DE2239938A1 - Verfahren und vorrichtung zur abgasentgiftung zum schutz gegen umweltverschmutzung - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Abgasentgiftung zum Schutz gegen Umweltverschmutzung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Filtrierverfahren und auf eine verbesserte Filtriervorrichtung und insbesondere auf Filtrierverfahren und/oder '-vorrichtungen zur Behandlung von Auspuffgasen aus Verbrennungsmotoren zum Schutz gegen Umweltverschmutzung.
• Die Zusammensetzung der Auspuffgase, die aus Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen oder aus anderen Verbrennungsmotoren ausströmen, enthält bekanntlich schädliche bzw. giftige ungesättig-' te Kohbiwasserstoffe, Hohlelmonagde, Oxyde von Stickstoff und andere Bestandteile in einer solchen Menge, dass die Gesundheit der in Gebieten grosser Kraftfahrzeugdichte lebenden Menschen ernsthaft gefährdet ist.
• Demgemäss ist das Ziel der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zur Behandlung von Auspuffgasen von Verbrennungsmotoren zum Ausscheiden des grösstmöglichen Teils der Komponenten, welche die Atmosphäre gefährlich verschmutzen.
• Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, um die heissen Auspuffgase zunächst abzukühlen und das Gesamtvolumen zu vermindern bzw. zusammenziehen, um einen Teil der Komponenten zu verflüssigen und daraufhin die restlichen Gase abzufiltern.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens der oben beschriebenen Art, nach welchem die ausströmenden Abgase, die nach dem Verflüssignngsvorgang weiterhin im gaßfBrmigen Zustand vorlagen, abgefiltert werden, um die Feststoffe zu beseitigen, worauf sie zumindest teilweise dem Brennstoffansaugrohr des Motors zurUckgefUhrt werden.
• Einweiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens der obenbeschriebenen Art, bei welchem der in die Atmosphäre strömende fraktionierte Teil des ausströmenden Gases so behandelt wird, dass er nicht mehr im Dampfzustand vorliegt und seine Temperatur wesentlich herabgesetzt ist, wodurch die Rauchbildung vermindert wird.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens nach der oben beschriebenen Art, bei welchem die verflüssigen Teile der Abgase in einem Behälter gesammelt und die Dämpfe bzw. die Rauchbestandteile aus demselben dem Ansaugrohr des Motors zurückgeführt werden.
• Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung ener wirkungsvollen und praktischen Vorrichtung bei einem Verbrennungsmotor zur Herabsetzung der Verschmutzung der Atmosphäre durch die Abgase.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung dries Verfahrens und/oder'einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art, die im Zusammenhang mit enem Verbrennungsmotor beispielsweise für ein herkömmliches Kraftfahrzeug Verwendung finden können, wobei die Hersteltung, der Betrieb und die Wartung dieser Vorrichtung billig und wirtschaftlich ist. Zur Erreichung dieser und ähnlicher Ziele ist das Verfahren und/oder die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung geschaffen, wobei die Arbeitsweise der Vorrichtung, seine Konstruktion und die AMrdrn;mg seiner Bauteile nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und auf die anliegenden PatentansprUche näher beschrieben und dargestellt werden; darin zeigen: Figur 1 eine schematische Ansicht einer Ausführuiigsform der erfindungsgemässen VorMichtung; Figur 2 ene vergrösserte senkrechte Längsschnittansicht der Kühlkammer; Figur 3 eine vergrösserte Teilschnittansicht des Filters; und Figur 4 eine vergrösserte senkrechte Teilschnittansicht der Ansaugmündung des Luftfilters des Vergasers der Xaeine, wobei die Zufuhr der Auspuffgase, die in diese Mündung einströmen, dargestellt ist.
• Obwohl das Filtrierverfahren und die Filtriervorrichtung, die hier offenbart sind, bis zu einem gewissen Grad für die verschiedensten Zwecke in der Industrie und/oder den Haushalten Verwendung finden können, sind sie insbesondere zur Verwendung beim Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges bestimmt.
• Zusammengefasst, werden die Gesamtauspuffgase des Motors nach dem vorliegenden Verfahren zur Behandlung von Abgasen einem Kühlprozess unterzogen, um (a) ihre Temperatur herabzusetzen, (b) das Gesamtvolumen zu Vermindern bzw. zusammenzuziehen und (c) zumindest einen Teil der Komponenten in flüssige Form zu Kondensieren. Die Auslasstemperatur am VenD«gungsrohr kann schätzungsweise 500°F oder mehr betragen, wobei zusätzlich zum Zusammenziehen des Gesamtulumens das Ziel ist, auch die Temperatur derartiger Rückstände oder Gase, die in die Atmosphäre strömen werden, auf eine Temperatur innerhalb eines normalen Bereiches von annähernd 700 - 900 F herabzusetzen und somit die Rauchbildung wesentlich zu verhindern.
• Nach dem Abkühlen kann die Flüssigkeit abgezogen und der gasförmige Teil des Abgases abgefiltert werden, um die Feststoffe zu beseitigen, worauf das gekühlte, entwässerte und gefilterte Gas dem Ansaugende des Luftfilters des Vergasers des Motors zugeführt wird, um darin die Brennstoffe zu verwenden, während überschüssige Gase in die Atmosphäre ausströmen können. Die durch die Kondensation stromabwärts der Kühl- und/oder Filtrierseite des Abgases entstehenden flüssigen Bestandteile können in der Nähe des Auslasses für überschissiges Gas aufgefangen und zusammen mit der zuvor abgetrennten Flüssigkeit engem Behälter zugeführt werden, wobei die dabei entstehenden Brenngase wiederum dem Ansaugende für den Brennstoff des Motors oder dem Luftfilter des Vergasers, wie schon erwähnt, zugeführt werden.
• Nun wird eine Ausführungsform der zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorgesehenen Vorrichtung zur Verwendung bei dem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges unter Bezugnahme auf die schematische Ansicht in Figur 1 beschrieben. Eine Kühlkammer, die aus einem länglichen Gehäuse 5 besteht, hat einen Einlass 6 am Oberteil in der Nähe eines Endes und einen Aufsatz 7 im unteren Teil in der Nähe des anderen Endes. Kühlmittel in einem geschlossenen Kreislauf wird durch ein Rohr 8 dem Gehäuseeinlass 6 aus einem zusätzlichen oder unabhängigen Kühler 9 zugeführt und diesem durch ein Rohr 10 aus-dem Auslass 7 zurückgeführt. I)ie Kreislaufströmung erfolgt durch eine Pumpe 11 im Speiserohr 8, die durch den Gebläseriemen des Motors angetrieben werden kann.
• Innerhalb der Kühlkammer ist ein Wärmeaustauscher angeordnet, der zwei in Abstand voneinander in der Nähe entgegengesetzter Enden des Gehäuses 5 angeordnete Endkammer 12 aufweist, die durch eine Anzahl rohrförmiger Leitungen 14 verbunden sind, die vorzugsweise in zwei oder mehreren konzentrischen Kreisen angeordnet sind. Ein Auspaffeinlassrohr 15 mündet in der Endkammer 12 in der Nähe des Eühlmittelauslassendes des Gehäuses 5 und ein Abgasauslassrohr 16'erstreckt sich durch den Boden des Gehäuses nach aussen in der Nähe des anderen Endes. In manchen Fällen ist es zweekmässig, spiralförmige Ablenkteile 17 in den Abgasrohren 14 vorzusehen, um die durch diese Rohre strömenden Gase gegen die Wände zu richten, um ein verbessertes Wärmeaustauschverhältnis zu erzielen sowie die Strömung zu regeln. Zweckmässigerweise ist auch ene mittig durchlöcherte Prallplatte 18 in der auslasseitigen Endkammer in Abstand von der Stirnwand der Endkammer nach innen zu absorbieren einen Teil des Stosses der aus den Rohren kommenden Strömung angeordnet.
• Das abgekühlte, zusammengezogene Abgas, wobei einTeil der gasförmigen Dämpfe nun in flüssige Form kondensiert worden sind, wird durch das Auslassrohr 16 einer Filtereinheit 20 zugeführt, worin eine Messeinrichtung die Temperatur und/oder den Druck des Strömungsmittels überwachen kann. Diese Filtereinheit enthält einen Filterelementeinsatz 21 in abgedichtetem Verhältnis mit dem Gehäuse der Einheit, wodurch die Gase strömen und durch einen durchlöcherten Kern 22 einer Leitung 23 entweichen können. Die aus der Kühlkammer 5 in flüssiger Form ausströmenden kondensierten Dämpfe, falls nicht vorher abgezogen, sammeln sich im Niederschlagtrog 23 der Filtereinheit zusammen mit den Teilchen und Feststoffen, die durch das Filterelement 21 nicht hindurchgekommen sind, und strömen durch ein Rohr 25 aus in einen Flüssigkeitsbehälter 26.
• Die die gefilterten Gase führende Leitung 23 ist vorzugsweise in Form enes vergrösserten Y oder einer Gabelung 27 gegabelt, worin eine gewisse Abscheidung oder Aufschichtung erfolgt, so dass die leichteren und flüchtigeren Gase durch den oberen Leitungszweig 28 zur Radialmündung 29 des Luftansaugfiltergehäuses 30 des Vergasers des Motors strömen, wobei das Auslassende des Leitungszweiges 28 in der Filtergehäusemündung 29 beispielsweise durch Öffnungen oder Auslassöffnungen 31 an seiner Innenseite durchlöchert ist.
• Aus dea Leitungszweig 27 entweicht in die Atmosphäre durch einen unteren Leitungszweig 32 der abgekühlte, zusammengezogene, sich nicht mehr im dampfförmigen Zustand befindliche, filtrierte und aufgeschichtete fraktionierte Teil des Gases, der nicht durch den oberen Leitungszweig 28 in das Brennstoffansaugrohr des Motors eingesaugt worden ist. Zur Aufnahme einer in der Abgasströmung hinter dem Flüssigkeitsabzugsrohr 25 erfolgende Kondensation ist ein mit Sieb versehener Flüssig--keitsauffangteil 33 in dem unteren Leitungszweig 32 in der Nähe seines Auslassendes vorgesehen, wobei s'iöh ein Abflussrohr 34 zum Flüssigkeitsbehälter 26 erstreckt. Ein sich vom Oberteil des belüfteten Behälters nach oben erstreckendes Speiserohr 35 ist mit dem oberen Leitungszweig 28 verbunden, welcherin das Luftfilteransaugende des Vergasers mündet, um aus den Flüssigkeiten in dem Behälter hinaufströmende flüchtige Dämpfe zu fördern.
• Zusammengefasst ist festzustellen, dass die vorliegende Erfindung zur Verminderung der Verschmutzung der Atmosphäre wesentlich beiträgt, indem die Motorabgase gekühlt, Er Gesamtvolumen vermind* bzw. zusammengezogen, zumindest ein Teil der Dampfbestandteile kondensiert und n flüssiger Form abgezogen wird, Teilchen und Feststoffe abgefiltert, die gekühlten, zusammengezogenen, aus dem Dampfzustand herausgebrachten und gefilterten Gase ausgeschieden werden9 indem etwa ein wesentlicher Teil dieser abgefilterten Gase durch Aufschichtung dem Brennstoffansaugrohr des Motors zuge-ruirt und nur jene fraktionierte Teile der filtrierten Gase in die Atmosphäre ausgelassen werden, die enen Überschuss der in das Brennstoffansaugrohr des Motors eingesaugten Gase darstellen.
• Aus der obigen Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügt ten Zeichnungen ist ersichtlich9 dass ein wirkungsvolles und praktisches Verfahren und eine wirkungsvolle und praktische Vorrichtung zur Behandlung der Abgase eines Verbrennungsmotores zur Erfüllung sämtlicher Erfordernngen geschaffen wurde, wobei jedoch verschiedene Abänderungen möglich sind und verschiedene erfindungsgemässe Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfanges der beigefügten Patentansprüche zulässig sind.

Claims (11)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zur Behandlung der Abgase eines Verbrennungsmotors zur Verminderung der durch das Entweichen gefährlicher Bestandteile dieser Abgase in die Atmosphäre verursachte Verschmutzung, dadurch'gekennzeichnet, dass die Gesamtabgase des Motors durch eine Kühlkammer Im durch zur Herabsetzung der Temperatur der Abgase, zum Zusammen ziehen des Gesamtvolumens und zum Kondensieren der Gase in flüssige Form geführt werden', worauf die Flüssigkeit abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eh Kühlmittel durch die Kühlkammer in Wärmeaustauschverhältnis mit dem Motorabgas umlaufen lässt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Kühlkammer ausströmenden, gekuhlten und zusammengezogenen Motorabgase durch ein Filterelement hindurchgeführt werden, um die Feststoffe zu entfernen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, .dass zumindest ein Teil der Gase, die durch den Filter hindurchgelassen worden sind, dem Brennstoffansaugrohr des Motors zugefiihrt werden.

5. Vorrichtung zur Verminderung der durch das Entweichen der Abgase eines Verbrennungsmotors in die Atmosphäre verursachten Verschmutzung, gekennzeichnet durch die Kombination einer Kuhlkammer, die mit dem Abgaszweigrohr des Motors verbunden werden kann und in viche das gesamte Auspuffgas des Motors eingefuhrt werden kann, durch eine Einrichtung, mit deren Hilfe ein Kühlmittel durch die Kammer im Wärmeaustauschverhältnis mit dem Motorabgas umlaufen kann, um seine Temperatur herabzusetzen, das GesamtuSumen zu vermindern bzw. zusammen zuziehen und zumindest einen Teil der Bestandteile des Motorabgases in flüssige Form zu kondensieren, und durch eine Abflusseinrichtung, durch welche die aus der Kühlkam;ner ausströmenden Flüssigkeit abgezogen werden kann, wobei ein Filter in Verbindung mit der Kühlkammer steht, durch welchendie restlichen Gas hindurchströmen, um Feststoffe aus diesen Gasen auszuscheiden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Gasauslassleitung, die sich von dem Figur erstreckt und mit dem Brennstoffansaugrohr des Motors verbunden werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Leitung zum Luftansaugfiltergehäuse des Motorvergasers fuhrt, wobei ein durchlöchertes Endauslassteil vorgesehen ist, der m der radial angeordneten Ansaugmündung des Luftansaugfiltergehäuses des Vergasers angeordnet werden kann.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Leitung eine Auslassöffnung zur Atmosphäre aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die sich aus dem Filter erstreckende Gasauslassleitung verzweigt ist, wobei eine Zweigverbindung zum Brennstoffansaugende des Motors und die andere Zweigverbindung zur Atmosphäre führt und eine Auffangeinrichtung für die Flüssigkeit in der Nähe ihres Auslassendes hat.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Flüssigkeitsbehälter, eine darin vorgesehene Tufteinlassöffnung, Rohrleitungen zum Behälter für Flüssigkeiten aus der Kühlkammer bzw. der Einrichtung zum Auffangen von Flüssigkeit in der besagten anderen Zweigverfbindung und durch ein sich vom Oberteil des Behälters zur Verbindungsleitung erstreckendes Speiserohr, die in das Brennstoffansaugrohr des Motors mündet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung, mit der Hilfe das Kühlmittel umlaufen kann, einen Kühler aufweist, der mit der Kammer durch Leitungsrohre und Rückleitungsrohre verbunden ist, sowie eine durch den Motor betätigten PArpe in dem Speiserohr.

L e e r s e i t e