DE2409000C3

DE2409000C3 - Vorrichtung zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2409000C3
Application number: DE2409000A
Authority: DE
Inventors: Katashi Kamakura Kanagawa Aoi (Japan)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-25
Filing date: 1974-02-25
Publication date: 1980-03-06
Also published as: GB1440878A; SE7402535L; FR2234455A1; FR2234455B1; SE409224B; DE2409000A1; NL156481B; NL7402459A; IT1003662B; CA1001850A; DE2409000B2; BE811531A; CH573046A5

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 öffnungen 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 gereinigtes 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 3715867 ist eine Vorrichtung zur Abgasreinigung für chemische Industrieanlagen be-

αϊ

kannt, die in einem Abscheideraum einen Prallabscheider aufweist, gegen den die zu reinigenden Abgase durch eine poröse Platte hindurch mit Hufe 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 statt, 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 rückverdampfeii 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 an 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 werden. 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.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung, bei der ein herkömmlicher

Tank als Sammelraum verwendet wird, und

Fig. 2 eine Vorrichtung, bei der ein Tank als Sammelraum verwendet wird, der eine besondere weitere Behandiungseinrichtung enthält.

Ein Reinigungszylinder 1 zur Reinigung der Abgase weist ein Luftströmung fühlendes 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 von einer Brennkraftmaschine zugeführt Dieses Einlaßrohr mündet in einer Vorbehandlungskammer 4" am vorderen Ende des Reinigungszylinders 1. In der Vorbehandlungskammer 4 werden feste Teilchen mit relativ großem Volumen, die in dem Gas enthalten sind, durch Zyklonwirkung abgeschieden.

Innerhalb mehrerer Stufen folgen jeweils eine Expansionskammer 5a, 5b, Sc, in der eine adiabatische Expansion erfolgt, und eine Kondensationskammer la, Tb, Ic, die durch eine mit öffnungen Al, Λ2, A3 versehene Drosselplatte 6a, 66, 6c von der Expansionskammer 5 a 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 Ab>*as befindlichen Dämpfe kondensieren. Eine Abscheidekammer 8a, Sb, 8c folgt jeweils der Kondensationskammer. Die vorderen und hinteren Wände und gegebenenfalls eine innere Wand der Abscheidekammer sind aus einem dünnen, gasdurchlässigen Material 9a, 9b, 9c gebildet Der 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 Anschließend 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 gesammelt und abgeschieden.

Diese Kammern 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 VoIumen einer 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 12 für Kondensate ist unterhalb des Reinigungszylinders angeordnet und mit den Innenräumen des Reinigungszylinders mittels Löchei η H für die Kondensate verbunden. Die Kondensate werden aus der Ableitkammer 12 durch eine Sammelleitung 13 abgeführt. Diese Kondensate sind von einem kleinen Abgasnebenslrom begleitet. Aus diesem Grund ist an dem Ende der Sammelleitung 13 ein Prallabscheider 14 vorgesehen, in dem eine weitere Behandlung durchgeführi wird.

Der Prallabscheider 14 besteht aus einer Expansionskammer 15 und Kondensationskammern 16a, 166. Sie sind am Ende der Sammelleitung 13 angebracht, um den erwähnten Abgasnebenstrom abzukühlen und kondensierbare Anteile zu verflüssigen. Vor und hinter der Kondensationskammer 16a sind mit zahlreichen kleinen öffnungen versehene Platten 17α, 17ft angeordnet Die Platten 17a und 17b unterscheiden sich jeweils in der Zahl und dem Durchmesser der Öffnungen und sind in dieser Hinsicht, ebenso wie die Kondensationskammeru 16a und 166, 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

ίο 166 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 ge-

ii samten 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 einer Stelle unterhalb der Prallplatte 18 zu dem Tank 19, wodurch die im Prallabscheider 14 kondensierten Verunreinigungen in den Tank 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 Neutralisierüngsreaktion durchzuführen. Ein Beispie für eine Reaktion des Calciumhydroxyds mit einem Sulfat-Ion und einem Nitrat-Ion ist im folgenden gegeben.

jo Ca^{+ +} + SO₄ -* CaSO₄ (Calciumsulfat)
Ca⁺⁺ + 2NO₃ -» Ca(NO₃)₂ (Calciumn^:trat)
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

j-, 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 Filterschicht 23 in dem Tank 19 horizontal angeordnet Ist jedoch z. B. 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 !age-

-}■-, feste 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

-M 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 Endes des Rieselrohrs 22 variiert wird.

■τ, Werden die Abgase der Brennkraftmaschine durch die Verrichtung mit dem beschriebenen Aufbau geführt, so erfolgt nahezu die gesamte Reinigung der Abgase in dem Reinigungszylinder 1. Eine kleine, nicht vollständig gereinigte Gasmenge und rückver-

bo dampfte 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 der Vorrichtung abgegeben.

_b<5 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

Patentansprüche:

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 öffnungen 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 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, YIb) vorgesehen sind, so daß der Raum stromab der Lochplatte(n) als Kondensationskammer (16a, 16b) 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 Kunstharzpackung (25) angeordnet ist.