DE2257968A1 - Vorrichtung zur reinigung der abgase von verbrennungsmotoren, insbesondere dieselmotoren - Google Patents

Vorrichtung zur reinigung der abgase von verbrennungsmotoren, insbesondere dieselmotoren

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Description

sir x^UiiJüii ΐίϊίί
DECATOX GmbH, 6000 - Frankfurt am Main, Hanauer Landstr. 220
Vorrichtung zur Reinigung der Abgase von Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren \ ^
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung der Abgase von Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren von Kraftfahrzeugen und stationären Anlagen.
Die zunehmende Verschmutzung der Umwelt fordert in steigendem Maße die Reinigung' der Abgase von Verbrennungsmotoren von biologisch und physiologisch schädlichen Bestandteilen. Es ist bekannt, verbrennbare Abgaskomponenten an einem Katalysator in Anwesenheit säuerstoffhaltiger Gase zu unschädlichen Folgeprodukten zu oxydieren. Der Katalysator wird dabei in einem Gehäuse angeordnet, das von dem zu entgiftenden Gas durchströmt wird. Verbrennungsmotoren geben ihr Abgas-nicht in einem gleichmäßigen Strom sondern in Intervallen ab. Dadurch wird eine dem Motor nachgeschaltete Katalysatoreinheit mit pulsierendem Abgas beaufschlagt, wodurch ein Schüttgutkatalysator oder auch ein monolytisches Katalysatorsystem zerstörtwerden kann. Bei Kraftfahrzeugen wirken neben den genannten Vibrationen zusätzliche Rüttelkräfte ein, welche von der Federung nicht aufgezehrt wurden. Eine weitere, bei der katalytisehen Reinigung der Abgase von Verbrennungsmotoren auftretende Schwierigkeit besteht darin, daß die Motoren in der Anfahrphase größere Mengen Ruß und unverbrannten Treibstoff ausstoßen, wodurch die Katalysatoroberfläche verschmutzt und damit zeitweise unwirksam gemacht wird. Besonders stark tritt, dieser Effekt beim Kaltstart von Dieselmotoren auf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche durch Abfangen schädlicher Erschütterungen die Lebensdauer der Katalysatoren verlängert und insbesondere bei Dieselmotoren die mit der Kaltstartphase verbundene zeitweise Inaktivierung der Katalysatorobeafläehen verhindert»
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Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung welche gekennzeichnet ist durch ein erstes, mit mindestens einer Gaseinlaßöffnung und einem Abscheidesumpf versehenes Gehäuse, ein damit durchströmbar verbundenes und mit mindestens einer GasauslaQ-öffnung versehenes zweites Gehäuse, eine zumindest den Strömungsquerschnitt des ersten Gehäuses einnehmende, mit Füllkörpern beschickte, gaspuffernde erste Kasette, eine mindestens einen Strömungskanal zur Aufnahme eines Katalysators aufweisende, den Strömungsquerschnitt des zweiten Gehäuses einnehmende zweite Kasette, deren Wandung gegebenenfalls als Einfach- oder Hehrfachkonus ausgebildet ist sowie eine diese Wandung umhüllende und mit ihr verbundene, wärmedämmende und schwingungßdämpfende Isolierung und an der Verbindungsstelle zwischen erstem und zweitem Gehäuse angeordnete, jeweils einer Kassette als : Auf handling dienende, randbefestigte, gegenüberliegende, die Isolierung ^deckende ring- oder rahmenförmige Flachfedern.
Der Erfindungsgedanke beruht also darin, in einem Vorraum die pulsierenden Abgase zu beruhigen und in der Kaltphase Kußpartikel sowie kondensierende Bestandteile des Abgases aufzunehmen oowie die Katalysatoreinheit in einer schwingungsgedämpften Aufhängung anzuordnen. Die in-der Kaltphase im Vorraum angesammelten Abgasbestandteile werden mit zunehmender Erwärmung nach und nach in den Katalysatorraum überführt und dort unschädlich gemächt. Der Transport des abgeschiedenen Rußes wird dabei von dem warmen Abgas und dem verdampfenden Kondensat bewirkt.
Die beiden Ksesetten weißen in Strömungsrichtung des Abgases Öffnungen bzw. gasdurchlässige Stirnwände auf, so daß sich ein geradliniger Gasweg vom Gaseinlaß zum Gasauslaß ergibt·
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zerlegbar gestaltet werden, um die Reinigung und den Austausch der Katalysatorbeschickung zu erleichtern. Hierzu sind nach einer vorteilhaften Ausfühnm^sform der Erfindung die beiden Gehäuse durch Flansche lösbar mit-
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einander verbunden. .
Die beiden ale Aufhängung für die Kassetten dienenden benachbarten Flachfedern werden nach einer, vorzugsweisen Variante der Erfindung zwischen die Plansche der beiden Gehäuse eingespannt ; Die Flachfedern sind je nach dem gewählten Querschnitt der Vorrichtung ring- oder rahmenförmig gestaltet und begrenzen so die GaBdurchtrittsÖffnuhg zwischen erstem und zweiten Gehäuse. Eine besonders kompakte Anordnung ergibt sich, wenn die Stirnwände der Ka^tten mit der Flachfeder ein Werkstück bilden* Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Stirnwände mit der Flachfeder veKdMJißt sind.
Für die Form der Gehäuse und K^setten kann ein beliebiger Querschnitt gewählt werden. Aus Fertigungsgründen wird jedoch ein zylindrischer» rechteckiger, ovaler oder sechseckiger Querschnitt bevorzugt.
Die als Rifferzone ausgebildete erste Kassette enthält Einbau ten, welche die Gasstöße puffern, z. B. Füllkörper, wie Stahlwolle oder Metallspiralen.
Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der "erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die gaspuffernden Körper und der Katalysator zwischen perforierten Platten angeordnet* Letztere können als Löchplatten oder Siebe ausgebildet sein. Den Katalysator—begrenzenden perforierten Platten kommt vor allem bei Verwendung von Schüttkatalysatoren Bedeutung zu* Umy.a bei Einsatz von Schüttgutkatalysatoren einen übex-uiäßigen Abrieb durch Einwirkung von .Vibrationen und Erschütterungen zu vermeiden, kann man die Katalysatorkassette mit vebschieblichen perforierten Platten be-, grenzen, auf die von außen ein an sich bekannter Verschiebe mechanismus, z* B. eine gegebenenfalls pneumatisch oder hydraulisch betätigte Stößelanordnung zur Beseitigung von Toträum einwirkt.
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Schließlich beruht eine günstige Weiterbildung.!.xfces ;1 gedankens darin, durch Vorwärmung der in die BiffeÄaaette einströmenden Abgase die Abscheidung von Abgas la es Randteil en in der Pufferkaseette zu verringern und Äas ;Ermiffiteen der Anspringtemperatur des Katalysators zu fördern. Hierzu kann man das erste Gehäuse mit einem Heizmantel umgeben oder in seinem Innenraum ein frei liegendes Heizelement, z. B. eint elektrisch gespeisten Heizstab, eine Heiaspitpale ■■■'.asbex veifeii Heiznetjs anordnen.
Aufbau und Funktion der erfindungogcmäßen Vorrichtung wird im folgenden anhand der Zeichnung für das Boispiel eines Einsatzes an einem Dieselmotor im einzelnen erläutert· Es .zeigen
Figur 1 einen Schnitt "durch eine Ausführungsform der erfi ndungsgemäß en Vorrieh tang ,:;
Figur ?. eine EDheinatische Darstellung der Funktion der Schwingungsdämpfung für die beiden JCoβaet ton
Figur 3 eine Exploßionsdarstelluiig von Pigtrr Ί #
Beim Anlacsen des Motors ti*eten die kalten, rußhaltigön Abgabe durch die Gasoinlaßöf fnung 1 in das Gehäuse 2 der Vor rich tur.g geiuäfj Figur 1 ein. Sie strömen sodann in die Bafferkassette 2, die i^etallwolle oder Füll-körpern mit gi'ojßer Oberfläche 4 gefüllt ist. Hierbei schlagen sich das im Abgas befindliche Wasser, der Kuß und die Kohlenwasserstoffe nieder. Bei Anfall größerer Kondensatmengen können sich diese im Sumpf 5 sammeln. Die vorgereinigten und beruhigten Gase durchströjuen nach Verlassen der Pufferungszone die mit perforierten Stirnwandungen 6 versehene Katalysaxorkassette 7f wo CO und die restlichen Kohlenwasserstoffe bei der Reaktionstemperatur am Katalysator in CO,-, und HpO umgesetzt werden. Die im Sumpf und. in der Pufferzone gespeicherten Kohlenv^asserstoffe sowie der Ruß und das Wasser werden nach erfolgter Erwärmung des Motors auf
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temperatur durch die heißen Abgase verdampft" bzw. ausgetragen und Ruß und Kohlenwasserstoffe danach am Katalysator oxydiert.
Die 'Pufferkassette 3 trägt an ihrerder Katalysatorkassette zugewandten Stirnseite einen mit dem Kas.settenmaterial verschweißten Federrahmen 9» desgleichen trägt die Katalysatorkassette 7 an ihrer der Pufferkassette zugewandten Stirnseite einen entsprechenden Federrahmen 10. Die Federn 9 und 10 sind an ihrem Rand zwischen den beiden Flanschen 11 und 12 des Puffer- bzw. Katalycatorgehäuses festgeklemmt und halten die beiden Kassetten in ihren Gehäusen schwingfähig. Die Katalysatorkassette 7 isjfc als Doppelkonus ausgebildet und besteht aus zwei über eine Falzverbindung 13 starr miteinander verbundenen Hälften. Der Mantel der Katalysatorkassette ist mit einer wärme- und schwingungsdamp-fenden Isolierung Ή belegt? seine Dicke ist mindestens so bemessen, daß beim Schwingen der Katalysatorkassette der Isoliermantel in Kontakt mit den üehäusewänden gerät? am besten wird die isolierte Kassette spielfrei in ihr Gehäuse eingepasst. Der schwingungs'dämpfende Mantel wird beim Schwingen der Kassette durch Druck verformt (vgl.Figur 2), wodurch Schwingungsenergie aufgezehrt und damit die Vibration gedämpft wird. Die gereinigten Gase treten durch den Stutzen 15 aus.-
Die ebenfalls schwingfähig aufgehängte Pufferkassette benötigt in den meisten Fällen keinen Schwingungsdämpfenden Mantel; sofern jedoch eine, ; vibrationsempfindliche gaspuffernde Befüllung verwendet wird.,, -kann ihr Mantel ebenso ausgebildet werden wie derjenige der Katalysatorkassette.
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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    j 1. jVorrichtung zur Reinigung der Abgase von Verbrennttngsraotoren, Vv—' insbesondere Dieselmotoren, gekennzeichnet durch ein erstes, mit mindestens einer Gaseinlaßöffnung und einem Abscheidesumpf versehenes Gehäuse, ein damit durchströrabar verbundenes und mit mindestens einer Gasauslaßöffnung versehenes zweites Gehäuse,eine zumindest den Strömungoquerochnitt des ersten Gehäuses einnehmende, mit Füllkörpern beschickte, gaspuffernde erste Kassette, eine inindesterja einen Strömung;;kcnal nur Aufnahme eines Katalysators aufweisende, den Strömungoquerschnitt des zweiten Gehäuses einnehmende zweite Kassette, deren Wandung gegebenenfalls als Einfach- oder Mi?hrfaohkonu3 ausgebildet ist sowie eJne diese Wandung umhüllende und mit ihr verbunden,?-, wärine dämmende und schwingungsdämpfende Isolierung und an der Verbindungsstelle zwischen ersten und zweitem Gehäuse angeordnete., jeweils ei her Kablet Le als Aufhängung dienende, randbefestigte, gegenüber-liegende, die Isolierung abdeckende ring- oder rahrnenförruigo Flachfedei-n.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet! daß die Kassetten in Strömungsrichtung des Abgases Öffnungen bzw. gasdurchlässige Stirnwände aufweisen.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daü die beiden Gehäuse durch Flansche lösbar miteinander verbunden sind.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachfedern zwischen den Gehäusef!ansehen eingespannt sind.
    5· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, • daß die Stirnwände der Kassetten mit der Flachfeder ein Y/erkstück bilden.
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    BAD ORIGINAL
    22579ES
    6. Vorrichtung nach el en Ansprüchen 1 - 4» dadurch gekenrizel oh ne t, daß die Stirnwände der Kas sett ein mit der Flachfeder "verschweißt .Bind. '
    7. Vorrichtung/nach .deai .in-iS^ilichfMi 1 *- 6, dadurch, gekennzeichnet, daß Gehäuse :wnd "Kasaatt en .zylindrischen. Quer-
    ' schnitt haben· · ,.
    8. Vorriehtang nach .den Arisprüciien 1 —-.6, dadurch gekennzeichnet, daß .die Gehäuse vcna Kassetten recht eckigen Querschnitt haib-en.
    9«. Torrichtung nach den Anspriiohen 1 ~ -6, -- dadurch gekeim-"Zeichnet, daß ;di« fi-ehäaise und Käsεetten o-valen 'Qvt&i3-.ßehnitt haben.
    10. Vorrichtung nach .xLen Anspriiehen -'! - 6, dadiireh gekennseiclmet, .daß die Gehäuse :und iiasso-tt-.e-n ßechseckigen Querschnitt,haben. '
    11. Voz'richtu.ng nach .den \An=sprii;e.hen :1 --- IQ, :;da:diurjeli: gekennzeichnet,, daß -die EuiferkaiSBet^e ;jp:-t sga.sjDaifi'eraaden ICörjpern, a. B. .Stahlwolle oüer :Stahlis^iriale^,:^e^Gullt ;ist.
    12. Vorrichtung nach den. Ansprücheji "1 '■— 1:1» .dadurch ;geJcennzeichnet, daß die gaspufierniden Körper uKd ;ider Katalysator avri.Gch.Gn peri\03;;i
    13. Vorrichtung nach den Airspriiehen .1-12, ^ zeichnet, daß .die Katalysatorkasßette';bei :Einsatz γοη Schüttgaitkatalysatnreii.imit -VerAehieblich^en perfoTierten Platten begrenat ist, auf die von außen ein Vers.ehiebeßechanismus, z. B. eine gegeborifinfolls Mechanisch» pneumatisch oder hydraulisch betätigte.Stößelanordnung sur Bereitigung τοπ Totraum
    40 9 8.22/0.59.?.
    14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 ·*■ 13( dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gehäuse von einem Heizmäntel umgeben ist oder in seinem Innenraum ein freiliegendes Heizelement aufweist.
    26. September 1972
    PL/Dr. Kr.-Ju
    A09822/QS98
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