DE4208456A1 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung der abgase aus verbrennungsmotoren - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur reinigung der abgase aus verbrennungsmotoren

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Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung der Abgase aus Verbrennungsmotoren mittels einer Abgaswäsche.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-PS 35 36 950 bekannt. Zur Durchführung derartiger Verfahren sind Abgaswäscher bekannt, die als Waschflüssigkeit Wasser enthalten, welches von den Abgasen durchsetzt wird, und wobei im wesentlichen Rußpartikel und unverbrannte höhere Kohlenwasserstoffe in der Waschflüssigkeit verbleiben. Ein grundsätzlicher Vorteil solcher Abgaswäscher besteht darin, daß sie sofort beim Starten des Motors ihre volle Wirksamkeit entfalten und in allen Drehzahl- und Lastbereichen gleich wirksam sind.
Demgegenüber besteht ein Nachteil herkömmlicher Verfahren und Vorrich­ tungen darin, daß bei der Verwendung von Wasser als Waschflüssigkeit dieses mit relativ großem Aufwand gekühlt werden muß und gleichwohl beim Betrieb Reinigungsflüssigkeit verlorengeht und nachgeführt werden muß.
Da reines Wasser öligen Ruß nicht im angestrebten Umfang benetzt und zurückhält, ist es aus dem gattungsgemäßen Stand der Technik auch schon bekannt, dem Wasser Tenside zuzusetzen, um seine Zurückhaltewir­ kung zu verbessern. Dies ändert aber nichts an dem grundsätzlichen Nachteil des Verlustes an Reinigungsflüssigkeit bei längerer Betriebs­ dauer, der bereits angesprochen wurde, und außerdem an dem weiteren grundsätzlichen Nachteil relativ umfangreicher Baugrößen solcher bekann­ ter Abgaswäscher.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren und eine Vorrichtung der in Betracht stehenden Art so zu verbessern, daß bei verringerter Baugröße ein höherer Wirkungsgrad erreicht wird, wobei gleichzeitig auch der Wartungsaufwand reduziert werden soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches sich dadurch auszeichnet, daß als Waschflüssigkeit Silikonöl (z. B. Methyl-Phenylpolysiloxan oder Dimethyl-Polysiloxan) verwendet wird.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß bei der Verwendung von Sili­ konöl eine hervorragende Zurückhaltewirkung für Rußpartikel und Kohlen­ wasserstoffe erzielt wird. Gleichzeitig hat aber Silikonöl den Vorteil zahlreicher günstiger Eigenschaften für den speziellen Einsatzzweck, insbesondere einen relativ hohen Flammpunkt von 250°C, eine wasserähn­ liche Dichte von 1,03, eine Haltbarkeit bei thermischer Belastung von 3000 h bei 250°C, eine Einsetzbarkeit in einem Temperaturbereich zwischen -45°C bis +250°C und bei einer Temperatur von 120°C eine Viskosität wie Wasser.
Aufgrund dieser Eigenschaften muß lediglich eine Kühlung auf 80 bis 90°C bei der Aufheizung der Waschflüssigkeit durch die heißen Abgase reali­ siert werden, d. h. im Vergleich zu Wasser ist der Kühlaufwand erheblich niedriger. Das Auskondensieren von Dämpfen der Waschflüssigkeit entfällt vollständig, weil keine Waschflüssigkeit bei den herrschenden Temperatu­ ren verdampft und dementsprechend auch kein Flüssigkeitsverlust eintritt.
Letztendlich handelt es sich unter Umweltgesichtspunkten bei Silikonöl auch um eine ungiftige Substanz, welche sich thermisch wie Altöl entsor­ gen läßt, wobei unproblematische Endprodukte wie Silicium-Dioxid, Wasser und Kohlendioxid entstehen. Aufgrund dieser Eigenschaften kann bei Ver­ wendung einer solchen Waschflüssigkeit in einer entsprechend ausgelegten Vorrichtung bei einem Lastkraftwagen eine Betriebsdauer entsprechend einer Fahrstrecke von rund 250 000 km erreicht werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Abgasge­ schwindigkeit durch Expansion reduziert wird, d. h. hierdurch wird eine längere Verweildauer und ein höherer Reinigungsgrad in der Waschflüs­ sigkeit erreicht.
Zur Erzielung einer weitgehenden Befreiung des Abgases von Rußpartikeln kann eine Nachreinigung in nachgeschalteten mechanischen Filtern vorge­ sehen sein.
Vorzugsweise ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß diese nachgeschalteten mechanischen Filter in periodischen Abständen einer Sprühreinigung mit Silikonöl unterzogen werden, daß das nach der Reinigung abfließende Silikonöl in das als Waschflüssigkeit eingesetzte Silikonöl zurückfließt, und daß dieser Silikonölvorrat durch Umpumpen über eine Filtereinrichtung gereinigt wird.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe und zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens dient auch eine Vorrichtung, welche in an sich bekannter Weise einen Abgas-Zuleitungs-Anschlußstutzen, der in einen Behälter mit einer Waschflüssigkeit derart mündet, daß das Ab­ gas die Waschflüssigkeit durchsetzt und aus dieser wieder austritt, um­ faßt, wobei sich diese Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß als Waschflüssigkeit Silikonöl vorgesehen ist. Hierdurch werden die vorstehend bereits beschriebenen Vorteile erreicht.
Zur Erzielung einer Reduktion der Abgasgeschwindigkeit auf größenord­ nungsmäßig 40% kann vorgesehen sein, daß das Abgas vor Eintritt in das Silikonöl und nach dem Austritt aus dem Abgas-Zuleitungs-Anschluß­ stutzen in einen Expansionsraum gelangt, wo es unter Geschwindigkeits­ reduktion expandieren kann.
Weiterhin kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, daß dem Behälter mit Silikonöl eine mechanische Filteranordnung nachgeordnet ist, wobei günstigerweise die mechanische Filteranordnung eine Mehrzahl von zylinderförmigen Filtergittern umfaßt, die parallel zueinander ange­ ordnet ist.
Für die Auslegung als Nachfilter eignen sich besonders gut Messing-Git­ ter-Filter mit einer Maschenweite von ca. 30 µ.
Zur Reinigung dieser Messing-Gitter-Filter kann vorgesehen sein, daß im Bereich der Mittel-Längs-Achse jedes zylinderförmigen Filters radial ge­ richtete Reinigungs-Spritzdüsen angeordnet sind.
Als Reinigungsflüssigkeit wird vorzugsweise Silikonöl verwendet, welches anschließend in den Auswaschbehälter geführt wird.
Um die Auswaschflüssigkeit und die mit dieser gesammelte Reinigungsflüs­ sigkeit ihrerseits wieder zu reinigen, kann vorgesehen sein, daß das Silikonöl mittels einer Pumpeinrichtung über eine Filtereinrichtung umgepumpt wird.
In an sich bekannter Weise kann für das zum Auswaschen dienende Silikonöl eine Kühleinrichtung vorgesehen sein, welche erfindungsgemäß aber nur relativ schwach dimensioniert sein muß, da eine Kühlung auf 80 bis 90°C ausreicht.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbei­ spiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine schematische Skizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient.
In der Zeichnung ist schematisch ein Abgas-Einlaßstutzen 1 dargestellt, in welchen die Abgase in Richtung des Pfeils 2 eintreten. Sie gelangen von dort in einen Expansionsraum 3, wodurch die Gasgeschwindigkeit auf ca. 40% reduziert wird.
Den Expansionsraum 3 verlassen die Abgase in Richtung 4 und gelangen auf diese Weise in den Behälter 5 für die aus Silikonöl bestehende Wasch­ flüssigkeit 6, wobei sie die Waschflüssigkeit durchsetzen und aus dieser in Richtung der Pfeile 7 wieder austreten.
Der Behälter 5 bzw. die darin befindliche Waschflüssigkeit 6 wird über eine Kühlanordnung 8 umfassend Kühlschlangen 9, einen Wärmetauscher 10 und ein Gebläse 11 gekühlt.
An der Oberseite 12 des Behälters 5 sind im Ausführungsbeispiel 4 Nach­ filter parallel geschaltet angeordnet.
Jeder dieser Nachfilter 13 besteht aus einem zylinderförmigen Messing-Git­ ter 14 mit einer Maschenweite von ca. 30 µ.
Im Bereich der Mittel-Längs-Achse 15 jedes Nachfilters 13 ist eine Zuführ­ leitung 16 mit radialen Düsen 17 angeordnet, welche mit einem Filtersy­ stem 18 verbunden ist, welches eine Ringleitung 19, einen Filter 20, eine über eine Steuereinrichtung 21 ansteuerbare Pumpe 22 und ebenfalls über die Steuereinrichtung 21 ansteuerbare Ventile 23 umfaßt.
Dementsprechend ist es möglich, in periodischen Abständen zum Reinigen der Vorfilter 13 die Düsen 17 mit Silikonöl zu versorgen, um in diesem Reinigungsmodus durch Besprühen die Gitter 14 zu reinigen. Das ablau­ fende Silikonöl wird im Bereich 24 des Behälters 5 aufgefangen und ge­ langt zu der Auswaschflüssigkeit 6.
Durch Umschalten der Ventile 23 kann über eine Leitung 26 das in dem Behälter 5 befindliche Silikonöl durch den Filter 20 gepumpt und gereinigt werden. Diese Umschaltvorgänge werden über die zentrale Steuereinrich­ tung 21 bewerkstelligt, die auch die Kühleinrichtung 8 ansteuert.

Claims (14)

1. Verfahren zur Reinigung der Abgase aus Verbrennungsmotoren mittels einer Abgaswäsche, dadurch gekennzeichnet, daß als Waschflüssigkeit Silikonöl, wie z. B. Methyl-Phenyl-Polysiloxan oder Dimethyl-Polysiloxan verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasgeschwindigkeit durch Expansion reduziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasgeschwindigkeit größenordnungsmäßig auf 40% reduziert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auswaschen der Abgase eine Nachreinigung in nachgeschalteten mechanischen Filtern erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschalteten mechanischen Filter in periodischen Abständen einer Sprühreinigung mit Silikonöl unterzogen werden, daß das nach der Reinigung abfließende Silikonöl in das als Waschflüssigkeit eingesetzte Silikonöl zurückfließt, und daß dieser Silikonölvorrat durch Umpumpen über eine Filtereinrichtung gereinigt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend einen Abgas-Zuleitungs-Anschlußstutzen, der in einen Behälter mit einer Waschflüssigkeit derart mündet, daß das Abgas die Waschflüssigkeit durchsetzt und aus dieser wieder austritt, dadurch gekennzeichnet, daß als Waschflüssigkeit Silikonöl (6) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas vor Eintritt in das Silikonöl (6) in einen Expansionsraum (3) gelangt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Behäl­ ter (5) mit Silikonöl (6) eine mechanische Filteranordnung (13) nachge­ ordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Filteranordnung (13) eine Mehrzahl von zylinderförmigen Filtergittern (14) umfaßt, die parallel zueinander angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtergitter (14) durch Messing-Gitter-Filter mit einer Maschenweitestärke von ca. 30 µ gebildet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Mittellängsachse (15) jedes zylinderförmigen Filters (13) radial gerichtete Reinigungs-Spritzdüsen (17) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsspritzdüsen (17) mit Silikonöl (6) betrieben werden, welches anschließend in den Auswaschbehälter (5) geführt wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikonöl (6) mittels einer Pumpeinrichtung (22) über eine Filterein­ richtung (20) umgepumpt wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühl­ einrichtung (8) für das zum Auswaschen dienende Silikonöl (6) vorgesehen ist.
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