DE2409000B2 - Vorrichtung zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschinen - Google Patents
Vorrichtung zur Abgasreinigung für BrennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschinen mit einem in mehrere Stufen unterteilten Reinigungszylinder, die jeweils eine Expansionskammer, eine Kondensationskammer und eine Abscheidekammer aufweisen, wobei jeweils die Expansionskammer und die
Kondensationskammer durch eine mit Offnungen versehene Platte getrennt sind, mit einer an den Abscheidekammern angeschlossenen Sammelleitung, die
zu einem Abscheider führt, der einerseits unten einen
Sammelraum für die abgeschiedenen nicht gasförmigen Stoffe aufweist und andererseits einen mit einem
Filter versehenen Auslaß für Bereinigtes Gas.
Eine solche, aus der DE-OS 2206675 bekannte Vorrichung arbeitet mit einem zusätzlichen Spülmittel, wie z. B. Druckluft oder Wasserdampf, das bei
abgeschalteter Brennkraftmaschine, wobei dann gleichzeitig auch die Verbindung zwischen der Abgasleitung der Brennkraftmaschine und dem Reinigungszylinder unterbrochen ist, unmittelbar in die
Abscheidekammern des Reinigungszylinders eingeleitet wird. Über die Sammelleitung gelangen die aus
den Abscheidekammern ausgespülten Feststoffe zusammen mit dem Spülmittel in den Abscheider, in dem
die Feststoffe von dem Spülmittel getrennt und in den Sammelraum geleitet werden, während das Spülmittel
durch den Filter hindurch über den Auslaß an die Atmosphäre abgegeben wird.
Aus der US-PS 3715 867 ist eine Vorrichtung zur
Abgasreinigung für chemische Industrieanlagen be
ι <>
ι >
kannt, die in einem Abscheideraum einen Prallabscheider aufweist, gegen den die zu reinigenden Abgase durch eine poröse Platte hindurch mit Hilfe eines
Gebläses geblasen werden. Der Prallabscheider befindet sich dabei in einer solchen Entfernung von der
porösen Platte, daß sich eine Expansionskammer für die zu reinigenden Abgase bildet. Erst durch die dort
stattfindende Expansion findet eine Kondensation von giftigen Bestandteilen der Abgase stat·-, die von
dem Prallabscheider als flüssiges Kondensat durch ein Rieselrohr hindurch in einen als Tank ausgebildeten
Sammelraum abgeleitet werden. Die Kondensation bestimmter Bestandteile der Abgase wird durch Kühle
des Abscheideraums mit Hilfe eines den doppelwandig ausgebildeten Abscheideraum umströmenden
Kühlmittels unterstützt. Nach dem Vorbeileiten bzw. Umleiten der Abgase an dem Prallabscheider werden
diese über ein Absauggebläse durch ein weiteres Filter hindurch aus dem Abscheideraum abgesaugt und über
einen Auslaß an die Atmosphäre abgegeben.
Wird eine Vorrichtung zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschinen der eingangs genannten Art
während des normalen Abgas-Reinigungsbetriebes betrieben, so besteht die Gefahr, daß die aus den Abscheidekammern über die Sammelleitung abgeführten
Kondensate teilweise rückverdampfen und dann zwangsläufig zusammen mit dem über die Sammelleitung abgeleiteten Nebenstromabgas trotz des Filters
an dem Auslaß des Abscheideraumes an die Atmosphäre abgegeben werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine
Abgabe ungereinigter Nebenstromabgase und rückverdampfter Kondensate aus dem Auslaß des Abscheiders zuverlässig unterbunden wird.
Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung
dadurch gelöst, daß der Abscheider als Prallabscheider ausgebildet ist, der Sammelraum als Tank für abgeschiedenes Kondensat ausgebildet ist, der nur durch
ein Rieselrohr mit dem Abscheideraum verbunden ist, und daß am Einlaß des Prallabscheiders eine Expansionskammer und stromab von dieser mindestens eine
Lochplatte vorgesehen sind, so daß der Raum stromab der Lochplatte(n) als Kondensationskammer wirkt.
Durch die Ausbildung des Abscheiders als Prallabscheider mit vorgeschalteter Expansionskammer und
Kondensationskammer wird erreicht, daß die über die Sammelleitung au den Abscheider abgegebenen gasförmigen Stoffe nochmals einer Expansion und Kondensation mit ausreichender Zeit zur Tröpfchenbildung unterworfen werden, so daß durch Rückverdampfung der über die Sammelleitung zum Abscheider geführten Kondensaten und auch durch ungereinigte Abgasanteile gebildete schädliche Abgase
nochmals gereinigt v/erden. Die dabei neu entstehenden Kondensate werden zusammen mit den über die
Sammelleitung zum Abscheider geführten Kondensaten durch das Rieselrohr hindurch in den als Tank
ausgebildeten Sammelraum abgeleitet. Die nach der erneuten Reinigung in dem Abscheideraum des Abscheiders verbleibenden Gase gelangen durch das Filter hindurch über den Auslaß in die Atmosphäre.
Eine Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
Tank als Sammelraum verwendet wird, und
Fig. 2 eine Vorrichtung, bei der ein Tank als Sammelraum
verwendet wird, der eine besondere weitere Behandlungseinrichtung enthält.
Ein Reinigungszylinder 1 zur Reinigung der Ab- > gase weist ein Luftströmung führendes Saugrohr 2
auf, um seinen Innenraum zu kühlen. Ein ringförmiger Abschnitt zwischen dem Saugrohr und dem Mantel
des Zylinders ist in eine Vielzahl von einzelnen Kammern aufgeteilt Über ein Einlaßrohr 3 wird Abgas ι ο
von einer Brennkraftmaschine zugeführt Dieses Einlaßrohr mündet in einer Vorbehandlungskammer 4
am vorderen Ende des Reinigungszylinders 1. In der Vorbehandlungskammsr 4 werden feste Teilchen mit
relativ großem Volumen, die in dem Gas enthalten r> sind, durch Zyklonwirkung abgeschieden.
Innerhalb mehrerer Stufen folgen jeweils eine Expansioaskammer 5a, Sb, Sc, in der eine adiabatische
Expansion erfolgt, und eine Kondensationskammer la, Tb, Tc, die durch eine mit öffnungen Al, A2, A3 -'»
versehene Drosselplatte 6a, 6b, €c von der Expansionskammer 5a getrennt ist, um die Expansion des
Abgases durchzuführen, wenn das Abgas diesen Bereich passiert Dabei wird die Temperatur des Abgases
verringert, und die in dem Abgas befindlichen Dämpfe ι >
kondensieren. Eine Abscheidekammer 8a, 8b, 8c folgt jeweils der Kondensationskammer. Die vorderen
und hinteren Wände und gegebenenfalls eine innere Wand der Abscheidekamnier sind aus einem dünnen,
gasdurchlässigen Material 9a, 9b, 9c gebildet. Der to Innenraum der Abscheidekammer ist mit einem
hitzebeständigen, zur Abscheidung und Sammlung dienenden Material 10, wie z. B. Glaswolle, gefüllt.
Die Dämpfe bilden Wassertropfen, von denen jeder ein Feststoffteilchen als Kern oder Keim hat. An- r.
schließend wachsen die Wassertropfen durch Zusammenballen, wobei die größer gewordenen Wasserstropfen
an dem Abscheidematerial anhaften, durch das sie ausgefiltert werden. Auf diese Weise werden
die in den Wassertropfen enthaltenen Feststoffe ge- -in
sammelt und abgeschieden.
Diese Kanunern sind in den mehreren nacheinander angeordneten Stufen so ausgebildet, daß sie in
Abhängigkeit von dem Druck und dem Volumen des Abgases betrieben werden können, indem das VoIu- i;
men eurer jeden Kammer und die Zahl und der Durchmesser der öffnungen in den Platten geändert
werden. Das nach dem Durchgang durch diese Kammern gereinigte Abgas wird von einer Auslaßkammer
11 am hinteren Ende des Reinigungszylinders an die -,<> Atmosphäre abgegeben.
Eine Ablaufkammer 1.2 für Kondensate ist unterhalb des Reinigungszylinders angeordnet und mit den
Innenräumen des Reinigungszylinders mittels Löchern H für die Kondensate verbunden. Die Konden- -,-,
sate werden aus der Ableitkammer 12 durch eine Sammelleitung 13 abgeführt. Diese Kondensate sind
von einem kleinen Abgasnebenstrom begleitet. Aus diesem Grund ist an dem Ende der Sammelleitung
13 ein Prallabscheider 14 vorgesehen, in dem eine wei- ho
tere Behandlung durchgeführt wird.
Der Prallabscheider 14 besteht aus einer Expansionskammer 15 und Kondensationskammern 16a,
16b. Sie sind am Ende der Sammelleitung 13 angebracht, um den erwähnten Abgasnebenstrom abzu- t,-,
kühlen und kondensierbare Anteile zu verflüssigen. Vor und hinter der Kondensationskammer 16a sind
mit zahlreichen kleinen öffnungen versehene Platten 17a, ITb angeordnet Die Platten 17a und 176 unterscheiden
sich jeweils in der Zahl und dem Durchmesser der öffnungen und sind in dieser Hinsicht, ebenso
wie die Kondensationskammern 16a und 16b, so ausgebildet, daß sie in Abhängigkeit von dem Gasvolumen
betrieben werden, das von dem Reinigungszylinder abgegeben wird. In dem Abscheideraum ist eine
die Bewegung der Gasströmung verändernde Prallplatte 18 vorgesehen, um die Kondensationskammer
16b zur Beschleunigung der Kondensation zu bilden, und daß die entstehenden Kondensate in einen Tank
19 abtropfen können. Das Gas, das nicht verflüssigt wird, jedoch gereinigt ist, wird von einem Auslaß 20
nach außen abgegeben. Ein Filter 21 deckt den gesamten Querschnitt des Auslasses 20 ab, um eine
letzte Filterung des Gases durchzuführen.
Fig. 2 zeigt den Aufbau einer in dem Tank 19 installierten zusätzlichen Behandlungseinrichtung für
die gesammelten Kondensate. Ein Rieselrohr 22 führt von eine» Stelle unterhalb der Prallplatte 18 zu dem
Tank 19, wodurch die im Prallabc, heider 14 kondensierten
Verunreinigungen in den 1 a: Jc 19 abgeleitet werden. In dem Tank 19 ist eine Filterschicht 23 vorgesehen,
die ein Neutralisierungsmittel, wie z. B. CaI-ciumyhdroxyd oder Natriumhydroxyd, enthält, um
eine Neutralisierungsreaktion durchzuführen. Ein Beispie für eine Reaktion des Calciumhydroxyds mit
einem Sulfat-Ion und einem Nitrat-Ion ist im folgenden gegeben.
Ca++ + SO4 -» CaSO4 (Calciumsulfat)
Ca++ + 2NO3 -» Ca(NO3)2 (Calciumnitrat)
Die Kondensate werden durch die Filterschicht filtriert und in einem unteren Teil des Tanks gespeichert.
Ein Auslaß 24 für die Flüssigkeit, der sich an dem Bodenteil des Tanks befindet, weist eine als Ionenaustauscher
dienende Kunstharzpackung 25 im Inneren des Tanks auf, die die letzte und abschließende Behandlung
der Flüssigkeit durchführt.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist die FütersOiicht 23
in dem Tank 19 horizontal angeordnet. Ist jedoch ζ. Β. der Aufbau des Tanks 19 in der Draufsicht rechtwinklig,
so kann die Filterschicht 23 auch senkrecht angeordnet werden. Wird nun die Lage des Rieselrohrs
22 in geeigneter Weise ausgewählt, so kann eine lagefeste und stabile, d. h. immer unter Eintauchen in die
Flüssigkeit durchgeführte, Filtrierung erreicht werden, ohne daß irgendwelche Änderungen im Zustand
und in der Lage der Filterschicht 23 durch Vibrationen des Tanks 19 auftreten können. In diesem Falle kann
die Filterschicht 23 aus mehreren Platten bestehen, um die Filtrierung noch wirkungsvoller zu machen.
Weiterhin kann die Flüssigkeit gleichmäßig über die Filterschicht 23 verteilt werden, indem die Form des
Enc'&i des Rieselrohrs 22 variiert wird.
Werden die Abgase der Brennkraftmaschine durch die Vorrichtung .nit dem beschriebenen Aufbau geführt,
so erfolgt nahezu die gesamte Reinigung der
Abgase in dem Reinigungszylinder 1. Eine kleine, nicht vollständig gereinigte Gasmenge und rückverdampfte
Kondensate werden in dem Prallabscheider 14 der weiteren Behandlung unterworfen, Das dadurch
gereinigte Gas, das keine Feststoffe mehr enthält
und unschädlich ist, wird anschließend von dsr Vorrichtung abgegeben.
Ein weiterer Vorzug liegt darin, daß die Säurewirkung
neutralisiert werden kann, falls Benzin als Kraftstoff verwendet wird und der Säuregehalt der Abgase
bzw. der abgeschiedenen Flüssigkeiten hoch ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Vorrichtung zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschinen mit einem in mehrere Stufen unterteilten Reinigungszylinder, die jeweils eine Expansionskammer, eine Kondensationskammer
und eine Abscheidekammer aufweisen, wobei jeweils die Expansionskammer und die Kondensationskammer durch eine mit Offnungen versehene
Platte getrennt sind, mit einer an den Abscheidekammern angeschlossenen Sammelleitung, die zu
einem Abscheiderführt, der einerseits unten einen
Sammelraum für die abgeschiedenen nicht gasförmigen Stoffe aufweist und andererseits einen mit
einem Filter versehen Auslaß für gereinigtes Gas, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider als Prallabscheider (14) ausgebildet ist, der
Sammelraum als Tank (19) für abgeschiedenes
Kondensat ausgebildet ist, der nur durch ein Rieselrohr (22) mit dem Abscheideraum verbunden
ist, und daß am Einlaß des Prallabscheiders eine Expansionskammer (15) und stromab von dieser
mindestens eine Lochplatte (17a, 17b) vorgesehen sind, so daß der Raum stromab der Lochplatte(n) als Kondensationskammer (16a, 166)
wirkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Tank (19) eine das abgeschiedene Kondensat einer Neutralisierungsreaktion unterwerfende Filterschicht (23) vorgesehen
ist und am Auslaß (24) des Tanks eine als Ionenaustauscher dienende KunL.harzpackung (25) angeordnet ist.
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