DE1476627A1

DE1476627A1 - Verfahren und Einrichtung zur Reinigung von Gasen und Schalldaempfung,insbesondere fuer Abgase von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1476627A1
Application number: DE19661476627
Authority: DE
Inventors: Veit Dr-Ing Theodor
Original assignee: VEIT DR ING THEODOR
Current assignee: VEIT DR ING THEODOR
Priority date: 1966-06-10
Filing date: 1966-06-10
Publication date: 1970-04-09

Description

V E EINRICHTUNG ZUR REINIGUNG VON GASEN UND SCHALL-DAMPFUNG, INSBESONDERE FÜR AB-G A S E V O N B R E N N K R A P T M A S C H I N E N.
Es ist bekannt, Abgase durch intereinander angeordnete Filter zu leiten, um eine Reinigung vorzunehmen.
Nachteiligerweise wird hierbei durch Ablagerungen der vom Gas mitgeführten Verunreinigungen der Durchlaßquerschnitt verringert und die Filteroberfläche verdeckt, so daß die Reinigungswirkung nach kurzer Betriebadauer stark vermindert ist.
Dieser Nachteil tritt ebenso bei katalytischen Filtern auf, welche eine Nachverbrennung gewisser Abgasanteile bezwecken.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtung zur Reinigung von Gasen und Schalldämpfung, insbesondere f³r Abgase von Brennkraftmaschinen, mit hintereinander angeordneten Filtern, wobei zunächst Filter f³r die gröberen Verunreinigungen mit Sieben, Lochwänden oder grobkörnigem Filtergut angeordnet sind, welche durch ihre Porosität und Oberflächenrauhigkeit wirken, worauf Filter von feinerer Körnung mit spezifischer Groß-Oberfläche und Adsorptionswirkung folgen, hinter welchen sich katalytische Filter mit Oxydationewirkung für bestimmte Gasanteile befinden.
In den zunächat durchlaufenen Filtern befinden sich hin-/senkrecht/ tereinander vorzugsweise/zurGaastromungarichtung eine Anzahl von Sieben oder Lochwänden oder eine beiderseits durch eine Sieb-oder Lochwand abgegrenzte grobkörnige FUllung von Schlacke, Bimsstein oder anderen porösen Stoffen mit rauher Oberfläche, worauf Filter mit feinkörnigerer FUllung, beispielsweise Siliziumdioxyd, mit spezifischer GroBoberflächen-und Adsorptionswirkung folgen, nach denen katalytische Filter mit Körnern, deren Aussenschicht aus Edelmetall besteht, mit Metalloxyden o. dgl. angeordnet sind.
In den Filern befinden sich Kanäle f³r die Gasströmung, welche mit Sieb-oder Lochwandungen versehen sind und vorzugsweise die Form dünner breiter Bõnder, Röhren o. dgl. haben.
Vorzugsweise sind die Kanalwandungen schraglaufend oder in Kurvenform ausgefuhrt.
In den Kanälen befinden sich Leitkörper fiir die Gasströmung.
Die Leitkörper sind hohl und besitzen vorzugsweise Wandungsöffnungen.
Die Leitkdrper sind elektrisch oder mittels hindurchfliessendem Heizmittel heizbar, oder durch Kühlmittel kUhlbar.
Die Abbildungen zeigen Ausf³hrungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes und bedeuten : Abbildung 1 : Einen teilweisen Lõngsschnitt der Einrichtung ; Abbildung 2/einen teilweisen Längsschnitt der Einrichtung nach einer Ebene, welche zu der Schnittebene der Abbildung 1 senkrecht steht ; Abbildung 3 : einen Querschnitt I-I der AusfUhrung nach Abbildung 1 und 2 ; Abbildung 4 : den Teil-Langsschnitt einer weiteren AusfUhrungsart ; Abbildung 5 : den Querechnitt ZIZI eines Innenteils der Einrichtung nach Abbildung 4 ; vergrössert dargestellt.
Abbildung 6 : den Längsschnitt einer weiteren Ausführungs-/ art der Einrichtung ; Abbildung 7, Einzelteile der AusfUhrungsart nach Ab-8 und 9 : bildnng 6.
Der Gaseintritt erfolgt durch den Stutzen 1 in das Gehäuse 2, in dessen Innerem zunächst das Filter 3 durchlaufen wird. Dieses besteht aus poröser Schlacke, Bimsstein o. dgl. in Form von Körnern mit rauher Oberfläche. Anstelle der Körner oder gemeinsam mit einer Körnerfüllung können auch beispielweise aus Streckmetall, eine Anzahl Sieb- oder Lochwande, vom erforderlichen Durchlaßquerschnitt nacheinander angeordnet werden. Auf diesen Filterteilen, die auch durch Absorption wirken, setzen sich Feuchtigkeit und grobe Verunreinigungen, Ruß, Aerosole, teerige Bestandteile und ahnliches aus den durchfliessenden Gasen ab.
Im Anschluss hieran strömt das Gas durch ein Filter 4, /bzw. Kieselsäure/ das mit einer FUllung von Körnern aus Siliziumdioiyd. dg., u. U. mit Beimischungen von Aluminiumsilikaten/ /mit spezifischerGroBoDerfl&che versehen ist. In diesem Filter werden dem Abgas giftige sowie geruchterzeugende Stoffe und restliche Feuchtigkeit durch Adsorption entzogen.
Zum SchluB durchströmen die Abgase ein Filter 5 mit katalytisch wirkenden Stoffen wie Edelmetall, Metalloxydeaoder anderen Kontaktstoffen. Edelmetall, wie Platin u. a. ist hierbei als dünne, poröse Aussenschicht auf perlen-oder körnerföriigen Trägern, beispielsweise keramischer Art, auf vollen oder gelochten Bändern oder Sieben, sowie Platten u. a. anwendbar. In diesen katalytischen Teil tritt das Gas in bereits hochgradig gereinigtem Zustand ein und es werden durch die Katalytwirkung darin giftige Gasanteile, zum Beispiel Kohlenoxyd, Methan und andere oxydiert und damit auf eine unschädlichere Stufe gebracht. Der Austritt des gereinigten und entgifteten Gases erfolgt durch einen AuslaBstutzen 6. Bei Körnerfüllung werden die Filter, wie an des katalytischen Filter 5 gezeigt ist, an den Stirnseiten durch Loch-oder Siebwände 7 und 8 abgeschlossen.
Wie weiter an dem katalytischen Filter 5 gezeigt ist, kUnnen die Filter jeweils von einem eigenen vollen oder gelochten Mantel 9 umschlossen werden, der mit Verschraubungen 10 an der Innenseite des Gehäuses 2 festgesetzt wird.
Die Filter lassen sich auf diese Weise verschieben, man kann ihre Abstände einstellen, und sie auch zwecks Säuberung . nach Abnehmen der in bekannter Weise ldebaren Deckel an den Ein-und AuslaBstutzen 1 und 6 herausnahmen.
Vorzugsweise sind, wie Abbildung 3 zeigt, in den Filtern im Innern längsgeriohtete Loch-oder Siebwände 11 angeordnet, welche den Abgaestrom in donne, breite Bänder 12 aufteilen.
Wie Abbildung 2 an Filter 4 zeigt, sind diese Trennwände gewellt ausgeführt. Auf diese Weise wird die Durchgangsstrecke und-Dauer der Gase in den Filtern erhöht und dadurch die Reinigungs-sowie Entgiftungswirkung verstärkt. Zugleich erfahren die Gase beim Eindringen in die zwischen den Wandungen 11 liegenden Filterschichten eine Absorptionsdämpfung ihrer Schallachwingungen.
Um den Durchlaufweg in den Filtern noch weiter zu erhöhen, können die gewellten Sieb-oder Lochwände 11 ausserdem noch wendelförmig ausgebildet werden, so daß gewellte Schraubenflächen entstehen, zwischen welchen das Gas durchströmen muss. Die für die Reinigungs-und Schallabsorptions-Wirkung erzielte günatige grosse Oberfläche der Sieb-oder im Verhõltnis zum Durchflu#querschnitt / Lochwande/la#t sich auch durch Ausbildung der Gasdurchla#-Kanäle in Form von Hohlzylindern, Hohlkegeln oder anderen flachen und dünnen Körpern, die schräg oder kurvenformig gefuhrt sind, oder anderen Raumkurven erzielen.
Um zugleich eine Schalldampfung durch die gesamte Einrichtung zu erzielen, ordnet man die Filter mit Zwischenräumen an. Durch Bemessung der lange dieser Rhume in Verbindung mit der durch die Filter bedingten Querschnittsverengung kann neben der in den Filtern selbst erfolgenden Schall-Absorptionsdampfung weiter noch eine Reflexionsdämpfung des Gasschalles erzielt werden.
Wie Abbildung 4 und 5 zeigen, kUnnen die zwischen den Sieb-oder Iochwänden 13 in den Filtern gebildeten Kanäle mittels in Längsrichtung gerade, schräg oder auch beispielsweise wendelförmig durchlaufenden Einsätzen 14 und 15 weiter aufgeteilt werden, die zugleich als Leitkörper f³r das Gas dienen. Diese Einsätze können volle Wandungen, also beispielsweise Blechstreifen sein, oder wie Abbildung 5 zeigt, elbot Hohlkörper bilden, und vergrössern die Gasdurchlaufstrecke weiter. Der hphle Leitkörper 14 besitzt im Innern eine elektrische Heizung 16, so daB bei katalytischen Filtern die Oxydationstemperatur dadurch geregelt werden kann. Bei im Innern leeren Leitkörpern der Form 15 können zum gleichen Zweck Heizgase oder Kühlmittel, auch in flüssiger Form durchgeleitet werden. Die Seitenwandungen der Leitkörper 15 können bei Gasen mit kleinen Öffnungen 17 versehen werden, so da# das Heizgas bzw. die Heizgasflammen in den von zu entgiftenden Gasen durchlaufenden Raum eintreten und die Nachverbrennung erhöhen. Auf diese Weise können auch andere Gase oder Gasgemische zur Beeinflussung des zu reinigenden Gases eingeleitet werden. Die Zuführung der elektrischen Heizleitung bzw. der Zusatzgase erfolgt von aussen durch den Stutzen 18, der in eine Kammer 19 mAndet, von der aus die einzelnen Heizstränge bzw. das zusätzliche Gas oder Flüssigkeit ins Innere der Leitkörper 14, 15 gefuhrt werden.
Die AbfUhrung kann erforderlichenfalls durch einen gleichartigen Stutzen am anderen Filterende erfolgen. Das zu reinigen -de Gas gelangt von der vor dem Filter befindlichen Kammer 20 in die in der Wand 21 dieaer gaer sündenden Kanäle 22 zwischen den Loch-oder Siebwänden 13.
Vie die Abbildungen 6 bis 9 zeigen, k~nenn die verachiedenen Filter auch ao Ubereinanderliegend angeordnet werden, dase. die Abstandsrõume die DurchflußtanAle fUr das zu reinigende Gas bilden. Diese Abstõnde sind dabei überwiegend aehr kurz.
Der Gaseinlaß erfolgt durch den Stutzen 23, worauf das Gas zunächat wieder in ein der Ausf³hrung nach Abbildung 1 und 2 entapmeohendee Filter 24 durch Öffnungen 25 der Wandung 26 eintritt. Durch offnungen 27 der Wand 28 tritt dan Gas hierauf in die Kammer 29 ein und gelangt von dort durch Íffnungen 30 in der Wand 31 in den Zwischenraum 32 zwischen Wand 31 und einer weiteren Sieb-oder Lochwand /wie Wand 31/ 33, welche/die Form einer d³nnen Kreisringscheibe hat.
Wie Abbildung 7 zeigt, befinden sich die offnungen 30 der Wand 31 nur in einem kleinen Sektor und der Raum 32 zwischen den wandungen 31 und 33 let durch eine neben diesen offnungen 30 liegende enkrechte Wand 34 nach der einen Richtung abgeszhlossen, so da# das zu reinigende Gas nach Durchtritt durch die Offnungen 30 nur in Richtung des Ffeile 35 trbuen kann. Die senkrechte Wand 34 durchläuft auch die Uber der Wand 31 nach oben folgenden tandungen und Filter.
Wand 36, die zusammen mit der Sieb-oder Iochwand 33 die Filterschicht 37 umsehliesst, ist, wie Abbildung 8 zeigt, ebenfalls auf einem kleinen Sektor mit offnungen 38 neben der Wandung 34 versehen, so daß das in Richtung des Pfeils 35 strömende zu reinigende Gas nach Durchtritt durch die offnungen 38 und die zu diesem Zweck unterhalb dieser offnungen ausgesparte Filterschicht 37 in den kreisscheiben-< förmigen Raum 39 zwischen der Wand 36 und der darüberliegenden Ioch-oder Siebwand 40 gelangt. In diesem Raum ist das Gas wieder durch die senkrechte Sperrwand 34 gezwungen, in Richtung des Pfeils 41, Abbildung 9 zu strdmen, und es gelangt nach Durchlaufen des Raumes 39 durch die wiederum neben der senkrechten Wand 34 befindlichen Öffnungen 42 der Wand 43 und der entsprechenden Aussparung des Filter 44 zwischen den Wandungen 40 und 43 in den darüberliegenden nächsten flachen Kreisring-Raum, wo es durch eine senkrechte Trennwand 34 gezwungen wird, in Pfeilrichtung 45, Abbildung 9, weiter zu strömen.
Auf diese Weise kUnnen beliebig viele Filterschichten und kreisringscheibenförmige Räume übereinander angeordnet werden, wobei sich herstellungsBassig derVorzug ergibt, da# die vorgefertigten und fUr den Durchtritt der senkrechten Wand 34 geschlitzten Scheiben alle gleich sind, da sich, wie die Abbildungen 7, 8 und 9 zeigen, die/Gasdurchla#~ffnungen 30, 48, 42 usw. stets neben der Wand 34 befinden. Mankann infolgedessen alle diese Teile auch leicht zur Kontrolle, Sõuberung und Austausch herausnehmen, wodurch sich eine einfache Wartung ergibt.
Da die Zwisohenräume zwischen den einzelnen Filterschichten also von dem zu reinigenden Gas jeweils unter Umlenkung in Form flacher, dünner kreisringf~rmiger Bõnder durchlaufen werden, erfolgt eine intensive Gasreinigung in Verbindung mit Schallabsorption.
Vom letzten Filter 46 aus gelangt das Gas durch Offuungen 47 in ein Rohr 48 und von diesem durch offnungen 49 in das Innenrohr 50, welches zugliech das Ausla#rohr bildet.
Die Íffnungen 47 und 49 in den Rohren 48 und Abstõnde 50 liegen auf entgegengesetzten Seiten. Die senkrechten aer wapr dungen und Filter k6nnen auf einfache Weise mittels Vorspr³ngen wie Zungen o. dgl. gesichert werden. Die obere Abschlußwand 50 an der Gasausla#seite des Geräts ist als das Gehäuse 52 oben umgreifender Deckel ausgebildet und Sir mit den Rohren 48 und 49 fest verbunden, so da# diese Teile als ganzes fUr Kontroll- , Säuberungs-und Ersatzzwecke ausziehbar sind. Die im Gehõ@seunterteil befundlichen Wõnde 26 und 28 sindmitdemGehäuafegverbunden.DiRohrß 48 und 50 st³tzen sich an ihrer Unterseite auf der Wand 28 ab.
Die oben beschriebene Einrichtung bietet, wie dargelegt, den Vorzug, dass mit den gleichen Bauteibn eine abgestufte Filterung, Reinigung und Nachverbrennung des Gases erfolgt, wobei zugleich eine Schall-Absorptions- und Reflexionsdõmpfung erzielt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren und Einrichtung zur Reinigung von Gasen und Schalldämpfung, inabesondere fUr Abgase von Brennkraftmaechinen, mit vom Gas nacheinander durchlaufenen Filtern, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst Filter mit rauher Oberfläche und Porosität fUr die Aufnahme von gröberen Verunreinigungen und Feuchtigkeit unter Absorptionswirsi. kung durchlaufen werden, Filter von feinerer Körnung mit pesifischer Gro#oberflõche f³r die Adsorption von giftigen und geruchsbelästigenden Stoffen sowie Restfeuchtigkeit folgen, hinter welhhen sich katalytische Filter mit Oxydationswirkung fUr bestimmte Gasanteile befinden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter von breiten und d³nnen KanAlen für den Gasdurehtlu8 durchzogen sind, deren Wandungen zahlreiche offnungen besitzen, so daB im Verhiltnis zum Querschnitt dadurch eine grosse freie Wandungsflõche gebildet ist.
3. Einrichtung zur Ausübung des Yerfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den zunächst von Gas durchlaufenen Filtern (3, 24) vorzugsweie senkrecht zur Gasströsungarichtung, eine Anzahl von Sieben-oder Iochwänden oder eine beiderseits durch eine Sieb-oder Lochwand abgegrenzte grobk~rnige Füllung von Schlacke, Bimsstein oder anderen porösen Stoffen mit rauher Oberfläche angeordnet sind.
4. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die eingangs angeordneten gröberen Filter ( 3, 24) folgenden Filter (4, 37) eine feinkörnigere FUllung, beispielsweiae Siliciumoxyd, mit spezifißcher Großoberfliche und Adsorption haben.
5. Einrichtung zur Ausübung des verfõhrends nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Adsorptionsfilter (4, 37) folgenden Filter katalytisch wirkende Stoffe wie Edelmetall, Metalloxyde oder andere Kontaktstoffe in K~rnerform, als d³nne, por~se Aussenschicht auf perlen-oder körnerförmigen, beispielsweise keramischen Trägern, auf vollen oder gelochten Bõndern, Sieben, Platten o. dgl. enthalten.
6. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Filter durchlaufenden gasdurchflossenen Kanäle (12, 22, 32, 39) Loch-oder Siebwände (11, 13, 33, 40) besitzen.
7. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die Filter durchziehenden Kanõle (12, 22, 32, 39) und ebenso deren Wandungen (11, 13) vorzugsweise gewellt, wendelförmig, als Hohlzylinder, Hohlkegel oder andere flache und donne Körper, die schräg oder kurvenförmig geführt sind, bzw. Raumkurven bilden, ausgeführt sind.
8. Einrichtung sur AutUbung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den zwischen den Sieb-oder IochtEnden (11, 13) befindlichen Kanõlen gerade, schräge oder kurvenf~rmige gentaltete Einsatzteile (14, 15) angeordnet sind.
9. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Filterkammern befindlichen Einsatzteile (14, 15) hohl ausgebildet sind und elektrische Heizleitungen (16) oder fliissige oder gasförmige Heiz-bzw. Kühlmittel enthalten, fUr deren Austritt in die Gas-Kanäle die Einsätze (14, 15) gegebenenfalla Íffnungen (17) aufweisen.
10. Einrichtung zur Austbung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor den von den Gaskanälen durchlaufenen Filtern Kammern (19) angeordnet sind, welche einen nach aussen ftihrenden Ein-bzw. AuslaBstutzen (18) besitzen und von den gasfuhrenden Kanõlen (22) durchzogen werden.
11. Einrichtung zur Ausübung des 9erfahrens nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die aufeinanderfolgenden Filter (37, 44, 46) durch kurze Zwischenräume getrennt sind, welche zugleich die gasdurchflossenen Kanäle bilden, wobei die Filter auf der einen Seite durch Sieb-oder IochwUnde (33, 40) und auf der anderen Beite durch volle Wandungen (36, 43) begrenzt sind, welch letstere abwechaelnd beiderneits einer durchlaufenden Längswand (34) mit offnungen (30, 38, 42) versehen sind.
12. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dans die Filter (37, 44, 45) in Lõngerichtung von ineinander angeordneten Rohren (48, 50) durchlaufen werden, wobei das äussere Rohr (48) mit offnungen (47) am oberen Ende und das innere Rohr (50) mit dffnungen (49) am unteren Ende versehen ist, so da# beide Rohre im Anschluss an die Filter vom Gas durchstrdmt werden und das Rohr (50) das AuslaBrohr bildet.
13. Einrichtnng zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die aufeinanderfolgenden Zwischenräume der Filter so bemessen sind, da# ein durch Reflexion schalldämpfeades System gebildet wird.
14. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter im Innern des Gehäuses (2, 52) der Einrichtung mit Ummantelungen (9) und darin befindlichen Verschraubungen (10) versehen sind, so daß sie verschiebbar und feststellbar sind.
15. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dans die stirnseitigen Deckel (51) der Gehäuse (2, 52) abnehmbar sind.

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