DE7838808U1 - Vorrichtung zur aussonderung luftverschmutzender teilchen, insbesondere bleiteilchen, aus den abgasen einer brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur aussonderung luftverschmutzender teilchen, insbesondere bleiteilchen, aus den abgasen einer brennkraftmaschine

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Description

Patentanwälte
Dxpl.-Ing. H. "WEICKMANNjJDiAV-PHiSS^DR. Κ·.·Ριϊ*οκε Dipl.-Ing. E A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska
8000 MÜNCHEN 86, DEN 3 1t Qftf, 1980
POSTFACH 860820
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMEP. 98 39 21/22
CSB/ch
F.2474
FIAT SOCIETA1 PER AZIONI Corso Marconi Io, Turin, Italien
Vorrichtung zur Aussonderung luftverschmutzender Teilchen, insbesondere Bleiteilchen, aus den Abgasen einer Brennkraftmaschine .
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des cstnspruchs 1. ;;
Durch die US-Patentschriften 3 485 593 und 3 815 337 sind bereits Vorrichtungen bekannt, mit denen die Abgasen nacheinander durch mehrere Kammern geführt sind, in denen die Abgase gefiltert werden und der größere Teil der luftverschmutzenden Teilchen ausgesondert wird. Derartige Vorrichtungen enthalten üblicherweise eine Zuführungskammer, in der die Abgase gesammelt werden und von der aus sie mit einer starken Wirbelströmung einer Filterkammer zugeführt werden, in der der größere Teil der luftverschmutzenden Teilchen ausgefiltert wird.
Im Betrieb arbeiten diese bekannten Vorrichtungen jedoch nicht zufriedenstellend, denn insbesondere die Bleiteilchen werden nicht in ausreichender Menge ausgesondert -
Es ist bereits bekannt, daß zur Erzielung einer konstanten und zufriedenstellenden Leistung einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Viertakt-Otto-Maschine, der Kraftstoff neben hoher Verdunstungsfähigkeit und hohem Heizwert jeden Kompressionshub ohne das sogenannte Klopfen mitmachen sollte. Dieses Klopfen verringert die Leistung der Maschine und erzeugt gefährliche Spannungen an den Kolben und am Zylinderkopf der Maschine. Zur Vermeidung des Klopfens werden üblicherweise Antiklopfmittel dem Kraftstoff beigemischt.
Das wirksamste und am weitläufigsten angewendete Klopfmittel ist Bleitetraäthyl, das normalerweise mit einem Anteil beigemischt wird, der 1 cm /1 Kraftstoff nicht überschreitet. Bleitetraäthyl bewirkt jedoch die Bildung korrodierender Ablagerungen von Bleioxid in der Brennkraftmaschine und die Dispersion von Bleiteilchen in den Abgasen. Der Bleigehalt der Abgase macht diese giftig und erhöht die Luftverschmutzung.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine statisch arbeitende Vorrichtung anzugeben, die sich besonders zur schrittweisen Aussonderung von Bleiteilchen aus den Abgasen einer Brennkraftmaschine eignet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche«,
Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung sind eine erste, eine zweite und eine dritte Kammer vorgesehen, die aufein-
Il Ii
• Il I
• · Il
ander ausgerichtet sind und durch die die Abgase nacheinander hindurchgeführt werden. Die erste und die dritte Kammer enthalten statische Anordnungen zur Konglomeration und Zurückhaltung eines Teils der luftverschmutzenden Teilchen. Die zweite Kammer enthält Ablenkelemente, die die Strömung der teilweise gerinigten Abgase nach unten umlenken, wodurch die luftverschmutzenden Teilchen im unteren Teil der zweiten Kammer abgelagert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 den Längsschnitt einer Vorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 bis 4 die Querschnitte II-II, III-III und IV-IV nach Fig. 1 und
Fig. 5 eine Ansicht einer in der Vorrichtung nach Fig. bis 4 vorgesehenen Teilung vom stromabwärtigen Ende aus gesehen.
In den Figuren ist eine Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, die drei Kammern 1, 2 und 3 enthält.—
Die erste Kammer 1 enthält ein Eintrittsrohr 4, das in Längsrichtung durch die Kammer verläuft und mit mehreren Löchern 4a versehen ist. Eine hohlzylindrische Wand 5 mit kreisförmigem Querschnitt ist mit Löchern 5a versehen und umgibt das Eintrittsrohr 4. Sie bildet mit der Außenwand der Kammer 1 sowie mit einer ringförmig-schalenartig ausgebildeten Platte 6 einen ringförmigen Raum 7, der mit einer porösen Materialpackung 8 aus gestrecktem Metall o.a. gefüllt ist (Fig. 2).
— 4 —
Eine querliegende Teilungswand 9, die aus einer kreisrunden und praktisch flachen Scheibe gebildet ist, trennt die Kammer 1 von der Kammer 2 und verschließt das innere Ende des Eintrittsrohrs 4. Mit diesem ist sie durch Schweißen verbunden. Außerhalb des Eintrittsrohrs 4 ist die Teilungswand 9 mit einer kreisrunden Anordnung von Löchern Io versehen, über die die erste und die zweite Kammer 1 und 2 miteinander verbunden sind (Fig. 3).
Eine kreisrunde Teilungswand 11 teilt die Kammer 2 in zwei Teilkammern 12 und 13. Die Teilungswand 11 ist mit einer Anzahl rechteckförmiger abgedeckter Öffnungen 14 versehen, die die beiden Teilkammern 12 und 13 miteinander verbinden. Die Teilungswand 11 ist gegenüber der Längsachse der Kammer 2 geneigt, so daß sie bei horizontaler Anordnung der Vorrichtung ausgehend von der Teilkammer 12 in Längsrichtung aufwärts verläuft. Die Abdeckungen der Öffnungen 14 sind so angeordnet, daß sie die Abgase nach unten leiten, wenn sie aus der Teilkammer 12 in die Teilkammer 13 strömen.
Eine kreisrunde Teilungswand 15 trennt die zweite Kammer 2 von der dritten Kammer 3. Die Teilungswand 15 ist mit einer Anzahl Löcher 16 nur in ihrer oberen Hälfte versehen (Fig. 4).
Ein Austrittsrohr 17 läuft in Längsrichtung durch die Kammer 3 und hat ein konisches stromaufwärtiges Ende, das durch Schweißung mit der Teilungswand 15 verbunden ist. Die Wand des Rohrs 17 ist in ihrem unteren mittleren Teil mit einer Anzahl Löcher 18 versehen. Der die Leitung 17 umgebende Raum innerhalb der Kammer 3 ist mit einer Packung ausgefüllt, die Stücke aus gestrecktem Metall oder ein ähnliches poröses Material ist.
Ein Außengehäuse 19 verbindet die erste, die zweite und
die dritte Kammer 1, 2 und 3 miteinander.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Vorrichtung beschrieben.
Verschmutzte Abgase, die sich aus der Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches während des Verbrennungshubs einer Brennkraftmaschine ergeben und Bleiteilchen enthalten, treten in das Eintrittsrohr 4 mit hoher Geschwindigkeit ein und strömen radial durch die Öffnungen 4a nach außen in den ringförmigen Raum 7, der in der Kammer 1 zwischen dem Eintrittsrohr 4 und der zylindrischen Wand 5 gebildet ist.
Die Austrittsgeschwindigkeit der Abgase aus den Löchern 4a ist derart, daß die schweren Bleiteilchen durch ihre Massenträgheit stark auf die zylindrische Wand 5 aufprallen.
Die zylindrische Wand 5 besteht aus gestrecktem Metallblech einer Dicke von einigen Zehntel Millimetern und hat Öffnungen mit rhombischer Form, die den Durchgang '<
von ca. 2o Gew.-% Bleiteilchen in die Materialpackung 8 s innerhalb des Raums 7 ermöglichen, wo die Teilchen- dann
festgehalten werden. f
Die Materialpackung 8 in dem ringförmigen Raum 7 kann bei- |
spielsweise aus Stücken einer Drahtgaze bestehen, die aus |;
Edelstahldraht oder einem ähnlichen Material gebildet ist. jp
Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Material- \
packung 8 aus Stücken gestreckten Metalls, das durch diese |.
Behandlung porös gemacht ist. i
f Die Abgase, die von 2o % der Bleiteilchen befreit sind, gelangen durch die Löcher Io der kreisrunden Teilungswand i
" I I < ι .1 " I 1
9 in die Teilkammer 2o der zweiten Kammer 2.
Die Schräglage der Teilungswand 11 bewirkt zusammen mit der Neigung der Abdeckungen der Öffnungen 14 eine Ablenkung der Abgasströmung beim Durchgang von der Teilkammer 12 in die Teilkammer 13 nach unten zum unteren Teil der Teilkammer 13. Die Neigung der Teilungswand 11 kann zwischen lo° und 2o° gegenüber einer Ebene normal zur Längsachse x-x der Vorrichtung betragen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Neigung 15°.
Die Neigung der Abdeckungen der Öffnungen 14 in der Teilungswand 11 kann zwischen 3o° und 4o° gegenüber der Ebene der Teilungswand 11 betragen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt diese Neigung 35°.
Die Ablenkung der Abgase an den abgedeckten Öffnungen 14 zum Boden der Teilkammer 13 hin nutzt den Effekt der Schwerkraft aus, wodurch auf dem Boden der Teilkammer 13 weitere 4o Gew.-% der anfänglich vorhandenen Bleiteilchenmenge abgelagert werden.
Danach strömen die Abgase, die noch die restlichen 4o % Bleiteilchen enthalten, durch die Öffnungen 16 im-oberen Teil der Teilungswand 15 in den Raum 2o innerhalb der dritten Kammer 3. Die Materialpackung 21 aus gestrecktem Metall in dem Raum 2o begünstigt die Diffusion der Abgase, wodurch eine Agglomeration der leichteren luftverschmutzenden Teilchen und nachfolgend ein Festhalten dieser Teilchen auftritt, wodurch auch die restlichen 4o % der Bleiteilchen in der Materialpackung 21 festgehalten werden.
Der Raum 2o kann alternativ auch mit Teilen einer Drahtgaze aus Edelstahldraht oder mit anderen, äquivalenten Material-
packungen gefüllt sein, die die beschriebene Filterwirkung gleichfalls aufweisen.
Die Abgase strömen dann nach der Reinigung von den Bleiteilchen durch die Löcher 18 im unteren mittleren Teil des Austrittsrohrs 17 in dieses hinein, so daß sie über das Austrittsrohr 17 in die Atmosphäre abgegeben werden.
Ein erster, sehr wichtiger Vorteil der statisch arbeitenden Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß die Eigenschaften der jeweiligen Materialpackung ausgenutzt werden, beispielsweise der Stücke aus gestrecktem Metallblech oder der Stücke aus Edelstahlwolle bzw. Drahtgaze. Diese Materialpackungen bilden statische "Fallen", mit denen die luftverschmutzenden Teilchen zurückgehalten werden.
Ein zweiter Vorteil einer Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß die Abgase in aufeinanderfolgenden Stufen vorstehend beschriebener Art gereinigt werden, indem nacheinander die Anteile der Bleiteilchen sowie anderer luftverschmutzender Teilchen aus den Abgasen ausgesondert werden.

Claims (7)

Schutzansprüche
1. Vorrichtung zur Aussonderung luftverschmutzender Teilchen, insbesondere Bleiteilchen, aus den Abgasen einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste, eine zweite und eine dritte Kammer (1, 2, 3) in gegenseitiger Ausrichtung vorgesehen sind, durch die die Abgase nacheinander hindurchgeführt werden, daß die erste und die dritte Kammer (1, 3) statische Anordnungen (8, 21) zur Konglomeration und zum Festhalten eines Teils der luftverschmutzenden Teilchen enthalten und daß die zweite Kammer (2) Ablenkmittel (11, 14) zur Ablenkung der Abgasströmung in Abwärtsrichtung enthält, wodurch im unteren Teil der zweiten Kammer (2) luftverschmutzende Teilchen abgelagert werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungen (8, 21) in der ersten und der dritten Kammer (1, 3) zur Aussonderung luftverschmutzender Teilchen Materialpackungen aus Stücken gestreckten Metalls oder aus Edelstahldrahtgewebe sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ;.~g e kennzeichnet , daß die Ablenkmittel (11, 14) eine Teilungswand (11) umfassen, die mit einer Anzahl Ablenköffnungen (14) versehen ist und in der zweiten Kammer
(2) in einer Ebene angeordnet ist, die gegenüber einer quer zur Längsachse der Vorrichtung liegenden Querebene unter einem Winkel von 15° + 5° geneigt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Ablenköffnungen Abdeckungen (14) aufweisen, die gegenüber der Ebene der Teilungswand (11) unter einem Winkel von 35° + 5° geneigt sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Kammer (3) einen Umfangsraum (2o) mit einer statischen Anordnung (21) der genannten Art enthält, der nach außen durch die Außenwand der Kammer (3) und nach innen durch ein Austrittsrohr (17) begrenzt ist und mit der zweiten Kanmer (2) zur Aufnahme der teilweise gereinigten Abgase sowie mit dem Austrittsrohr (17) durch in diesem vorgesehene Löcher (18) in Verbindung steht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Umfangsraum (2o) in der dritten Kamner (3) mit der zweiten Kammer (2) über Löcher (16) verbunden ist, die in einem oberen Teil einer Teilungswand
(15) zwischen der zweiten und der dritten Kammer (2, 3) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Löcher (18) in dem Aus- trittsrohr (17) in einem unteren mittleren Rohrabschnitt vorgesehen sind.
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