Kammer so angeordnet, dass die Rotationsachse senkrecht zum im Abgaswäscher geführten Abgasstrom ausgerichtet ist – bevorzugt sind die Rotationsdüsen in den sich parallel zu dem Strom des Abgases verlaufenden Seitenwänden des Gehäuses angeordnet. Der Vorteil dieser Anordnung bei einem Abgaswäscher mit einem viereckig ausgebildeten Innenraum ist, dass der Sprühnebel in einer Ebene verteilt wird, in der der Abgasstrom durch den Abgaswäscher geführt wird. Bei einer etwas unterschiedlichen Ausrichtung der einzelnen Austrittsöffnungen der Rotationsdüse wird so ein Totraum, also ein Bereich, in den kein Sprühnebel gelangt, vermieden.
Alternativ kann der Abgaswäscher auch als einfaches Rohr ausgebildet sein. In diesem Fall ist die Rotationsachse der wenigstens einen Rotationsdüse mit der Rohrachse fluchtend ausgerichtet, sodass ein gleichmäßiger Sprühabstand von der Rotationsdüse zur Rohrwandung besteht.
In jedem Fall ist darauf zu achten, dass der auf die Innenwandung der Kammer wirkende Wasserdruck einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet, damit einerseits eine möglichst lange Verweildauer des Sprühnebels zum Kontaktieren des Abgases ermöglicht ist und andererseits eine Beschädigung des Abgaswäschers aufgrund zu hohen Wasserdrucks vermieden wird.
Die Elemente sind vorzugsweise als quer zur Richtung der Strömung der Abgase angeordnete, mit Durchtrittslöchern versehene Bleche ausgebildet.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung erläutert, die eine schematische Darstellung eines derartigen Abgaswäschers wiedergibt.
Der – insbesondere zur Rückführung eines Teils der Abgase einer Verbrennungskraftmaschine geeignete – Abgaswäscher 10 weist ein Gehäuse 20 auf, das eine Kammer ausbildet. Vorgesehen sind an der einen Stirnseite des Gehäuses ein Einlass 30 für das zu waschende heiße Abgas, an der anderen Stirnseite ist ein Auslass 40 für das gewaschene, abgekühlte Abgas vorgesehen. In einer der Seitenwände des Gehäuses sind bei dem darstellenden Ausführungsbeispiel drei Düsen 50 zum Einsprühen von Wasser in die Kammer vorgesehen, wobei diese Düsen als Rotationsdüsen ausgebildet sind (es hat sich gezeigt, dass mit Rotationsdüsen ein besonders feiner Wassernebel erstellt werden kann).
Die drei vorgesehenen Düsen belegen den ersten Abschnitt der Kammer vollständig mit einem derartigen Feinstnebel. Bei einem Kontakt der Partikel dieses Feinstnebels mit dem über den Einlass 30 eintretenden Abgas haften Schadstoffe des Abgases an den Partikeln des Feinstnebels an.
In dem ersten Abschnitt sind Elemente 60a, vorzugweise mit Löchern versehene Bleche, angeordnet, die den Abgasstrom verlangsamen und so die Verweildauer der Abgase in der Kammer erhöhen.
Die Kammer bildet weiter einen zweiten Abschnitt aus, in dem Elemente 60b vorgesehen sind, an dem der in dem ersten Abschnitt mit Schadstoffen des Abgases, mit dem sich die in dem ersten Abschnitt mit Schadstoffen des Abgases beladene Partikel des Feinstnebels sich sammeln. Dabei sind die Elemente 60b vorzugsweise als Lochbleche ausgebildet. Der Feinstnebel bildet so Tropfen, die als solche in einen Sumpf 70 gelangen, aus dem diese abgeführt und einer Reinigungseinrichtung zugeführt werden.
Es ist möglich, den Feinstnebel senkrecht auf das Abgas zu richten, es kann aber zur Erhöhung der Dauer des Kontaktes zwischen den Partikeln des Feinstnebels und dem Abgas sinnvoll sein, die Düsen 50 entsprechend auszurichten.
Die als Rotationsdüsen ausgebildeten Düsen 50 selbst bestehen aus einem feststehenden Abschnitt, der Mittel zum Einbau in die Wandung des Abgaswäschers aufweist, und einem relativ zum feststehenden Abschnitt rotierenden Abschnitt, der die Austrittsöffnungen für das den Nebel ausbildende Wasser aufweist. Dabei wird der rotierende Abschnitt der Rotationsdüse 50 – wie bekannt – durch den an der Düse 50 anliegenden Wasserdruck in Drehung versetzt.
Um Austrittsöffnungen mit besonders kleinem Durchmesser, beispielsweise einem Durchmesser von 0,4 mm oder kleiner, schaffen zu können, besteht der rotierende Abschnitt aus zwei aneinander anliegenden Scheiben, die beispielsweise durch Schrauben oder andere geeignete Verbindungsmittel miteinander verpresst sind. Die Scheiben sind bevorzugt als kreisrunde Lochscheiben ausgebildet und die Austrittsöffnungen der Rotationsdüse liegen zwischen den beiden Scheiben am Umfang des kreisrunden Rotationskörpers. Die Austrittsöffnungen und die mit den Austrittsöffnungen kommunizierenden, Wasser führenden Kanäle mit sehr geringem Durchmesser können besonders einfach dadurch hergestellt werden, dass die Kanäle in die kreisrunde Oberfläche der einen Scheibe hinein gesägt werden. Dieses ist mit geeignetem Werkzeug bei hinreichender Präzision einfach mit einer Säge zu bewerkstelligen, wobei die Einsägungen als den Mittelpunkt der Scheiben durchstoßende Sekanten ausgebildet sind, deren Länge gleich dem Durchmesser der Scheiben entspricht. Die Kanäle werden durch einfaches Zusammensetzen der Scheiben gebildet. Im Mittelpunkt der Lochscheiben liegt der das Wasser den Kanälen zuführende Wasserkanal.
Liegen die beiden Scheiben aneinander, wobei die eine Scheibe mit den vorgenannten Einschnitten der anderen Scheibe zugewendet ist, entstehen definierte Kanäle, durch die das Wasser aus dem mittig in der Rotationsdüse Wasser führenden Hauptkanal in die kleineren Kanäle gepresst und bei Rotation der Düse als feiner Sprühnebel ausgestoßen wird.
Beispielsweise kann bei einem an der vorstehend genannten Rotationsdüse anliegenden Wasserdruck von 20 bar ein bereits in einem sehr kurzen Abstand von nur 20 cm extrem feiner Nebel erzeugt werden.
Der Wasserdruck ist nun durch eine Steuerung so zu regulieren, dass die in den Abgaswäscher eingebrachte Wassermenge mit dem zu reinigenden Abgasvolumen korrespondiert.

Claims

Abgaswäscher (10), insbesondere zur Rückführung des gewaschenen Abgases zu einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem eine Kammer ausbildenden Gehäuse (20), einem Einlass (30) für das zu waschende heiße Abgas und einem Auslass (40) für das gewaschene Abgas, wenigstens eine Düse (50) zum Einsprühen von Wasser in die Kammer und Mitteln zum Sammeln und Abführen des mit Schadstoffen aus dem Abgas beladenen Wassers, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Düse als Rotationsdüse (50) ausgebildet ist, deren Rotationsachse bei einem Abgaswäscher (10) mit einer im Wesentlichen quaderförmig ausgebildeten Kammer senkrecht zum im Abgaswäscher geführten Abgasstrom oder bei einem als Rohr ausgebildeten Abgaswäscher mit der Rohrachse fluchtend angeordnet ist und die einen ersten Abschnitt der Kammer vollständig mit einem Feinstnebel belegt, an dessen Partikel sich die Schadstoffe des sich dabei abkühlenden Abgases anhaften und die Kammer einen zweiten Abschnitt ausbildet, in dem Elemente (60b) vorgesehen sind, an dem der in dem ersten Abschnitt mit Schadstoffen des Abgases beladene Feinstnebel sich sammelt und abtropft.
Abgaswäscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (50) in den sich parallel zu dem Strom des Abgases verlaufenden Seitenwänden des Gehäuses (20) angeordnet sind.
Abgaswäscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (60a, 60b) als gelochte, quer zum Abgasstrom angeordnete Bleche ausgebildet sind.
Rotationsdüse, gekennzeichnet durch einen feststehenden ersten Abschnitt und einem relativ zum ersten Abschnitt drehbar eingerichteten zweiten Abschnitt, wobei der erste und gegebenenfalls der zweite Abschnitt einen Kanal zum Zuleiten eines Fluids zu einer Mehrzahl von im zweiten Abschnitt angeordneten Kanälen aufweist, die mit an der Oberfläche des zweiten Abschnitts mündenden Austrittsöffnungen zum Erzeugen eines Sprühnebels kommunizieren, wobei der zweite Abschnitt aus zwei miteinander verbundenen Scheiben besteht, und wobei eine der beiden Scheiben auf ihrer der anderen Scheibe zugewandten Oberfläche über die gesamte Scheibenoberfläche durch Sägen eingebrachte Vertiefungen aufweist.
Rotationsdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen den Mittelpunkt der Scheibe schneidend, den Scheibendurchmesser überspannend und seitliche Öffnungen ausbildend eingerichtet sind.
Rotationsdüse nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben als Lochscheiben ausgebildet sind, wobei das Scheibenloch wenigstens teilweise den Kanal zum Zuleiten des Fluids zu einer Mehrzahl von im zweiten Abschnitt angeordneten Kanälen bildet.