DE3539641A1 - Vorrichtung zur filterung von partikeln aus gasen - Google Patents
Vorrichtung zur filterung von partikeln aus gasenInfo
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Description
Es ist schon lange bekannt, daß bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe Ruß
entsteht. Bei der motorischen Verbrennung im Dieselmotor entsteht der sog.
Dieselruß, der zugleich Träger der sog. polyzyklischen aromatischen
Kohlenwasserstoffe ist, die als mutagene bzw. karzinoge Schadstoffe zu betrachten
sind. Zur Verminderung bzw. Beseitigung dieser Schadstoffe ist es notwendig,
zunächst den Träger dieser Schadstoffe, fester Kohlenstoff in feindisperser
Form, aus dem jeweiligen Abgas abzuscheiden und sogleich bzw. in einem
nachgeschalteten Schritt durch Abbrennen zu beseitigen und damit unschädlich
zu machen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zu schaffen, mit
der die Partikelemission wirksam und mit einfachen Mitteln reduziert werden
kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten
Merkmalen gelöst.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß die Verminderung z. B. des
Dieselrußes nicht wie an bisher bekanntgewordenen Systemen wie zellularen,
feinporigen bzw. feinporösen Keramikmonolithen erfolgt, sondern in einem
Fließbett. Es wurde gefunden, daß in solch einem Fließbett, bestehend aus
einem met. Behälter, bis zu 3/4 bzw. 4/5 gefüllt mit feinkörnigen keramischen
Feststoffkörnern, eine deutliche Verminderung des Dieselrußausstoßes
erfolgt. Bei Passieren des Abgases von unten nach oben fungiert das Abgas
als Trägergas und Wärmelieferant zugleich. Der Ruß wird beim Passieren des
Behälters mit den vorgegebenen Feststoffkörnern an der Oberfläche derselben
adsorbiert und bei ausreichender Temperatur schließlich verbrannt. Die
erforderliche Zündtemperatur für den Rußabbrand kann durch eine Zusatzheizung
bzw. durch sog. Rußzündkatalysatoren bewirkt werden, wobei bei letzteren
der Abbrand des adsorbierten Rußes bei wesentlich niedrigeren Temperaturen
erfolgen kann. Die Vorrichtung besteht zweckmäßig aus einem wärmeisolierten
Stahlgefäß, das gasdicht im Abgaskanal des Dieselmotors möglichst motornah
angebracht ist. Das Gefäß ist vorwiegend zylinderförmig und am Ein- und Austritt
konisch verjüngt. Der Behälter wird mit feinkörnigen, möglichst spärischen
Körnern (20-1000 µm ⌀) bis zu 3/4 bzw. 4/5 gefüllt. Um ein Herausfallen
bzw. Heraustragen der Feststoffkörner zu verhindern, werden am Eintritt und
Austritt feinmaschige Siebe bzw: am Eintritt anstelle des Siebes auch Düsen
angebracht. Da der Wärmeübergang in solch einem Fließbett sehr günstig ist,
ist bei entsprechenden Voraussetzungen (Zusatzheizung bzw. Katalysator) die
Möglichkeit gegeben, den adsorbierten Ruß sofort zu verbrennen und damit
unschädlich zu machen.
Die Vorteile dieser Vorrichtung liegen vor allem darin, daß dieses System
im Gegensatz zu allen bisher bekannten Vorrichtungen nicht verstopfen kann
und eine sonstige Beschädigung bzw. Ausfall der Vorrichtung in Folge eines
Sprödbruches des Keramikmonolithen nicht möglich ist. Darüber hinaus ist
auch die Gefahr, daß beim Rußabbrand lokale hohe Temperaturpeaks auftreten
können, die ebenfalls einen monolithischen Filterblock schädigen können,
nicht gegeben, weil im Fließbett stets ein intensiver Wärmeaustausch
stattfindet.
Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung erläutert:
Ein stehender länglicher Behälter (1), der innen einen metallischen Mantel 1 b und eine äußere thermische Isolierung 1 a aufweist. Der Behälter ist mit nach außen konisch verengten Enden (2 u. 6) versehen, die im unteren Bereich in einem Abgaseintrittskanal 2 a bzw. in einen oberen Abgasaustrittskanal 6 a übergehen. Am Übergang des Eintrittskanals 2 a bzw. Austrittskanals 6 a am oberen Behälterende ist jeweils eine perforierte Platte bzw. Sieb (4) angeordnet. Diese dienen der Lagerung von Feststoffkörnern (5), mit denen der Behälter zu 3/4 bzw. 4/5 gefüllt ist. Das Abgas gelangt über den Eintrittskanal 2 a am unteren Ende des Behälters (1) und die untere perforierte Platte (4) in den Behälter, wobei die darin befindlichen Körner in eine wirbelnde Bewegung versetzt werden, die im Abgasstrom enthaltenden Rußpartikel an den Feststoffkörnern adsorbiert werden und bei ausreichender Temperatur sofort verbrannt bzw. in einem nachgeschalteten Arbeitsvorgang beseitigt werden. Das von Rußpartikeln befreite Abgas gelangt am oberen Ende des Behälters (1) über den Austrittskanal 6 a schließlich nach außen.
Ein stehender länglicher Behälter (1), der innen einen metallischen Mantel 1 b und eine äußere thermische Isolierung 1 a aufweist. Der Behälter ist mit nach außen konisch verengten Enden (2 u. 6) versehen, die im unteren Bereich in einem Abgaseintrittskanal 2 a bzw. in einen oberen Abgasaustrittskanal 6 a übergehen. Am Übergang des Eintrittskanals 2 a bzw. Austrittskanals 6 a am oberen Behälterende ist jeweils eine perforierte Platte bzw. Sieb (4) angeordnet. Diese dienen der Lagerung von Feststoffkörnern (5), mit denen der Behälter zu 3/4 bzw. 4/5 gefüllt ist. Das Abgas gelangt über den Eintrittskanal 2 a am unteren Ende des Behälters (1) und die untere perforierte Platte (4) in den Behälter, wobei die darin befindlichen Körner in eine wirbelnde Bewegung versetzt werden, die im Abgasstrom enthaltenden Rußpartikel an den Feststoffkörnern adsorbiert werden und bei ausreichender Temperatur sofort verbrannt bzw. in einem nachgeschalteten Arbeitsvorgang beseitigt werden. Das von Rußpartikeln befreite Abgas gelangt am oberen Ende des Behälters (1) über den Austrittskanal 6 a schließlich nach außen.
Stahlbehälter mit einem Innen-⌀ von 60 mm und einer Länge von 80 mm hergestellt,
der an beiden Seiten konisch verjüngt und am Abgasein- und Austritt mit je
einem feinmaschigen Sieb versehen ist. Der Behälter wurde zu 3/4 gefüllt mit
feinkörnigen SiC-Partikeln mit einer mittleren Korngröße von 100 µm und an die
Abgasleitung eines Dieselmotors angeschlossen. Der so ausgebildete Filter
wurde im Leerlauf, Teillast und Vollast der Verbrennungsmaschine, getestet.
Hierbei konnte eine deutliche Verminderung der sonst auftretenden Rußemission
festgestellt werden.
Ein zylindrischer Stahlbehälter mit einem Innen-⌀ von 80 mm und einer Länge
von 90 mm, am Abgaseintritt konisch verjüngt, am Abgaseintritt und Austritt
mit einem feinmaschigen Sieb versehen, gefüllt zu 4/5 mit oxidkeramischen Partikeln
der mittleren Korngröße von 100-200 µm, wurde an die Abgasleitung eines
2 l-Diesel-PKW-Motors angeschlossen und im Start- und Teillastverhalten
gefahren. Hierbei wurde der metallische Behälter zusätzlich mittels einer
extern angebrachten elektrischen Heizung verbunden mit einer therm. Isolation
auf ca. 550°C gebracht. Auch hierbei konnte eine deutliche Verminderung der
sonst auftretenden Rußemission beobachtet werden.
Claims (12)
1. Vorrichtung zur Filterung von Partikeln aus Abgasen, bestehendaus einem
Behälter mit rundem oder polygonalem Querschnitt, der zumindest teilweise
mit einem Partikel absorbierendem Feststoff gefüllt ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Behälter von unten nach oben durchströmt wird und, daß
der Feststoff Feststoffkörner sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1)
am Abgasein- und/oder -austritt (2) konisch verengt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß der
Behälter (1) nach außen thermisch isoliert ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß der
Behälter (1) am Übergang vom Abgaseintritt sowie am Abgasaustritt eine
perforierte Platte (4) bzw. ein Sieb aufweist zur Lagerung der Feststoffkörner
(5) sowie zur Verhinderung des Forttragens derselben durch den
Abgasstrom.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß der
Behälter (1) Feststoffkörner (5) unterschiedlicher Form und Größe enthält.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5 dadurch gekennzeichnet, daß der
Behälter (1) Feststoffkörner (5) aus Keramik bzw. Glaskohlenstoff,
beschichtet mit SiC, enthält.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß die
Feststoffkörner (5) eine poröse Struktur aufweisen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7 dadurch gekennzeichnet, daß die
Feststoffkörner (5) mit einem Katalysator beschichtet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8 dadurch gekennzeichnet, daß die
Feststoffkörner (5) aus einem Katalysatormaterial bestehen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9 dadurch gekennzeichnet, daß der
Behälter (1) mit einer Zusatzheizung versehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10 dadurch gekennzeichnet, daß der
Behälter (1) maximal bis zu 5/6 seines Volumeninhalts mit Feststoffkörnern (5)
gefüllt ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11 dadurch gekennzeichnet, daß die
Feststoffkörner (5) einen Durchmesser zwischen 20 und 1000 µm haben.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853539641 DE3539641A1 (de) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | Vorrichtung zur filterung von partikeln aus gasen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853539641 DE3539641A1 (de) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | Vorrichtung zur filterung von partikeln aus gasen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3539641A1 true DE3539641A1 (de) | 1987-05-14 |
Family
ID=6285474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853539641 Withdrawn DE3539641A1 (de) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | Vorrichtung zur filterung von partikeln aus gasen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3539641A1 (de) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1985
- 1985-11-08 DE DE19853539641 patent/DE3539641A1/de not_active Withdrawn
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