DE3740907A1

DE3740907A1 - Russabscheider mit fluessigkeitsdosiervorrichtung

Info

Publication number: DE3740907A1
Application number: DE19873740907
Authority: DE
Inventors: Fritz Zundel
Original assignee: Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 1987-12-03
Filing date: 1987-12-03
Publication date: 1989-06-15
Also published as: IT1224569B; FR2624201A1; BR8805483A; SE8803117L; DE3740907C2; US4842623A; GB2213077B; SE8803117D0; SE466893B; GB8828150D0; GB2213077A; IT8848566A0

Description

Die Erfindung betrifft einen Rußabscheider für Dieselbrennkraftmaschinen mit einem Filtermittel und einer Flüssigkeitsdosiervorrichtung zum Zuführen einer vorgegebenen Menge eines Rußentfernungsmittels durch Druckluft auf das Filtermittel.

Um Rußabscheider insbesondere für Dieselbrennkraftmaschinen von dem auf dem Filtermittel abgelagerten Ruß zu befreien, sind verschiedene Verfahren im Einsatz. Bei einem dieser Verfahren wird ein Rußentfernungsmittel auf das Filtermittel gebracht, um dadurch die Zündtemperaturen zu erniedrigen und infolgedessen eine Verbrennung des Rußes bei üblicherweise im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine erreichbaren Temperaturen durchzuführen. Aus der DE-PS 31 11 228 ist ein derartiges Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung bekannt. Die in dieser Patentschrift angegebene Vorrichtung bezieht sich im wesentlichen auf die Zudosierung eines pulverförmigen Rußentfernungsmittels, wobei dabei insbesondere die Steuermittel zur gezielten und periodischen Zugabe des Rußentfernungsmittels angegeben sind. Aus dieser Schrift ist jedoch nicht entnehmbar, wie die Abmessung der für die Dosierung erforderlichen Menge eines flüssigen Rußentfernungsmittels erfolgen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, einen Rußabscheider mit einer Dosiervorrichtung anzugeben, bei dem eine genaue, zuverlässige Dosierung erreicht wird und der wartungsfrei funktioniert und einfach und kostengünstig herzustellen ist.

Dieses Problem wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

Danach weist der Rußabscheider eine Flüssigkeitsdosiervorrichtung auf mit einem Vorratsbehälter und einem im Bereich des Vorratsbehälterbodens angeordneten Dosiergefäß. Das Dosiergefäß dient dazu, die Menge festzulegen, die für einen Abbrennvorgang erforderlich ist und daher zur Erniedrigung der Zündtemperatur mittels Druckluft auf das Filtermittel aufgebracht werden muß. Um eine möglichst große Menge des sich im Vorratsbehälter befindenden Rußentfernungsmittels dosieren zu können, muß das Dosiergefäß im Bereich des Vorratsbehälterbodens angeordnet sein.

Das Dosiergefäß ist über eine Verbindungsleitung mit einer Druckluftversorgungseinrichtung und über eine weitere Verbindungsleitung mit dem Rußabscheider verbunden. Die Druckluftversorgungseinrichtung liefert die für den Transport des Rußentfernungsmittels zu dem Rußabscheider erforderliche Druckluft in der erforderlichen Menge und zu den Zeitpunkten, wenn eine Abbrennung des Rußes eingeleitet werden soll. Die Verbindungsleitungen können starr oder zumindest in dem Bereich im Inneren des Vorratsbehälters auch flexibel ausgebildet sein. Die Verbindungsleitung von dem Dosiergefäß zu dem Rußabscheider erstreckt sich im Inneren des Dosiergefäßes bis in den Bereich des Dosiergefäßbodens, damit ein wirkungsvoller Transport des in dem Dosiergefäß sich befindenden Rußentfernungsmittels durch die Druckluft erfolgen kann.

Zwischen den beiden Verbindungsleitungen befindet sich eine Bypassleitung zu dem Dosiergefäß, die einen geringeren Durchtrittsquerschnitt als die Verbindungsleitungen aufweist. Die Bypassleitung kann sowohl im Inneren als auch außerhalb des Vorratsbehälters angeordnet sein. Auf jeden Fall ist es vorteilhaft, die Bypassleitung entfernt von dem zu umgehenden Dosiergefäß anzuordnen, da dann bei der Beaufschlagung mit Druckluft sichergestellt ist, daß eine ausreichende Menge Druckluft bereits durch die Verbindungsleitung zum Rußabscheider geströmt ist, bis das von der durch das Dosiergefäß strömenden Druckluft mitgerissene Rußentfernungsmittel in diesen Leitungsbereich gelangt. Die Flüssigkeitsdosiervorrichtung weist des weiteren eine Flüssigkeitseintrittsöffnung in dem Dosiergefäß auf, die mittels Druckluft, die durch das Dosiergefäß strömt, verschließbar ist. Hierdurch wird ereicht, daß bei abgeschalteter Druckluft das Dosiergefäß sich mit dem flüssigen Rußentfernungsmittel füllen kann, während bei anliegender Druckluft genau nur die gewünschte Menge aus dem Dosiergefäß gefördert wird, da die Flüssigkeitseintrittsöffnung für das sich im Vorratsbehälter befindende Rußentfernungsmittel verschlossen ist.

Bei einem Rußabscheider mit einer derart ausgestalteten Flüssigkeitsdosiervorrichtung ist es nun möglich, die Dosierung des Rußentfernungsmittels auf das Filtermittel zur Einleitung des Verbrennungsvorgangs erfolgreich durchzuführen, da durch einfache und robuste Mittel eine störunanfällige Vorrichtung vorliegt. Sofern keine Druckluft an der Flüssigkeitsdosiervorrichtung anliegt, füllt sich das Dosiergefäß mit dem flüssigen Rußentfernungsmittel. Bei der Beaufschlagung mit Druckluft wird, wie bereits oben geschildert, ein Teil der Druckluft über die Bypassleitung an dem Dosiergefäß vorbei in die Verbindungsleitung zu dem Rußabscheider geführt. Durch diesen Aufbau wird erreicht, daß die Leitung zum Rußabscheider zuerst mit Druckluft gereinigt und dann das Rußentfernungsmittel fein verteilt eingeblasen wird. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß ohne eine derartige Bypassleitung das Rußentfernungsmittel nicht fein verteilt sondern als geballte Ladung aus der Verbindungsleitung zum Rußabscheider austritt. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird daher erst die gewünschte Feinverteilung des Rußentfernungsmittels auf dem Filtermittel bei einer im Rußabscheidergehäuse angeordneten Dralldüse erreicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Danach ist die Flüssigkeitseintrittsöffnung mittels eines Kugelventils verschließbar, wobei das Kugelventil als eine Hülse mit im Inneren beweglicher Ventilkugel ausgebildet ist, die sich als Tauchrohr von der Flüssigkeitseintrittsöffnung ausgehend in das Dosiergefäß erstreckt. Durch diese Anordnung wird zuverlässig sichergestellt, daß bei nicht anliegender Druckluft Rußentfernungsmittel in das Innere des Dosiergefäßes gelangen kann, während bei anliegender Druckluft die Ventilkugel die Flüssigkeitseintrittsöffnung sicher verschließt.

Vorteilhafterweise wird der Aufbau des Kugelventils noch dadurch vereinfacht, daß die Hülse an ihrem der Flüssigkeitseintrittsöffnung abgekehrten Ende so weit verschlossen ist, daß die Ventilkugel nicht entweichen kann und die Wand Flüssigkeitsaustrittsöffnungen aufweist, um bei geöffnetem Ventil den Durchtritt des flüssigen Rußentfernungsmittels zu ermöglichen. Dadurch kann die Konstruktion der Hülse noch weiter vereinfacht werden, da lediglich im Inneren der Hülse sichergestellt werden muß, daß die Ventilkugel den Flüssigkeitseintritt verhindert. Die Hülse kann sich bis zum Boden des Vorratsgefäßes erstrecken, um mit geringstem Aufwand ein gutes Ergebnis erzielen zu können.

Überraschenderweise wurde festgestellt, daß die Funktionsweise der Dosiervorrichtung verbessert werden konnte, wenn die Hülse in einen im Dosiergefäß angeordneten Becher hineinragt. Damit werden zuverlässig pulsierende Leckströme durch die Flüssigkeitseintrittsöffnung bei anliegender Druckluft vermieden.

Eine weitere konstruktive Vereinfachung stellt die Ausgestaltung des Dosiergefäßes als Zylinder dar, bei dem die Flüssigkeitseintrittsöffnung und die Öffnungen zu den Verbindungsleitungen im Zylindermantel angeordnet sind.

Zur Erzielung eines besonders guten Zerstäubungseffektes des Rußentfernungsmittels weist die Bypassleitung einen wesentlich geringeren Durchtrittsquerschnitt als die Verbindungsleitungen auf. Der Durchtrittsquerschnitt kann dabei ein Drittel oder weniger als der Querschnitt der Verbindungsleitungen betragen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Verbindungsleitungen als Rohre ausgebildet und innerhalb des Vorratsgefäßes durch die Bypassleitung und das Dosiergefäß starr verbunden. Sie bilden gemeinsam eine austauschbare Einheit. Dies ermöglicht den einfachen Ein- und Ausbau der wesentlichen Teile der Dosiervorrichtung, beispielsweise zum Befüllen des Vorratsgefäßes, und die vollständige getrennte Fertigung. Außerhalb des Vorratsgefäßes kann dann der Anschluß an die entsprechenden Verbindungsleitungen mittels handelsüblicher Verschraubungen erfolgen.

Anhand eines Ausführungsbeispiels und der begleitenden Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Rußabscheiders mit Flüssigkeitsdosiervorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Flüssigkeitsdosieranlage,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Hülse des Kugelventils.

Die in Fig. 1 dargestellte Prinzipskizze zeigt das Rußabscheidergehäuse 33 mit einem Filtermittel 34 sowie eine Druckluftsteuereinrichtung 35, die aufgrund der über die Meßleitung 37 übertragenen Informationen, wie z. B. Druck und Temperatur, die über die Druckluftleitung 36 ankommende Druckluft steuert. Die Druckluftsteuereinrichtung 35 ist über die Dosiereinrichtung 11 mit Vorratsbehälter 10 und Verbindungsleitungen 12, 13 für die Förderung des flüssigen Rußentfernungsmittels mit dem Rußabscheidergehäuse verbunden.

Die in Fig. 2 näher dargestellte Dosiervorrichtung weist einen Vorratsbehälter 10 auf, in den ein Zuleitungsrohr 12 für die Druckluft und ein Ableitungsrohr 13 für die von der Druckluft mitgerissene Flüssigkeit hineinragen, die über eine Bypassleitung 24 und ein Dosiergefäß 14 starr miteinander verbunden sind. Diese austauschbare Einheit weist außerhalb des Vorratsbehälters 10 Anschlüsse 26 auf, über die eine Verbindung zu einer Druckluftversorgungseinrichtung bzw. dem Rußabscheider herstellbar ist. Die Durchtrittsöffnung 25 der Bypassleitung 24 ist deutlich kleiner als der Durchtrittsquerschnitt der Rohre 12 und 13.

Das Dosiergefäß 14 an den unteren Enden der Rohre 12, 13 weist eine zwischen den Einmündungen 22 bzw. 23 der Rohre 12, 13 in das Dosiergefäß 14 eine Flüssigkeitseintrittsöffnung 16 auf. Die Flüssigkeitseintrittsöffnung 16 ist durch ein Kugelventil 18 verschließbar. Das Kugelventil 18 besteht aus einer Hülse 17, in deren Inneren die Ventilkugel 30 (Fig. 3) bewegbar gelagert ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Innere der Hülse 17 gemäß Fig. 3 derart ausgestaltet, daß ein Mittelbereich 28 der Hülse 17 einen geringeren Durchmesser aufweist, als die beiden äußeren Bereiche 27 und 29. An dem der Flüssigkeitseintrittsöffnung 16 abgekehrten Ende der Hülse 17 ist die Ventilkugel 30 gelagert. In diesem Bereich weist die Wand der Hülse Aussparungen 19 auf, um bei geöffnetem Ventil einen Flüssigkeitsdurchtritt zu ermöglichen. Die Hülse 17 wird von einem Becher 20 umgeben, auf dessen Becherboden 21 sich die Hülse abstützt. Der Becher 20 erstreckt sich mit seinem offenen Ende bis in den oberen Bereich des Dosiergefäßes, ohne jedoch den Austritt der Flüssigkeit aus dem Becher 20 zu behindern. In das Innere des Dosiergefäßes 14 ragt bis in den Bereich des Gefäßbodens 15 das Ende des Ableitungsrohres 13.

In Fig. 3 ist die die Ventikugel 30 aufnehmende Hülse 17 vergrößert im Querschnitt dargestellt. Sie zeigt den Mittelbereich 28 mit geringerem Durchmesser als die beiden äußeren Bereiche 27 und 29. Der Bereich 27 weist die Aussparungen 19 sowie die Ventilkugel 30, in diesem Fall in der Schließstellung, auf.

Im normalen Betriebszustand ist die Dosiervorrichtung 11 drucklos. Wenn nun ein Abbrennvorgang eingeleitet werden soll, gelangt durch die Druckluftsteuereinrichtung 35 beeinflußt Druckluft über die Verbindungsleitung 12 zu der Dosiervorrichtung 11. Ein Teil der Druckluft geht über die Bypassleitung 24 und die Verbindungsleitung 13 direkt zu dem Rußabscheider. Der andere Teil wird über das Dosiergefäß 14 und die Verbindungsleitung 13 zu dem Rußabscheider geführt. Nach einer gewissen von der Druckluftsteuerung vorgegebenen Zeit schaltet diese die Druckluft wieder ab, so daß sich das Dosiergefäß 14 erneut über die Flüssigkeitseintrittsöffnung 16 mit Rußentfernungsmittel füllen kann. Die Druckluft über die Bypassleitung 24 bewirkt einerseits eine Vorreinigung und andererseits eine feine Zerstäubung des Rußentfernungsmittels im Rußabscheider. Der Aufbau im Inneren des Dosiergefäßes 14 sorgt für eine zuverlässige Füllung des Gefäßes und verhindert Leckströme durch die Flüssigkeitseintrittsöffnung aufgrund des das Kugelventil 18 umgebenden Bechers 20.

Bezugszeichenliste:

10 Vorratsbehälter
11 Dosiervorrichtung
12 Zuleitungsrohr
13 Ableitungsrohr
14 Dosiergefäß
15 Gefäßboden
16 Flüssigkeitseintrittsöffnung
17 Hülse
18 Kugelventil
19 Aussparung
20 Becher
21 Becherboden
22 Öffnung
23 Öffnung
24 Bypass
25 Bypass-Öffnung
26 Anschlüsse
27 Hülsenbereich mit Aussparung
28 Hülsenbereich mit geringem ⌀
29 Hülsenbereich mit weitem ⌀
30 Ventilkugel
31 Hülsenende
32 Zylindermantel
33 Rußabscheidergehäuse
34 Filtermittel
35 Druckluftsteuerung
36 Druckluftversorgungsleitung
37 Meßleitung

Claims

1. Rußabscheider für Dieselbrennkraftmaschinen mit einem Filtermittel und einer Flüssigkeitsdosiervorrichtung zum Zuführen einer vorgegebenen Menge eines Rußentfernungsmittels durch Druckluft auf das Filtermittel, wobei die Flüssigkeitsdosiervorrichtung aufweist:

a) einen Vorratsbehälter (10),
b) ein im Bereich des Vorratsbehälterbodens angeordnetes Dosiergefäß (14) ,
c) eine Verbindungsleitung (12) von einer Druckluft-Versorgungseinrichtung zu dem Dosiergefäß (14),
d) eine Verbindungsleitung (13) von dem Dosiergefäß (14) zu dem Rußabscheider, die sich im Dosiergefäß bis in den Bereich des Dosiergefäßbodens (15) erstreckt,
e) eine Bypassleitung (24) zu dem Dosiergefäß (14) zwischen den beiden Verbindungsleitungen (12, 13) mit einem geringeren Durchtrittsquerschnitt als in den Verbindungsleitungen,
f) eine Flüssigkeitseintrittsöffnung (16) in dem Dosiergefäß (14), die mittels Druckluft, die durch das Dosiergefäß strömt, verschließbar ist.

2. Rußabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitseintrittsöffnung (16) mittels eines Kugelventils (18) verschließbar ist.

3. Rußabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelventil (18) als eine Hülse (17) mit im Inneren beweglicher Ventilkugel (30) ausgebildet ist, die sich als Tauchrohr von der Flüssigkeitseintrittsöffnung (16) ausgehend in das Dosiergefäß (14) erstreckt.

4. Rußabscheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (17) an ihrem der Flüssigkeitseintrittsöffnung (16) abgekehrten Ende (31) derart verschlossen ist, daß die Ventilkugel (30) nicht entweichen kann, und in der Wand Flüssigkeitsaustrittsöffnungen (19) aufweist.

5. Rußabscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (17) in einen im Dosiergefäß (14) angeordneten Becher (20) hineinragt.

6. Rußabscheider nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosiergefäß (14) im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und die Flüssigkeitseintrittsöffnung (16) und die Öffnungen (22, 23) zu den Verbindungsleitungen (12, 13) im Zylindermantel (32) angeordnet sind.

7. Rußabscheider nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassleitung (24) mit einem wesentlich geringeren Durchtrittsquerschnitt als der der Verbindungsleitung (12, 13) versehen ist.

8. Rußabscheider nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (12, 13) innerhalb des Vorratsgefäßes (10) als Rohre ausgestaltet und durch die Bypassleitung (24) und das Dosiergefäß (14) starr verbunden sind und zusammen eine austauschbare Einheit bilden.