DE10348626A1 - Verfahren und Vorrichtung zur vollständigen Reinigung von Abgasen aus Dieselmotoren - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein System mit drei hintereinander angeschlossenen Elementen, welche in einem druckfesten Gehäuse mit Eintritts- und Austrittsröhren versehen sind. DOLLAR A Die drei Elemente bestehen aus einem feuerfesten, mikroporösen Sintermetall, einem feuerfesten, porösen Adsorbermaterial und einem ebenfalls feuerfesten, porösen Katalysatormaterial. Die Einheit wird an den Krümmer des Dieselmotors angeschlossen mit dem mikroporösen Sintermaterial als erstes Element. DOLLAR A Das Austrittsrohr wird an die Saugstelle eines Hochleistungskompressors angeschlossen. Mit dieser Anordnung wird das gesamte Abgasvolumen durch das mikroporöse Sintermaterial gesaugt und die Rußpartikel werden zum großen Teil sofort verbrannt. DOLLAR A Weiterhin wird die Geschwindigkeit, mit welcher das von Ruß befreite Abgas durch die Adsorber- und Katalysatorelemente fließt, reduziert und damit eine längere Kontaktzeit und entsprechende Wirksamkeit erzielt.

Description

  • Die Abgase von Dieselmotoren enthalten durchschnittlich folgende Verunreinigungen
    • a) Spuren von unverbranntem Dieselkraftstoff
    • b) Reine Russpartikel von der Größe zwischen einigen Nanometern und mehreren Nanometern
    • c) Russpartikel mit adsorbierten Kohlenwasserstoffen
    • d) Verschiedene Kohlenwasserstoffe und andere organische Verbindungen, welche aus dem Verbrennungsvorgangs innerhalb des Motorzylinders entstehen.
  • Die Reinigung von Abgasen aus Dieselmotoren im Gegensatz zu Benzinmotoren waren kaum untersucht worden. Vor kurzem wurde der Einfluss von Russpartikeln in Dieselmotorabgasen in Zusammenhang mit Lungenkrebs gebracht. Es wurde aber kein Bericht über die Gefahr von Kohlenwasserstoffen und anderen Verunreinigungen erstellt. Zur Beseitigung von Russ wurden Technologien entwickelt und in Serie in PKW's installiert, welche den Russ entweder durch Zugabe von Chemikalien leichter verbrennen lassen oder einfach die Russpartikel filtern.
  • Was die Chemikalienzugabe betrifft, fehlen die toxikologischen Daten. Nur die Russpartikel zu filtern, beinhaltet die Probleme der Entsorgung oder Beseitigung des Russ, welcher wegen dessen stark adsorbierender Eigenschaften giftige Substanzen enthalten kann.
  • Was die Beseitigung von Russpartikeln durch Anwendung von porösem, feuerfestem Filtermaterial betrifft, muss man in Kauf nehmen, dass der Porendurchmesser kleiner sein muss als der von Russpartikeln oder fast wie der Durchmesser von Bakterien sein muß. Im Falle von solchen Mikroporösitäten würde der „bubble point" so hoch liegen, dass ein Durchfluss von dem sehr großen Abgasvolumen aus dem Motor nicht möglich ist. Es ist daher erforderlich, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, welche nicht nur die Russpartikel entfernt, sondern dass auch jede andere organischen Substanzen aus dem Abgasvolumen vollständig zu CO2 und H2O oxidieren.
  • In vorliegender Erfindung wurden alle o.g. Nachteile zu Grunde gelegt durch eine Kombination von einer weitgehend modifizierten von uns zu Patentangemeldeten Technologie, siehe AZ DE 195 21 6210 sowie DE 196 51 7435 , inkl. jede andere Technologie zur Herstellung von feinporiger Keramik oder Sintermetallschichten wie z.B. in der Gebrauchsmusterschrift DE 203 06 641 .
  • Die erste erwähnte Technologie wurde durch Verwendung von auf metalloberflächeaufgetragenen Materialen modifiziert, welche als Adsorber und Katalysatormaterialen beschrieben sind. Weiter durch Verwendung von einem Hochleistungskompressor anstatt eines im Patent angemeldeten Ventilators, würde das große Abgasvolumen leicht durch diese Schichten passieren.
  • Die zweite Technologie zur Verwendung von sehr feinporigem, feuerfestem Sintermaterial wurde durch Verwendung von o.g. Leistungskompressor erleichtert. Eine bevorzugte Anordnung der o.g. Vorrichtung wurde in Abbildung dargestellt.
  • Der Abgasstrom, welcher aus dem Krümmer (A) eines Dieselmotors strömt, hat eine durchschnittliche Temperatur von 600 Grad Celsius. Es prallt auf die mikroporöse Sintermetalloberfläche (B) und wird durch den Hochleistungskompressor (F) abgesaugt. Die Russpartikel werden zum grossen Teil verbrannt und die entstehenden organischen Verbindungen wurden durch das spiralförmige Adsorberelement (C) aufgefangen. Dieses Element besteht aus einer Metall- oder Drahtgewebematrix, welche das Adsorbermaterial als feuerfeste, poröse Schicht hält. Danach trifft der Abgasstrom auf eine Katalysatorschicht (E), welche genau die Adsorberschicht aufgebaut ist.
  • Das Abgas wird von organischen Verbindungen und Russpartikeln vollständig befreit. Es wird durch die Pumpe an die Luft abgegeben.
    •

Claims (5)

  1. Verfahren und Vorrichtung zur vollständigen Reinigung von Abgasen aus Dieselmotoren dadurch gekennzeichnet, dass drei hintereinander angeschlossene Elemente (bestehend aus einem feuerfesten, porösen Sintermetall, einem feuerfesten Adsorbermaterial und einem ebenfalls feuerfesten Katalysatormaterial) in einem druckfesten Gehäuse mit Eintritts- und Austrittsverbindungsröhren eingebracht sind.
  2. Verfahren und Vorrichtung zur vollständigen Reinigung von Abgasen aus Dieselmotoren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Eintrittsrohr des Gehäuses direkt an dem austritt des Krümmers für Abgase angeschlossen ist und zwar mit dem Element aus porösem, feuerfestem Sintermaterial als erstes Element.
  3. Verfahren und Vorrichtung zur vollständigen Reinigung von Abgasen aus Dieselmotoren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Austrittsrohr des Gehäuses an die Saugstelle eines Hochleistungskompressors angeschlossen ist.
  4. Verfahren und Vorrichtung zur vollständigen Reinigung von Abgasen aus Dieselmotoren nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich elektrisch betriebene Heizspiralen zwischen den 3 Elementen eingebracht sind.
  5. Verfahren und Vorrichtung zur vollständigen Reinigung von Abgasen aus Dieselmotoren nach Anspruch 1, 2, 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorberelement und das Katalysatorelement aus spiralförmigen Metallgewebe besteht und auf dessen Oberfläche das entsprechende Material eingebracht ist.
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