DE2339998A1 - Durchfluss-teilchenfaenger fuer einen gasstrom - Google Patents
Durchfluss-teilchenfaenger fuer einen gasstromInfo
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Description
DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C GERNHARDT
2000 HAMBURG 50, 6.AugUStl973
Tel. No. 381233
Telex: 212979 karpd
Telex: 212979 karpd
¥.25971/73 8/K
Dunlop limited,
London (England)
London (England)
Durchfluß-Teilchenfänger für einen Gasstrom,
Die Erfindung "bezieht sich auf einen Durchfluß-Teilchenfänger
aaa Abtrennen von in einem Gasstrom enthaltenen Teilchen.
Bs sind viele Anwendungen bekannt, bei denen® erwünscht
ist, Teilchen aus Gasströmen zu entfernen, um beispielsweise eine Beschädigung , wie Korrosion, Verstopfung
usw. der Einrichtung zu verhindern, auf welche der Gasstrom auftreffen kann, odec im Fall von erhitzten
Abgasströmen erhitzte Teilchen , d.h. "Funken" zu entfernen
und dadurch die Feuergefahr zu reduzieren. Bei der letzteren Anwendung ist es oft erwünscht, aus Gründen der optimalen
Maschinenleistung . den Rückdruck so gering wie möglich zu halten.
Die Erfindung wird insbesondere in Anwendung auf die Ausplrfeinrichtungen von Fahrzeugen beschrieben, jedoch ist
zu verstehen, daß der Teilchenfänger gemäß der Erfindung auch auf Turbinen und große oder kleine ortsfeste Anlagen,
wie Öfen, sowie auf Brennkraftmaschinen, anwendbar ist und auch bei allen Anwendungen brauchbar ist, bei welchen
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den in einem Gasstrom enthaltene Teilchen ausgeschie/werden
sollen.
Gemäß der Erfindung ist ein Durchfluß-Teilchenfänger zam_Ausseheid/von in einem G-asstrom enthaltenen Teilchen
vorgesehen, der einen Einlaß, einen Auslaß und einen zwischen dem Einlaß und dem Auslaß angeordneten Durchgang aufweist,
der wenigstens eine Biegung besitzt, wobei eine Wand dieses Durchgangs im Bereich der Biegung ein netzförmiges Element
aufweist, welches den Gasstrom ablenken kann und in welches die in dem Strom enthaltenen Teilchen eindringen können·
Dieses Element ist vorzugsweise ein dreidimensionales
netsartiges Element und kann aus netzförmigem SchaumL-Metäll
bestehen·
Ein gasundurchlässiger Hinterteil ist vorzugsweise auf der Stromabseite des Elementes angeordnet, und das
Element und der ihm zugeordnete Hinterteil können zwischen sich einen von dem Durchgang isolierten Hohlraum begrenzen.
Der Durchgang hat vorzugsweise Zickzack-Konfiguration,
wobei jede Biegung in dem Durchgang von einem ähnlichen netzförmigen Element gebildet ist, welches so angeordnet
ist, daß es den Gasstrom ablenken kann und von den in dem Gasstrom enthaltenen Teilchen durchdrungen werden kann.
Der Eingang und der Ausgang des Durchgangs durch den Teilehenfänger haben "vorzugsweise gleiche Größe ,
und der Durchgang hat über seine ganze Länge vorzugsweise eine allgemein gleichförmige Querschnittsfläche.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist ein
Teilchenfänger der vorgenannten. Art mit einem Durchfluß-Schalldämpfer
für eine Brennkraftmaschine vereinigt, wobei der Auslaß des TeJLchenfängers mit dem Einlaß des
Schalldämpfers verbunden ist.
Der Schalldämpfer kann ein perforiertes Metall rohr 4 0 9 8 0 3/0916
aufweisen, das -von einer schallabsorbierenden Schicht aus
Schaummaterial umgeben ist und in ein äußeres Metallgehäuse
eingeschlossen ist.
Die Anordnung ist vorzugsweise derart, daß der Durchgang für denG-asstrom zwischen dem Einlaß des leilchen-
£ängers und dem Ausüsß des SchäELdämpfers im Querschnitt
nicht vermindert ist.
Das genannte Gehäuse kann zylindrisch sein, und das Rohr kann an seinem Einlaß ende von längLj-cher Quersehnittsgestalt
und an seinem Auslaßende von kreisförmigem Querschnitt sein, wobei die Querschnitts-Konfiguration
des Rohres sich zwischen seinem Einlaßende und seinem Auslaßende progressiv ändert, ohne daß die Querschnittsfläche des Rohres vermindert wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig.1 ist eine Längsschnittansicht einer Auspuff-' einrichtung für ein Fahrzeug, die einen
Teilehenfänger gemäß der Erfindung aufweist, wobei der Schnitt gemäß der linie I-I
von Fig.2 verläuft.
Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht der Einrichtung gemäß Fig.1 nach der Linie II-II von Fig«1.
Fig. 3, 4 und 5 sind Querschnittsansichten
nach den Linien HI-III und IV-IY von Fig.1 und nach Linie Y-V von Fig.2.
Fig.6 ist eine der Fig.1 ähnliche Ansicht einer
abgewandelten Auspuff einrichtung , die einen abgewandelten Teilchenfänger gemäß der
Erfindung enthält.
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Die in Fig.l "bis 5 dargestellte Einrichtung' weist
einen Teilchenfänger 10 auf, der ein Einlaß ende 12 und ein Auslaßende 13 "besitzt, wobei das Auslaßende 13 mit
dem Ejk_nlaßende 14 eines Schalldämpfers 11 der Durchflußart
in Verbindung steht. Das Einlaß ende 12 des Teilchenfängers kann mit dem Auspuffrohr einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine
verbunden werden, so daß Auspuffgase durch den Fänger 10 und den Schalldämpfer 11 hindurchwandern
und am Auslaßende 15 des Schalldämpfers 11 in
die Atmosphäre abgegeben werden.
Während des Durchgangs durch den Teilchenfänger wird der Strom der Auspuffgase veranlaßt, dem Zickzackweg
zu. folgen, der in Fig.i durch Pfeile angedeutet ist,
und zwar mittels Schranken 16, 17 und 18, die sich jeweils teilweise über das Innere des Teilchenfängers erstrecken
und Öffnungen 19 bzw. 20, 21 aufweisen, die nicht in Ausrichtung miteinander oder mit dem Einlaß 14 des Schal1-eämpfers
liegen. Jede Schranke weist eine aus Metallblech "bestellende massive Scheibe 24 bzw. 25 , 26 auf, die mit
der betreffenden Öffnung versehen und an ihrem Umfang, wie in 3?ig.1 und 4 bei 22 angedeutet, an ein Metallblechrohr
23 angeschweißt ist, welches innerhalb des Teilchenfängers 10 angeordnet ist. An der StromaufSeite jeder Scheibe
ist ein Block 27 bzw. 28, 29 aus netzförmigem Schaimt-Hetall
angeordnet, der durch Spritzen, Tauchen oder Blektroablagerung Oi Metall auf einem porösen netzförmigen
Schaumsubstrat erzeugt ist, welches nachfolgend durch
Erhitzung entfernt worden ist. Wie ersichtlich, haben die Blöcke 28 und 29 allgemein parallele Seiten, während
der vorangehende Block 27 eine - ' konische ; Gestalt
besitzt» "1^ sich dem konischen Vorderende des Gehäuses
des Teilchenfängers 10 anzupassen, und eine freiliegende
Fläche 30 aufweist, die mit Bezug auf die Richtung
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BAD
des Auftreffens des eintretenden Gasstroms geneigt ist
•und mit dem gegenüberliegenden kegelstumpfförmigen
Teil des Gehäuses des Teilchenfängers eiggn. Eingangsdurehgang
31 für den Gasstrom bildet ,-und/allgemein einegleichförmige
Querschnittsfläche besitzt. Diese Querschnittsfläche
ist wenigstens ungefähr gleich den Abmessungen jeder der Öffnungen 19, 20 und 21 und der
Querschnittsfläche der Durchgänge für den Gasstrom zwischen den benachbarten Paaren vcn Schranken mit dem Ergebnis,
daß der Durchgang durch den Teilchenfänger 10 an keiner
Stelle derart beschränkt ist, daß in der Auspuffeinrichtung ein Rückdruck erzeugt wird, welcher die Leistung
der Maschine nachteilig beeinflussen könnte·
Jeder Block aus Schaume-Metall ist an der zugehörigen
Scheibe 24 bzw. 25 , 26 durch einen Metallblechflansch 32 bzw. 33, 34 befestigt, welcher eine Kante des
betreffenden Blockes 27 bzw. 28, 29 aus SchaunrMetall" überlappt.
Der Schalldämpfer 11 weist ein zylindrisches Außengehäuse
35 auf, welches an dem Außengehäuse des Teilchenfängers 10 durch aneinanderstoßende Flansche 36 befestigt
ist. Innerhalb des Gehäuses 35 ist gleichachsig zu ihm ein perforiertes Metallrohr 36 angeordnet, welches am
Einlaßende 14 des Schalldämpfers die in Fig. 5 wiedergegebene abgeflachte Konfiguration hat, so daß es sich
von der einen zu der anderen Seite des Gehäuses 35 erstreckt, sich aber, wie in Fig.2 gezeigt, gegen das
Auslaßende 15 des Schalldämpfers verjüngt, wo das Rohr 36 kreisförmigen Querschnitt hat. Trotz der Verjüngung
in der Ebene der Fig.2 ist die QuerscJnLttsfläche innerhalb des Rohres 36 über seine ganze Länge
allgemein konstant, was dadurch erreicht ist, daß dem Rohr in der Ebene der Fig.1 eine umgekehrte Verjüngung
409808/091 6
gegeben ist, so daß, wenn es sich in der Ebene der Fig.2
zusammenzieht, es sich in der Ebene der Fig.1 ausdehnt.
Eine Schicht 37 aus Schaum-Metall., welches dem
für dte Schranken 16, 17 und 18 ähnlich ist, ist in dem
Zwischenraum zwischen dem Rohr 36 und dem Gehäuse 35 angeordnet. Diese Schicht 37 dient zur Wärmeisolation und
Schallabsorption , und wegen ihrer Gestalt wird ein maximaler Bereich von Schallfrequenzen wirksam gedämpft, wobei
verschiedene Frequenzen von verschiedenen Dicken der Schicht 37 gedämpft werden« Um diwesen Effekt zu erhöhen,
kann der Zwischenraum zwischen dem Rohr 36 und dem Gehäuse 35 ia Abteile unterteilt werden, indem Metallblechschranken
(nicht dargestellt) vorgesehen werden, die sich zwischen dem Rohr 36 und dem Gehäuse 35 an zweckentsprechend
gewählten Intervallen längs der Länge des Rohres 36 erstrecken.
Die Porengröße des netzförmigen Schaum-Metalls ,
welches in die Schranke 18 des Teiichenfänge's eingeschlossen
ist, ist in bezug auf die Winkellage von deren Fläche 30 derart gewählt, daß der in den leilchenfanger
bei 12 eintretende Gasstrom von der Fläche 30 abgelenkt wird, ohne daß er das Bestreben hat, in irgendeinem Ausmaß
in das Schaum-Metall einzudringen. Die hinter dem Schaum-Metall befindliche Scheibe 24 unterstützt diese Ablenkung
des Gasstroms und gestattet, daß die Pox'engröße größer ist als es sonst möglich sein würde. Die größtmögliche
Porengröße wird derart gewählt» daß selbst die größten in dem Gasstrom enthaltenen leuchen in das Schaum-Metall
eintreten können und la. dieses aufgenommen werden.
Zufolge ihres größeren Gewichts relativ zu den
Gasmolekülen werden die uiitgenommenen teilchen nicht
ao leicht abgelernt wie die Gaae, imd infolgedessen
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treten, wenn der Gasstrom seine Richtung geändert hat,
um durch die Öffnungen in den Schranken hindurchzutreten, die Teilchen in die Blöcke 27, 28 und 29 aus Schaum-Metall
ein und werden von diesen aufgenommen.
Nach dem Durchgang durch den. Teilchenfänger IO
treten die Auspuffgase, die jetzt von mitgenommenen Teilchen oder "Funken" im wesentlichen "befreit sind, in den
Schalldämpfer hei 14 ein, wo die beschriebenen Erscheinungen
der Wärmeisolation und Schallabsorption auftreten, und
schließlich werden sie an dem Auslaßende 15 des Schalldämpfers
in die Atmosphäre abgegeben.
Bei der in Pig, 6 wiedergegebenen abgewandelten Auspuff einrichtung hat der Teilchenfänger 10 einen Einlaß
und einen Auslaß 4. Zwischen dem Einlaß und dem Auslaß sind verschiedene Schranken 5 angeordnet. Diese Schranken
weisen jeweils eine poröse netzförmige vordere Metal1 fläche
6, eine massive hintere Hetallflache 7 und einen zwischen
diesen befindlichen Hohlraum 8 auf. Wenn die Auspuffgase durch den Einlaß 3 hindurchgehen, trifft der Gasstrom
auf die vordere Fläche 6 der ersten Schranke auf und wird abwärts gegen die vordere Fläche 9 der zweiten
Schranke abgelenkt. Die von dem Auspuffgas mitgefuhrten "Funken" oder erhitzten Teilchen sind schwerer als die
Gasmoleküle und dringen wegen ihres größeren Momentes in die "wrdere Fläche 6 der Schranke ein, werden von der"
massiven Fläche 7 gestoppt und in dem Hohlraum 8 gefangen.
Der abgelenkte Gasstrom trifft dann auf die Vorderfläche 9 der zweiten Schranke auf und wird von
dieser gegen die nächste Schranke abgelenkt. Auf diese Weise werden die Funken an jeder Schranke entfernt,
bis der Gasstrom aus dem Auslaß 4 austritt.
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Bei der Ausführungsform gemäß Figur 6 ist ein
Schalldämpfer 11 einstückig mit dem Teilchenfänger 10
verbunden. Dieser Schal"! dämpfer 11 weist ein perforiertes
Metallrohr 101 auf, welches von Mineralwolle 111 -umgehen ist. Die aus dem Teilchenfänger und dem Schalldämpfer
"bestehende Kombination ist in einem äußeren Gehäuse angeordnet .
Die vorderen oder stromauf liegenden Flächen der Schranken des Teilchenfängers gemäß der Erfindung
müssen eine Porengröße haben, die genügend klein ist, um den Fluß d-es Gasstromes abzulenken, während sie das
Eindringen der Teilchen ermöglicht. Es können irgendwelche porösen Materialien verwendet werden, und das metallene
Material kann die Form von perforierten Platten oder die Form von dreidimensional porösen Materialien, wie
Maschenmaterial, anstelle des beschriebenen Schaum-Metalls haben.
Wenn dreidimensional poröse Materialien verwendet werden, werdendie Teilchen wegen Kollisionen'aer inneren
Struktur des porösen Materials verlangsamt , und ferner
wird in Fall von Funken Wärme von den Teilchen auf das poröse.Material übertragen. Infolgedessen haben., wenn
diese dreidimensional porösen Materialien für die vordere Eante einer Schranke verwendet -senden, sie vorzugsweise
eine genügende Tiefe hinter der vorderen Fläche, uni
die Verzögerung der Teilchen und/oder die Wärneübertragung
von ihnen zu erhöhen,
Es ist vorzuziehen, netzförmiges Schaum-Metall zu verwenden, welches durch Elektronieders chlag des
Metalls auf Polyurethan-Schaum erzeugt ist, der durch Erhitzung entfernt wird, um das Polyurethan zu "veraschen".
Das poröse netzförmige Schaumsubstrat , d.h. ein
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Schaum, in welchem die organische Phase ein dreidimensionales
Ketzwrk ohne wesentliche Wandteile ist, welche die Zellen
"begrenzen, kann alternativ dadurch erzeugt werden,
daß die relativ dünnen Zellenwände aus einem Schaum entfernt waden, "beispielsweise durch chemische Mittel,
wie wässeriges Uatriumhydrosyd im Fall von Polyurethan Schäumen.
Wenn das Metall durch Elektroniederschlag erzeugt wird, ist es natürlich notwendig, entweder einen porösen
netzförmigen Schaum zu verwenden, der elektrisch leitend
ist, oder das Material mittels einer leitenden Oberflächenschicht leitend zu machen. Nicht-leitende Materialien
können durch einen Zusatz , wie Graphit oder Metallpulver, selbstleitend gemacht werden. Eine leitende
Oberflächenschicht kann dadurch aufgebracht werden, daß das Material mit einem härtbaren Harzmaterial überzogen
wird, welches einen leitenden Zusatzstoff enthält, oder daß auf ihm ein Metall chemisch niedergeschlagen wird,
beispielsweise durch die an Ort und Stelle erfolgende Reduktion von ammoniakalischem Silbernitrat. Im allgemeinen
soll , wenn ein chemisches niederschlagen angewendet
wird, die Fläche mit einem oder mehreren Sensibilisierungsmitteln , wie Stannochlorid , behandelt werden, worauf
Palladiumchlorid für Silber folgt.
Metalle, die elektrisch niedergeschlagen werden
können umfassen Silber, Kupfer, Uickel und Eisen·
Legierungsschäume können in gewissen Fällen durch direktes
Plattieren erzeugt werden, und in anderen Fällen können zwei oder mehrere Metalle nacheinander niedergeschlagen
terden und die Legierung durch Erhitzen des sich ergebenden G-efüges gebildet werden. Stahlschäume
können durch Einschluß der erforderlichen Mengen an Kohlenstoff und/oder Stickstoff erzeugt werden. Der
409808/0916
7339998
Kohlenstoff kann von den Basisschaum "bildendem organischen
Material abgeleitet oder einem Elektroplatti erungsbad zugesetzt werden.
Der sich ergebende Legierungsschaum kann natürlich
wärmebehandelt werden, -um ihm erwünschte physikalische Eigenschaften zu verleihen, wobei solche Wärmebehandlungen
in der (Peehnik bekannt sind.
tFm den von. dem iDeilchenfänger hervorgerufenen
Eückdruck auf einem Minimum zu. halten, sollen die Gesamtgröße
des £eilchenfängers rechtwinklig zur Strömungsrichtung sowie die Größe -und die Gestalt der Schranken
derart gewählt werden, daß die Querschnittsfläche des freien Weges des Gases möglichst nahe der Qus rschnittsfläche
des Einlasses und des Auslasses des Teilchenfängers gehalten wird.
4098Ü8/Ü9 ι Β
Claims (8)
- Patentansprüche1» Durchfluß-Teilchenfänger zum Ausscheiden von in einen Gasstrom enthaltenen Teilchen, der einen Einlaß, einen Auslaß und einen Durchgang zwischen dem Einlaß und dem Auslaß aufweist und wenigstens eine Biegung bzw.Erümmung enthalt, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang im Bereich der Biegung ein netzförmiges Element (27, 28, bzw. 6, 9) enthält, welches den Gasstrom ablenken kann und in welches die in dem Strom mitgeführten Teilchen eindringen können.
- 2. Teilchenfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (27, 28, 29 "bzw. 6, 9) ein dreidimensionales netzförmiges Element ist.
- 3. Teilchenfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element aus netzförmigem Schaummaterial besteht.
- 4. Teilchenfänger nach einem der Ansprüche 1 Ms 3» dadurch gekennzeichnet, daß auf der Stromabseite des Elementes ein gasundurchlässiger Hinterteil (24, 25» 26 bzw, 7) angeordnet ist.
- 5. Teilchenfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Element und der ihm zugeordnete Hinterteil zwischen sich einen von dem Durchgang isolierten Hohlraum (5) begrenzen.
- 6. Teilchenfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, »daß der Durchgang Zickzack-Konfiguration hat und daß jede Biegung in dem Durchgang von einem netzförmigen Element (27, 28, bzw. 6, 9) gebildet ist, welches derart angeorndet ist, daß es den Gasstrom ablenken kann und von den in dem Gasstrom mitgeführten Teilchen durchdrungen werden kann.4098 0 8/09 16'
- 7. Teilchenfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der mit einem Durchfluß-Schalldämpfer für eine Brennkraftmaschine zusammengebaut ist, wobei der Auslaß des Teilchenfängers mit dem Einlaß des Schalldämpfers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämpfer (11) ein perforiertes Metallrohr (36) aufweist, welches von einer schallabsorbierenden Schicht (37) aus Schaum-Metall umgeben und in ein äußeres Metallgehäuse (35) eingeschlossen ist.
- 8. Teilchenfänger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (35) zylindrisch ist und daß das Rohr (36) an seinem Einlaß ende (14) von länglicher QtE rschnitts-Konfiguration ist und an seinem Auslaßende (15) kreisförmigen Querschnitt hat, wobei die Querschnitts-Eonfiguration des Rohres (36) sich zwischen dem Einlaßende (14) und dem Auslaßende (15) progressiv ändert, ohne daß die Querschnittsfläche des Rohres reduziert wird.409808/0916Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
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WO2017212381A1 (en) * | 2016-06-06 | 2017-12-14 | Krishnakumar Ajay | A method and system for scrubbing carbon dioxide from vehicular emission |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2017212381A1 (en) * | 2016-06-06 | 2017-12-14 | Krishnakumar Ajay | A method and system for scrubbing carbon dioxide from vehicular emission |
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