DE3841182A1 - Einrichtung zum entfernen von festkoerperpartikeln, insbesondere russteilchen, aus dem abgas von brennkraftmaschinen - Google Patents
Einrichtung zum entfernen von festkoerperpartikeln, insbesondere russteilchen, aus dem abgas von brennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Entfernen von
Festkörperpartikeln, insbesondere Rußteilchen, aus dem Abgas
von Brennkraftmaschinen, insbesondere von
Dieselbrennkraftmaschinen, der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 definierten Gattung.
Bei solchen Abgasreinigungseinrichtungen ist dem
Fliehkraftabscheider oder Zyklon im Abgasstrom ein
Agglomerator vorgeschaltet, in dem ein elektrostatisches
Hochspannungsfeld erzeugt wird. Die Festkörperpartikel
koagulieren durch elektrische Aufladung in dem
Hochspannungsfeld zu größeren Agglomeraten, die sich infolge
ihres relativ großen Gewichtes aus dem Abgasstrom mechanisch
gut abscheiden lassen. Die mechanische Abscheidung erfolgt
in dem Fliehkraftabscheider oder Zyklon, dem der die
Agglomerate enthaltende Abgasstrom mit relativ hoher
tangentialer Strömungsgeschwindigkeit zugeführt wird. In dem
Fliehkraftabscheider wird eine Drehströmung hervorgerufen,
durch welche sich die schweren Agglomerate an den
Außenwänden niederschlagen und spiralförmig zum Ende, z.B.
nach unten, wandern, um von dort mit einem geringen Teil des
Abgasstromes als sog. partikelangereicherter Trägergasstrom
einer Verbrennungsvorrichtung zugeführt zu werden. Der
größte Teil des Abgasstromes verläßt weitgehend partikelfrei
als Kernströmung zentral den Fliehkraftabscheider und wird
als Reingasstrom der Auspuffanlage der Brennkraftmaschine
zugeführt. Der mit Ruß- und sonstigen
Festkörper-Agglomeraten hochbeladene Trägergasstrom macht
dabei im allgemeinen ca. 1% des Reingasstromes aus.
Bei einer bekannten Abgasreinigungseinrichtung der
vorstehend genannten Art (DE 34 24 196 A1) weist die
Verbrennungsvorrichtung ein vom Fliehkraftabscheider
getrenntes Gehäuses auf, in das eine Brennkammer eingesetzt
ist. Vom Sammelstutzen des Fliehkraftabscheiders führt ein
Verbindungsrohr zu der Verbrennungsvorrichtung, ragt dort
als Tauchrohr koaxial von der einen Stirnseite her in das
Gehäuse und mündet dort in die Brennkammer. In der
Brennkammer ist ein elektrischer Heizkörper installiert. Die
Brennkammer selbst ist auf der vom Tauchrohr abgekehrten
Seite zum Boden des Gehäuses hin offen und weist an dieser
Stelle einen dem Heizkörper im Abgasstrom nachgeschalteten
Filter auf. Das Gehäuse hat einen Auslaß für die Abbrandgase
und den gefilterten Trägergasstrom nahe derjenigen
Stirnseite, in welcher auch die Verbindungsleitung zum
Sammelstutzen mündet. Die Brennkammer wird durch elektrische
Beheizung auf ca. 500 bis 600° gehalten. Diese Temperatur
ist ausreichend, um die zugeführten Rußteilchen auf
Verbrennungstemperatur zu bringen. Rußteilchen, die im
Bereich des elektrischen Heizkörpers noch nicht verbrannt
sind, werden im nachgeschalteten Filter aufgefangen. Der
Filter hat vom Gasstrom geheizt ebenfalls eine für die
Rußverbrennung ausreichende hohe Temperatur, so daß die dort
aufgefangenen Rußteilchen nachträglich vollständig
verglühen. Der am Auslaß des Filters austretende gereinigte
Trägergasstrom strömt dann - im Gegenstrom die Brennkammer
und das Tauchrohr ringförmig umfassend - zur Stirnseite und
dort über den Auslaß in eine Abgasleitung. Durch diese
Umströmung von Brennkammer und Tauchrohr wird ein
Wärmerückgewinn erzielt, so daß die elektrische Heizleistung
verkleinert werden kann. Zur Verbesserung des
Energiehaushalts ist das Gehäuse gut wärmeisoliert, so daß
die Verlustwärme relativ klein gehalten werden kann.
Bei einer ebenfalls bekannten Abgasreinigungseinrichtung
(DE 35 26 074 A1) weist die Verbrennungsvorrichtung eine
Brennkammer und einen mit Kraftstoff betriebenen Zündbrenner
auf. Der als Tauchrohr ausgebildete Einlaßstutzen für den
Trägerstrom, der über eine Verbindungsleitung mit dem
Sammelstutzen des Fliehkraftabscheiders verbunden ist,
mündet frei im Innern der Brennkammer direkt vor einer
Überströmöffnung in einer den Zündbrenner von der
eigentlichen Brennkammer trennenden Kammerwand. Über die
Überströmöffnung wird vom Zündbrenner her brennendes
Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Brennkammer eingeführt. Die
Flamme umfaßt das Ende des Tauchrohrs und brennt zusammen
mit den über das Tauchrohr eingebrachten Festkörperpartikeln
in der Brennkammer ab. Die Verbrennungsprodukte der
verbrannten Festkörperpartikel und die übrigen Restgase, im
allgemeinen insgesamt als gasförmiger Abbrand bezeichnet,
werden koaxial zum Tauchrohr über die Auslaßöffnung
abgeleitet.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Entfernen von
Festkörperpartikeln, insbesondere Rußteilchen, aus dem Abgas
von Brennkraftmaschinen, insbesondere von
Dieselbrennkraftmaschinen in Fahrzeugen, mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil,
daß durch die Integration der Verbrennungsvorrichtung in den
Fliehkraftabscheider der Fertigungsaufwand reduziert und die
Einrichtung insgesamt sehr kompakt wird, so daß sie
problemlos und ohne nennenswertes zusätzliches Einbauvolumen
in Fahrzeugen eingebaut werden kann. Außerdem werden durch
die erfindungsgemäße Anordnung des Verbrennungsgehäuses in
dem Sammelstutzen folgende zusätzliche Vorteile erzielt:
- - Der Abgasstrom der Verbrennungsvorrichtung wird unmittelbar in den Zyklon-Wirbelkern eingeleitet und damit der dort vorhandene Unterdruck und dessen Saugwirkung dazu benutzt, den für den Partikeltransport erforderlichen Trägergasstrom auch bei Beladung des Filters aufrecht zu erhalten. Dadurch kann auf teure Zusatzeinrichtungen, wie Venturirohr im Abgasstutzen, verzichtet werden,
- - durch den Ringkanal wird das Verbrennungsgehäuse mit dem heißen Trägergasstrom bestrichen. Eine Wärmerückgewinnung kann durch dieses Gegenstromprinzip leicht realisiert werden,
- - durch entsprechende Bemessung der Kanalbreite des Ringkanals kann der Trägergasstrom gedrosselt und verringert werden und damit die zum Erreichen der Festkörperpartikel- bzw. Rußabbrandtemperatur erforder liche Heizleistung minimiert werden.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im
Anspruch 1 angegebenen Einrichtung möglich.
Durch die Einstellung der radialen Ringkanalbreite derart,
daß der Trägergasstrom auf die für den Partikeltransport
erforderliche Mindestmenge gedrosselt wird, wird ein zuver
lässiger Partikeltransport sichergestellt und eine minimale
Heizleistung erreicht.
Wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der
Sammelstutzen-Verschluß von einem die Brennerkappe
umgreifenden Flansch gebildet, der an dem Sammelstutzenende
befestigt ist, und das Verbrennungsgehäuse nahe der
Auslaßkammer von Sicken abgestützt, die aus der Wand des
Sammelstutzens ausgeprägt sind, kann das Verbrennungsgehäuse
leicht und schnell montiert und demontiert werden, wodurch
eine leichte Auswechselbarkeit des Filters in der
Brennkammer sichergestellt ist. Der Filter kann im
ausgebauten Zustand rückgespült werden, wodurch sich seine
Standzeit wesentlich erhöht. Durch entsprechende Gestaltung
der Sicken kann der Drosselquerschnitt des Ringkanals
zusätzlich beeinflußt werden. Als Filter für die
Partikelfiltration kann jedes geeignete Material verwendet
werden. Bewährt haben sich Keramikmonolith, Keramikschaum,
Drahtgestrick u.ä.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
der Filter als Hohlzylinder ausgebildet und mit radialem
Abstand in der Brennkammer derart gehalten, daß zwischen der
äußeren Wand des Hohlzylinders und der Innenwand der
Brennkammer ein Ringspalt verbleibt, der zur Zuführkammer
hin abgeschlossen ist. Der Hohlzylinder ist auf seiner der
Auslaßkammer zugekehrten Stirnfläche mindestens im Bereich
seines lichten Durchmessers abgedeckt. Bei dieser
konstruktiven Ausbildung des Filters durchströmt der
partikelbeladene Trägergasstrom das Filtermaterial radial
von innen nach außen, wodurch sich eine für den
Energiehaushalt günstige Temperaturschichtung einstellt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
das Verbrennungsgehäuse quer zur Achse des Zyklongehäuses
angeordnet und die Auslaßkammer als abgewinkeltes Rauchrohr
ausgebildet, das bis in den Konusteil des Zyklongehäuses
geführt ist. Diese konstruktive Bauart zeichnet sich durch
erhöhte Wärmerückgewinnung aus, da die vom heißen
Trägergasstrom umspülte Fläche des Verbrennungsgehäuses
größer ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die
koaxiale Reingasabführung des Fliehkraftabscheiders als ein
durch das gesamte Zyklongehäuse sich axial erstreckendes
Tauchrohr ausgebildet, das die Auslaßöffnung der
Auslaßkammer umschließt und im Bereich des Konussteils des
Zyklongehäuses einen perforierten Rohrwandabschnitt
aufweist. Bei einer modifizierten Ausführungsform der
Erfindung ist die koaxiale Reingasabführung im Zyklongehäuse
als im Zylinderteil frei endendes axiales Tauchrohr
ausgebildet, in dessen Endabschnitt ein mit
Luftleitschaufeln versehener hohler Verdrängungskörper
eingesetzt ist. Der Verdrängungskörper ist auf das verjüngte
Stirnende eines konischen Rohrs aufgesetzt, das mit seinem
anderen Stirnende die Auslaßöffnung der Auslaßkammer
umschließt. Bei diesen beiden an sich bekannten
Tauchrohrausführungen zur Rückgewinnung eines Teils der
Drallenergie im Fliehkraftabscheider bzw. Zyklon kann der
aus der Auslaßkammer ausströmende Abbrandgasstrom durch das
Tauchrohr direkt in den Auspuff des Fahrzeugs eingeleitet
werden.
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Abgasreinigungs
einrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 und 4 jeweils einen Ausschnitt eines Längsschnitts
der Abgasreinigungseinrichtung in Fig. 1 gemäß
einem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 und 6 jeweils einen Längsschnitt der Abgasreinigungs
einrichtung in Fig. 1 gemäß einem vierten und
fünften Ausführungsbeispiel.
Das von einer nicht weiter dargestellten
Dieselbrennkraftmaschine abgegebene Abgas wird im
allgemeinen einem Agglomerator, auch elektrostatische
Rußweiche oder Elektrofilterröhre genannt, zugeführt, in
dessen Hochspannungsfeld die im Abgas enthaltenen
Festkörperpartikel, insbesondere Rußteilchen, zu größeren
Agglomeraten koagulieren, die aufgrund ihres Gewichtes
leichter aus dem Gasstrom abgeschieden werden können. Dieser
mit Agglomeraten beladene sog. Rohgasstrom (in Fig. 1 mit
einem Pfeil 10 symbolisiert) wird der
Abgasreinigungseinrichtung zugeführt. Diese besteht aus
einem Fliehkraftabscheider oder Zyklon 11 und aus einer
Verbrennungsvorrichtung 12. Das in Einbaulage z.B. liegend an
geordnete Zyklongehäuse 13 ist in drei Gehäuseabschnitte
unterteilt, nämlich in einen mit einer tangentialen
Abgaszuführung 14 und einer zentralen koaxialen
Reingasabführung 15 versehenen Zylinderteil 131, einen an
dessen einem Ende angesetzten, sich zum Ende hin
verjüngenden Konusteil 132 und einen sich daran
anschließenden Sammelstutzen 133. Die
Verbrennungsvorrichtung 12 weist in einem
Verbrennungsgehäuse 16 eine Brennkammer 161, eine in
Strömungsrichtung der Brennkammer 161 vorgeordnete
Zuführkammer 162 und eine der Brennkammer 161 in
Strömungsrichtung nachgeordnete Auslaßkammer 163 auf. An dem
freien Ende der - ausgehend von der Brennkammer 161 - sich
konisch verjüngenden Zuführkammer 162 sitzt eine
Brennerkappe 19, die einen kraftstoffgespeisten Zündbrenner
enthält, der eine durch die Zuführkammer 162 hindurch bis in
die Brennkammer 161 hineinragende Brennflamme erzeugt. Die
Verbrennungsvorrichtung 12 ist in dem Zyklon 11 dadurch
integriert, daß das Verbrennungsgehäuse 16 in den
Sammelstutzen 133 des Zyklongehäuses 13 derart eingesetzt
ist, daß die Zuführkammer 162 nahe dem von dem Konusteil 132
abgekehrten Ende des Sammelstutzens 133 liegt und die
Auslaßkammer 163 mit zur Reingasabführung 15 koaxialer
Auslaßöffnung 17 dem Konusteil 112 zugekehrt ist. Zwischen
der Außenwand des Verbrennungsgehäuses 16 und der Innenwand
des Sammelstutzens 133 verbleibt dabei ein hohlzylindrischer
Ringkanal 18, was dadurch sichergestellt ist, daß das
Verbrennungsgehäuse 16 nahe der Auslaßkammer 163 im Bereich
der Brennkammer 161 sich an Sicken 20 abstützt, die aus der
Wand des Sammelstutzens 133 ausgeprägt sind. Das freie Ende
des Sammelstutzens 133 ist von einem die Brennerkappe 19
umgreifenden Flansch 21 abgedeckt, der an einem Ringbund 22
am freien Ende des Sammelstutzens 133 verschraubt ist. Der
Flansch 21 schließt damit einerseits das Zyklongehäuse 11
gasdicht ab und bildet andererseits eine Halterung für das
Verbrennungsgehäuse 16. Durch Lösen der Flanschverschraubung
kann das Verbrennungsgehäuse 16 einfach aus dem
Zyklongehäuse 13 herausgezogen werden.
Der in das Zyklon 11 tangential einströmende Rohgasstrom 10
führt eine im Zyklongehäuse 13 von oben nach unten
erfolgende Drallströmung aus, wodurch der Rohgasstrom 10 in
einen über eine Reingasabführung 15 abgeführten Reingasstrom
(in Fig. 1 mit Pfeil 23 symbolisiert) und in einen
Trägergasstrom aufgeteilt wird, der in Fig. 1 durch Pfeile
24 kenntlich gemacht ist. Der Reingasstrom 23 ist nahezu
partikelfrei und tritt über den Kern der Wirbelströmung in
die Reingasabführung 15 ein. Der Trägergasstrom 24 ist mit
Rußteilchen oder sonstigen Partikeln angereichert und strömt
in den Sammelstutzen 133 ein. Hier durchläuft er den
Ringkanal 18, wobei nach dem Gegenstromprinzip die
Brennkammer 161 aufgeheizt wird, und tritt über Öffnungen 25
in der Kammerwand der Zuführkammer 162 in letztere ein. Die
Öffnungen 25 sind in Umfangsrichtung in vorzugsweise
gleichen Abständen voneinander angeordnet. Die Breite des
Ringkanals 18 ist durch entsprechende Sickenhöhe so
bemessen, daß der Trägergasstrom 24 auf die für den
Partikeltransport erforderliche Mindestmenge gedrosselt
wird. Zur Verbesserung des Energiehaushaltes kann der
Sammelstutzen 133 im Bereich des Ringkanals 18 mit einer
Wärmeisolation 26 ummantelt sein.
In der Brennkammer 161 ist ein Filter 27 angeordnet, der die
Brennkammer 161 nahzu vollständig ausfüllt. Als
Filtermaterial wird Keramikmonolith, Keramikschaum oder ein
Drahtgestrick verwendet. Der über die Öffnungen 25 in die
Zuführkammer 162 eintretende Trägergasstrom durchströmt
nunmehr den Filter 27, wobei alle Festkörperpartikel,
insbesondere Rußteilchen, zurückgehalten werden, soweit sie
nicht bereits in der Zuführkammer 162 verbrannt worden sind.
Der gereinigte Gasstrom gelangt aus der Auslaßkammer 163,
die als Apexkegel ausgebildet ist, in den im Zyklongehäuse
13 sich ausbildenden Wirbelstromkern. Das Filtermaterial
wird von der Brennflamme auf eine Temperatur aufgeheizt,
die über der Abbrandtemperatur der Festkörperpartikel liegt.
Dadurch verglühen die im Filter 27 festgehaltenen
Festkörperpartikel vollständig, und die Abbrandgase gelangen
mit dem gereinigten Trägergasstrom in den Wirbelkern im
Zyklongehäuse 13. Durch den Abbrand der Festkörperpartikel
wird der Filter 27 freigehalten und eine Verstopfungsgefahr
weitgehend minimiert. Infolge der Aufheizung der Brennkammer
161 und des Filters 27 durch den durch den Ringkanal 18
hindurchströmenden heißen Trägergasstrom wird die
Heizleistung für den Zündbrenner zum Abbrennen der Ruß- und
Festkörperpartikel relativ niedrig gehalten. Zusätzlich kann
der Filter 27 nach Ausbau aus dem Verbrennungsgehäuse 13
rückgespült werden, wodurch seine Standzeit insgesamt erhöht
wird.
Bei dem in Fig. 3 abschnittweise dargestellten
Ausführungsbeispiel einer weiteren
Abgasreinigungseinrichtung ist das Verbrennungsgehäuse 16
bezüglich des Filters 27′ modifiziert. Der Filter 27′ ist
als Hohlzylinder ausgebildet und mit radialem Abstand in der
Brennkammer 161 derart gehalten, daß zwischen der äußeren
Wand des Hohlzylinders und der Innenwand der Brennkammer 161
ein Ringspalt 28 verbleibt, der zur Zuführkammer 162 hin
abgeschlossen ist. Der Hohlzylinder ist auf seiner der
Auslaßkammer 163 zugekehrten Stirnfläche von einem Blech 29
abgedeckt. Zur Abstützung des Filters 27′ in der Brennkammer
161 ist das Blech 29 bis hin zur Innenwand der Brennkammer
161 geführt und im Bereich des Ringspaltes 28 mit einer
Vielzahl von Bohrungen 30 versehen. Wie durch Pfeile in
Fig. 3 angedeutet ist, wird der Trägergasstrom 24 über den
Ringkanal 18 und die konische Zuführkammer 162 dem Filter
27′ zugeführt. Da der innere lichte Querschnitt des
Hohlzylinders durch das Blech 29 verschlossen ist, wird das
Filtermaterial radial von innen nach außen durchströmt,
wodurch sich eine für den Energiehaushalt günstige
Temperaturschichtung einstellt. Die Abbrandgase sowie der
gereinigte Trägergasstrom werden über die Bohrungen 30 und
dem Apexkegel der Auslaßkammer 163 in den Zyklon-Wirbelkern
eingeleitet. Als weitere Modifikation ist der Sammelstutzen
133′ nicht einstückig mit dem Zyklongehäuse 13 ausgeführt
sondern mittels eines Ringflansches 31 an dem Ende des
Konusteils 132 angeflanscht, der hierzu einen entsprechenden
Ringflansch 36 trägt. Der Sammelstutzen 133′ ist
becherförmig mit zentraler Ausnehmung 32 im Bechergrund
ausgebildet, durch welche die Brennerkappe 19 der
Verbrennungsvorrichtung 12 hindurchragt. Zur Demontage der
Verbrennungsvorrichtung 12 ist der Sammelstutzen 133′ am
Ringflansch 36 zu lösen und das Verbrennungsgehäuse 16 axial
aus dem Sammelstutzen 133′ herauszuziehen. Im übrigen stimmt
die Abgasreinigungseinrichtung gemäß Fig. 3 mit der in
Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen
Abgasreinigungseinrichtung überein, so daß gleiche Bauteile
auch mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei beiden
Abgasreinigungseinrichtungen ist das Verbrennungsgehäuse 16
koaxial mit Konusteil 132 und Zylinderteil 131 des
Zyklongehäuses 13 angeordnet.
Bei dem in Fig. 4 schematisch skizzierten
Ausführungsbeispiel einer weiteren
Abgasreinigungseinrichtung ist das Verbrennungsgehäuse 16
quer zur Achse von Konusteil 132 und Zylinderteil 131 des
Zyklongehäuses 13 angeordnet. Die Auslaßkammer 163′ ist als
abgewinkeltes Rauchrohr 33 ausgebildet, das bis in den
Konusteil 132 des Zyklongehäuses 13 geführt ist. Die
Auslaßöffnung 17 des Rauchrohrs 33 ist von einer kegelförmig
zur Innenwand des Konusteils 132 hin abfallenden Manschette
34 umgeben, die zur Innenwand des Konusteils 132 einen
Ringspalt 35 freigibt. Die radiale Ringspaltbreite ist etwa
gleich der radialen Breite des Ringkanals 18 eingestellt.
Der Sammelstutzen 133′′ des Zyklongehäuses 13 ist ebenfalls
abgewinkelt ausgeführt und über den Ringflansch 31 an dem
Ringflansch 36 am Ende des Konusteils 132 befestigt. Bei
dieser Ausführungsform wird ein erhöhter Wärmerückgewinn aus
dem Trägergasstrom erzielt, da die vom Trägergasstrom
umspülte Fläche des Verbrennungsgehäuses 16 wesentlich
größer ist.
Das in Fig. 5 im Längsschnitt skizzierte Ausführungsbeispiel
einer Abgasreinigungseinrichtung unterscheidet sich von der
in Fig. 1 skizzierten Einrichtung durch eine andersartige
Tauchrohrgestaltung der Reingasabführung 15. Diese besteht
aus dem im Zylinderteil 131 des Zyklongehäuses 13 frei
endenden Tauchrohr 37, in dessen Endabschnitt ein mit
Luftleitschaufeln 38 versehener hohler Verdrängungskörper 39
eingesetzt ist. Der Verdrängungskörper 39 ist auf das
verjüngte Stirnende eines konischen Rohres 40 aufgesetzt,
das mit seinem anderen Stirnende auf der Auslaßkammer 163
des Verbrennungsgehäuses 16 aufsitzt und dort die
Auslaßöffnung 17 umschließt.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel einer
Abgasreinigungseinrichtung erstreckt sich das Tauchrohr 41
der Reingasabführung 15 durch das gesamte Zyklongehäuse 13
hindurch und sitzt auf der Stirnseite der Auslaßkammer 163
des Verbrennungsgehäuses 16, deren Auslaßöffnung 17
umschließend, auf. Im Bereich des Konusteils 132 des
Zyklongehäuses 13 trägt das zum Zyklongehäuse 13 koaxiale
Tauchrohr 41 einen perforierten Rohrwandabschnitt 411, der
sich über die ganze axiale Länge des Konusteils 132
erstreckt. Die Perforation kann durch Löcher oder Schlitze
realisiert werden. Im einfachsten Fall wird der
Rohrwandabschnitt 411 aus Loch- oder Schlitzblech
hergestellt. Im übrigen stimmt diese
Abgasreinigungseinrichtung mit der in Fig. 5 bzw. Fig. 1
dargestellten und beschriebenen Abgasreinigungseinrichtung
überein, so daß sich gleiche Bauteile an gleichen
Bezugszeichen erkennen lassen.
Claims (14)
1. Einrichtung zum Entfernen von Festkörperpartikeln,
insbesondere Rußteilchen, aus dem Abgas von
Brennkraftmaschinen, insbesondere von
Dieselbrennkraftmaschinen in Fahrzeugen, mit einem den
Abgasstrom in einen weitgehend partikelfreien
Reingasstrom und einen partikelangereicherten
Trägergasstrom auftrennenden Fliehkraftabscheider
(Zyklon), der ein
Zyklongehäuse mit einem eine tangentiale Abgaszuführung
und eine koaxiale Reingasabführung tragenden
Zylinderteil, einen an dessen einem Ende angesetzten, sich
zum Ende hin verjüngenden Konusteil und einen sich
daran anschließenden Sammelstutzen aufweist, und mit
einer mit dem Trägergasstrom beschickten
Verbrennungsvorrichtung, die in einem
Verbrennungsgehäuse mit Brennkammer, Zuführkammer für
den Trägergasstrom und Auslaßkammer einen von einer
Abbrennflamme beheizten, vom Trägergasstrom
durchströmten Filter aufweist, gekennzeichnet durch
Einbau des Verbrennungsgehäuses (16) in das
Zyklongehäuse (13) derart, daß die Zuführkammer (162) an
dem vom Konusteil (132) abgekehrten Ende des
Sammelstutzens (133) liegt und die Auslaßkammer (163)
mit zur Reingasabführung (15) koaxialer Auslaßöffnung
(17) dem Konusteil (132) zugekehrt ist und zwischen der
Außenwand mindestens der Brennkammer (161) des
Verbrennungsgehäuses (16) und der Innenwand des
Sammelstutzens (133) ein hohlzylindrischer Ringkanal
(18) verbleibt, und durch Verschluß des vom Konusteil
(132) abgekehrten Endes des Sammelstutzens (133).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die radiale Breite des Ringkanals (18) so bemessen ist,
daß der Trägergasstrom auf die für den Partikeltransport
erforderliche Mindestmenge gedrosselt wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß an dem von der Brennkammer (161)
abgekehrten Ende der Zuführkammer (162) eine einen
Brenner aufnehmende Brennerkappe (19) angesetzt ist und
daß die Kammerwand der Zuführkammer (162)
Einlaßöffnungen (25) für den Trägergasstrom aufweist,
die vorzugsweise äquidistant über den Umfang verteilt
angeordnet sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Sammelstutzen-Verschluß von einem die Brennerkappe
(19) umgreifenden Flansch (21) gebildet ist, der am
Sammelstutzenende befestigt ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verbrennungsgehäuse (16) im Bereich der Brennkammer
(161), und vorzugsweise nahe der Auslaßkammer (163) von
Sicken (20) abgestützt ist, die aus der Wand des
Sammelstutzens (133) ausgeprägt sind.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zuführkammer (162) konisch mit
zur Brennkammer (161) sich vergrößerndem Durchmesser
ausgebildet ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auslaßkammer (163) konisch mit
zur Brennkammer (161) sich erweiterndem Querschnitt,
vorzugsweise als Apex-Kegel, ausgebildet ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sammelstutzen (133) mindestens
im Bereich des Ringkanals (18) mit einer
wärmeisolierenden Schicht (26) umgeben ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Filter (27′) als Hohlzylinder
ausgebildet und mit radialem Abstand von der
Brennkammerwand in der Brennkammer (161) derart gehalten
ist, daß zwischen der äußeren Wand des Hohlzylinders und
der Innenwand der Brennkammer (161) ein Ringspalt (28)
verbleibt, der zur Zuführkammer (162) hin abgeschlossen
ist, und daß der Hohlzylinder auf seiner der
Auslaßkammer (163) zugekehrten Stirnfläche mindestens im
Bereich des lichten Querschnitts abgedeckt ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verbrennungsgehäuse (16) koaxial
mit Konusteil (132) und Zylinderteil (131) des
Zyklongehäuses (13) angeordnet ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verbrennungsgehäuse (16) quer
zur Achse des Zyklongehäuses (13) angeordnet und die
Auslaßkammer (163′) als abgewinkeltes Rauchrohr (33)
ausgebildet ist, das bis in den Konusteil (132) des
Zyklongehäuses (13) geführt ist, und daß die
Auslaßöffnung (17) der Auslaßkammer (163) von einer
kegelförmig zum Sammelstutzen (133′′) hin abfallenden
Manschette (34) umgeben ist, die zur Innenwand des
Konusteils (132) oder des Sammelstutzens (133′′) einen
Ringspalt (35), vorzugsweise mit einer dem Ringkanal
(18) entsprechenden Spaltbreite, freigibt.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch
gekennzeichnet, daß die koaxiale Reingasabführung (15)
als ein durch das gesamte Zyklongehäuse (13) sich axial
erstreckendes Tauchrohr (41) ausgebildet ist, das die
Auslaßöffnung (17) der Auslaßkammer (163) umschließt und
im Bereich des Konusteils (132) des Zyklongehäuses (13)
einen perforierten Rohrwandabschnitt (411) aufweist.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der perforierte Rohrabschnitt (411) über die gesamte
axiale Länge des Konusteils (132) des Zyklongehäuses
(13) bis hin zur Auslaßöffnung (17) der Auslaßkammer
(163) des Verbrennungsgehäuses (16) reicht.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch
gekennzeichnet, daß die koaxiale Rauchgasabführung (15)
als ein im Zylinderteil (131) des Zyklongehäuses (13)
frei endendes axiales Tauchrohr (37) ausgebildet ist, in
dessen Endabschnitt ein mit Luftleitschaufeln (38)
versehener hohler Verdrängungskörper (39) eingesetzt
ist, und daß der Verdrängungskörper (39) auf das
verjüngte Stirnende eines konischen Rohrs (40)
aufgesetzt ist, das mit seinem anderen Stirnende die
Auslaßöffnung (17) der Auslaßkammer (163) im
Verbrennungsgehäuse (16) umschließt.
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