DE2409000A1

DE2409000A1 - Vorrichtung zur abgasreinigung

Info

Publication number: DE2409000A1
Application number: DE19742409000
Authority: DE
Inventors: Katashi Aoi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-25
Filing date: 1974-02-25
Publication date: 1975-01-16
Also published as: SE7402535L; BE811531A; GB1440878A; IT1003662B; DE2409000C3; CH573046A5; FR2234455A1; DE2409000B2; FR2234455B1; NL156481B; NL7402459A; SE409224B; CA1001850A

Description

Vorrichtung zur Abgasreinigung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasreinigung, insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine.

Es sind bereits viele Vorrichtungen vorgeschlagen worden, um die Abgase einer Verbrennungskraftmaschine mit Hilfe von adiabatischer Expansion und einer Filtrierung mit einem Abscheide- oder Sammelmaterial zu reinigen; als Beispiele hierfür sollen die Vorrichtungen genannt werden, die in den japanischen Patent-Veröffentlichgungen Nr.96^3-I965 und 5^83-1966 beschrieben sind. Trotzdem bestehen jedoch bisher noch Schwierigkeiten wegen der unvollständigen Reinigung des Abgases, insbesondere bei der Einrichtung zur Behandlung der flüssigen Abfälle oder Abfallflüssigkeiten. Da das Gas in der Vorrichtung durch die adiabatische Expansion nur teilweise und unvollständig verflüssigt wird, müssen die flüssigen Abfälle außen abgegeben werden, wodurch weitere Probleme auftreten.

409883/0791

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bisher bekannten , oben erwähnten Vorrichtungen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der angegebenen Gattung gelöst durch einen Reinigungszylinder mit mehreren Kammern, in denen eine adiabatische Expansion erfolgt, und hitzebeständigen Staubabscheidekammern in Abschnitten, die durch wärmeisolierende Platten unterteilt sind und mit einem Loch oder Löchern für Abfallflüssigkeiten in der Umfangswand des Zylinders , durch eine unterhalb des Reinigungszylinder· Angeordnet« Einrichtung für eine Hilfebehandlung mit einer Expansions· kammer, einer Kondensationskammer, einem Auslaß für das Abgas, einem an dem Auslaß für das Abgas angeordneten Filter und mit einem Auslaß für die Abfallflüssigkeiten, durch ein den Reinigungszylinder mit der Einrichtung für die Hilfsbehandlung verbindendes Rohr für die Abfallflüssigkeiten, und durch einen unter der Einrichtung für die Hilfsbehandlung angeordneten Tank.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteil· liegen insbesondere darin, daß im Verlauf der Abscheidung der Abfallflüssigkeiten sowie der Reinigung des Abgases eine ausreichende Verflüssigung erzielt wird.

Die Erfindung schafft also eine Vorrichtung zur Abgasreinigung, insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine, die aus einem Reinigungszylinder, einer Einrichtung für die Hilfsbehandlung und einem Rohr für die Abfallflüssigkeiten besteht, das mit dem Zylinder und der Behandlungseinrichtung verbunden ist. Der Reinigungszylinder weist mehrere Kammern, in denen eine

409883/0791

adiabatische Expansion erfolgt, und Staubabscheidekammern auf, um die schädlichen Substanzen und die Feststoffe in dem Gas zu entfernen. Die Einrichtung für die Hilfsbehandlung steht mit dem'Reinigungszylinder über ein Rohr in Verbindung und weist eine Expansionskammer , eine Ko'ndensationskaramer und Filter auf, um die schädlichen Substanzen , die sich in den der Einrichtung durch das Rohr zugeführten Abfallflüssigkeiteu befinden, aus der Flüssigkeit zu entfernen und/oder zu neutralisieren.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, bei der ein herkömmlicher Tank für die Abfallflüssigkeiten verwendet wird; und

Figur 2 eine weitere Vorrichtung nach der Erfindung, bei der ein Tank für die Abfallflüssigkeiten verwendet
wird, der eine besondere Behandlungseinrichtung enthält.

Die vorliegende Erfindxing soll im folgenden unter Bezugnahme auf eine in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform erläutert werden. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen Reinigungsssylinder, der eine Einrichtung zur Reinigung des Abgases enthält; durch die Mitte des Zylinders ist ein eine Luftströmung aufnehmende Röhre 2, z.B. ein Saugx"ohr, eingeführt, um sein Inneres zu kühlen; ein ringförmiger Abschnitt zwischein dem Saugrohr und der Wand des Zylinders ist in eine Vielzahl von einzelnen Kammern aufgeteilt.
Das Bezugszeichen 3 bezeichnet ein Rohr, mit dem das
Abgas von einem Motor eingeführt wird; dieses Rohr

409883/0791

steht mit einer Vorbehandlungskamtner k am vorderen Ende des Reinigungszylinders in Verbindung. In der Vorbehandlungskammer 4 werden feste Teilchen mit relativ großem Volumen, die in dem Gas enthalten sind, durch die Wirkung eines Zyklons oder Staubabscheiders oder einer ähnlichen Einrichtung abgeschieden; ein Zyklon horizontaler oder liegender Bauart hat sich als geeignet herausgestellt.

Das Dezugszeichen 5 a bezeichnet eine Kammer, in der eine adiabatische Expansion erfolgt; diese Kammer 5 a ist von einer Kondensationskammer 7 a durch eine wärmeisolierende Platte 6 a getrennt, die zahlreiche kleine Öffnungeii h aufweist, um die adiabatische Expansion des Abgases durchzuführen, wenn das Gas diesen Bereich passiert^ dabei wird die Temperatur des Gases verringert _t und die in dem Gas befindlichen Dämpfe kondensieren. Das Bezugszeichen 8 a bezeichnet eine Entstaubungs-oder Staubabscheidekammer, die in Form einer Ringröhre ausgebildet ist, die im Inneren des Reinigungszylinders angeordnet ist. Die vorderen und hinteren Wände und die innere Wand der Abscheidekammer sind aus einem permeablen,porösen, blattförmigen Material 9 a gebildet; das Innere der Abscheidekammer ist mit einem hitzebeständigen , zur Abscheidung und Sammlung dienendem Material 10 wie z.B. Glaswolle gefüllt. Werden also die Abgase durch das Innere der Kammer geführt, so bilden die Dämpfe in dem Gas Wassertropfen, von denen jeder ein Teilchen als Kern oder Keim hat. Anschliessend wachsen die Wassertropfen durch Zusammenballen, wobei die größer gewordenen Tropfen an dem Abscheidematerial anhaften, durch das

409883/0791

sie gefiltert werden. Auf diese lieise werden die in den Tropfen enthaltenen Peststoffe gesammelt und abgeschieden.

Es sind mehrere Kammern, in denen eine adiabatische Expansion erfolgt, und Abscheidekammerη vorgesehen, die jeweils im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die oben beschriebenen Kammern haben$ diese Kammern sind nacheinander in longitudinaler Richtung angeordnet und so ausgebildet, daß sie in Abhängigkeit von dem Druck und dem Volumen des Abgases betrieben werden können, indem das Volumen einer jeden Kammer und die Zahl und der Durchmesser der Öffnungen in der wärtaeisolierenden Platte variiert werden. Das nach dem Durchgang durch diese Kammern gereinigte Gas wird von einer Auslaßkammer 11 am hinteren Ende des Reinigungszylinders an die Außenatmosphäre abgegeben.

Das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine Kammer für Abfallflüssigkeit, die unterhalb und in der Nähe des Rexnxgungszylinders angeordnet und mit dem Inneren des Rexnxgungszylinders mittels eines Lochs oder Löcher H für die Abfallflüssiglceit verbunden ist. Die in dem Zylinder kondensierte Abfallflüssigkeit wird aus der Kammer 12 für flüssige Abfälle durch ein Rohr 13 für die flüssigen Abfallstoffe abgezogen. Wird nun die Abfallflüssigkeit so aus der Kammer gezogen, so ist diese Flüssigkeit, wie oben erwähnt, von einer kleinen Gasmenge begleitet. Aus diesem Grund ist an dem Ende des Rohrs 13 für flüssige Abfälle eine im folgenden zu beschreibende Einrichtung lh vorgesehen, in der eine Hilfsbehandlung durchgeführt wird.

- 409883/0791

Die Einrichtung lk für die Hilfsbehandlung besteht aus einer Expansionskammer 15 und Kondensationskammern l6 a, l6 b; sie ist an dem Ende des Rohrs angebracht, um die kleine Menge des oben erwähnten, in gasförmigem Zustand vorliegenden Abfalls zu verflüssigen; zwischen den Kammern l6 a und l6 b sind wärmeisolierende Platten 17 a, 17 b mit zahlreichen kleinen Öffnungen angeordnet. Die wärmeisoliereiiden Platten 17 a und 17 b unterscheiden sich jeweils in der Zahl und dem Durchmesser der Öffnungen und sind - auf die gleiche Weise wie die Kondensationskammern l6 a und l6 b - so ausgebildet, daß sie in Abhängigkeit von dem Gasvolumen betrieben werden können,das von dem Reinigungszylinder abgegeben wird. In dem Zwischenteil der Einrichtung für die Hilfsbehandlung ist eine die Bewegung der Gasströmung verändernde Prall- oder Lenkplatte l8 vorgesehen, um eine Kondensationskammex* l6 b zur Beschleunigung der Kondensation des Gases zu bilden, so daß die verflüssigten Abfallflüssigkeiten in einen Filtertank 19 abtropfen können; das Gas, das schließlich nicht verflüssigt wird, jedoch bereits gereinigt ist, wird von einer Auslaßöffnung 20 nach außen abgegeben. Das Bezugszeichen 21 bezeichnet einen Filter, der so angeordnet ist, daß er den gesamten Querschnitt der Auslaßöffnung 20 bedeckt, um die letzte Filtrierung des Gases durchzuführen.

Fig. 2 zeigt den Aufbau der in dem Tank 19 installierten Behandlungseinrichtung für die Abfallflüssigkeiten. Das Bezugszeichen 22 bezeichnet ein Tropf- oder Rieselrchr, das von einer Stelle unterhalb der Prallplatte l8 für die Gase zu dem Filtertank 19 führt, wodurch das in der Einrichtung lk für die Hilfsbehandlung verflüssigte Gas in den Filtertank 19 befördert wird. In dem FiIter-

409883/0791

tank 19 ist eine Filterschicht 23 vorgesehen, die ein Neutralisierimgsmittel , wie z.B. Calciumhydroxyd oder Natriumhydroxyd, enthält, um eine Neutralisierungsreaktion durchzuführen. Ein Beispiel für eine Reaktion des Calciumhydroxyds mit einem Sulfat-Ion und einem Nitrat-Ion ist unten dargestellt.

Ca⁺⁺ + SO. p- CaSO. ( Calciumsulfat )

Ca⁺⁺ + 2NO ~ ». Ca(NO„)_( Calciumnitrat )

Die obenerwähnte Abfallflüssigkeit wird durch die Filterschicht filtriert und in einem unteren Teil des Tanks gespeichert. Das Bezugszeichen 24 bezeichnet einen Auslaß für die Äbfallflüssigkeit, der sich an dem Bodenteil des Tanks befindet; eine Substanz 25 wie z.B. ein als Ionenaustauscher dienendes Harz ist in der Nähe des Auslasses für die Abfallflüssigkeit im Inneren des Tanks angebracht und führt die letzte und abschliessende Behandlung der Abfallflüssigkeit durch.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, wird die Filterschicht 23 in dem Filtertank 19 horizontal angeordnet. Ist jedoch z.B. der Aufbau des Tanks 19 in Draufsicht rechtwinklig, so kann die Filterschicht 23 senkrecht angeordnet werden; wird nun die Lage des Rieselrohrs 22 in geeigneter Weise ausgewählt, so kann eine lagefesteund stabile ( d.h., immer unter Eintauchen in die Abfallflüssigkeit durchgeführte ) Filtrierung erreicht werden, ohne daß irgendwelche Änderungen im Zustand und in der Lage der Filterschicht 23 auftreten, die sich aus den Vibrationen des Tanks 19 ergeben. In diesem Falle kann die Filterschicht 23

409883/0791

aus mehreren Platten bestehen, um die nitrierung noch wirkungsvoller zu machen. Weiterhin kann die Flüssigkeit gloichmässig über die Filterschicht 23 verteilt werden, indem die Form des Endes des Rieselrohrs 22 nach Fig. 1 variiert wird.

Werden die Abgabe des Motors durch die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung mit dem oben beschriebenen Aufbau geführt, so erfolgt nahezu die gesamte, vollständige Reinigung in dem Roinxgungszylinder 1; eine kleine, nicht vollständig' gereinigte Gasmenge wird in der Einrichtung lk für die Hilfsbehandlung und dem Filtertanlc 19 einer vollkommenen Reinigung unterworfen. Das dadurch gereinigte Gas , das keine Feststoffe mehr enthält, so daß es unschädlich ist, wird aiischliesseiid aus der Vorrichtung abgegeben.

Da die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung den oben beschriebenen Aufbau hat, wird die Reinigung des Abgases weitgehend in dem Roinigungszylinder durchgeführt ; die Behandlung der Abfallflüssigkeit erfolgt durch die adiabatische Expansion, Filtrierung und durch Ionenaustausch in der Einrichtung für die Hilfsbehandlung und dein Tank, so daß sekundäre Verunreinigungen vermieden werden, die durch das Ausströmen von ungereinigten Gasen und Flüssigkeiten verursacht werden.

Ein weiterer Vorzug der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die Säurewirkung neutralisiert werden kann, falls Benzin als Brennstoff verwendet wird und der Säuregehalt der Abgase oder der Abfallflüssigkeiten hoch ist; durch die Verwendung der erfindungsgemäßon

409883/0791

240S000

Vorrichtung können die biologischen Eigenschaften gesichert werden.

409883/0791

Claims

2403000

Pate u tan sprüche

!./Vorrichtung zur Abgasreinigung, insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine, gekennzeichnet durch einen Reinigungszylinder (l) mit mehreren Kammern ( 5 a ), in denen eine adiabatische Expansion erfolgt, und hitzebeständigen Staub-abscheidekammern (8a) in Abschnitten, die durch wärmeisolierende Platten ( 6a ) unterteilt sind₍und mit einem Loch oder Löchern ( II ) für Abfallflüssigkeiten in der UmfangSΛrar~d des Zylinders (l), durch eine unterhalb des Reinigungszylinders (l) angeordnete Einrichtung (l4) für eine Hilfsbehandlung mit einer Expansionskammer (l5)j einer Kondensationskammer (l6), einem Auslaß (20) für das Abgas, einem an dem Auslaß (20) für das Abgas angeordneten Filter (21) und mit einem Auslaß (24) für die Abfallflüssigkeiten, durch ein den Reinigungszylinder (l) mit der Einrichtung (l4) für die Hilfsbehandlung verbindendes Rohr (13) für die Abfallflüssigkeiten, und durch einen unter der Einrichtung (l4) für die HiIfsbehandlung angeordneten Tank (19)·
2. Vorrichtung zur Abgasreinigung nach Anspruch. 1,

gekennzeichnet durch ein die Einrichtung (l4) für die Hilfsbehandlung mit dem darunter angeordneten Tank (19) verbindendes Rieselrohr (22),durch eine in dem Tank (19) vorgesehene Filterschicht (23), und durch als Ionenaustauscher dienendes, an dem Auslaß (24) des Tanks (25) vor-gesehenes Harz (25 ).

409883/0791

2A09000

3· Vorrichtung zur Abgasreinigung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine unterhalb und in der Nähe des Reinigungszylinders (1) angeordnete Kammer (12) für die Abfallflüssigkeiten, die die durch das Loch oder die Löcher (H) für die Abfallflüssigkeiten geleiteten Abfallflüssigkeiten aufnimmt und mit dem Rohr (13) für die Abfallflüssigkeiten verbunden ist.

409883/0791