DE4306284A1 - - Google Patents
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Description
Die Vorrichtung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Abscheiden von festen Verbrennungsrück
ständen, wie Ruß aus Abgasen von Verbrennungskraft
maschinen, insbesondere für Dieselmaschinen.
Vor allem Abgase von Dieselmaschinen weisen einen
größeren Anteil von unvollständigen festen Verbrennungs
rückständen, wie Ruß, auf. Seit bekannt ist, daß solche
Abgasanteile negative Einflüsse auf Lebewesen ausüben,
war man bemüht, die Ursachen für die Bildung von solchen
festen Verbrennungsrückständen durch konstruktive Maß
nahmen im Bereich der Verbrennungskraftmaschinen selbst
zu beseitigen, was technisch aber sehr schwierig ist und
was bis heute nicht zufriedenstellend gelöst werden
konnte.
Es wird daher als das zu lösende technische Problem an
gesehen, unverbrannte Feststoffrückstände aus den
Abgasen, insbesondere von Dieselmaschinen weitgehend ab
zuscheiden und es ist somit Aufgabe der Erfindung eine
Vorrichtung zum Abscheiden von solchen Rückständen in
Gasen, insbesondere in Abgasen von Dieselmaschinen an
zugeben, die das vorstehende Problem mit weitgehend ein
fachen technischen Mitteln löst und auch eine leichte
Umrüstung vorhandener Dieselmaschinen ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des
Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den Merkmalen der
Unteransprüche und der nachstehenden Beschreibung mit
Lösungsbeispielen für das vorstehende technische
Problem. Dabei beziehen sich die Ansprüche 5 bis 14 auf
Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach An
spruch 1.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Abscheidung bzw. Beseitigung von festen Verbren
nungsrückständen aus Verbrennungskraftmaschinen
vorgesehen, wobei diese Rückstände nachstehend ohne jede
Einschränkung mit Ruß bezeichnet werden.
Erfindungsgemäß werden die Abgase durch ein bewegtes
Filter geleitet, in dem die festen Verbrennungsrück
stände (Rußteilchen) kurzzeitig weitgehend zurückge
halten werden. Anschließend werden die Rückstände mit
der angesaugten Frischluft und der zusätzlich
zugeführten Druckluft aus dem Filter wieder ausgeblasen
und zusammen mit der Frischluft in den Verbrennungsraum
der Kraftmaschine zur Nachverbrennung zurückgeführt. Da
bei besteht die Vorrichtung zur Durchführung dieses Ver
fahrens u. a. aus einem drehbaren Filter mit einem ring
zylindrischen Querschnitt innerhalb eines zylindrischen
Gehäuses, an das stirnseitig mit radialem Abstand von
einander die Abgas- und die Luftansaugleitungen ange
schlossen sind, wobei die Abgasleitung an einen ersten
und die Ansaugleitung an einen zweiten Innenraum des Ge
häuses angeschlossen ist, der gegenüber dem ersten
Innenraum abgedichtet ist. An den von der Ansaugleitung
mit Frischluft beaufschlagten zweiten Innenraum ist eine
Druckluftquelle zum Ausblasen der festen Verbrennungs
rückstände aus dem Filter angeschlossen, die vorher über
die Abgasleitung in dem Filter zur Ablage gekommen
sind, als dieser sich im ersten Innenraum befand.
Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungs
beispiels beschrieben, das in der Zeichnung dargestellt
ist. Hierin zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer er
findungsgemäßen Vorrichtung für Diesel
maschinen zur Abscheidung von Rußteilchen
im Abgas;
Fig. 2 einen Längsschnitt der Vorrichtung nach
Fig. 1;
Fig. 3 eine Stirnansicht eines zylinderförmig
gestalteten Filters;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Druck
luftkammer von der rechten Seite aus ge
sehen;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Druck
luftkammer nach Fig. 4 von der linken
Seite aus gesehen; und
Fig. 6 einen Schnitt nach den Linien A-A in
Fig. 5.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Gehäuse bezeichnet. Das Gehäuse
1 besitzt eine zylindrische Gestalt. Zu- und abführende
Abgasrohre 2 und 2 sind einander gegenüberliegend an der
Frontseite 1a des Gehäuses 1 bzw. an seiner Rückseite 1b
befestigt. Außerdem sind zu- und abführende Ansaugrohre
3 und 3 einander gegenüberliegend an der Frontseite 1a
bzw. an der Rückseite 1b des Gehäuses 1 angebracht. Die
Abgasrohre 2, 2 und die Ansaugrohre 3, 3 befinden sich
an der Front- bzw. der Rückseite des Gehäuses und
verlaufen geradlinig parallel zur Umfangsfläche des
Gehäuses.
Ein Filter 4 (Fig. 2), der entlang der inneren Umfangs
fläche des Gehäuses 1 im Betrieb langsam gedreht wird,
ist an einer zentralen Welle 5 gehalten, die an den
Front- und Rückseiten 1a und 1b des Gehäuses 1 drehbar
gelagert ist. Der im Querschnitt zylinderringförmige
Filter 4 besitzt eine Vielzahl von porenartigen axialen
Kanälen 4a, 4a . . . , die gegenüber den Abgasrohren 2, 2
und den Ansaugrohren 3, 3 offen sind. Das heißt, die
Kanäle 4a, 4b . . . liegen bei einer Rotation des Filters
4 nicht gleichzeitig gegenüber den Abgasrohren 2, 2 und
den Ansaugrohren 3, 3, deren offene Durchmesser jeweils
dem radialen Durchmesser des Filters entsprechen.
Das eine zuführende Abgasrohr 2 und das eine abführende
Ansaugrohr 3 an der Stirnwand 1a des Gehäuses 1 ist je
weils an den Verbrennungsraum einer Dieselmaschine
(nicht gezeigt) angeschlossen. Das andere abführende Ab
gasrohr 2 und das andere zuführende Ansaugrohr 3 an der
Rückseite 1b des Gehäuses 1 ist jeweils zur Atmosphäre
hin offen. Die Ansaugrohre 3 sind derart ausgebildet,
daß Luft der Atmosphäre mit hoher Geschwindigkeit ange
saugt und der Dieselmaschine aufgegeben werden können.
Um die Luftansaugleitung zu erhöhen, befindet sich ein
im wesentlichen halbkreisförmiger Druckluftbehälter 6 in
der Nähe der Ansaugrohre 3, die von der Dieselmaschine
abgewandt liegen. Der Druckluftbehälter 6 besitzt eine
zentrale Druckluftkammer 6a, die an ihrer einen Stirn
seite 6b offen ist. Ein kurzer zentraler Rohransatz 7
(Fig. 4) im Zentrum der Rückwand 6c des Druckluft
behälters 6 ist mit einem Schlauch 9 verbunden, der an
einem Kompressor 8 angeschlossen ist. In den Schlauch 9
ist ein Schaltventil 10 mit einer Schaltuhr 11 einge
schaltet, die so ausgebildet und ausgelegt sind, daß der
Luftdruck aus dem Kompressor 8 in Abhängigkeit vom Ver
schmutzungsgrad des Filters gesteuert werden kann.
Der Druckluftbehälter 6 umfaßt mit seiner gebogenen
Innenseite etwa die Hälfte der Außenfläche des Ansaug
rohres 3 und erstreckt sich von der Rückseite 1b des Ge
häuses 1 nach außen. Der Druckluftbehälter 6 ist mittels
zweier Bolzen 12 an der Rückseite 1b des Gehäuses 1 be
festigt. Gegenüber der offenen Stirnseite 6b des Druck
luftbehälters 6 befinden sich an der Rückseite 1b des
Gehäuses 1 mehrere düsenartige Öffnungen bzw. Kanäle 13,
13 . . . . Die Öffnungen 13, 13 . . . sind entlang eines
halbkreisförmigen Bogens angeordnet, und wenn der Filter
4 gedreht wird, befinden sich die Öffnungen 13, 13 . . .
gegenüber der einen Seite des Filters 4 (wie Fig. 3
zeigt) mit seinen offenen Kanälen 4a, 4a . . .
Über die Kanäle 13, 13 in der Rückseite 1b des Gehäuses
1 wird Gas bzw. Luft unter Druck in einen Teilraum 14 im
Gehäuse 1 gedrückt. Die angesaugte atmosphärische Luft
aus dem Ansaugrohr 3 wird ebenfalls in den Teilraum 14
geführt. Die atmosphärische Luft wird zusammen mit der
Druckluft in die Kanäle 4a, 4a . . . des Filters 4 ge
drückt. Die offene Stirnseite 6b des Druckluftbehälters
6 ist nahe der Stirnfläche der Kanäle 4a, 4a . . . des
Filters 4 angeordnet und die Druckluft aus dem Druck
luftbehälter 6 kann unter Druck direkt in die Kanäle 4a,
4a . . . des Filters gedrückt werden. Der Zwischenraum 14
wird durch einen radial inneren Gehäusewandabschnitt 15
von dem übrigen freien Innenraum des Gehäuses abgetrennt
und gegenüber diesem mittels Dichtungen 16 abgedichtet.
Ein Zwischenraum 14a, ähnlich dem Zwischenraum 14, ist
auf der gegenüberliegenden Gehäuseseite vorhanden und
durch Dichtungen 16b gegenüber dem angrenzenden freien
Gehäuseinnenraum entsprechend abgedichtet. Mit 16b ist
eine Dichtung bezeichnet, die an der Innenseite der
zylinderischen Gehäusewand des Gehäuses 1 angeordnet
ist. Mit 17 sind Lager für die Welle 5 bezeichnet, mit
der der Filter 4 in das Gehäuse 1 drehbar angeordnet
ist, wobei die Räume 14 und 14a von dem übrigen freien
Innenraum des Gehäuses abgedichtet sind.
Wie vorstehend beschrieben, wird Abgas von der Diesel
maschine über das Abgasrohr 2 in das Gehäuse 1 gedrückt,
in dem sich der Filter 4 befindet. Dabei kommen eine An
zahl der Filterkanäle 4a, 4a gegenüber der Eintritts
öffnung des einen Abgasrohres 2 im Gehäuse 2 zu liegen.
Das dem Gehäuse 1 auf seiner einen Seite zugeführte Ab
gas gelangt über die Kanäle 4a, 4a . . . auf die gegen
überliegende andere Seite des Gehäuses 1 und wird dort
über das andere Abgasrohr 2 an die Atmosphäre abgegeben.
Rußpartikel von unverbrannten Rückständen in dem Abgas
bleiben dabei an den inneren Wänden der Filterkanäle 4a,
4a . . . hängen und werden nicht in die Atmosphäre ausge
tragen.
Da der Filter 4 relativ langsam gedreht wird, gelangt
der Filterabschnitt mit den Rußteilchen in den Filter
kanälen in die abgedichteten Räume 14, 14a gegenüber den
Ansaugrohren 3, 3, die den Abgasrohren diametral gegen
überliegen.
Da die Ansaugrohre 3, 3 die atmosphärische Luft mit
hoher Geschwindigkeit ansaugen, werden in den Filter
kanälen 4a, 4a . . zurückgebliebende Rußteilchen durch
die angesaugte Luft über das an der Stirnseite 1a des
Gehäuses angeschlossene Ansaugrohr zusammen mit der
angesaugten Luft weitgehend in die Dieselmaschine
geblasen und dort verbrannt. Da der Druck der
angesaugten Luft in dem Ansaugrohr an der Rückseite 1b
des Gehäuses relativ niedrig ist, können die fester an
den Innenwänden der Filterkanäle zur Anhaftung kommenden
Rußteilchen von der angesaugten Luft nicht gelöst
werden.
In einem solchen Fall wird Druckluft über den Kompressor
8 der Druckluftkammer 6 zugeführt. Die Druckluft gelangt
über die düsenartigen Kanäle 13 in den abgedichteten
Zwischenraum 14 des Gehäuses 1 und von dort in die mit
Rußteilchen behafteten Kanäle 4a, 4a . . . des Filters 4,
wobei die Rußteilchen vollständig von den Kanalwänden
abgeblasen und in die Dieselmaschine über das diesel
seitige Ansaugrohr 3 zurückgeführt werden, wo sie ver
brannt werden. Rußteilchen aus dem Abgas werden damit
zur vollständigen Verbrennung dem Verbrennungsraum der
Dieselmaschine zurückgeführt, während das von Ruß
teilchen weitgehend befreite Abgas an die Atmosphäre ab
gegeben wird. Nach der Lehre der Erfindung kann damit
der umweltverschmutzende Ausstoß von Rußteilchen aus
unterschiedlichen Typen von Verbrennungskraftmaschinen
entscheidend gesenkt werden. Die Erfindung ist im
Prinzip auch für die Zurückhaltung und Entfernung von
öligen Abgasteilchen von Zweitakt-Verbrennungsmaschinen
geeignet.
Nach der Erfindung, wie sie vorstehend nur für ein Aus
führungsbeispiel beschrieben ist, wird Ruß aus Abgasen,
insbesondere von Dieselmaschinen in einem Filter kurz
zeitig festgehalten, wobei der am Filter anhaftende Ruß
durch zugeführte Druckluft zusammen mit der angesaugten
atmosphärischen Luft zurück in die Dieselmaschine
geblasen wird, wo die Rußteilchen verbrennen. Umweltver
schmutzung durch Ruß aus Abgasen von Dieselmaschinen
kann daher in vorteilhafter Weise weitgehend verhindert
werden.
Für den Fachmann ist klar, daß das erläuterte Aus
führungsbeispiel in verschiedener Weise abgewandelt
werden kann, ohne den Rahmen der Erfindung dabei zu ver
lassen.
Von besonderem Vorteil ist dabei, daß Brennkraft
maschinen, insbesondere Dieselmaschinen ohne größeren
Aufwand mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auch
nachträglich ausgerüstet werden können. Die zugeführte
Druckluft kann in Abhängigkeit von dem Verschmutzungs
grad des Filters mit festen Verbrennungsrückständen,
insbesondere Rußteilchen, gesteuert werden.
Bei Störungen, z. B. Ausfall des Filterantriebes oder bei
Verstopfung des Filters kann vorteilhafterweise eine
Bypass-Leitung für das Abgas zur Atmosphäre und
gegebenenfalls für die Frischluft zur
Verbrennungskraftmaschine freigegeben werden, die
jeweils den Filter umgehen, wobei dann der ungestörte
Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ohne die
erfindungsgemäße Vorrichtung weiterbetrieben werden
kann.
Claims (13)
1. Verfahren zur Abscheidung von festen
Verbrennungsrückständen aus Abgasen von Ver
brennungskraftmaschinen, insbesondere Rußteilchen in Ab
gasen von Dieselmaschinen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abgase durch einen Filter geleitet werden, in
dem die festen Verbrennungsrückstände kurzzeitig weit
gehend zurückgehalten werden, bis sie durch die
angesaugte Frischluft unterstützt von zugeführter
Druckluft aus dem Filter wieder ausgeblasen und zusammen
mit der Frischluft in den Verbrennungsraum der Diesel
maschine zur Nachverbrennung zurückgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Filter zur Aufnahme der festen Ver
brennungsrückstände aus den mit ihnen belasteten Abgasen
an den Abgasen vorbeibewegt wird, der anschließend zur
Reinigung und Rückführung der im Filter festgehaltenen
festen Verbrennungsrückstände in den Brennraum der
Verbrennungskraftmaschine an einer Druckluftquelle
vorbeibewegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der endlose Filter mit niedriger Ge
schwindigkeit bewegt wird und daß der Druck der Druck
luftquelle in Abhängigkeit von dem Verschmutzungsgrad
eingestellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß bei auftretenden Störungen
des Filterbetriebes Bypass-Leitungen für das Abgas
und/oder die angesaugte Frischluft zur Umgehung des
Filters freigegeben werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste
Abgasleitung (2) der Verbrennungskraftmaschine zur Ab
führung von mit den festen Verbrennungsrückständen
belasteten Abgasen an die eine vorderseitige Stirnseite
(1a) eines zylindrischen Gehäuses (1) angeschlossen ist,
das zur Aufnahme eines Filters (4) ausgebildet ist, daß
eine erste Luftansaugleitung (3) an die
gegenüberliegende andere rückseitige Stirnseite (1b) des
Filtergehäuses (1) angeschlossen ist, daß an die
rückseitige Stirnseite (1b) eine zweite, mit der ersten
fluchtende Abgasleitung (2) zur Ableitung des von den
festen Verbrennungsrückständen befreiten Abgases zur
Atmosphäre und an die vorderseitige Stirnfläche (1a)
eine zweite Luftansaugleitung (3) zur Zuführung der an
gesaugten Frischluft in den Verbrennungsraum der Ver
brennungskraftmaschine und zur Durchführung der festen
Verbrennungsrückstände aus dem Filter (4) angeschlossen
ist, daß der Filter (4) in dem Filtergehäuse (1) drehbar
gelagert ist, der eine Vielzahl von porenartigen Filter
kanälen (4a, 4a . . . ) aufweist, die sich axial zwischen
den beiden Stirnseiten des Filtergehäuses erstrecken und
mit ihren beiderseitigen Enden nahe den Anschlußenden
der Abgas- und Ansaugleitungen (2, 3) in den
Stirnflächen (1a, 1b) liegen, und daß an der
rückseitigen Stirnfläche (1b) des Gehäuses eine
Druckluftquelle (6) zum Ausblasen der festen
Verbrennungsrückstände aus den Filterkanälen in die
zweite Ansaugleitung (3) angeschlossen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die ersten und zweiten Abgasleitungen (2,
2) diametral zu den ersten und zweiten Ansaugleitungen
(3, 3) liegen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Abgasleitung (2) und die
zweite Ansaugleitung (3) an der vorderseitigen Stirn
fläche (1a) des Filtergehäuses (1) an eine Diesel
maschine angeschlossen sind und daß die zweite Abgas
leitung (2) und die erste Ansaugleitung (3) an der rück
seitigen Stirnfläche (1b) des Filtergehäuses (1) zur
Atmosphäre offen sind, wobei die Ansaugleitungen (2, 2)
zur Zuführung von aus der Atmosphäre angesaugter Luft in
die Dieselmaschine mit hoher Geschwindigkeit ausgebildet
sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Druckluftquelle von einem Kompressor
(8) gebildet ist, der an eine Druckluftkammer (6) ange
schlossen ist, die im Bereich des Anschlusses der ersten
Ansaugleitung (3) an der rückseitigen Stirnseite (1b)
des Filtergehäuses gehalten ist und daß die Druckluft
kammer (6) zur Erhöhung des Druckes der angesaugten Luft
über düsenartige Öffnungen (13) in der rückseitigen
Stirnseite (1b) des Filtergehäuses an einen Innenteil
raum (14, 14a) des Filtergehäuses angeschlossen ist, an
den die Ansaugleitungen (3, 3) angeschlossen sind und
der von dem übrigen Innenraum des Gehäuses abgedichtet
ist, an den die Abgasleitungen (2, 2) angeschlossen
sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Abdichtung des Innenteilraumes (14,
14a) gegenüber dem übrigen Gehäuseinnenraum eine erste
radiale Umfangsdichtung (16b) zwischen der zylindrischen
Innenwand des Gehäuses (1) und dem zylindrischen Außen
mantel des als Zylinderring ausgebildeten Filters (4)
vorgesehen ist, und daß weitere axiale Dichtungen (16,
16a) zwischen ersten radial äußeren Gehäusewandungen und
Stirnseiten des Außenmantels und zwischen zweiten radial
inneren Gehäusewandungen und der inneren Nabe als Träger
des Filters (4) angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der im Querschnitt zylinderringförmige
Filter (4) aus einer Vielzahl von in Achsrichtung ver
laufenden porenartigen Kanälen (4a, 4a . . . ) besteht, die
derart ausgebildet sind, daß beim Durchströmen von mit
festen Verbrennungsrückständen belasteten Abgasen die
Verbrennungsrückstände an den Innenwänden der Kanäle
haften bleiben und mittels zugeschalteter Druckluft
wieder ausblasbar sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Druckluftkammer (6) im Querschnitt
etwa halbkreisförmig ausgebildet ist, die die erste An
saugleitung (3) im Anschlußbereich an der vorderseitigen
Stirnfläche (1b) des Gehäuses (1) etwa hälftig umfaßt,
daß die Druckluftkammer mit ihrer offenen Stirnfläche an
der Gehäusestirnfläche (1b) befestigt ist, die entlang
einer halbkreisförmigen Linie von mehreren düsenartigen
Kanälen (13, 13 . . . ) durchdrungen ist, die die Druck
luftkammer an den abgedichteten Innenteilraum (14) an
schließen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß der von den axialen Kanälen (4a, 4a . . . )
gebildete radiale Ringdurchmesser des zylinderring
förmigen Filters (4) etwa gleich dem lichten Durchmesser
der zylindrischen Anschlußenden der Abgasrohre (2, 2)
und der Ansaugrohre (3, 3) an den Stirnflächen (1a, 1b)
des Filtergehäuses (1) ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderring
förmige Filter (4) im Gehäuse (1) jeweils einen vorbe
stimmten axialen Abstand von den Stirnwänden (1a, 1b)
wahrt.
Applications Claiming Priority (1)
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DE (1) | DE4306284A1 (de) |
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