DE2409000A1 - Vorrichtung zur abgasreinigung - Google Patents
Vorrichtung zur abgasreinigungInfo
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- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/038—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of perforated plates defining expansion chambers associated with condensation and collection chambers, e.g. for adiabatic expansion of gases and subsequent collection of condensed liquids
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Description
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.
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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
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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.
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
Das Bezugszeichen 3 bezeichnet ein Rohr, mit dem das
Abgas von einem Motor eingeführt wird; dieses Rohr
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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
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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.
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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-
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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
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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
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240S000
Vorrichtung können die biologischen Eigenschaften
gesichert werden.
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Claims (2)
- 2403000Pate 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 ).409883/07912A090003· 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
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