DE1227284B - Abgasreiniger - Google Patents

Abgasreiniger

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DE1227284B
DE1227284B DEN13851A DEN0013851A DE1227284B DE 1227284 B DE1227284 B DE 1227284B DE N13851 A DEN13851 A DE N13851A DE N0013851 A DEN0013851 A DE N0013851A DE 1227284 B DE1227284 B DE 1227284B
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DE
Germany
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exhaust gas
water
working chamber
gas
nozzle
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DEN13851A
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English (en)
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Benjamin H Van Vactor
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National Mine Service Co
Original Assignee
National Mine Service Co
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Publication date
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/04Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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Description

  • Abgasreiniger Die Erfindung betrifft einen Abgaseiniger mit einer langgestreckten, teilweise mit Wasser gefüllten Arbeitskammer, mit einem von oben kommenden Abgaseinlaßrohr und mit einem unter dem Wasserspiegel befindlichen, nur vom Abgas durchströmten düsenartigen Abgasdurchtritt, an den sich in Strömungsrichtung ein Erweiterungsabschnitt in einem kleinen Abstand anschließt, über den eine Verbindung zur Wassermasse der Arbeitskammer besteht, ferner mit einer über dem Wasserspiegel angeordneten Ablenkvorrichtung, an der das vom Abgas mitgenommene Wasser zur Wassermasse der Arbeitskammer zurückkehrbar und das gereinigte Gas abtrennbar ist.
  • Um geförderte industrielle Abgase von schädlichen, in Wasser löslichen Stoffen zu befreien und gegebenenfalls die Abgase zu kühlen, ist es bekannt, die Ab- gase, z. B. die Auspuffgase einer Brennkraftmaschine, durch eine Waschflüssigkeit strömen zu lassen. Bei zahlreichen bekannten Vorrichtungen dieser Art begnügt man sich damit, das freie Auspuffrohr unter die Oberfläche der Waschflüssigkeit zu führen. Um hierbei eine weitgehende Abkühlung der Abgase vor dem Verlassen des Wasserspiegels zu erreichen, läßt man diese durch zahlreiche öffnungen des eingetauchten Rohres ausströmen, die eine feine Verteilung des Abgases in der Wassermasse bewirken. Diese Wirkung ist um so ausgeprägter, je kleiner die Öff- nungen bemessen sind und je größer ihre Zahl ist. Sie haben jedoch den Nachteil, daß der Auspuffwiderstand zunimmt, je tiefer das Auspuffrohr unter dem Wasserspiegel endigt, um so tiefer also die öffnungen liegen, was auf den zunehmenden hydrostatischen Gegendruck zurückzuführen ist.
  • Es ist ferner bekannt, daß beim Aufsteigen großer Gasblasen im Innern der Waschflüssigkeit eine innige Vermischung von Auspuffgasen und Wasser nicht erfolgt und in den großen Gasblasen Ruß und schädliche Bestandteile mitgerissen werden können. Zupinmenfassend gesehen ist es bekannt, die Gasblasen in der Waschflüssigkeit möglichst klein zu machen, um die Reinigungs- und Kühlwirkung möglichst groß und wirkungsvoll zu gestalten; andererseits wächst aber der hydrostatische Gegendruck mit zunehmender Tiefe.
  • Es ist bekannt, die Abgase einer Brennkraftmaschine durch eine Ejektordüse in die Waschflüssigkeit austreten zu lassen, damit eine stetige Durch-Strömung erreicht wird. Solche Ejektordüsen sind zum Mitsaugen von Luft zwecks Durchmischung mit den Abgasen und deren Kühlung bekannt. Falls eine Solche Düse unter dem Wasserspiegel in passender Weise angeordnet ist, kann außer einer Durchmischung des Abgases mit der Waschflüssigkeit auch eine fortgesetzte Bewegung und Strömungsführung der Waschflüssigkeit erreicht werden. Es ist bekannt, daß durch die Ejektordüsenwirkung ohne störende Rückwirkung auf die Leistung und die Auspuffleitung der Brennkraftmaschine die gesamte Waschflüssigkeit in stetiger Strömung gehalten werden kann. Diese Wirkung ist besonders groß, wenn die Düsenachse etwas innerhalb der halben Flüssigkeitshöhe im Wasserbehälter liegt und der Waschbehälter in Richtung der Düsenachse eine sehr langgestreckte Form besitzt, während er senkrecht dazu schmal ist. Bei dieser bekannten Anordnung wird die Waschflüssigkeit gut ausgenutzt, wobei ein verhältnismäßig kleiner überdruck in der Auspuffleitung gegenüber der äußeren Atmosphäre genügt, um eine hinreichende Strömung der Waschflüssigkeit herbeizuführen. Durch die stetige Strömung der Waschflüssigkeit wird ein stoßweiser, zu Schwingungen in der Auspuffleitung neigender Austritt der Gase in die Waschflüssigkeit vermieden.
  • Bei dieser bekannten Anordnung ist die Auspuffleitung bis zu einer gewissen Tiefe unter den Wasser-Spiegel geführt. An ihrem Auslaßende ist sie in zwei parallele Düsen mit etwa kreisförmiger öffnung aufgeteilt, durch die der Abgasstrom etwa parallel zur Bodenfläche der Reaktionskammer, also horizontal in die Wassermasse eintritt. Beide Düsenöffnungen werden von je einem gekrümmten Rohr umgeben, das an seinen beiden Enden einen großen Durchmesser aufweist, in der Mitte aber zusammengeschnürt ist. Zwischen der Düsenöffnung und der Innenwand der Rohre besteht ein kleiner Spalt, durch den Wasser vom austretenden Abgasstrom angesaugt wird. Dieses Wasser wird als Strahl oder Gardine durch die Rohre hindurch mitgerissen und somit mit dem Abgas in gute Berührung gebracht. Gleichzeitig tritt eine gewisse Wasserzirkulation außerhalb der Rohre ein, so daß die bereits erwähnte Strömung der Waschflüssigkeit aufrechterhalten wird.
  • Der Nachteil dieser bekannten Anordnung liegt darin, daß innerhalb der Rohre das mitgerissene Wasser hauptsächlich an den Rohrinnenwänden verbleibt, während das Abgas als zusammenhängender Strahl in die zusammenhängende Flüssigkeitsmasse eingeblasen wird. Dadurch entstehen in der Masse der Waschflüssigkeit ziemlich große Gasblasen, die Ruß und andere Bestandteile ungestört bis an die Flüssigkeitsoberfläche befördern können. Ferner muß der Druck in der Abgasleitung stets so groß sein, daß der hydrostatische Druck der Flüssigkeitsmasse oberhalb der Düsen überwunden wird.
  • Ein Ziel der Erfindung ist es, den Abgasreiniger der eingangs bezeichneten Art so zu gestalten, daß der aus der Düse austretende Gasstrom eine möglichst große Berührungsfläche mit der Waschflüssigkeit herstellen kann, wobei der hydrostatische Druck im Düsenspalt dazu ausgenutzt wird, die Waschflüssigkeit an eine Stelle zu befördern, an der sie sich unter der Wirkung der Schwerkraft gegen die aus der Düse austretende Abgasströmung bewegen kann. Der bei der bekannten Anordnung störende hydrostatische Druck soll also in vorteilhafter Weise zur Durchmischung von Abgasstrom und Waschflüssigkeit ausgenutzt werden.
  • - -Es ist bereits bekannt, zur Reinigung von Luft mit einer Pumpe Wasser in einen im oberen Teil einer Reaktionskammer gelegenen Behälter zu betördern und das Wasser als Gardine über die Außenwände des Behälters auf Vorsprünge abfließen zu lassen. Von diesen tropft es unter der Wirkung der Schwerkraft in die zu reinigende, abwärts gerichtete, Luftströmung hinein und wird mit dieser verwirbelt. Falls die größeren Tropfen diesen Luftstrom durchfallen, treffen sie auf einem Ablenkblech auf, auf dem sie sich sammeln und zur Kante des Bleches weiterlaufen, von der aus sie als zusammenhängende Wassergardine in eine weitere, sich beschleunigende Luftströmung geraten, in der das Wasser in zahlreichen kleinen und großen Tropfen bis zu einer Prallplatte mitgenommen wird und dabei die Luftströmung gut reinigt.
  • Ein weiteres Ziel ist es, diese bekannte Reinigungswirkung zahlreicher feiner Wassertropfen für eineaus einer Düse austretende Abgasströmung auszunutzen.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe ausgehend von dem Abgasreiniger der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß ein an das Abgaseinlaßrohr angeschlossener Gasverteilungskanal sich unterhalb der Arbeitskammer über deren ganze Länge erstreckt und mit seinem oberen Abschluß den düsenartigen Gasdurchtritt bildet, ferner daß der Erweiterungsabschnitt durch mindestens eine sich über die ganze Länge der Arbeitskammer und über den konstant gehaltenen Wasserspiegel hinaus erstreckende Leitplatte gebildet ist, durch die die Abgas-Wasser-Strömung, ohne die Wassermasse der Arbeitskammer durchdringen zu müssen, bis über den Wasserspiegel hinaus gegen die gekrümmt ausgebildete Ablenkvorrichtung bewegbar ist.
  • Vorzugsweise ist der Erweiterungsabschnitt durch zwei Leitplatten gebildet, in deren Symmetrieebene, im oberen Teil eine Scheidewand angeordnet ist, welche die sich nach oben bewegende Abgas-Wasser-Strömung in zwei Hälften teilt.
  • Unter der gekrümmten Ablenkfläche führt eine Öffnung vom Gaseinlaßrohr in die Arbeitskammer, während eine weitere Ablenkfläche an der Unterseite der gekrümmten Ablenkfläche befestigt ist, so daß Wasser durch die Öffnuncr in das Gaseinlaßrohr -eleitet wird.
  • Eine Ruhekammer ist vorzugsweise durch eine Zwischenwand von der Arbeitskammer abgetrennt und die Zwischenwand nahe ihrer Unterkante mit Öffnungen versehen, die einen Ausgleich des Wasserspieggels in beiden Kammern gestatten; außerdem ist in der Ruhekammer ein Schwimmerventil vorhanden. Der Gasverteilungskanal hat einen von der Anschlußstelle des Gaseinlaßrohres nach dem anderen Ende hin abnehmenden Querschnitt, und der düsenartige Abgasdurchtritt wird von gegenüberliegenden Flächen gebildet, von denen eine vom Austrittsquexschnitt aus abgebogen ist. Schließlich ist vorzugsweise die Öffnung des unteren Endes des Erweiterungsabschnitts breiter als der Austritt des düsenartigen Abgasdurchtritts (Verteilungsspalt).
  • Die Vorgänge, die sich oberhalb der Abgasausströmdüse innerhalb der Leitvorrichtung abspielen, seien nun näher betrachtet.
  • Wenn man einmal annimmt, daß der Spalt zwischen dem oberen Ende der Abgasausströmdüse und dem unteren Ende der Leitwände verschlossen sei, so ist die Ausströnigeschwindigkeit des Abgases aus der Düse durch den Druckunterschied zwischen dem Gasdruck in der Einlaßleitung und dem Gasdruck im Auslaßrohr festgelegt. Der erste Druck ist durch die die Abgase liefernde Maschine und der zweite Druck gewöhnlich durch die äußere Atmosphäre vorgegeben. Das zwischen den Leitwänden und über dem Wasserspiegel befindliche. Gas bildet eine große zusammenhängende Gasmasse, die mit Flüssigkeitströpfchen gereinigt wird. Wenn im Raum zwischen dem oberen Ende der Abgasausströmdüse und dem unteren Ende der Leitwände ein kleines Loch vorgesehen ist, so tritt das Wasser aus diesem Loch in den Reaktionsschacht mit einer Geschwindigkeit ein, die durch den hydrostatischen Druck, also die Wassersäule zwischen dem Loch und dem Wasserspiegel festgelegt ist. Das Wasser versucht als zusammen hängender Strahl wie ein Springbrunnen eine Höhe zu erreichen, die dem Wasserspiegel entspricht, vorausgesetzt, daß dem Wasserstrahl kein Hindernis entgegengestellt ist. Je nach der Winkelstellung des Loches ist der unter dem hydrostatischen Druck austretende Wasserstrahl gerichtet; in jedem Fall prallt der Strahl auf den aus der Düse austretenden Abgasstrom. Im ungünstigsten Fall wirkt der Abgasstrom wie eine Wand, an der der Wasserstrahl nach oben in den Raum hinein abgelenkt wird, in dem der Ab- gasstrom nicht voll wirksam ist. Der Wasserstrahl wird also parallel zur Leitwand etwa bis in die Höhe des Wasserspiegels gelenkt und versucht unter der Wirkung der Schwerkraft in dieser Höhe umzukehren, wie es bei einem gewöhnlichen Springbrunnen der Fall ist. Bei der Bewegungsumkehr des möglicherweise noch zusammenhängenden Wasserstrahls gelangt dieser in den entgegengesetzt gerichteten Abgasstrom, der nicht imstande ist, das Wasser als zusammenhängende Masse mit sich zu führen, weil die Oberfläche des Wasserstrahls zu klein im Vergleich zu dem Volumen ist, auf das die Schwerkraft einwirkt. Folglich können von dem Abgasstrom nur solche Wasserteilchen nach oben aus dem Reaktionsschacht hinausgetrieben und mitgenommen werden, deren Oberfläche oder Angriffsfläche für das Gas groß im Vergleich zum Volumen ist, das der Einwirkung der Schwerkraft unterliegt.
  • Es sei beachtet, daß mit der Abnahme des Durchmessers eines Wassertröpfchens das Volumen und damit das Gewicht kubisch abnimmt, während die Oberfläche nur quadratisch abnimmt. Der Abgasstrom führt daher alle Flüssigkeitströpfchen, deren Durchmesser einen gewissen Wert unterschreitet, nach oben aus dem Reaktionsschacht hinaus, weil die Schwerkraft, die auf das einzelne Tröpfchenvolumen einwirkt, vom Abgasstrom überwunden ist. Alle Flüssigkeitströpfchen mit einem größeren Volumen verbleiben im Reaktionsschacht und werden während ihres Falles unter der Einwirkung der Schwerkraft vom entgegengerichteten Abgasstrom auseinandergerissen und zerteilt.
  • Sobald die vom Gasstrom mitgerissenen Flüssigkeitströpfchen gegen die Ablenkfläche schlagen, prallen sie ab, wobei sie je nach der sie zusammenhaltenden Oberflächenspannung ihre Größe beibehalten oder nochmals zerteilt werden. Zahlreiche Tröpfchen haften aber auch an der Ablenkfläche und fließen gemeinsam mit zahlreichen anderen Tröpfchen als ziemlich zusammenhängende Wassergardine in der Bahn des Abgasstromes zum Spiegel der zusammenhängenden Flüssigkeit zurück. Hierdurch ist ein Auffangen der vom Gasstrom mitgeführten Tröpfchen möglich, so daß diese nicht ins Auslaßrohr gelangen.
  • Wie aus der vorangehenden Erläuterung der Vorgänge im Reaktionsschacht hervorgeht, spielt die Schwerkraft beim Zerteilen großer zusammenhängender Flüssigkeitsteile im entgegengerichteten Abgasstrom eine wesentliche Rolle. Fernerhin ist es bedeutsam, daß ein zusammenhängender Wasserstrahl vom hydrostatischen Druck wie ein Springbrunnen eine gewisse Strecke vor die Ausströmdüse des Abgases befördert wird, damit der Austritt des Gases aus der Ausströmdüse nicht behindert wird. Schließlich ist es bedeutsam, daß in dem Raum, in dem der Abgasstrom den Flüssigkeitsstrahl, der unter der Einwirkung der Schwerkraft zu fallen sucht, in möglichst viele kleine Flüssigkeitströpfchen zerteilt, von dem Wasserspiegel, dessen Höhe den hydrostatischen Druck bewirkt, unbeeinflußt bleibt. Hierzu sind die über den Wasserspiegel hinausragenden Leitwände unbedingt notwendig.
  • Vorsicht ist lediglich geboten in der Bemessung des Spaltes zwischen dem oberen Ende der Ausströmdüse und dem unteren Ende der Leitwände in Beziehung zum Durchsatz des Abgases durch die Ausströmdüse. Bei ungünstigem Verhältnis kann der Reaktionsschacht nicht von der in ihm zu Betriebsbeginn enthaltenen zusammenhängenden Flüssigkeitsmasse entleert werden, weil die weitere Flüssigkeit von außen in reichlichem Maße unter der Wirkung des hydrostatischen Druckes nachgefördert wird.
  • Zum besseren Verständnis der Ausführungen folgt eine ausführliche Beschreibungan Hand der Zeichnung.
  • F i g. 1 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Gerätes gemäß der Erfindung; F i g. 2 ist ein Querschnitt durch die Linie II-III der Fig. 1; F i g. 3 ist ein Schnitt in der Linie 111-III der Fig. 2; F i g. 4 ist ein Schnitt in der Linie IV-IV der Fi g. 3; Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung; F i g. 6 ist ein Längsschnitt des Gerätes nach Fig. 5; F i g. 7 ist ein waagerechter Querschnitt von einer geänderten Ausführungsform; F i g. 8 ist eine der F i g. 2 ähnliche Ansicht, die aber die abgeänderte Ausführungsform nach F i g. 7 darstellt-F i g. 9 ist der F i g. 3 ähnlich, zeigt aber die abgeänderte Ausführungsform nach F i g. 7.
  • Gemäß den Figuren besteht die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung aus einem kastenähnlichen Gehäuse mit Frontwänden 10 und 11 und Seitenwänden 12 und 13. Eine Zwischenwand 14 teilt das Gehäuse in eine Arbeitskammer A und eine Ruhekammer B, die insbesondere in F i g. 3 zu sehen sind.
  • Das untere Ende der Seitenwände 12 und 13 geht in nach innen geneigte Abschnitte 12 a und 13 a über, die mit einer Abschlußwand 15 in Verbindung stehen. Ein Gasverteilungskanal 16 schließt sich an die Abschlußwand 15 an und ist mit einer Verteilungsöffnung versehen, durch die das Gas in die Arbeitskammer A eingeführt wird. Der Gasverteilungskanal 16 nimmt in seiner Höhe ab; dieser ist am Vorderende am größten, wo die heißen Gase aufgenommen werden, und hat die geringste Höhe an dem Ende in der Nähe der Zwischenwand 14. Ein Einlaßrohr 17 stellt eine Verbindung mit dem Vorderende des Gasverteilungskanals 16 her und weist einen senkrecht verlaufenden Abschnitt auf, der über den normalen Wasserspiegel in dem Abgasreiniger hinausragt. Es ist so geformt, daß es an dem Auspuffrohr der Maschine festgemacht werden kann.
  • Zwei Platten 18 sind an der Abschlußwand 15 befestigt. Sie sind nach oben gebogen und haben einen bestimmten Abstand voneinander, so daß ein düsenartiger Verteilungsspalt oberhalb der Mitte des Gasverteilungskanals 16 zustande kommt. Die Breite dieses Spalts verringert sich mit der Länge des Kanals 16, so daß der Spalt an dem nahe an dem Einlaßrohr 17 liegenden Ende enger ist und sich auf die Zwischenwand 14 zu verbreitert.
  • Ein senkrechter Reaktionsschacht ist aus zwei Leitplatten 19 hergestellt, deren vordere Enden an der Frontwand 10 und deren hintere Enden an der Zwischenwand 14 befestigt sind. Die unteren Kanten der Leitplatten haben von der Abschlußwand 15 einen bestimmten Abstand, während die oberen Kanten über den normalen Wasserspiegel hinausragen, wie in F i g. 2 gezeigt ist. Die unteren Kanten der Leitplatten 19 haben voneinander einen größeren Abstand als die Breite des düsenartigen Verteilungsspaltes an seiner weitesten Stelle. Diese Platten sind an ihren oberen Kanten weiter als an ihren Unterkanten voneinander entfernt und bilden auf diese Weise einen Reaktionsschacht, der sich über die ganze Länge der Arbeitskammer A erstreckt.
  • Die Aufwärtsströmung des Gas-Wasser-Gemisches wird im oberen Teil des senkrechten Reaktionsschachtes geteilt und abgelenkt durch eine mittlere Scheidewand 20 und zwei sich seitwärts ausdehnende gekrümmte Ablenkflächen 21. Die mittlere Scheidewand 20 springt ein beträchtliches Stück nach unten zwischen den Leitplatten 19 vor, während der obere Rand der mittleren Scheidewand 20 oberhalb der Oberkanten der Leitplatten 19 liegt. Beide gekrümmten Ablenkflächen 21 sind an ihrem Innenrand mit dem oberen Rand der mittleren Scheidewand 20 verbunden und erstrecken sich von dort nach oben und außen bogenförmig. Die Bögen endigen außerhalb der Oberkanten der Leitplatten19. Diese Enden sind jedoch ein beträchtliches Stück von den Seitenwänden entfernt. Der Reaktionsschacht nimmt die ganze Länge der ArbeitskammerA ein und ist mit seiner Vorderkante an der Wand 10 und mit seiner Hinterkante an der Zwischenwand 14 in geeigneter Weise, z. B. durch Bolzen 22, befestigt.
  • Die Oberseite der Kammer ist von einer abdichtenden Abdeckplatte 23 abgeschlossen; durch ein Auslaßrohr 24 ziehen die behandelten Abgase ab.
  • Nun werden die Vorgänge in der ArbeitskammerA erklärt: Bevor die Maschine in Betrieb genommen wird, wird der Abgasreiniger über einen Füllansatz 32 bis zu einer Höhe oberhalb eines Prüfhahns 31 mit Wasser gefällt. Das Wasser sammelt sich natürlich auch in dem Gasverteilungskanal 16 an und steigt hn Abgqseinlaßrohr 17 genauso hoch wie in der Arbeitskammer an.
  • Wenn die Maschine anläuft, wird durch die Ab- gase, die durch das Einlaßrohr 17 eintreten, fast alles Wasser aus deni'Einlaßrohr und dem Gasverteilungskanal 16 entfernt und in den Raum oberhalb des düsenartigen Verteilungsspalts hineingedrückt.
  • Es ist erwünscht, daß die Aufwärtsströmung der Abgase durch den düsenartigen Spalt über dessen ganzer Länge mit gleichförmiger Geschwindigkeit erfolgt. Dies wird zunächst durch die Form des Gasverteilungskanals 16 erreicht, da er eine größere Gasmenge nahe am Einlaß und eine geringere Gasmenge nahe beira hinteren Ende an der Zwischenwand 14 aufnehmen kann. Andererseits ist der Verteilungsspalt am Vorderende enger, wo der Gasdruck größer zu sein pflegt, und am Hinterende breiter, an dem normalerweise der Gasdruck geringer ist. Diese Ausbildung trägt zur Gleichförmigkeit der Aufwärtsgeschwindigkeit des Gases auf der Gesamtlänge des Verteilungsspaltes bei.
  • Wenn das Gas durch den Verteilungsspalt nach oben schießt, sucht es das Wasser in dem senkrechten Reaktionsschacht nach oben mit sich zu reißen. Die Aufwärtsbewegung des Gases wird erleichtert, wenn es, mit Luft vermischt, leichter wird und sich daher nach oben bewegt. Wenn das Gas und mitgeführte Wasser in dem senkrechten Reaktionsschacht nach oben strömen, glättet die mittlere Scheidewand 20 alle Turbulenzerscheinungen und teilt die nach oben strömende Gas- und Wassersäule in zwei gleiche Hälften, die auf den gekrümmten Ablenkflächen 21 auftreff en.
  • In F i g. 2 ist die Strömung des Gases schematisch durch gestrichelte Pfeile und die Strömung des Wassers durch ausgezogene Pfeile dargestellt. Sobald das Gas -Wasser-Gemisch den oberen Teil des senkrechten Reaktionsschachtes erreicht, ist es völlig durchmischt und trifft mit hoher Geschwindigkeit auf den gekrÜmmten Ablenkflächen 21 auf, die die Strömung nach außen und unten umlenken. Das Wasser verläßt die Außenkanten - der gekrümmten Ablenkflächen 21 in Form einer dünnen Fläche oder eines Vorhangs und wird nach unten zur Hauptmasse des Wassers in der Arbeitskammer A hingelenkt. Das Gas, das leichter als das Wasser ist, wird weniger durch diese nach unten gerichtete Bewegung beeinflußt und trennt sich vom Wasser, um in den oberen Bereich der Arbeitskanimer zu gelangen, und entweicht von dort aus über das Auslaßrohr 24. Das schwere Wasser setzt seinen Weg nach unten fort und trifft auf der Oberfläche der Hauptwassermasse auf; auf diese Weise trägt es dazu bei, das Wasser nach unten um die unteren Enden der Leitplatten 19 herum zu drücken, wodurch ein ständiger Kreislauf des Wassers zustande kommt.
  • Die geneigten Wandabschnitte 12 a und 13 a unterstützen diesen fortgesetzten Kreislauf des Wassers, obwohl diese geneigten Seiten für die Erflndung nicht wesentlich sind.
  • Man hat herausgefunden, daß für einen möglichst großen Wirkungsgrad bestimmte Bedingungen eingehalten werden müssen. Es müssen sich die äußeren Kanten der gekrümmten Ablenkflächen 21 genügend weit über dem Wasserspiegel und von den Seitenwänden enfernt befinden, damit ausreichende Gasmengen entweichen können. Die Leitplatten 19 sollen auf den Krümmungsmittelpunkt ihrer zugehörigen gekrümmten Ablenkflächen 21 zu laufen.
  • Wie man aus der bisherigen Beschreibung ersehen kann, bewirkt dieEnergie des durch denVerteilungsspalt nach oben schießenden Abgases eine innige Durchmischung von Gas und Wasser in dem senkrechten Reaktionsschacht und führt das Gas-Wasser-Gemisch gegen die gekrümmten Ablenkflächen mit einer so hohen Geschwindigkeit, daß das Wasser nach unten zurückgeworfen wird und das Gas freigegeben wird, das dann nach oben entweicht.
  • Der Abgasreiniger gemäß der Erfindung kann auf einem Fahrgestell untergebracht werden. Um Schwingungen des Wassers in der Arbeitskarnmer A auszuschalten, können Trennplatten 25 eingebaut werden. Diese Trennplatten sind in der ganzen Höhe der Leitplatten vorhanden und zwischen diesen und der Außenwand des Gehäuses eingefügt.
  • Um das Wasser, das während des Betriebs des Gerätes aus der Arbeitskammer A entfernt wird, zu ersetzen, ist eine Möglichkeit vorgesehen, mit der ein gleichbleibender Wasserspiegel in der Arbeitskammer beibehalten wird. Zu diesem Zweck befinden sich in der Zwischenwand 14 öffnungen 26, die Wasser aus der Ruhekammer B eintreten lassen, in der ein geeigneter Schwimmer 27 ein Einlaßventil 28 steuert.
  • Man sollte das Wasser vorzugsweise aus dem Ab- gasreiniger abfließen lassen, nachdem die Maschine am Ende eines Arbeitstages zum Stillstand gekommen ist. Zu diesem Zweck liegt ein Abflußventil 28 a am untersten Punkt des Gasverteilungskanals 16. Einschnitte 29 unten an der Zwischenwand 14 lassen einen Wasserabfluß aus der Ruhekammer B zu.
  • Das Gerät kann in üblicher Weise, z. B. auf Beinen 30, stehen.
  • Die F i g. 5 und 6 zeigen eine andere Ausführtingsform der Erfindung, mit der es möglich ist, das Leistungsvermögen des Abgasreinigers allein durch dessen Verlängerung zu verdoppeln, ohne daß dabei seine Höhe verändert wird. Eine derartige Anordnung ist insbesondere für Bergwerkslokomotiven von Vorteil, bei denen die Höhe möglichst gering gehalten werden muß.
  • Bei der Ausführungsform nach den F i g. 5 und 6 hat die Ruhekammer B dieselbe Größe wie die zuvor beschriebene; die Arbeitskammer A ist aber doppelt so lang. In diesem Fall ist das Einlaßrohr 17 an den Gasverteilungskanal 16 nahe am Mittelpunkt des Gerätes angeschlossen. Der Querschnitt des Gasverteilungskanals 16 verringert sich nach beiden Enden hin. Der düsenartige Verteilungsspalt zwischen den Platten 18 ist in der Nähe des Einlaßrohres 17 am engsten und weitet sich nach den beiden entgegengesetzt liegenden Enden aus.
  • Der Betrieb des Gerätes nach den F i g. 5 und 6 ist derselbe, wie er an Hand der F i g. 1 bis 4 beschrieben wurde.
  • Eine weitere Ausführungsforin der Erfindung ist in den F i g. 7 bis 9 zu sehen. Diese ähnelt der in den F i g. 1 bis 4 dargestellten, enthält aber nur eine Seitenhälfte des Gerätes nach F i g. 1 bis 4. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird das Gerät nach den F i g. 7 bis 9 dadurch hergestellt, daß das Gerät nach den F i g. 1 bis 4 in zwei Hälften durch einen senkrechten Schnitt zerlegt wird, der durch die Mitte der F i g. 2 gelegt ist. Auf diese Weise entsteht ein Gerät, das die halbe Breite desjenigen der F i g. 2 aufweist und eine einzige Leitplatte 19 und eine einzige gekrümmte Ablenkfläche 21 enthält.
  • Man sieht also, daß eine Seitenwand 33 nach F i g. 8 in die Ebene gelegt ist, die in F i g. 2 von der mittleren Scheidewand 20 eingenommen wird. Die Leitplatte 19 der F i g. 8 wirkt mit der Seitenwand 33 in derselben Weise zusammen wie die Leitplatte 19 der F i g. 2 mit der Scheidewand 20, so daß ein senkrechter Reaktionsschacht gebildet wird. Die gekrümmte Ablenkfläche 21 der F i g. 8 dient dem gleichen Zweck wie die Ablenkfläche nach F i g. 2.
  • Der in F i g. 9 dargestellte Schwimmer 27 befindet sich in einer Ruhekammer und hält in dem Abgasreiniger den Wasserspiegel so bei, wie in F i g. 8 gezeigt ist. Die Trennplatte. 25 verhindert das Auftreten von Schwingungen der Wassermasse.
  • Das heiße Abgas tritt durch das Einlaßrohr 17 ein, das mit dem Gasverteilungskanal 16 in Verbindung steht. Das Gas strömt aus dem Gasverteilungskanal 16 über den durch die Platte 18 gebildeten Spalt in den Reaktionsschacht hinein und verläßt den Reiniger über das Auslaßrohr 24.
  • Wie man leicht verstehen kann, arbeitet die Ausführungsforrn nach den F i g. 7 bis 9 in genau derselben Weise wie das Gerät nach den F i g. 1 bis 4, wobei jedoch eine verringerte Aufnahmefähigkeit für das zu bearbeitende Gas besteht. Bei dieser Ausführungsform liegen das Einlaßrohr und die Abgasleitungen am gleichen Ende des Reinigers; es sei jedoch bemerkt, daß die Leitungen an einer beliebigen Stelle untergebracht werden können.
  • Ein zusätzliches Merkmal ' das in den Fig. 7 bis 9 dargestellt ist, ist eine Ausgleichsöffnung 34, die das obere Ende des Reaktionsschachtes mit dem Einlaßrohr 17 verbindet. Diese Ausgleichsöffnung dient dazu, den Druck zwischen Eingang und Ausgang des Kreislaufs der Strömung auszugleichen, damit kein Wasser in die Maschine zurückgesaugt werden kann, nachdem diese abgeschaltet ist. Infolge des Abkühlens und der damit verbundenen Kontraktion der Gase würde sonst Wasser in das Rohr zwischen Maschine und Reiniger hineingezogen. Die relativ kleine Gasmenge, die die Hauptmasse des Wassers über diese Öffnung umgehen kann, wird vom Wasservorhang, der unter der gekrümmten Reaktionsfläche hervorströmt, gereinigt. Diese Ausgleichsöffnung dient auch dazu, daß kein Wasser in die Maschine zurückschlägt, wenn diese stehenbleibt und sich in der entgegengesetzten Richtung vorübergehend drehen sollte, was z. B, auf einer steilen Steigung vorkommen kann.
  • Eine weitere Ablenkfläche 35 für das Wasser ist derart angebracht, daß etwas von dem unter der gekrümmten Ablenkfläche 21 fließenden Wasser abgetrennt wird, das dann durch die Ausgleichsöffnung 34 strömt und in das Einlaßrohr 17 eintritt. Die geringe Menge Sprühwasser, die auf diese Weise in das Einlaßrohr gelangt, kommt mit den heißen Abgasen in Berührung und vermindert deren Temperatur und Volumen, bevor sie den Verteilungskanal 16 erreichen. Diese vorausgehende Volumenverminderung der Abgase ermöglicht es, die Fläche des Verteilungsspaltes herabzusetzen und dadurch die Gesanitgröße des Reinigers zu verringern.
  • Der zuvor beschriebene Betrieb des Gasreinigers bringt eine solche Verrnischung von Gas und Wasser in einer gentigend langen Zeit mit sich, so daß das Gas adiabatisch gesättigt wird. Dies heißt, daß ein geringer Teil der Wärme in dem Abgas vom Wasser aufgenommen und hierdurch die Temperatur des Wassers erhöht wird. Jedoch wird der größere Teil der Wärme im Gas durch die Verdampfung des Wassers aufgebraucht. Bei normalem Luftdruck erreicht die Temperatur des Wassers und der Gase, die den Abgasreiniger verlassen, einen Höchstwert von 701 C. Mit anderen Worten ausgedrückt, reicht die Verdampfungsgeschwindigkeit des Wassers bei 70' C aus, um dem Gas alle Wärme zu entziehen; dabei stellt sich die Wassertemperatur auf 70' ein. Die Abgase, die einen Dieselmotor bei einer Temperatur von 700' C verlassen können, werden also auf eine endgültige Temperatur abgekühlt, die über 70' C nicht hinausgeht.
  • Die Trennung von Gas und Wasser im Gerät ist so vollkommen, daß im wesentlichen der einzige Verlust an Wasser im Reiniger derjenige ist, der durch die Verdampfung infolge der Aufnahme der aus dem Gas herausgezogenen Wärme zustande kommt. Aus diesem Grund kann das Gerät normal 8 Stunden bei Zusatz von relativ geringen Wassermengen arbeiten.
  • Der Abgasreiniger wird in einer solchen Größe ausgeführt, daß er bei der Höchstgeschwindigkeit und Höchstbelastung der speziellen Maschine voll leistungsfähig arbeitet. Geringere Geschwindigkeiten und Belastungen führen zu geringeren Abgasmengen und daher zu geringeren Geschwindigkeiten innerhalb des Reinigers. Andererseits findet ein Selbstausgleich bei schwankenden Maschinenbelastungen und -geschwindigkeiten statt, so daß bei allen Geschwindigkeiten und Belastungen eine gute Leistung erzielt wird.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Abgasreiniger mit einer langgestreckten, teilweise mit Wasser gefüllten Arbeitskammer, mit einem von oben kommenden Abgaseinlaßrohr und mit einem unter dem Wasserspiegel befindlichen, nur vom Abgas durchströmten düsenarti.gen Abgasdurchtritt, an den sich in Strömungsrichtung ein Erweiterungsabschnitt in einem kleinen Abstand anschließt, über den eine Verbindung zur Wassermasse der Arbeitskammer besteht, ferner mit einer über dem Wasserspiegel angeordneten Ablenkvorrichtung"an der das vom Abgas mitgenommene Wasser zur Wassermasse der Arbeitskammer zurückkehrbar und das gereinigte Gas abtrennbar ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß ein an das Abgaseinlaß-.rohr (17) angeschlossener Gasverteilungskanal (16) sich unterhalb der Arbeitskammer (A) über deren ganze Länge erstreckt und mit seinem oberen Abschluß (18) den düsenartigen Gasdurchtritt bildet, ferner daß der Erweiterungsabschnitt durch mindes,tens eine sich über die ganze Länge der Arbeitskammer und über den konstant gehaltenen Wasserspiegel hinaus erstreckende Leitplatte (19) gebildet ist, durch die die Abgas-Wasser-Strömung,- ohne die Wassermasse der Arbeitskammer durchdringen zu müssen, bis über den Wasserspiegel hinaus gegen die gekrümmt ausgebildete Ablenkvorrichung (21) bewegbar ist.
  2. 2. Abgasreiniger nach Anspruch 1, dadurch gekenn eichnet, daß der Erweiterungsabschnitt durch zwei Leitplatten (19) gebildet ist, in deren ,Symmetrieebene ira oberen Teil eine Scheidewand (20) angeordnet ist, welche die sich nach oben bewegende Abgas-Wasser-Strömung in zwei Hälften teilt. 3. Abgasreiniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter der gekrümmten Ablenkfläche (21) eine öffnung (34) von dem Gaseinlaßrohr (17) in die Arbeitskammer führt. 4. Abgasreiniger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Ablenkfläche (35) an der Unterseite der gekrümmten Ablenkfläche (21) befestigt ist, so daß Wasser durch die öffnung (34) in das Gaseinlaßrohr (17) geleitet wird. 5. Abgasreiniger nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ruhekammei durch eine Zwischenwand (14) von der Arbeits-kammer abgetrennt ist und die Zwischenwand nahe an ihrer Unterkante mit öffnungen (26, 29) versehen ist, die einen Ausgleich des Wasserspiegels in beiden Kammern gestatten, und daß in der Ruhekammer ein Schwimmerventil (27, 28) vorhanden ist. 6. Abgasreiniger nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteilungskanal (16) einen von der Anschlußstelle des Gaseinlaßrohres (17) nach dem anderen Ende hin abnehmenden Querschnitt aufweist. 7. Abgasreiniger nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der düsenartige Abgasdurchtritt durch gegenüberliegende Flächen gebildet wird, von denen eine vom Austrittsquerschnitt aus abgebogen ist. 8. Abgasreiniger nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung des unteren Endes des Erweiterungsabschnitts breitei ist als der Austritt des düsenartigen Abgasdurchtritts (Verteilungsspalt). 9. Abgasreiniger nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der düsenartige Abgasdurchtrittsspalt ausgehend von der Anschlußstelle des Gaseinlaßrohres (17) am Gasverteilungskanal (16) fortlaufend breiter wird. In Betracht gezogene Druckschriften. Deutsche Patentschriften Nr. 534 600, 209 837; USA.-Patentschriften Nr. 2 611680, 2 745 646, 2 546 259, 2 536 998, 2 301601, 2 015 367.
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