DE10359966A1 - Zentrifuge zum Abscheiden von Ruß aus einem Abgasstrom - Google Patents

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Abstract

Zentrifuge, insbesondere zum Abscheiden von Ruß aus einem Abgasstrom, wobei ein Rohgaseinlassrohr und ein Reingasauslassrohr vorgesehen sind und die Zentrifuge im Wesentlichen konzentrisch zu Einlass- und Auslassrohr angeordnet ist und aus einem an beiden Stirnseiten offenen Drehkörper besteht und in dem innerhalb des Drehkörpers wenigstens eine Einrichtung zur Strömungsumkehr vorgesehen ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge zum Abscheiden von Ruß aus einem Abgasstrom.
  • Aus der DE 38 30 761 ist ein Zentrifugalabscheider für Rußpartikel bekannt, wobei die Rußpartikel sich an einer äußeren Umfangsfläche eines Gehäuses anlagern. Dort sind Heizelemente angeordnet zur Verbrennung der Rußpartikel. Als Antrieb, d.h. als Fliehkraftantrieb wird das Turbinenlaufrad der Abgasturbine genutzt.
  • Es ist weiterhin aus der DE 10 39 997 eine Zentrifuge mit Propellern bekannt, wobei im Inneren der Zentrifuge Mitführungsrippen angeordnet sind und Schlitze zum Ausschleudern der Verunreinigungen, d.h. der abgeschiedenen Partikel.
  • Die US 1,434,562 beschreibt einen Zentrifugalseparator für die Ansaugluft einer Brennkraftmaschine mit einem Tellerabscheider, an welchem das Gas umgeleitet wird und eine Abscheidung der Partikel erfolgt. Der Tellerabscheider wird angetrieben von einem als Eigenantrieb aufgebauten Windrad, das ausgangsseitig angeordnet ist.
  • Bekannt ist ebenfalls ein Rußfilter mit einem Keramikkörper, welcher die Rußpartikel aufnimmt. Zur Regenerierung wird ein Additiv verwendet, welches die Zündtemperatur herabsetzt und ein Abbrennen des Keramikkörpers ermöglicht.
  • Es ist weiterhin ein System bekannt, bei dem das Abgas abgelenkt und die Partikel in einer Metallmatte festgehalten werden. Dieses Filtersystem kann zwar nicht verstopfen und die Regenerierung ist bei hohen Temperaturen aufgrund der Beständigkeit des Mediums möglich, es besteht jedoch die Gefahr, dass ein Teil der Partikel ungehindert durch dieses System gelangen und ausströmen können.
  • Die beschriebenen und bekannten Einrichtungen zum Abscheiden von Partikeln sind aufwendig in der Herstellung und benötigen teilweise zum Abbrennen der Partikel zusätzliche Einrichtungen wie z. B. Heizeinrichtungen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge zu schaffen, welche einfach aufgebaut ist und einen hohen Wirkungsgrad aufweist in Weiterbildung des Patentes (Patentanmeldung DE 102 28 682.5 ).
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Drehkörper einen zum Rohgaseinlassrohr konzentrisch angeordneten Einlass sowie einen zum Reingasauslassrohr ebenfalls konzentrisch angeordneten Auslass aufweist und der Drehkörper einen Tellerstapel aufweist, wobei das Rohgas von innen nach außen durch den Tellerstapel hindurchströmt, dort die Partikel abgeschieden werden und das gereinigte Gas in axialer Richtung abströmt.
  • Der wesentliche Vorteil der Zentrifuge liegt darin, dass sie einerseits unmittelbar in der Rohrleitung eines Abgasstranges eingebaut ist und andererseits zu starke Umlenkungen des Abgasstromes vermieden werden. Der Drehkörper ist in Form eines Tellerseparators gestaltet. Der Abgasstrom strömt von innen nach außen durch die Separatorelemente. Aufgrund der Zentrifugalkraft werden Partikel im Abgasstrom nach außen an die Wandung der Zentrifuge geschleudert, der Gasstrom wird in axialer Richtung weitergeleitet und gelangt zu dem Reingasauslassrohr.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, einen externen Antrieb anzuordnen. Dies kann beispielsweise ein Elektromotor oder ein hydraulischer Antrieb sein. Außerdem kann auch ein Abgasturbolader zum Antrieb der Zentrifuge herangezogen werden.
  • Weiterbildungsgemäß erfolgt die Regeneration des Abscheiders elektrisch, katalytisch oder mechanisch. Die elektrische Regeneration kann durch ein Aufheizen der Abscheiderwände der Zentrifuge durchgeführt werden.
  • Weiterbildungsgemäß wird vorgeschlagen, die Gehäuseinnenwand mit einer katalytischen Beschichtung zu versehen, welche die Zündtemperatur des Rußes herabsetzt. Diese katalytische Beschichtung kann sowohl aus Silbervanadat oder aus Kupfervanadat, welches Alkalimetalle enthält, bestehen. Damit lässt sich die Zündtemperatur des Rußes bzw. der Rußpartikel beträchtlich, d.h. bis auf 365° C herabsetzen. Zum Abbrennen des Rußes, d.h. zur Regenerierung, besteht auch die Möglichkeit, das Abgas mit NOx anzureichern, um damit in Verbindung mit den weiteren Maßnahmen zu einer raschen und zuverlässigen Abreinigiung zu gelangen.
  • Der Ruß, welcher sich ablagert bzw. welcher in staubförmiger Form vorliegt, kann über eine Austrageinrichtung geführt und von dort einem entsprechenden Aufnahmebehälter zugeleitet werden.
  • Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
  • Zeichnung
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben. Hierbei zeigen
  • 1 die schematische Darstellung eines Tellerseparators,
  • 2 eine Draufsicht auf einen Tellerseparator mit einem Rußaustrag.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Die 1 zeigt eine Rußzentrifuge 10, welche als Inline-Zentrifuge gestaltet ist und welche zwischen Rohgaseinlassrohr 11 und Reingasauslassrohr 12 angeordnet ist. Die Zentrifuge befindet sich in einem Gehäuse 13, welches unmittelbar mit dem Rohgaseinlassrohr und dem Reingasauslassrohr verbunden ist und eine Flanschverbindung 14 aufweist, die mit einem geeigneten Verschlusssystem versehen ist. Sowohl am Rohgaseinlass als auch am Reingasauslass sind konzentrische Lager vorgesehen, welche den Zentrifugenrotor 20 tragen. Die Lager 18, 19 sind lediglich schematisch angedeutet. Der Zentrifugenrotor 20 besteht aus einem Tellerstapel 21. Dieses sind sogenannte tellerförmig geformte Blechscheiben, welche sowohl innen als auch nach außen offen sind und innen und/oder außen miteinander verbunden sein können. Der Rohgasstrom wird gemäß Pfeil 22 den einzelnen Separatoren zugeführt und gelangt außen gemäß Pfeil 23 in Richtung Reingasauslass. Aufgrund der Fliehkraft werden Rußpartikel nach außen geschleudert und lagern sich an der Innenwand 24 des Gehäuses 13 an bzw. wandern entlang dieser Innenwand in Strömungsrichtung, ohne vom Gasstrom wieder mitgerissen zu werden. Der Reingasstrom erfährt nach dem Austreten aus dem Tellerseparator bzw. dem Tellerstapel 21 nahezu keine Umlenkung und kann ungehindert in das Reingasauslassrohr 12 einströmen.
  • 2 zeigt die schematische Darstellung der Rußzentrifuge in axialer Richtung gesehen. Der Tellerstapel 21 befindet sich in Rotation, der abgeschiedene Ruß wird an die Innenwand 24 des Gehäuses 13 geschleudert und wandert von dort in den Rußauslass 25. Dieser ist mit einem hier nicht dargestellten Behälter verbunden, in welchem der Ruß aufgefangen werden kann.

Claims (9)

  1. Zentrifuge, insbesondere zum Abscheiden von Ruß aus einem Abgasstrom, wobei ein Rohgaseinlassrohr und ein Reingasauslassrohr vorgesehen sind und die Zentrifuge im wesentlichen konzentrisch zum Einlass- und Auslassrohr angeordnet ist und dass an einem ein an beiden Seiten offener Drehkörper besteht und innerhalb des Drehkörpers wenigstens eine Einrichtung zur Strömungsumkehr vorgesehen ist, nach Patent (Patentanmeldung DE 102 28 682.5 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper einen zum Rohgaseinlassrohr konzentrisch angeordneten Einlass sowie einen zum Reingasauslassrohr ebenfalls konzentrischen Auslass aufweist und der Drehkörper einen Tellerstapel aufweist, wobei das Rohgas von innen nach außen durch den Tellerstapel hindurchströmt, dort die Partikel abgeschieden werden und das gereinigte Gas in axialer Richtung abströmt.
  2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb durch einen externen Antrieb oder durch einen entsprechend gestalteten Abgasturbolader erfolgt.
  3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeneration des Abscheiders elektrisch, katalytisch oder mechanisch erfolgt.
  4. Zentrifuge nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Austrageinrichtung zum Ausbringen des abgeschiedenen Rußes oder der Ölasche vorgesehen ist.
  5. Zentrifuge nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Teller des Tellerstapels mit einer katalytischen Beschichtung zur Regeneration des Abscheiders ausgerüstet sind.
  6. Zentrifuge nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse elektrisch beheizbar ist.
  7. Zentrifuge nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse Sammelräume oder Sammelvolumen für die aufzunehmenden Partikel vorgesehen sind.
  8. Zentrifuge nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tellerstapel mit einem Mantel versehen ist, welcher aus porösem Material besteht und in welchem sich die abgeschiedenen Partikel einlagern.
  9. Zentrifuge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel katalytisch beschichtet ist.
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