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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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- -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.
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Ein weiteres Ziel ist es, diese bekannte Reinigungswirkung zahlreicher
feiner Wassertropfen für eineaus einer Düse austretende Abgasströmung auszunutzen.
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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.
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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.
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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.
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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).
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Die Vorgänge, die sich oberhalb der Abgasausströmdüse innerhalb der
Leitvorrichtung abspielen, seien nun näher betrachtet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zum besseren Verständnis der Ausführungen folgt eine ausführliche
Beschreibungan Hand der Zeichnung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Oberseite der Kammer ist von einer abdichtenden Abdeckplatte
23 abgeschlossen; durch ein Auslaßrohr 24 ziehen die behandelten Abgase ab.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die geneigten Wandabschnitte 12 a und 13 a unterstützen diesen
fortgesetzten Kreislauf des Wassers, obwohl diese geneigten Seiten für die Erflndung
nicht wesentlich sind.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das Gerät kann in üblicher Weise, z. B. auf Beinen 30, stehen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.