DE603798C

DE603798C - Verfahren zur Entgiftung der Abgase von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE603798C
Application number: DED56173D
Authority: DE
Original assignee: BERNH DRAEGER; Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: BERNH DRAEGER; Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1928-07-11
Filing date: 1928-07-11
Publication date: 1934-10-11

Description

Verfahren zur Entgiftung der Abgase von Brennkraftmaschinen Es ist bisher nicht gelungen, die Verbrennung des Betriebsstoffes in Verbrennungsmotoren so zu leiten, daß in dem eigentlichenVerbrennungsraum eine vollständige Oxydation des Betriebsstoffes und der in ihn hinein gelangenden Anteile von Schmiermitteln stattfindet. Daher enthalten die Abgase von Verbrennungsmotoren neben den Produkten der Verbrennung, nämlich Wasser und Kohlensäure, und neben gänzlich unangegriffenen Betriebsstoffen noch immer beträchtliche Mengen von halb verbrannten Produkten. Es sind dies in der Hauptsache Kohlenoxyd und empyreumatische Gase und Dämpfe. Bei der Einatmung entfalten diese letzten Stoffe im wesentlichen nur eine die Luftwege reizende Wirkung, während das Kohlenoxyd stark giftig ist.
Die Erfindung geht demgemäß von der Erkenntnis aus, daß man es bei der Reinigung der Abgase von Verbrennungsmotoren mit drei in ihren Grundlagen verschiedenen Problemen zu tun hat. Die empyreumatischen Dämpfe oder Rauche sind ihrer bekannten Eigenschaften wegen nur mechanisch zu entfernen. Die Produkte der unvollständigen Verbrennung in Gasform lassen sich durch Absorption unschädlich machen, soweit sie sich nicht wie das Kohlenoxyd verhalten. Dieses endlich muß durch weitere Verbrennung in das unschädliche Kohlendioxyd übergeführt werden. Die Ubertragung an sich bekannter Methoden der Gasschutztechnik auf die genannten drei Aufgaben bereitet aber wegen der großen Menge der Abgase und besonders auch wegen ihrer hohen Temperatur besondere Schwieffgk-eiten.
Die Erfindung besteht darin, daß die Abgase zuerst einer mechanischen Filtrierung, dann der Adsorptionswirkung anorganischer Gele und schließlich der stillen Verbrennung mit Hilfe von Sauerstoffzusatz und schon in der Kälte wirkenden Kontaktmassen ausgesetzt werden.
Die Reihenfolge, in der diese Maßnahmen vorgenommen werden, ist von wesentlicher Bedeutung. Es ist wünschenswert, zunächst die groben mechanischen Teile aus den Abgasen zu entfernen, da sie sonst in kurzer Zeit die empfindlichen Adsorptions- und Kontaktmassen so verstopfen würden, daß sie zu früh unbrauchbar und wirkungslos werden. Die Adsorption muß wiederum vor der Katalysation durch die Kontaktmassen vorgenommen werden, damit diese nicht verschmutzen und das Kohlenoxyd vollständig auch dann umsetzen, wenn sie - beim Anlaufen der Maschine - noch kalt sind.
Die adsorptive Entfernung unverbrannten Betriebsstoffes und gasförmiger Produkte der unvollkommenen Verbrennung (außer Kohlenoyxd) stößt wegen der hohen Temperatur auf besondere Schwierigkeiten. Man hat zwar die Verwendung von Kontaktmassen verschiedenster Art bereits vorgeschlagen. So sollten z. B. keramische Massen bzw. Karbonate und Silikate, auch Knochen- oder Holzkohle, Verwendung finden. Diese Stoffe können aber nur die katalytische Wirkung unterstützen und sind in dem Katalysator enthalten, für den sie ein festes Trägergerüst bilden. Sie haben also keine wesentliche adsorbierende Wirkung auf die Auspuffgase, bevor diese in den Katalysator. gelangen. Auch die Verwendung anderer adsorbierender Stoffe wie Kalk, Gips, Kaolin oder Ton ist in anderem Zusammenhang vorgeschlagen worden. Die Wirkung dieser Stoffe kann aber der Wirkung der anorganischen Gele bei dem Verfahren nach der Erfindung nicht gleich gesetzt werden. Die Verwendung anorganischer Gele, wie z ; B. Kieselsäure-oder Aluniiiiiumhydroxydgel, ist deshalb besonders vorteilhaft, weil diese Stoffe ebenfalls vollständig unbrennbar sind und durch wechselnde Erhitzung bzw.
Abkühlung in ihrer Wirksamkeit nicht beeinträchtigt werden. Ist die Absorptionsmasse bei längerem Lauf des Motors heiß geworden, so gibt sie die aufgenommenen Stoffe wieder frei, die dann in den inzwischen ebenfalls erhitzten Kontaktmassen mit verbrannt werden. Dadurch wird die Absorptionsmasse für das nächste Anlaufen des Motors von neuem wirksam, so daß die Entfernung des unverbrannten Triebstoffes und der gasförmigen Produkte der unvollkommenen Verbrennung (außer Kohlenoxyd) während des Anlaufens des Motors vor sich gehen kann. Während dieser Zeit ist sie allein notwendig, da nach genügender Erwärmung der zur Kohlenoxydverbrennung benutzten Kontaktsubstanz auch diese Stoffe mit verbrannt werden.
Da es sich bei der Erfindung um die Entgiftung der Abgase von Brennkraftmaschinen handeIt und nicht nur um die Entnebelung und Geruchlosmachung derartiger Gase, haben bekanntgewordene Vorrichtungen, die nur diesem Zweck dienen sollen, nichts mit der Erfindung zu tun. Bei einer Entnebelung und Geruchlosmachung wird der - schädlichste Bestandteil der Auspuffgase (das Kohlenoxyd) überhaupt nicht entfernt.
Die Verbrennung des Kohlenoxydes findet zweckmäßig mit Hilfe an sich bekannter superoxydartiger Kontaktsubstanzen (z. B. Hopcalite) statt. Die bisher benutzten Einrichtungen für die Verbrennung der Abgase zünden das durch Ansaugen atmosphärischer Luft brennbar gemachte Abgas mittels thermischer oder elektrischer Zündung. Ein aus superoxydhaltigen Stoffen aufgebauter Kontakt hat aber solche Zündung nicht nötig. Er arbeitet auch in der Kälte, also schon beim Anlaufen des Motors.
Ähnlich verhalten sich Kontaktmassen, die durch Aufbringen von leicht sauerstoffabgebenden Oxyden auf Adsorptionsstoffe, z. B. Kieselsäuregele, gewonnen sind. Hier wird die nötige Temperatur zur Einleitung der Oxydation durch die Adsorptionswärme der Gase an die Trägersubstanz erreicht. In beiden genannten Fällen handelt es sich um feste, körnige Massen, die. sich leicht zu einer Schicht anhäufen lassen, die den hindurchströmenden Gasen nur einen geringen Widerstand bietet.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Abgase zu kühlen und gleichzeitig zu waschen. Auch die Erfindung sieht nach einer -Ausführungsform die- Abkühlung der Abgase durch Filtrieren über an sich bekannte gekühlte Prallflächen oder Siebe vor. Hierbei findet aber keine direkte Berührung der Gase mit Wasser statt, so daß sie nicht gewaschen und mit Wasserdampf beladen werden. Eine so wesentliche Abkühlung der gesamten Auspuffgase wie beim Waschen soll durch die Filtrierung über gekühlte Prallflächen oder Siebe nicht erreicht werden. Es ist auch nicht angebracht, die Abgase schon vor ihrem Eintritt in das Filter zu kühlen, da ein Teil ihrer Wärme zur Erleichterung der Verbrennung des in ihnen enthaltenen Kohlenoxydes erhalten bleiben muß. Die intensive Kühlung der zum Filtrieren dienenden Prallflächen oder Siebe soll nur den Zweck haben, die in den heißen Abgasen auftretende Brownsche Molekularbewegung der einzelnen Rauchteilchen so zu beeinflussen und zu bremsen, daß die Rauchteilchen an den Oberflächen der Filtriermittel haftenbleiben.
Die Zeichnung veranschaulicht Ausführungsbeispiele von Einzelteilen von Vorrichtungen bzw. einer Gesamtvorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung. -Abb. I und 2 zeigen in Seitenansicht und im Querschnitt gekühlte Prallflächen.
Abb. 3 und 4 zeigen in Seitenansicht und im Querschnitt ein aus gekühlten Sieben bestehendes Filter.
Abb. 5 ist -eine schematische Dirstellung einer sämtliche Einzelteile kombiniert enthaltenden Vorrichtung.
Die Einrichtung nach Abb. I und 2 besteht aus Prallflächen in Gestalt flacher Rohre I, die an ihren oberen und unteren Enden durch Kammern 2 und 3 miteinander verbunden sind und von einem Kühlmittel, wie Wasser, Kaltluft o. dgl., in Richtung der in Abb. I eingezeichneten Pfeile 4 durchströmt werden. Die Abgase durchstreichen die Prallflächen in Richtung des Pfeiles 5 nach Abb 2.
Das mechanische Filter nach Abb. 3 und 4 besteht aus einem engmaschigen Metallsieb 6, auf das beiderseits Rohre 7 aufgelötet sind und zwar zweckmäßig derart, daß die Rohrreihen auf den beiden Seiten einander -kreuzen. Verbindungsrohre 8 gestatten, den Rohren 7 wiederum ein Kühlmittel zuzuführen.
Die kombinierte Vorrichtung nach Abb. 5 besteht aus einem Gehäuse 9, das durch eine es teilweise durchsetzende Scheidewand 10 in zwei Kammern unterteilt ist. Die Abgase durchströmen dieses Gehäuse in der Pfeilrichtung und treten durch das U-Rohr II ein und durch das Rohr 12 aus. In der in Abb. 5 rechts liegenden Kammer ist eine Vorrichtung nach Art der Abb. I und 2 mit Prallflächen in -Gestalt flacher gekühlter Rohre I untergebracht.
Die Abgase treten nach Bestreichen dieser Prallflächen unterhalb der Scheidewand 10 in die in Abb. 5 liegende Kammer über und durchstreichen in dieser von unten nach oben zunächst gekühlte Siebe 6 nach Art der Abb. 3 und 4, alsdann eine Adsorptionsschicht I3 und und schließlich eine Katalysatorschicht 14.

Claims

P A T E N T A N S P R U C H : Verfahren zur Entgiftung der Abgase von Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase zuerst einer mechanischen Filtrierung durch gekühlte Prallflächen oder Siebe, dann der Adsorptionswirkung anorganischer Gele und schließlich der stillen Verbrennung mit Hilfe von Sauerstoffzusatz und in der Kälte wirkenden Kontaktmassen ausgesetzt werden.