DE2613813A1

DE2613813A1 - Geraet zur reinigung von abgas

Info

Publication number: DE2613813A1
Application number: DE19762613813
Authority: DE
Inventors: Kazunori Hondo; Yukio Kanzaki; Yoshihiro Tamachi; Shiguru Uchida
Original assignee: Hoei Kogyo KK
Current assignee: Hoei Kogyo KK
Priority date: 1973-12-21
Filing date: 1976-03-31
Publication date: 1977-10-13
Also published as: DE2613813C2; US3957471A

Description

76-1623 A *f 31 - März 1976

- HOEI KOGYO KABUSHIKI KAISHA, Tokyo, Japan

Gerät zur Reinigung von Abgas

Zusammenfas sung

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Reinigung von Abgas und insbesondere zur Entfernung von unverbrannten Feststoffteilchen, Funkenteilchen und Flammproduktteilchen des Abgases eines Verbrennungsmotors (Inne.nverbrennungsmotor oder Außenverbrennungsmotor), wobei ein geschlossenes zylindrisches ■ Bauteil mit dem Abgasauslaß des Verbrennungsmotors verbunden ist und wobei in dem zylindrischen Bauteil ein Wirbel erzeugendes Glied vorgesehen ist, welches eine Vielzahl von Wirbelschaufeln zur Wirbelung des Abgases aufweist, so daß die Verweildauer des Abgases im Zylinder verlängert ist und unverbrannte Feststoffteilchen, Funkenteilchen und Flammen des Abgases zentrifugal abgetrennt und gelöscht werden, so daß relativ sauberes Gas entlassen wird.

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Abgasreinigung und insbesondere ein Gerät zur Reinigung des Abgases eines Verbrennungsmotors (Innenverbrennungsmotor oder Außenverbrennungsmotor) eines Fahrzeugs oder eines Schiffs. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Gerät zur Abgasreinigung mit dem Funken, welche in dem Abgas enthalten sind, vollständig gelöscht werden, und wobei zusätzlich die Feststoffteilchen nach deren Löschung und Sammlung fein granuliert werden und in Form von festen Abgasteilchen entlassen werden.

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Venn unverbrannte Feststoffteilchen, Feststoffteilchen in Form von Funken oder Flammen aus Abgasrohren großer Fahrzeuge, z. B. von Lastwagen,oder von den Auspuffrohren von Schiffen, z. B. von Tankern, an die Atmosphäre abgegeben werden, so führen sie zu einer ,Beeinträchtigung der Umgebungsluft und zu einer Verschmutzung. Ein Entlassen von Funken und Flammen aus einem Abgasrohr eines Tankers an die Atmosphäre ist insbesondere gefährlich, da es hierdurch zu einer Entzündung der durch den Tanker transportierten Erdölprodukte kommen kann. Aus diesem Grunde müssen die Abgasrohre von Schiffen oder dgl. mit einem Filtergitter zur Verhinderung des Austretens von Funken versehen sein. Von der Anbringung derartiger Filter alleine kann man jedoch keine zufriedenstellende Verhinderung des Funkenaustritts erwarten.

Man hat daher ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das die Funken mitfahrende Abgas in der Verlängerung eines Abgasrohrs oder eines Schornsteins zur Wirbelung gebracht wird, um auf diese Weise die Funken zu löschen. Herkömmliche Wirbelverfahren dieser Art haben jedoch den Nachteil, daß sie nicht dazu geeignet sind, die Funken vollständig zu löschen. Darüber hinaus sind sie nicht geeignet, relativ grobe oder großkörnige unverbrannte Teilchen, welche vom Abgas mitgeführt werden, zu entfernen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der herkömmlichen Einrichtungen zu überwinden und ein Gerät zur Abgasreinigung zu schaffen, welches das Abgas erst nach Löschung der Funken, welche vom Abgas mitgeführt werden, entläßt und welches die unverbrannten Feststoffteilchen zu feinem Staub granuliert und welches als sicheres Abgasreinigungsgerät für Verbrennungsmotoren von Fahrzeugen, Schiffen oder dgl. dienen kann.

Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zur Abgasreinigung zu schaffen, welches sich sehr leicht auf einem Abgasrohr eines Motorfahrzeugs oder dgl. oder auf dem

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Schornstein eines Schiffs, z. B. eines Tankers, anbringen läßt und welches zur vollständigen Entfernung der Funken, Flammen und der unverbrannten Feststoffteilchen des Abgases führt.

Erfindungsgemäß wird ein Gerät zur Abgasreinigung geschaffen, welches ein geschlossenes zylindrisches Bauteil aufweist, das an dem Abgasrohr eines Motorfahrzeugs oder am Schornstein eines Schiffes oder dgl. befestigt werden kann. Dieses weist an einem Ende einen Abgaseinlaß und am anderen Ende einen Abgasauslaß auf. Ein kappenförmiges zylindrisches Wirbel erzeugendes Glied ist fest in dem geschlossenen zylindrischen Bauteil angeordnet und zwar derart, daß es den Abgaseinlaß bedeckt. Es umfaßt eine Vielzahl von Wirbelschaufeln oder Flächen, welche dem Abgas innerhalb des zylindrischen Bauteils eine Wirbelbewegung verleihen. Dies führt dazu, daß während der Wirbelbewegung des Abgases durch das Inneres des geschlossenen zylindrischen Bauteils die in dem Abgas enthaltenen Funken gelöscht werden und daß unverbrannte Feststoffteilchen in dem geschlossenen zylindrischen Bauteil angesammelt werden.

Ferner kann das Wirbel erzeugende Glied an seiner Wandung einen Wirbelf ührungsvorsprung aufweisen, welcher sich in das geschlossene zylindrische Bauteil und zwar zum Abgasauslaß hin erstreckt. Hierdurch wird eine stabilere Wirbelbewegung des Abgases in dem geschlossenen zylindrischen Bauteil bewirkt, so daß der Reinigungseffekt weiter verbessert wird.

Das erfindungsgemäße Gerät zur Abgasreinigung umfaßt ein geschlossenes zylindrisches Bauteil mit einem Abgaseinlaß an eibem Längsende und mit einem Abgasauslaß am anderen Längsende; eine Wirbel bildende Einrichtung ist in dem zylindrischen Bauteil angeordnet, und zwar derart, daß es einen Auslaßbereich der Einlaßrohrleitung umgibt. Die Wirbel erzeugende Einrichtung ist mit einer Vielzahl von Wirbelschaufeln versehen, so daß zwischen den Wirbelschaufeln Durchgänge verbleiben. Abgas, welches durch die Einlaßrohrleitung in

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das zylindrische Bauteil einströmt, wird durch das Wirbel bildende Bauteil in eine Wirbelung versetzt, so daß die Verweilzeitdauer des Abgases in dem zylindrischen Bauteil erhöht wird und Feststoffteilchen, einschließlich Funken des Abgases zentrifugal abgetrennt werden. Durch die Auslaßrohrleitung entweicht ein relativ sauberes Gas in einem zentralen Strömungsbereich des Abgases.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Längsschnitt durch die Mitte des erfindungsgemäßen Gerätes zur Abgasreinigung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1; Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Wirbel erzeugenden Bauteils von der Rückseite her gesehen zur Ablenkung und Wirbelung des Abgases in dem erfindungsgemäßen

Gerät zur Abgasreinigung; '
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht ähnlich derjenigen in Fig. 3 einer abgewandelten Ausfiihrungsform des Wirbel

erzeugenden Bauteils und
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht ähnlich derjenigen der Fig. 3 einer weiteren abgewandelten Ausführungsform des Wirbel erzeugenden Bauteils.

Fig. 1 zeigt ein Gerät zur Abgasreinigung gemäß einer AusfUhrungsform der Erfindung mit einem horizontal angeordneten geschlossenen Zylinder 10, welcher eine Frontendplatte 12 aufweist. Ein Einlaßrohr 14 ist in den Zylinder 10 durch die Frontendplatte 12 eingesetzt, wobei das hintere Ende 16 sich in den Zylinder 10 um eine vorbestimmte Länge erstreckt. Ein Wirbel erzeugendes Bauteil 30 umgibt das hintere Ende des Einlaßrohrs 14 und umfaßt eine Abschirmplatte 18 und eine Vielzahl von Ablenkschaufeln 20, welche entlang der Peripherie der Abschirmplatte 18 ausgebildet sind und welche sich in gleicher Richtung, und zwar im rechten Winkel zur Oberfläche der Abschirmplatte erstrecken, und zwar nach Art

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eines Pfeilrades dessen maximaler Durchmesser beträchtlich geringer ist als der Innendurchmesser des Zylinders 10. Ferner umfaßt das Wirbel bildende Bauteil Befestigungsbereiche 22, welche durch Umbiegen der Enden der jeweiligen Schaufeln 20 nach außen, und zwar im rechten Winkel zu den Schaufeln, gebildet sind. Diese dienen der Befestigung des Wirbel erzeugenden Bauteils 30 an der Innenfläche der Frontendplatte Wie Fig. 1 zeigt, definieren die Außenflächen der Wirbelschaufeln 20 und die Innenflächen des Zylinders 10 eine primäre ringförmige Kammer 24.

Ferner umfaßt das Gerät zur Abgasreinigung gemäß vorliegender Erfindung eine hintere Endplatte 26 des Zylinders 10 und ein Auslaßrohr 32, welches in den Zylinder 10 durch die Endplatte 26 eingesetzt ist, wobei sich das Vorderende 28 um eine vorbestimmte Länge über die Endplatte 26 hinaus erstreckt. Eine Trennplatte 36 ist in der Nähe· des Vorderendes 28 des Auslaßrohrs 32 angeordnet und teilt das Innere des Zylinders 10 in zwei Abteile. Diese Platte umfaßt eine zentrale Öffnung mit einem Durchmesser, welcher beträchtlich größer ist als der Außendurchmesser des Auslaßrohrs 32 sowie einen Durchgang an einer geeigneten Position in der Nähe der Peripherie. Ein Führungsrohr 40 erstreckt sich durch die zentrale Öffnung der Trennplatte 36. Eine Staubkammer 34 wird durch die hintere Fläche der Trennplatte 36, die hintere Außenfläche des Führungsrohrs 40 und die vordere Außenfläche des Auslaßrohrs 32 und durch die hintere Endeplatte 26 des Zylinders 10 gebildet und eine zweite Ringkammer 42 wird durch die vordere Fläche der Trennplatte 36, die vordere Außenfläche des Führungsrohrs 40 und die Innenfläche des Zylinders 10 gebildet.

Gemäß Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 46 einen Verschlußstöpöel für den Verschluß einer Öffnung welche am Boden der Staubkammer 34 angeordnet ist. Die Bezugszeichen 48 und 50 bezeichnen Versteifungsabdeckungen am Vorderende bzw. Hinterende des Zylinders 10.

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Bei der beschriebenen Ausführungsform ist das Gerät zur Abgasreinigung gemäß der Erfindung bei Gebrauch an seinem vorderen Ende des Einlaßrohrs 14 mit dem Abgasteil einer nicht dargestellten Verbrennungsmaschine verbunden.

Im Betrieb strömt das Abgas durch die Einlaßrohrleitung 14 in den Zylinder 10 und trifft gegen die Abschirmplatte 18. Dabei wird das Abgas in alle Richtungen verteilt und wird sodann durch die Wirbelschaufeln 20 in eine wirbelnde Bewegung versetzt und gelangt auf diese Weise in die primäre Ringkammer 24 zwischen den Wirbelschaufeln 20 und der Innenfläche des Zylinders 10. Das in die primäre Ringkammer 24 eintretende Abgas strömt nun durch das Innere des Zylinders zu dessen hinterem Ende hin während es helixförmig entlang der Innenfläche des Zylinders 10 wirbelt.

Während der helixartigen Wirbelbewegung des Abgases durch den Zylinder 10 werden relativ große unverbrannte Teilchen oder !"unken in den äußersten Gasstrom des entlang der Innenfläche wirbelnden Abgases getragen, und zwar aufgrund der zentrifugalen Kräfte. Sie gelangen auf diese Weise in die zweite Ringkammer 42, welche durch die vordere Außenfläche des Piihrungsrohres 40, die Trennplatte 36 und die Innenfläche des Zylinders 10 definiert ist. Danach gelangen diese Teilchen durch den Durchgang 44 in der Trennplatte 36 und somit in die Staubkammer 34, wo die Peststoffteilchen angesammelt werden.

Darüber hinaus werden im wesentlichen alle Funken des Abgases welches eine Wirbelbewegung durch den Zylinder 10 vollführt, während dieser Wirbelbewegung gelöscht. Irgendwelche Funken welche während dieser Zeit nicht gelöscht werden, wirbeln durch die zweite Kammer 42 und sie werden hier gelöscht und zu feinen Teilchen zerkleinert, welche in die Abgasströmung eintreten und durch das Auslaßrohr 32 an die Atmosphäre entlassen werden.

Auf diese Weise werden bei der Strömung des Abgases durch das

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Einlaßrohr 14 und den Zylinder 10 die Feststoffteilchen, welche vom Abgas mitgeführt werden, in der Staubkammer 34 aufgefangen und die Funken des Abgases werden gelöscht. Daher entweicht dirch die Auslaßrohrleitung 32 nur solches Gas, welches in dem zentralen Gasstrom der wirbelnden Abgasströmung enthalten ist und frei von Peststoffteilchen und Funken ist, an die Atmosphäre, und zwar durch das Führungsrohr 40. Da ferner das Abgas durch die helixförmige Wirbelbewegung durch das Führungsrohr 40 strömt, werden darin enthaltene feine Teilchen vom Hinterende des Führungsrohrs 40 her in die Staubkammer 34 eingetragen, wo sie angesammelt werden oder sie werden noch weiter zu feinem Pulver granuliert, während sie darin weiter wirbeln bis sie schließlich durch das Auslaßrohr 32 zusammen mit dem Abgas entlassen werden.

Die Figuren 4 und 5 zeigen zwei verschiedenen Ausführungsformen des Wirbel erzeugenden Bauteils 30. Bei diesen Ausführungsformen ist das Wirbel erzeugende Bauteil 30 mit einem zylindrischen oder stangenf örmigen Wirbelf ührungsvorsprung 52 versehen, welcher sieh vom mittleren Bereich der hinteren Fläche der Abschirmplatte 18 weg erstreckt. Die Größe des Yorsprungs 52 kann nach Wunsch gewählt werden. Zum Beispiel kann der Durchmesser des Vorsprungs 52 derart gewählt werden, daß der Vorsprung einen kurzen Abstand von der Kante der Abschirmplatte 18 hat, von der sich jeweils die Schaufel 20 weg erstreckt, wie Fig. 4 zeigt oder der Durchmesser kann derart gewählt werden, daß der Vorsprung 52 entlang der Kante der Abschirmplatte 18 verläuft.

Der Vorsprung 52 dient dazu, eine Störung der Wirbelbewegung des Gasstroms zu verhindern. Ferner verhindert der Vorsprung, daß ein Teil der Funken und der unverbrannten Feststoffteilchen aufgrund eines möglichen Unterdrucks in den mittleren Bereich des Zylinders 10 gelangen. Ein solcher Unterdruck kann ohne den Vorsprung 52 im mittleren Bereich hinter der Abschirmplatte 18 entstehen. Dieser negative Druck oder Unterdruck kann verursacht werden, wenn das Abgas gegen die Ab-

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schirmplatte 18 des Wirtel erzeugenden Bauteils 30 trifft und dabei in alle Richtungen abgelenkt wird, und danach unter der Wirkung der Wirbelahaufeln 20 radial auswärts wirbelt, bevor es in die Primärringkammer 24 zwischen den Wirbelschaufeln 20 und der Innenfläche des Zylinders 10 eintritt.

Das erfindungsgemäße Gerät zur Abgasreinigung ist äußerst einfach im Aufbau und leicht installierbar. Es hat den erheblichen Torteil, daß Funken und Flammenteile vollständig entfernt bzw. ausgelöscht werden und daß unverbrannte Feststoffteilchen aus dem Abgas entfernt werden, bevor dieses entlassen wird. Daher eignet sich das erfindungsgemäße Gerät insbesondere gut als Abgasreinigungsgerät für Motorfahrzeuge und Schiffe.

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Abgasreinigungsgerät, gekennzeichnet durch ein zylinrisches Bauteil (10) mit einer Frontendplatte (12), welche ein Längsende des zylindrischen Bauteils (10) verschließt und mit einer hinteren Endplatte (26) welche das andere Längsende des zylindrischen Bauteils (10) verschließt; durch ein Abgaseinlaßrohr (14), welches sich durch eine Öffnung der Yorderendplatte (12) erstreckt und einen Einlaßbereich und einen Auslaßbereich (16) aufweist; durch eine Wirbel erzeugende Einrichtung (30), welche innerhalb des zylindrischen Bauteils (10) angeordnet ist und den Auslaßbereich (16) des Einlaßrohrs (14) umgibt, derart, daß eine Primärringkammer (24) zwischen den Außenflächen der Wirbel erzeugenden Einrichtung (30), der Innenfläche des zylindrischen Bauteils (10) und der Innenfläche der Yorderendplatte (12) gebildet wird; durch eine Trennplatte (36), welche in dem zylindrischen Bauteil (10) angeordnet ist und dieses in zwei Bereiche unterteilt, wobei die Trennplatte (36) einen zentralen Durchgang aufweist, dessen Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Auslaßrohrleitung (32) und wobei die Trennplatte (36) zusätzlich einen Durchgang (44) an einer Stelle aufweist, welche von der zentralen Öffnung radial auswärts und von dem zylindrischen Bauteil (10) radial einwärts gelegen ist; durch eine Führungsrohr (40), welches in der zentralen Öffnung der Trennplatte (36) angeordnet ist, wobei die Trennplatte (36) mit Abstand von der hinteren Endeplatte (26) angeordnet ist und wobei die Trennplatte (36) zusammen mit dem Führungsrohr (40) und dem zylindrischen Bauteil (10) eine sekundäre Ringkammer (42) bildet und wobei eine Auslaßrohrleitung (32) sich durch eine Öffnung in der hinteren Endplatte (26) und um einen vorbestimmten Abstand über die hintere Endplatte (26) hinaus in das zylindrische Bauteil (10) hinein erstreckt, derart, daß die Außenfläche der Auslaßrohrleitung (32) die rückwärtige Fläche der Trennplatte (36), die Innenfläche der rückwärtigen Endplatte (26) und die Innenfläche des zylindrischen Bauteils (10) eine Staubkammer (34) definie-

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ren, wobei die Wirbel erzeugende Einrichtung (30) eine Vielzahl von Wirbelschaufeln (20) umfaßt, zwischen denen Durchgänge vorgesehen sind, so daß das durch das Einlaßrohr (14) in das zylindrische Bauteil (10) einströmende Abgas durch die Wirbel erzeugende Einrichtung (30) innerhalb der ersten Ringkammer (24) in eine Wirbelbewegung versetzt wird, so daß die Verweilzeitdauer des Abgases in dem zylindrischen Bauteil (10) verlängert ist und Feststoffteilchen des Abgases, einschließlich Funken, zentrifugal abgetrennt werden, wobei relativ sauberes Gas in einem zentralen Strömungsbereich des Abgases durch die Auslaßrohrleitung entweicht und wobei die Feststoffteilchen in der Staubkammer (34) angesammelt werden.
2. Abgasreinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbel erzeugende Einrichtung (30) eine Abschirmplatte (18) umfaßt, welche sich im allgemeinen quer zur Längsachse des zylindrischen Bauteils (10) erstreckt und mit der Einlaßrohrleitung (14) im wesentlichen in Flüchtling steht, so daß das durch die Einlaßrohrleitung (14) einströmende Abgas auf die Abschirmplatte (18) auftrifft, wobei die Wirbelschaufeln (20) sich im rechten Winkel von der Absehirmplatte (18) weg erstrecken und derart angeordnet sind, daß das auf die Abschirmplatte (18) auftreffende Abgas durch die Wirbelschaufeln (20) radial nach außen gerichtet wird und dabei in eine Wirbelbewegung versetzt wird.
3. Abgasreinigungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein zylindrischer Vorsprung (52) von der Abschirmplatte (18) weg und in das zylindrische Bauteil (10) hinein und zum Auslaßrohr (32) hin erstreckt, wobei die Längsachse des zylindrischen Vorsprungs (52) im wesentlichen mit der Zylinderachse des zylindrischen Bauteils (10) fluchtet.
4. Abgasreinigungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Entnahmeeinrichtung (46) zur Entfernung der in der Staubkammer (34) angesammelten Teilchen.

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5. Abgasreinigungsgerät nach einem der Ansprüche 1 Ms 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelschaufeln (20) seitliche Plansche (22) umfassen, mit denen die Wirbel schaufeln (20) an der vorderen End-platte (12) befestigt sind.
6. Abgasreinigungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr (40) einen Durchmesser aufweist, welcher größer ist als der Durchmesser der Auslaßrohrleitung (32) und wobei das Führungsrohr (40) ein Längsende aufweist, welches im wesentlichen bündig zu dem Innenende der Auslaßrohrleitung (32) liegt, so daß das Ende des Führungsrohrs (40) radial auswärts von dem Innenende der Auslaßrohrleitung (32) liegt.
7. Abgasreinigungsgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmplatte (18) eine sternförmige Konfiguration aufweist mit einer Vielzahl von gekrümmten peripheren Kanten und wobei die Wirbelschaufeln (20) jeweils eine gekrümmte Querschnittskonfiguration haben, welche der Krümmungskonfiguration der peripheren Kanten angepaßt ist, wobei die Wirbelschaufeln (20) gekrümmte Kanten aufweisen, welche mit den gekrümmten peripheren Kanten der Abschirmplatte (18) koinzidieren.

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