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Die Erfindung betrifft einen Abgasreiniger für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Bei einem bekannten Abgasreiniger der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattung ( US-PS 33 83 854) wird in der ersten Kammer ständig ein Wasserschaum erzeugt, nämlich indem die Gasaustrittsöffnung aus der Abgaseinlaßleitung bis unterhalb des Wasserpegels in dieser Kammer geführt und dem Wasser ein Oberflächenentspannungsmittel hinzugeführt wird. Der Wasserschaum wird durch eine eigens hierfür vorgesehene Schaumleitung in die Abgaseinlaßleitung eingeführt, wobei das Ende der Schaumleitung zugleich den eingeschnürten Abschnitt bildet. Im Bereich des eingeschnürten Abschnittes wird die Abgasströmung etwas beschleunigt, so daß ein geringfügiger Unterdruck am Austrittsende der Schaumleitung erzeugt und somit Schaum vom Gas mitgerissen wird und sich mit diesem vermischt.
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Die Abgaseinlaßleitung endet in der zweiten Kammer in zahlreichen siebartigen Löchern und ist an ihrem Stirnende verschlossen. Das Gemisch aus Abgas und Schaum tritt durch diese zahlreichen Öffnungen hindurch. Das hierbei wieder abgetrennte kondensierte Wasser wird mittels der ersten Verbindungsleitung von der zweiten Kammer in die erste Kammer zurückgeführt, während die mit Wassertröpfchen beladene Gasströmung durch die zweite Verbindungsleitung in die dritte Kammer geführt wird. Die Verbindung zwischen der dritten und vierten Kammer ist keine Leitung, sondern eine Filteranordnung, durch die die Gasströmung hindurchtritt. Das in der dritten Kammer anfallende und durch die dort vorgesehene Abführleitung abgeführte Wasser wird verworfen.
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Die Wasseroberfläche der in der ersten Kammer vorhandenen Wassermenge des bekannten Abgasreinigers wird ständig in Unruhe gehalten durch das unter dem Pegel eingeführte Abgas, so daß die Pegelsteuereinrichtung in ihrer Funktionsfähigkeit sehr beeinträchtigt ist. Weiterhin ist bei dem bekannten Abgasreiniger der Wirkungsgrad der Vermischung des Abgases mit Wassertröpfchen nicht hoch, da die Vermischung auf den beengten Raum der Abgaseinlaßleitung bis zu deren in der zweiten Kammer vorgesehenen kleinen Austrittsöffnungen beschränkt ist. Weiterhin dient die zweite Kammer bei dem bekannten Abgasreiniger als reine Kondensationskammer, aus der das Kondensat in erste Kammer zurückgeführt wird. Schließlich verschlechtert sich die Wirkung der bei dem bekannten Abgasreiniger zwischen der dritten und vierten Kammer als Verbindung vorgesehenen Filteranordnung im Betrieb sehr schnell, da die Abgase auch kleine Festkörperteilchen mitführen, die die Filter zunehmend verstopfen. Bis auf das in der zweiten Kammer gesammelte Kondensat wird alles übrige aus der Abgasströmung kondensierte Wasser bei dem bekannten Abgasreiniger verworfen. Da für das kondensierte und rückgeführte Wasser keinerlei Filtervorrichtung vorgesehen ist, verschmutzt auch die in der ersten Kammer vorgesehene Wassermenge sehr schnell und beeinträchtigt zunehmend den Wirkungsgrad des bekannten Abgasreinigers.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Abgasreiniger der im Oberbegriff des neuen Hauptanspruchs angegebenen Gattung zu schaffen, der mit optimalem Wirkungsgrad reinigt und dessen Wirkungsgrad im Verlauf des Betriebes nicht abnimmt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs definierten Merkmale in Verbindung mit den Gattungsmerkmalen gelöst.
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Der erfindungsgemäße Abgasreiniger unterscheidet sich somit in mehreren Merkmalen wesentlich von dem bekannten Abgasreiniger. In der ersten Kammer öffnet die Abgasaustrittsöffnung oberhalb des Wasserpegels. Hierdurch wird die Wasseroberfläche unter Druck gesetzt und das Wasser durch die erste Verbindungsleitung in die zweite Kammer gedrückt, wo es im zur zweiten Kammer offenen Auslaßende der Abgaseinlaßleitung hinter dem als Venturiabschnitt ausgebildeten, eingeschnürten Abschnitt in einer Düse austritt und dabei zu nebelartigen Tröpfchen zerblasen wird. Es wird somit eine reine (von Abgas freie) Wasserströmung in einen Bereich der Abgaseinlaßleitung eingesprüht, in welchem die Abgasströmung nach dem Durchtritt durch den Venturiabschnitt verlangsamt ist, so daß eine intensive Vermischung zwischen Wassertröpfchen und Gasströmung unmittelbar vor dem Austritt in die zweite Kammer stattfinden kann, wobei diese Vermischung in der zweiten Kammer fortdauert, die sich unmittelbar anschließt und ein großen Volumen für die Vermischung zur Verfügung stellt.
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Ein wesentlicher Vorteil besteht also darin, daß im offenen Auslaßende der Abgaseinlaßleitung in optimaler Weise eine Vermischung zwischen Wassertröpfchen und der Abgasströmung stattfindet und unmittelbar nachfolgend in dieser zweiten Kammer eine Wirbelströmung entsteht, die diese Vermischung optimal durchführt.
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Weiterhin ist erfindungsgemäß die dritte Verbindung ebenfalls als Leitung vorgesehen, die mit ihrem Eintrittsende in bezug auf das Auslaßende der zweiten Verbindungsleitung so ausgerichtet ist, daß zwischen diesen beiden Enden ein Abscheidepropeller von der Abgasströmung angetrieben wird, der in der dritten Kammer die Abscheidung des Wassers aus der Abgasströmung intensiviert. Die Abgasströmung wird dann durch die dritte Verbindungsleitung in die vierte Kammer derart eingeführt, daß dort wiederum eine Wirbelströmung entsteht, durch die der Rest der noch in der Strömung verbliebenen Flüssigkeit abgeschieden wird.
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Ein anderer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der erfindungsgemäße Abgasreiniger ohne eine Filteranordnung auskommt, durch die die Abgasströmung hindurchtreten müßte, somit ein Verstopfen von Abgasfiltern vermieden ist.
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Schließlich wird erfindungsgemäß der Betrieb des Abgasreinigers langfristig auch dadurch gewährleistet, daß das abgeschiedene Wasser zum Reservoir zurückgeführt wird, wo es nach Durchführung durch eine Filtereinrichtung für einen erneuten Gebrauch zur Verfügung steht.
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Zusammengefaßt wird also bei einem erfindungsgemäßen Abgasreiniger unter Ausnutzung der Abgase in der ersten Kammer auf Vorrat gehaltenes Wasser in die zweite Kammer gedrückt und dort zu nebelartigen Tröpfchen zerblasen und mittels einer in der zweiten Kammer erzeugten Wirbelströmung mit dem Abgas innig vermischt, während in dem Abgas enthaltene Verunreinigungen im Wasser gelöst werden. In der dritten Kammer wird die Abgasströmung durch einen Abscheidepropeller geführt, der das verunreinigte Wasser und das Abgas voneinander trennt, während das noch feine Tröpfchen enthaltende Wasser in eine vierte Kammer eingeführt wird, in welcher eine zweite Wirbelströmung erzeugt wird und aus der dann das gereinigte Gas in die Atmosphäre abgeblasen wird.
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Ein vom Abgas angetriebener Propeller, der nicht allein der Verwirbelung der Abgase, sondern auch dem Abscheiden von Flüssigkeit aus dem Abgas dient, war an sich bekannt (DE-PS 430 128).
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Die Erfindung wird nunmehr beispielsweise anhand der folgenden Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasreinigers für Kraftfahrzeuge,
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Fig. 2 einen Längsschnitt der Ausführungsform in Fig. 1. und
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Fig. 3 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Wasserreservoirs. Ein Abgasreiniger 1 umfaßt ein Wasserreservoir 90 und vier Kammern, die in einer Reihe angeordnet sind, und zwar eine erste Kammer 10, eine zweite Kammer 20, eine dritte Kammer 30 und eine vierte Kammer 40. Eine Abgaseinlaßleitung 50 weist ein Einlaßende 501 und ein Auslaßende 502 auf. Das Einlaßende 501 ist mit der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges und das Auslaßende 502 mit der Kammer 20 verbunden. Das in die Abgaseinlaßleitung 50 eintretende, von der Brennkraftmaschine abgegebene Gas G wird in zwei Ströme unterteilt. Zuerst wird eine gewisse Menge des Abgases G 1 mit verhältnismäßig hohem Druck durch eine Abgasaustrittsöffnung 503 der Abgaseinlaßleitung 50 in die erste Kammer 10 abgegeben, um Wasser 60, welches in der ersten Kammer 10 enthalten ist, unter Druck zu setzen.
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Das unter Druck gesetzte Wasser wird mittels eines Filters 61 gefiltert und über eine erste, das Wasser führende Verbindungsleitung 71 dem Auslaßende 502 der Abgaseinlaßleitung 50 zugeführt. Das Auslaßende 502 erstreckt sich in die zweite Kammer 20 hinein. Die restliche Gasmenge G 2 des Abgases G wird einem Venturiabschnitt 504 der Abgaseinlaßleitung 50 zugeführt, in welchem das Gas wie in einem Venturirohr beschleunigt wird, um die Wassertröpfchen, die von einer Düse 711 der wasserführenden Verbindungsleitung 71 abgegeben werden, zu nebelartigen Wassertröpfchen zu zerblasen.
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Die zweite Kammer 20 weist Innenwandungen 201-201 auf, gegen die die nebelartigen Wassertröpfchen prallen und dadurch eine erste Wirbelströmung in dieser Kammer 20 bilden. Der Venturiabschnitt 504 der Einlaßleitung 20 hat zwei Funktionen. Erstens wird das restliche Abgas G 2 zum Auslaßende 502 der Abgaseinlaßleitung 50 hin beschleunigt, so daß die Wassertröpfchen, die von der Düse 711 abgegeben werden, gleichförmig zerstäubt werden. Zweitens wird der Druck der Gasmenge G 1 erhöht, die durch die Abgasaustrittsöffnung 503 hindurchgeht, um das Wasser 60 in die wasserführende Verbindungsleitung 71 zu drücken. Die Gasmenge G 2, die in das Auslaßende 502 der Abgaseinlaßleitung 50 eintritt und die Wassertröpfchen, die von der Düse 711 abgegeben werden, werden miteinander vermischt.
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Durch die Wirkung der ersten Wirbelströmung, die in der zweiten Kammer 20 auftritt, wird eine große Menge von Kohlenstoffkomponenten und anderen Verunreinigungen im Abgas im Wasser gelöst, und eine gewisse Menge von Wassertröpfchen, die Verunreinigungen tragen, haften an den Innenwänden 201-201 der zweiten Kammer 20 und fallen dann durch die Schwerkraft zum Boden der Kammer und können von dort über eine erste Abführleitung 81 abgezogen werden.
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Die zweite Verbindungsleitung 51 führt Abgas und feine Wassertröpfchen in der ersten Wirbelströmung von einem Einlaßende 511 in der zweiten Kammer 20 zu einem Auslaßende 512 in der dritten Kammer 30. Der Druck und die Geschwindigkeit der feinen Tröpfchen treiben einen Propeller 31 an, der zwischen dem Auslaßende 512 der Abgas und Wassertröpfchen führenden Verbindungsleitung 51 und einem Einlaßende 521 einer dritten Verbindungsleitung 52 angeordnet ist. Die Wirkungsweise des Propellers 31 und der geringere Druck in der dritten Kammer 30 gegenüber dem in der zweiten Kammer 20 bewirkt, daß feine Wassertröpfchen, die kleine Verunreinigungen enthalten, die schwerer sind als das Gas, abgeschleudert und vom Abgas getrennt werden. Die abgeschiedenen Wassertröpfchen treffen auf ein Sieb 32 auf, das am Boden der dritten Kammer 30 vorgesehen ist.
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Diese Wassertröpfchen gelangen durch eine Vielzahl von Perforationen 321-321 des Siebes 32 unter der Einwirkung der Schwerkraft hindurch und werden über eine zweite Abführleitung 83 abgezogen. Die erste und zweite Abführleitung 81, 83 sind zu einer gemeinsamen Abführleitung 80 verbunden, die mit dem Reservoir 90 verbunden ist, das in Fig. 3 dargestellt ist. Je ein Rückschlagventil 82, 84 ist in die Abführleitung 81 bzw. 83 eingesetzt, so daß das Wasser in den Abführleitungen 81 und 83 lediglich in einer Richtung strömen kann.
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Das Gas, welches in der dritten Kammer 30 eine geringe Feuchtigkeit aufweist, wird über die dritte Verbindungsleitung 52 von deren Einlaßende 521 zu deren Auslaßende 522 in die vierte Kammer 40 geführt. Da die dritte Verbindungsleitung 52 das Gas in der gleichen Weise führt wie die Einleitung des Gases in die zweite Kammer 20 erfolgt, wird in der vierten Kammer 40 eine zweite Wirbelströmung ausgebildet. Sehr feine Tröpfchen haften dann an der Innenwandung 401-401 und fallen zum Boden der vierten Kammer 40 und werden von dort über eine dritte Abführleitung 85 abgezogen. Das Gas in der vierten Kammer 40 ist vollständig gereinigt, so daß nur gereinigtes Gas über eine Abgasabführleitung 53 über ein Einlaßende 531 und ein Auslaßende 532 in die Atmosphäre abgegeben wird.
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In der ersten Kammer 10 ist eine Einrichtung vorgesehen, um den Pegel des Wassers 60 automatisch zu steuern. Diese Steuerung weist einen Schwimmer 11, ein Ventil 12 und einen Hebel 13 auf. Die Enden des Hebels 13 sind mit dem Schwimmer 11 und dem Ventil 12 verbunden. Wenn der Wasserpegel in der ersten Kammer 10 unter einen vorbestimmten Wert abfällt, öffnet der Hebel 13 automatisch das Ventil 12 durch eine Versetzung des Schwimmers 11 und Wasser kann aus dem Behälter 90 durch eine Leitung 91 in die erste Kammer 10 strömen. Das Ventil 12 wird geschlossen, sobald das Wasser in der ersten Kammer 10 den vorbestimmten Pegel wieder erreicht hat. Das Schmutzwasser wird über die Abführleitung 80 zusammen mit Verunreinigungen aus der zweiten und dritten Kammer 20 bzw. 30 in den Behälter 90 zurückgeführt. Zwei Filter 901 und 902 sind im Behälter 90 vorgesehen,um die Flüssigkeit, die durch die Abführleitung 80 zugeführt wird oder Nachfüll-Frischwasser, welches über einen Trichter 903 zugeführt wird, zu filtern.
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Im Behälter 90 vorhandenes Gas tritt durch eine Vielzahl von nicht dargestellten Öffnungen aus, die im Deckel 905 (Fig. 1) des Trichters 903 vorgesehen sind. Ein Deckel 904 an der Oberseite des Vorratsbehälters 90 kann zum Reinigen oder zum Austausch von schmutzigen Filterelementen 901 und 902 geöffnet werden.