DE102015015817B4

DE102015015817B4 - Abgasfilteranlage für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102015015817B4
Application number: DE102015015817.1A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2035-12-03
Also published as: DE102015015817A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Abgasfilteranlage (1) für Kraftfahrzeuge mit einem Feinstofffilter, den die Abgase des Abgasrohres (2) oder der Abgasrohre durchströmen, wobei der Feinstofffilter mindestens ein Zyklonstaubfilter (3, 4) ist mit einem konusförmigen Behälter zur Wirbelbildung und wobei der mindestens eine Zyklonstaubfilter (3, 4) über einen Elektromotor (10) mit einem Gebläse (9) zur Erzeugung eines Saugdruckes verfügt, so dass die Abgase durch den Zyklonstaubfilter (3, 4) saugbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft die Feinstofffilterung aus den Abgasen von Kraftfahrzeugen und ist erweiterbar durch Mittel zur Umwandlung von Schadstoffen.
Als Abgaspartikelfilter in Abgasfilteranlagen von Kraftfahrzeugen finden Wandstromfilter oder auch Nebenstromfilter Verwendung.
Beim Wandstromfilter werden die Partikel beim Durchströmen des Filters durch das Abgas herausgefiltert. Dabei haben übliche Filter eine Porengröße von 10 μm. Eine Regeneration erfolgt zyklisch automatisch durch eine Verbrennung der Partikel.
Bei Nebenstromfiltern wird ein Teil des Abgasstromes durch Filter in Nebenkanäle umgelenkt. Dabei werden Feinstoffpartikel herausgefiltert. Ein weiterer Filterprozess findet an den Filterwänden in Strömungsrichtung statt.
Weiterhin sind Katalysatoren bekannt, die Abgase reinigen, indem Kohlenmonoxid in Kohlendioxid und Wasserdampf sowie Stickoxide in Stickstoff umgewandelt werden.
Die Filter und Katalysatoren sind in ihrer Wirksamkeit dadurch eingeschränkt, dass die Bewegung der Abgase durch die Ausstoßkräfte der jeweiligen Motoren bestimmt wird.
Eine Abgasfilteranlage für Kraftfahrzeuge, bei der ein Zyklonstaubfilter über einen Elektromotor mit einem Gebläse zur Erzeugung eines Saugelementes verfügt, so dass die Abgabe durch den Zyklonstaubfilter saugbar sind, ist aus der WO 2006/033 574 A1 bekannt. Der Elektromotor ist steuer- und regelbar.
Auch der Fliehkraftabscheider gemäß DE 198 22 183 A1 verwendet eine Fluidbeschleunigungseinrichtung zur Abscheidung von Partikeln bis herab zu Größen von 50–100 nm. Einen Zyklonstaubfilter zur Abgasreinigung beschreiben auch die US 3 253 400 A und die FR 2 933 317 A3 .
Aus der WO 2011/158 251 A1 ist es weiter bekannt, eine Abgasreinigung mittels Algen vorzunehmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Filtereigenschaften der Feinstofffilter weiter zu verbessern und Erweiterungsmöglichkeiten für die Umwandlung von Schadstoffen vorzusehen.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einer Abgasfilteranlage insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem Feinstofffilter, den die Abgase des Abgasrohres oder der Abgasrohre durchströmen, wobei der Feinstofffilter mindestens ein Zyklonstaubfilter ist, der über einen Elektromotor mit einem Gebläse zur Erzeugung eines Saugdruckes verfügt, so dass die Abgase durch den Zyklonstaubfilter saugbar sind, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Zyklonstaubfilter über mehrere Reinigungsstufen verfügt, einen Einfachzyklonstaubfilter zum Abscheiden größerer Schmutzpartikel und diesem im Abgasstrom nachgeschaltet mehrere kleinere Zyklonstaubfilter mit kleinerem konusförmigen Behälter, wodurch ein höherer Staubreinigungseffekt erreicht wird.
Bei einem Zyklonstaubfilter wird der in dem konusförmigen Behälter des Filters eintretende Abgasstrom in einen Wirbel versetzt, wodurch die Staubteilchen sich aufgrund der Fliehkraft nach außen bewegen, abgeschieden werden und sich nach unten in ein Staubsammelbehältnis bewegen. Dieses ist austauschbar oder kann gereinigt werden.
Die gereinigten Abgase werden in der Mitte des Wirbels nach oben abgesaugt.
Die Anordnung der kleineren Zyklonstaubfilter kann in Reihe, als Block oder vorteilhafterweise um das Abgasrohr des Einfachzyklonstaubfilters herum vorgenommen werden. Das bedeutet, der Abgasstrom aus dem einen Einfachzyklonstaubfilter wird auf die weiteren kleineren Zyklonstaubfilter aufgeteilt.
Diese kleineren Zyklonstaubfilter weisen einen geringeren Durchmesser ihres konusförmigen Behälters auf, so dass die eintretenden Abgase in eine höhere Rotationsgeschwindigkeit versetzt werden mit der Folge, dass auch feinere Staubpartikel abgeschieden werden.
Diesem Prinzip folgend lässt sich die Zahl und Größe der eingesetzten Zyklonstaubfilter so auswählen, dass die gewünschte Abgasreinigung von Staub oder besser Ruß erreicht wird.
Sämtliche Stäube aus den Zyklonstaubfiltern werden in einem auswechselbaren Staubsammelbehältnis gesammelt.
Durch die Steuerbarkeit bzw. Regelbarkeit des Saugdruckes – in Abhängigkeit auch vom Gebläse und der Motorleistung – wird die Funktionsfähigkeit der Abgasfilteranlage auch bei einer größeren Anzahl von Zyklonstaubfiltern gewährleistet.
Natürlich ist auch möglich, anstelle von einer wachsenden Anzahl von Zyklonstaubfiltern deren Zahl zu begrenzen und den Zyklonstaubfiltern einen Schwebstofffilter nachzuordnen, der dann allerdings auswechselbar sein muss.
Bevorzugt sind mindestens die Zyklonstaubfilter mit Elektromotor und Gebläse schallisoliert gekapselt.
Eine weitere Ausgestaltung der Abgasfilteranlage sieht vor, dass die staubgereinigten Abgase durch ein Kammersystem aus mindestens einer Kammer leitbar sind in der sich Algen befinden zur Umwandlung von CO₂ in Sauerstoff und Kohlenstoff. Die mindestens eine Kammer verfügt über eine Beleuchtung, die eine Photosynthese bei den Algen beim Motorbetrieb garantiert.
Das Gebläse zur Erzeugung des Saugdruckes für die Zyklonstaubfilter sollte so dimensioniert sein, dass die Abgase nach dem Passieren des Gebläses durch die mindestens eine Kammer drückbar sind. Anderenfalls ist zu diesem Zweck mindestens ein weiteres motorgetriebenes Gebläse einzusetzen.
Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:
1 die Abgasanlage mit Zyklonstaubfiltern und
2 Kammersystem mit Algen.
1 zeigt als Bestandteil der Abgasfilteranlage 1 einen Einfachzyklonstaubfilter 3 und im Abgasstrom nachgeschaltet mehrere kleinere Zyklonstaubfilter 4 mit kleinerem konusförmigen Behälter, die gemeinsam über einen Elektromotor 10 mit einem Gebläse 9 zur Erzeugung eines Saugdruckes verfügen, so dass die Abgase durch die Zyklonstaubfilter 3, 4 saugbar sind. Bevor die Abgase aus dem Abgasrohr 2 in den Einfachzyklonstaubfilter 3 eintreten, werden sie durch einen Wasserabscheider 5 geleitet.
Der Einfachzyklonstaubfilter 3 dient zum Abscheiden größerer Schmutzpartikel während in den im Abgasstrom nachgeordneten kleineren Zyklonstaubfiltern 4 mit kleinerem konusförmigen Behälter die eintretenden Abgase in eine höhere Rotationsgeschwindigkeit versetzt werden mit der Folge, dass auch feinere Staubpartikel abgeschieden werden.
Die weiteren kleineren Zyklonstaubfilter 4 sind um das Abgasrohr 6 des Einfachzyklonstaubfilters 3 herum geordnet.
Der Abgasstrom aus dem Einfachzyklonstaubfilter 3 wird somit auf die weiteren kleineren Zyklonstaubfilter 4 aufgeteilt.
Die gereinigten Abgase aus den Zyklonstaubfiltern 3, 4 werden in der Mitte des Wirbels nach oben abgesaugt, dargestellt durch die Pfeile.
Sämtliche Stäube aus den Zyklonstaubfiltern 3, 4 werden in einem auswechselbaren Staubsammelbehältnis 7 gesammelt.
Weiter wird gezeigt, dass den kleineren Zyklonstaubfiltern 4 ein auswechselbarer Schwebstofffilter 8 im Abgasstrom nachgeordnet ist. Dies kann, muss aber nicht sein.
2 zeigt, dass die staubgereinigten Abgase durch ein Kammersystem 11 aus mehreren Kammern 11.1, 11.2 usw. leitbar sind in der sich Algen 13 befinden zur Umwandlung von CO₂ in Sauerstoff und Kohlenstoff.
Die Anzahl bzw. die Größe der Kammern 11.1–11.n bestimmt sich nach der notwendigen Durchlaufzeit der Abgase zur Umwandlung des gewünschten Anteils von CO₂ in Sauerstoff und Kohlenstoff.
Die Kammern 11.1–11.n verfügen über eine Beleuchtung, die eine Photosynthese bei den Algen 13 beim Motorbetrieb garantiert.
Bevorzugt ist das Gebläse 9 zur Erzeugung des Saugdruckes für die Zyklonstaubfilter 3, 4 so dimensioniert, dass die Abgase nach dem Passieren des Gebläses 9 durch die mindestens eine Kammer 11.1 drückbar sind. Anderenfalls sind weitere Gebläse 12 in den Abgaszuleitungen 14 zu den Kammern 11.1–11.n vorzusehen.
Bezugszeichenliste

1: Abgasfilteranlage
2: Abgasrohr
3: Einfachzyklonstaubfilter
4: kleinere Zyklonstaubfilter
5: Wasserabscheider
6: Abgasrohr des Einfachzyklonstaubfilters
7: Staubsammelbehältnis
8: Schwebstofffilter
9: Gebläse
10: Elektromotor
11: Kammersystem mit Kammern 11.1–11.n
12: weitere Gebläse
13: Algen
14: Abgaszuleitung zu den Kammern

Claims

Abgasfilteranlage (1) für Kraftfahrzeuge mit einem Feinstofffilter, in Form von mindestens einem Zyklonstaubfilter (3, 4) mit einem konusförmigen Behälter zur Wirbelbildung, wobei der mindestens eine Zyklonstaubfilter (3, 4) über einen Elektromotor (10) mit einem Gebläse (9) zur Erzeugung eines Saugdruckes verfügt, so dass die Abgase eines Abgasrohres (2) oder von Abgasrohren durch den Zyklonstaubfilter (3, 4) saugbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zyklonstaubfilter (3, 4) über mehrere Reinigungsstufen verfügt, einen Einfachzyklonstaubfilter (3) zum Abscheiden größerer Schmutzpartikel und diesem im Abgasstrom nachgeschaltet mehrere kleinere Zyklonstaubfilter (4) mit kleinerem konusförmigen Behälter angeordnet sind.
Abgasfilteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren kleineren Zyklonstaubfilter (4) in Reihe, als Block oder um das Abgasrohr (6) des Einfachzyklonstaubfilters (3) herum geordnet sind.
Abgasfilteranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass den kleineren Zyklonstaubfiltern (4) ein auswechselbarer Schwebstofffilter (8) im Abgasstrom nachgeordnet ist.
Abgasfilteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10) zur Erzeugung des Saugdruckes steuerbar oder regelbar ist.
Abgasfilteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zyklonstaubfilter (3, 4) über ein auswechselbares Staubsammelbehältnis (7) verfügen.
Abgasfilteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase vor dem Einfachzyklonstaubfilter (3) durch einen Wasserabscheider (5) leitbar sind.
Abgasfilteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die staubgereinigten Abgase durch ein Kammersystem (11) aus mindestens einer Kammer (11.1) leitbar sind in der sich Algen (13) befinden zur Umwandlung von CO₂ in Sauerstoff und Kohlenstoff.
Abgasfilteranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kammer (11.1) über eine Beleuchtung verfügt, die eine Photosynthese bei den Algen (13) beim Motorbetrieb garantiert.
Abgasanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (9) zur Erzeugung des Saugdruckes für die Zyklonstaubfilter (3, 4) so dimensioniert ist, dass die Abgase nach dem Passieren des Gebläses (9) durch die mindestens eine Kammer (11.1) drückbar sind oder mindestens ein weiteres motorgetriebenes Gebläse (12) eingesetzt ist.
Abgasfilteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Zyklonstaubfilter (3, 4) mit Elektromotor (10) und Gebläse (9) schallisoliert gekapselt sind.