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Vorrichtung zur Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen mittels
Wasser und Kalk
Zusatzvorrichtungen an Brennkraftmaschinen, in denen die Abgase weitgehend
von schädlichen Stoffen gereinigt werden, sind bereits bekannt.
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Derartige Zusatzvorrichtungen, die vor allem bei unter Tage arbeitenden
Brennkraftmaschinen, insbesondere Grubenlokomotiven, Verwendung finden, bestehen
aus einem Wasser und Kalk enthaltenden Behälter, durch welchen die Abgase hindurchgeleitet
werden.
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Bei Grubenlokomotiven treten im normalen Betrieb erhebliche Kippbewegungen
des Fahrzeugs in allen Richtungen auf, was sich sehr nachteilig auf die bisher bekannten
Zusatzvorrichtungen auswirkte, die aus einem geschlossenen Behälter mit Zu- und
Ablaufleitungen, einem siebartigen, sich schräg durch den oberen Teil des Behälters
erstreckenden Träger für den Kalk und einem unter dem Träger angeordneten, sich
bis in den oberen Teil des Behälters erstreckenden Wasserraum bestehen, weil bei
größeren Neigungswinkeln dieser Geräte Wasser von den den Behälter verlassenden
Abgasen mitgerissen wurde. Dies muß aber unter allen Umständen verhindert werden,
wenn die Vorrichtung betriebsfähig bleiben soll.
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Die Erfindung beseitigt diese Schwierigkeiten durch eine besondere
Anordnung der Zu- und Ablaufleitungen in Verbindung mit zusätzlichenPrall-und Zwischenwänden.
Hierdurch wird ein Aus-
strömen des Wassers mit dem Abgasstrom nicht
nur bei den im normalen Betrieb auftretenden Lagenänderungen, sondern auch bei viel
größeren Kippwinkeln verhindert, so daß die neuen Geräte mit der für Bergwerksbetnebe
erforderlichen Sicherheit arbeiten können. Dieneuen Geräte erfordern auch weniger
Überwachungs- und Wartungsarbeiten.
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Die Erfindung besteht in der Anordnung eines unten Öffnungen aufweisendenRohres,
das bis nahe an den Gehäusedeckel reicht in der Mitte des Gehäuses, in dem ein nach
außen führendes, bis nahe an den Boden reichendes Rohr angeordnet ist, je einer
das Gehäuse in Querrichtung teilenden Zwischenwand, zu den Gehäusewänden parallel
verlaufenden Prallwänden, die von der Deckplatte des Gehäuses bis unter die Oberkante
derZwischenwand reichen, zu beiden Seiten der Zwischenwand, außen miteinander verbundene
Ablauföffnungen zwischen den Prallwänden und den Gefäßwänden und einen den siebartigen
Träger stützenden Rost.
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In der Zeichnung ist Fig. I eine Draufsicht eines praktisch ausgeführten
Abgasbehandlungsgerätes, Fig. 2 ein lotrechter Längsschnitt nach Linie 2-2 der Fig.
I, Fig. 3 ein Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 im vergrößerten Maßstab
ein Teilschnitt nach Linie 4-4 der Fig. 2, Fig. 5 im verkleinerten Maßstab ein der
Fig. 2 entsprechender Schnitt, aus dem die inneren Betriebsvorgänge bei der Kippstellung
des Gerätes sichtbar sind, und Fig. 6 in noch stärker verkleinertem Maßstab ein
der Fig. 3 entsprechender, aus Raumersparnisgründen teilweise gebrochen dargestellter
Schnitt, aus dem die inneren Betriebsvorgänge bei einer rechtwinklig zu der in Fig.
5 dargestellten Kippstellung des Gerätes sichtbar sind.
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Das dargestellte Gerät besteht in bekannter Weise aus einem starren,
rechteckigen, oben offenen Gehäuse mit parallelen Seitenwänden I0, rechtwinklig
dazu angeordneten, parallelen Stirnwänden II, aus einem Boden 12, der an die unteren
Kanten der Seitenwände und Stirnwände angeschweißt ist.
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Dieses Gehäuse, das mit Ausnahme seiner oberen Seite und den später
noch erwähnten Öffnungen geschlossen ist, hat eine Tiefe, die ungefähr gleich seiner
Länge oder etwas größer als die Länge ist, eine Breite, die etwa die Hälfte seiner
Länge beträgt. Die offene Oberseite ist mittels einer parallel zum Boden I2 verlaufenden
Deckplatte I3 verschlossen, die mit ihren Randkanten auf den oberen Kanten der Seitenwände
und Stirnwände des Gehäuses dicht, abnehmbar und auswechselbar mittels die Platte
durchsetzender Schraubenbolzen I4 und mittels eines Flansches, der von den oberen
Kanten der Seitenwände und Stirnwände nach innen vorsteht, befestigt ist.
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Ein mit dem unteren Ende an der Mittelfläche des Bodens 12 befestigtes
Rohr 15 ragt ven dem Boden nach oben und erstreckt sich innerhalb des Gehäuses axial
lotrecht über den größten Teil der Gehäusetiefe und endet oben genügend weit unterhalb
der Deckplatte 13. Am Boden sind zwischen den Seitenwänden 10 und dem Rohr 15 zwei
ungelochte Trennwände I6, die wesentlich niedriger als das Rohr 15 sind und etwa
zwei Drittel des Gehäuses einnehmen, quer zum Gehäuse befestigt.
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Das Gehäuse ist dadurch in zwei gleiche Kammern geteilt, von denen
jede mit dem Innenraum des Rohres 15 durch Oftnungen I7 in Verbindung steht.
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Ungelochte Prallwände I8, die parallel zu den Stirnwänden II verlaufen
und näher an diesen Stirnwänden als an der Rohrleitung 15 angeordnet sind, liegen
mit ihren freien Kanten dicht an den Seitenwänden 10 an und werden mit ihren oberen
Kanten dicht an der Deckplatte 13 gehalten. Die Platten I8 hängen also innerhalb
des Gehäuses, und ihre freien unteren Kanten befinden sich in einer Ebene, die parallel
zum Boden I2 verläuft und die Zwischenwände 16 etwas unterhalb deren oberen Randkanten
schneidet. Gleichartige Paß stücke 19, die auf der Deckplatte I3 angebracht sind
und einzeln mit dem Gehäuse und den Stirnkammern in Verbindung stehen, sind auf
der Außenseite des Gehäuses mittels einer Leitung 20 verbunden, die für beide Stirnkammern
als Auslaß dient. Die eine Endöffnung der Auslaßleitung 20 ist vorzugsweise mittels
eines Stopfens 2I geschlossen, während die andere Endöffnung der Auslaßleitung 20
den Gasstrom über eine Leitung 22 zur Außenluft, zweckdienlich über eine Sprühdüse
23 od. dgl., leitet.
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Oberhalb des Bodens 12 sind in gleich hohem Abstand an den Stirnwänden
II und den Zwischenwänden I6 Winkeleisen 24 befestigt, die unter die gegenüberliegenden
Enden abhebbarer und auswechselbarer, starrer, durchbrochener Roste oder Gitter
25 greifen, die unterhalb der Kanten der Wände I8 parallel und im Abstand von dem
Boden I2 vorgesehen sind und sich über die gesamte Querschnittsfläche der von den
Zwischenwänden 16 getrennten, im unteren Abschnitt des Gehäuses befindlichen Kammern
erstrecken. Eine Auflage 26 aus netzförmigem, durchlässigem Material wird von jedem
Rost 25 getragen und liegt über diesem Rost. Die Roste 25 und die Auflage 26 tragen
ein das Abgas durchlassendes und damit reagierendes Material, z. B. zerkleinerte
Kalksteine 27. Der Kalkstein 27 wird nach Abheben der Deckplatte I3 so hoch in das
Gehäuse eingeschüttet, daß er über die oberen Kanten der Zwischenwände 16 hinaus
die gesamte Innenfläche des Gehäuses einschließlich der Stirnkammern bis zu einer
Ebene ausfüllt, die nahe dem oberen Ende der Rohrleitung 15 liegt.
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Eine aus netzartigem oder durchlässigem Material bestehende Auflage
28 hält die Hauptmasse des Kalksteins 27 gegen Verlagerung, wenn das Gehäuse gekippt
oder verkantet wird. Die- Auflage 28 liegt um das obere Ende der Rohrleitung 15
und reicht bis zu den Stirnwänden 10 und den Prallwänden I8. Starre Leisten 29 sind
quer an der Oberfläche der Auflage 28 befestigt und werden von Klemmschrauben 30
erfaßt, die in die Deckplatte .13 eingeschraubt sind. Durch Drehen der Schrauben
wird die Auflage 28 parallel und im Abstand
von der Deckplatte I3
dicht auf dem von ihr bedeckten Abschnitt der Füllung gehalten.
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Das Gas strömt durch ein Rohr 3I, das von der Deckplatte I3 getragen
wird und die Mitte der Deckplatte 13 durchsetzt, so daß es im Innern des Rohres
15 verläuft, wenn das Gehäuse von der Deckplatte I3 geschlossen ist. Hierbei entsteht
ein Ringraum zwischen diesen Rohren. Das Rohr 31 ist so lang, daß es aus derDeckplatte
I3 nach außen ragt und sich mit seinem offenen Ausströmende in der Nähe des Bodens
12 befindet. Das untersteEnde des Rohres 3-I trägt Längsstege 32, die parallel zueinander
im Abstand stehen und deren Kanten über das Rohr 31 hinausragen. Hierzu können die
Seitenschenkel einer Gabel oder eines U-förmigen Bügels verwendet werden, dessen
Stirnende sich auf den Boden I2 auflegt, um den Auslaß des Rohres 3I zu bestimmen,
wobei die Schenkel so breit und so aufgestellt sind, daß sie mit den im Fuß des
Rohres 15 befindlichen Öffnungen I7 fluchten. Das obere Ende des Rohres 3I ist außerhalb
des Gehäuses in ein Paßstück 33 eingeschraubt, das z. B. mittels einer Leitung 34
eine Verbindung mit der Auspuffleitung oder dem Auspuffrohr des zugehörenden Motors
herstellt. Die Auspuffgase des Motors strömen also in dem Rohr 3I zum Fußende des
Rohres 15.
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Außer mit dem Kalkstein wird das Gehäuse noch mit Wasser gefüllt,
dessen Spiegel bei lotrechter Rohrleiturrg 15 bis zu einer Ebene reicht, die sich
unmittelbar unterhalb der Ebene der unteren Kanten der Prallwände I8 befindet. Der
Wasserspiegel wird einfach durch Herausschrauben eines Stopfens 35 geregelt, der
für gewöhnlich eine Offnung verschließt, die an der gewünschten Spiegelhöhe in einer
der Seitenwände 10 des Gehäuses vorgesehen ist. Mittels einer Kappe 36 wird eine
in der Deckplatte I3 befindliche Offnung geschlossen, durch die Wasser in das Gehäuse
ein- und nachgefüllt wird.
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Zur Erleichterung der Überwachung und derReinigung sind abnehmbare
und auswechselbare Stopfen 37 vorgesehen, die für gewöhnlich die in den einzelnen
unteren Gehäusekammern befindlichen, oberhalb des Bodens I2 vorgesehenen Abschlußöffnungen
verschließen.
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Das Gehäuse wird fest an einen Motor angebaut, so daß die Achse der
Rohrleitung 15 lotrecht gerichtet ist, wenn der Motor seine Normalstellung oder
bevorzugte Affeitsstellung einnimmt. Die Abgase des Motors, die aus dem unteren
Ende des Rohres 3I innerhalb des Rohres 15 und am Fußende dieses Rohres I5 austreten,
werden mittels der Stege 32 von den Öffnungen I7 abgehalten und steigen infolge
ihres Auftriebs in dem zwischen dem Rohr 3I und dem Rohr 15 befindlichen Ringraum
nach oben, um sich von dem oberen Ende des Rohres 15 im Gehäuseinnenraum oberhalb
der Kalk steinfüllung auszubreiten. Das innerhalb des Rohres 15 aufsteigende Gas
nimmt Wasser mit sich, das in den Fuß des Rohres I5 durch die Öffnungen I7 eintritt.
Das auf diese Weise mitgenommene Wasser wird über die Kalksteinfüllung gesprüht
und benetzt die von der Auflage 28 abgedeckte Fläche.
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Das Gas muß aus dem oberen Ende des Rohres 15 austreten und unterhalb
derAuflage28 in dieKalksteinschicht eindringen, bis es eine Strömungsbahn um die
unteren Kanten der Prallwände I8 herum findet. Es steigt dann durch die Kalksteinfüllung
der Stirnkammern hindurch zu den Paßstücken 19 und strömt von dort durch die den.
beiden Paßstücken gemeinsamen Leitungen 20 und 22 ab. Hierbei wird es gekühlt und
gereinigt.
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Werden die Brennkraftmaschinen von beweglichen Gestellen getragen,
wie dies z. B. bei Zugmaschinen, Kraftfahrzeugen u. dgl. der Fall ist, dann wird.der
Motor und seine Lagerung oft in verschiedenen Richtungen und weit abweichend von
der Normalstellung geschwenkt, wobei auch das angeschlossene Reinigungsgerät entsprechend
verkantet wird. Dieses Schwenken hat bei bekannten Ausführungen-ein unerwünschtes
Entleeren der Wasserfüllung mit dem durchströmenden Gas zur Folge. Wesentliche Kennzeichen
des vorliegenden Gerätes sind daher - in Verbindung mit den Zwischenwänden I6 -
die durch den Einbau der Prallwände I8 hergestellten Stirnkammern, die über die
Paßstücke 19 mit einem gemeinsamenAuslaß zur Außenluft verbunden sind. Infolge dieses
Aufbaus besteht selbst bei einer erheblichen Verkantung des Gerätes in irgendeiner
im praktischen Betrieb vorkommenden Richtung keine Gefahr, daß das Wasser aus dem
Behälter abfließt. Bei einer Schrägstellung in Richtung der Stirnwände des Gehäuses
(Fig. 5) steigt der Wasserspiegel in der unten liegenden Stirnkammer über die untereKante
der zugehörenden Prallwand I8. Es erfolgt jedoch nur ein geringes Ansteigen des
Wasserspiegels in der Stirnkammer, da die Zwischenwand 16 die Wasserfüllung teilt.
Beim Ansteigen des Wasserspiegels in der untenliegenden Stirnkammer sinkt der Spiegel
der oberen Stirnkammer und öfEnet eine Bahn verminderten- Strömungswiderstandes,
auf der der gesamte Gasstrom strömen kann und schließlich aus den Auslaßleitungen
austritt. Bei einer Schrägstellung in Richtung der Seitenwände des Gehäuses (Fig.
6) werden die entsprechenden Enden der Prallwände I8 in die Wasserfüllung getaucht,
gleichzeitig werden jedoch die anderen Enden der Prallwände I8 so weit über den
Wasserspiegel gehoben, daß eine Strömungsbahn geringen Widerstandes geöffnet wird,
auf der das Gas zu den Stirnkammern und von dort zu den Auslaßleitungen strömt,
ohne daß durch ein solches Überfluten der Ausströmbahn die Wasserfüllung des Gehäuses
entleert wird.