DE620204C - Filters for separating solid and liquid suspended particles, in particular soot particles and oil mist, from the exhaust gases of internal combustion engines - Google Patents

Description

Filter zur Abscheidung von festen und flüssigen Schwebeteilchen, insbesondere von Rußteilchen und Ölnebeln aus den Abgasen von Brennkraftmaschinen Vorliegende Erfindung betrifft ein Filter zur Abscheidung von festen und flüssigen Schwebeteilchen, insbesondere von Rußteilchen und Ölnebeln aus den Abgasen von Brennkraftmaschinen. Eine möglichst vollständige Entfernung der genannten Teilchen ist besonders bei den Motoren wichtig, welche mit Schwerölen betrieben werden. Die bisher verwendeten Filter ließen entweder eine beträchtliche Beseitigung der Schwebeteilchen nicht zu, oder aber sie erforderten sehr umfangreiche und umständliche Apparaturen.Filters for separating solid and liquid suspended particles, in particular of soot particles and oil mists from the exhaust gases of internal combustion engines The invention relates to a filter for separating solid and liquid suspended particles, in particular of soot particles and oil mists from the exhaust gases of internal combustion engines. The most complete possible removal of the particles mentioned is particularly important for important for engines that run on heavy fuel oil. The ones used so far Filters either did not allow a significant removal of the suspended particles too, or else they required very extensive and cumbersome equipment.

So z. B. hat man versucht, die Ötuehel elektrisch abzuscheiden. Diese Art der Abscheidung scheitert an den hohen Kosten der Filteranlage; außerdem macht die Isolierung bei dem großen Feuchtigkeitsgehalt der Abgase Schwierigkeiten. Zur Filterung auf mechanischem Wege wurden bisher benutzt: Metalldrehspäne oder andere temperaturbeständige Filterstoffe, wie z. B. Glaswolle, Asbest in faserigen Schichten oder als Gewebe, poröser Kunststein u. dgl. Bei Ider Verwendung von Metalldrehspänen konnte man der groben Struktur wegen einen nennenswerten Filtereffekt nicht erzeugen. Eine schlechte Filterwirkung zeitigt auch zdie Glaswolle. Filter aus porösem Kunststein haben ein verhältnismäßig hohes Gewicht und setzen, wenn sie die notwendige Porenfeinheit haben, den Gasen einen großen Widerstand entgegen. Sie sind außerdem mechanisch empfindlich (Bruchgefahr). Zufriedenstellende Filterleistungen wurden bisher nur mit Asbest erzielt, dessen Fasern entweder als Gewebe oder als Schicht ten verwendet werden. Asbest ergibt infolge seiner starken Verfilzung sehr dichte Filter, die jedoch großen Widerstand haben. Man kann den Asbest daher nur in dünnen Schichten verwenden und muß, um den Widers1 ! and des Filters in erträglichen Grenzen zu halten, ihn in großen Oberflächen anordnen. So hat man beispielsweise die Asbestfilter kammerförmig nach Art einer Filterpresse ausgebildet. Aber auch ein solches Filter verstopft sich infolge des Gehaltes der Abgase an Ruß und Öl sehr schnell, so daß man, um den Widerstand niedrig zu halten und das Filter weiter benutzen zu können, den. oberflächlich auf ider Filterfläche abgeschiedenen Ruß mechanisch entfernen muß. Hierdurch wird die Filterapparatur wiederum umfangreich und kostspielig.So z. B. one has tried to deposit the Ötuehel electrically. These The type of separation fails due to the high costs of the filter system; also makes the insulation difficulties with the high moisture content of the exhaust gases. To the Mechanical filtering has been used up to now: metal turnings or others temperature-resistant filter materials, such as B. Glass wool, asbestos in fibrous layers or as a fabric, porous artificial stone and the like when using metal turnings Due to the coarse structure, a notable filter effect could not be created. The glass wool also has a poor filter effect. Filter made of porous artificial stone have a relatively high weight and set if they have the necessary pore size have great resistance to the gases. They are also mechanical sensitive (risk of breakage). Satisfactory filter performance has so far only been achieved with asbestos, the fibers of which are used either as fabrics or as layers will. As a result of its strong matting, asbestos results in very tight filters that but have great resistance. The asbestos can therefore only be found in thin layers use and must to the contr1! and to keep the filter within tolerable limits, arrange it in large surfaces. For example, the asbestos filters are chamber-shaped designed in the manner of a filter press. But such a filter is also clogged due to the content of soot and oil in the exhaust gases very quickly, so that one to to keep the resistance low and to be able to continue using the filter. must mechanically remove soot deposited on the filter surface. This in turn makes the filter apparatus extensive and expensive.

Es sind nun seit langem andere verfilzte, anorganische, hitzebeständige Fasermaterialien bekannt, deren einzelne Fasern sehr fein, aber nicht verästelt und nicht saugfähig sind. There have long been other matted, inorganic, heat-resistant ones Known fiber materials, the individual fibers of which are very fine, but not branched out and are not absorbent.

Der hauptsächlichste Vertreter dieser Materialien ist die Schlackenwolle. Sie wird schon seit langem zum Filtern von Gasen und Dämpfen benutzt. Es handelte sich dabei aber stets um Fälle, bei denen entweder eine Verstopfung der Filter durch feste oder flüssige Schwebeteilchen zwar eintreten kann, be@ denen aber, wie insbesondere bei stationären Anlagen, durch entsprechend große Bemessung und durch Vorrichtungen, die jede Filterkammer während des Betriebes von den übrigen abzutrennen gestatten, die angesammelken Verunreinigungen entfernt werden können; oder aber es sind Anordnungen, bei denen eine Verstopfungsgefahr nicht vorliegt, wie bei der Reinigung von Glycerindämpfen, die dem Brennstoff-Luft-Gemisch vor dem Verbrennungsvorgang im Motor beigemischt werden sollen.The main representative of these materials is slag wool. It has long been used to filter gases and Used steaming. However, these were always cases in which either constipation the filter can enter through solid or liquid suspended particles, be @ those however, as is the case with stationary systems in particular, by means of a correspondingly large dimensioning and by devices that separate each filter chamber from the rest during operation allow to separate, the accumulated impurities can be removed; or there are arrangements in which there is no risk of clogging, as with the cleaning of glycerine vapors, which the fuel-air mixture before the Combustion process in the engine should be added.

Es wurde nun gefunden, daß man diese an sich bekannten verfilzten, nicht saugfähigen, anorganischen Fasermaterialien, wie insbesondere die Schlackenwolle, in einem Auspuffilter so anordnen kann, daß die Ölnebel sich in dem Filter in tropfbar flüssiger Form abscheiden, wodurch gleichzeitig die festen Rußteilchen mit entfert werden, da diese in dem abtropfen, den Öl suspendiert werden. Es gelingt dies, wenn man den Filz aus Fasermaterial von der Art der Schlackenwolle in I bis 2 cm dicker Schicht anordnet und die Auspuffgase auf etwa 700 abgekühlt durch diese Schicht streichen läßt. Dadurch werden gegenüber den bisher bekannten Konstruktionen, insbesondere gegenüber dem Kammerfilter aus Asbest, eine ganze Reihe wichtiger technischer Fortschritte erzielt: I. Die Gefahr einer Loch- und Kanalbildung ist bei einem Filter größerer Dicke nicht so gegeben wie bei einem dünnen Scheibenfilter 2. Man ist dadurch, daß man die Filterfläche viel kleiner wählen und vom Kammerfilter abgehen kann, in Formgebung unabhängig. Man kann Iden Filterstoff in einem sehr kleinen Filtergefäß unterbringen. It has now been found that these per se known matted, non-absorbent, inorganic fiber materials, such as slag wool in particular, can be arranged in an exhaust filter so that the oil mist can drip into the filter Separate liquid form, which at the same time removes the solid soot particles as these will be suspended in the drain, the oil. It succeeds if the felt made of fiber material of the type of slag wool in 1 to 2 cm thicker Layer arranged and the exhaust gases cooled to about 700 through this layer can be deleted. As a result, compared to the previously known constructions, in particular compared to the asbestos chamber filter, a whole series of important technical advances achieved: I. The risk of holes and channel formation is greater with a filter Thickness is not as given as with a thin disc filter 2. One is that you can choose the filter area much smaller and leave the chamber filter in shape independent. You can put the filter material in a very small filter vessel.

3. Der Filterstoff nach der Erfindung saugt zwar das Öl in die Luftzwischenräume zWischen den einzelnen den Filz bildenden Fäden ein, aber die Fäden selbst saugen kein Öl auf. 3. Although the filter material according to the invention sucks the oil into the air spaces between the individual threads forming the felt, but the threads themselves suck no oil on.

Die Folge davon ist, daß, sobald der Filz sich mit Öl vollgesogen hat, das Öl in flüssiger Form aus dem Filter abtropft, ohne daß der Widerstand des Filters stark steigt. Es ist also möglich, dieses Öl zurückzugewinnen und es dem Motor als Schmiermittel oder als Brennstoff wieder zuzuführen.The consequence of this is that once the felt is soaked in oil the oil drips out of the filter in liquid form without the resistance of the Filters increases sharply. So it is possible to reclaim this oil and give it to the To supply the engine again as lubricant or as fuel.

4. Der Ruß setzt sich nicht auf Ider Oberfläche des Filterstoffes ab, sondern scheidet sich in der zuerst betroffenen Schicht in einer Form ab, die den Widerstand nur wenig steigen läßt. Eine mechanische Entfernung des Rußes ist Idaher erst nach sehr langer Zeit erforderlich. 4. The soot does not settle on the surface of the filter cloth but is deposited in the first affected layer in a form that increases resistance only a little. There is a mechanical removal of the soot It is therefore only necessary after a very long time.

5. Das Filtermaterial ist ganz besonders billig und kann jederzeit auch von ungeübten Personen Idurch neues ersetzt werden. 5. The filter material is particularly cheap and can be used at any time can be replaced by new ones even by inexperienced persons.

6. Sehr günstig ist auch (die schalldämpfende Wirkung eines Filters, das mit porösem Material nach Art der Schlackenwolle beschickt ist, insofern, als die Auspuffgase auf einem wenn auch nur kurzen Weg gezwungen sind, durch die vielen Verästelungen des Filtermaterials zu streichen. 6. It is also very favorable (the sound-absorbing effect of a filter, which is loaded with porous material in the manner of slag wool, insofar as the exhaust gases are forced through the many, if only a short way To remove branches of the filter material.

Das Filter kann für sich oder auch als Vorfilter zu einem die Abgase entgiftenden Gasfilter benutzt werden. The filter can be used on its own or as a pre-filter for the exhaust gases detoxifying gas filters can be used.

Die Anordnung des Filterstoffes kann in verschiedener, sehr einfacher Weise erfolgen. The arrangement of the filter material can be very simple in different ways Way.

So z. B. kann man das Filtermaterial in einem kleinen Filtergefäß, zwischen Drahtnetzen gehalten, einlagern. Zur besseren Abdichtung an den Wänden versieht man die Wände an der Stelle, an Ider das Filtermaterial anliegt, mit Rillen. Man kann aber auch den Filterstoff um ein geschlossenes und mit seitlichen Öffnungen versehenes Rohr herum anbringen und ihn mit einem Drahtsieb oder perforiertem Blech festlegen. So z. B. you can put the filter material in a small filter vessel, held between wire nets, store. For better sealing on the walls the walls are provided with grooves at the point where the filter material rests. But you can also use the filter material around a closed and with side openings Install the provided pipe around and secure it with a wire screen or perforated sheet metal determine.

Es ist ferner schon vor, geschlagen worden, Schlackenwolle, Schwamm oder ähnliche Stoffe in Schalldämpfern zu verwenden und sie hierin dauernd mit Wasser zu befeuchten. It has also already been beaten, slag wool, sponge or to use similar substances in silencers and keep them with water to moisten.

Dieser Anordnung gegenüber, bei der es sich übrigens nur um die Schalldämpfung und nicht um Auspuffreinigung handelt, hat die vorliegende Erfindung den großen Vorteil, daß das Mitführen und Nachfüllen von Wasser zum Befeuchten der schallschluckenden Stoffe wegfällt. Opposite this arrangement, which, by the way, is only about sound absorption and not exhaust cleaning, the present invention has the great Advantage that the carrying and refilling of water to moisten the sound-absorbing Substances are omitted.

Beispiel Es wunde ein Filter verwendet, welches aus einem an einem Ende geschlossenen, perforierten Rohr von 2" 1. W. und 30 cm Länge bestand, das mit einer 2 cm dicken Schicht Schlackenwolle umwickelt war. Die Schlakkenwollschicht war außen von einem Siebblech umschlossen. Das Filter wurde in I,5 m Abstand vom Motor in die Auspuffleitung seines 5-PS- Zweitaktmotors eingebaut. Example A filter is used, which consists of one on one End of closed, perforated tube of 2 "1st W. and 30 cm long that consisted of was wrapped with a 2 cm thick layer of slag wool. The flaky wool layer was enclosed on the outside by a sieve plate. The filter was at a distance of 1.5 m from Engine built into the exhaust pipe of its 5 hp two-stroke engine.

Da der Versuch am Prüfstand vorgenommen wurde, kam die Kühlwirkung durch den Fahrwind in Fortfall, der es am Fahrzeug gestatten würde, die Auspuffltitung wesentlich zu verkürzen. Der eigentlich für Benainbetrieb gebaute Motor wurde dauernd mit Rohöl betrieben und qualmte infolgedessen ununterbrochen sehr stark. Das Filter beseitigte den Qualm in weitgehendem Maße und führte ihn in flüssiges Öl über, welches aus dem Filter abtropfte. Der sehr laute Schall des Auspuffs wurde wesentlich gedämpft. In 10 Betriebstunden wurden 1,5 1 Öl zurückgewonnen. Der Widerstand in der Auspuffleitung, vor dem Filter gemessen, stieg nicht über 400 mm WS.Since the test was carried out on the test stand, the cooling effect came by the driving wind, which would allow the vehicle to open the exhaust pipe to shorten significantly. The engine actually built for Benainbetrieb became permanent operated with crude oil and consequently smoked very heavily. The filter eliminated the smoke to a large extent and converted it into liquid oil, which dripped from the filter. The very loud sound of the exhaust was significantly muffled. 1.5 liters of oil were recovered in 10 hours of operation. The resistance in the Exhaust pipe, measured in front of the filter did not rise above 400 mm WS.

Wurde an Stelle von Schllackenwolle bei sonst gleicher Anordnung des Filters Glaswatte verwendet, so wurde der Ölnebel nur in den ersten 2 Minuten fast vollständig von dem Filter zurückgehalten. Schon nach dieser kurzen Zeit traten immer stärker werdende Ölnebel durch das Filter hindurch. Was used instead of slag wool with otherwise the same arrangement The filter used glass floss, so the oil mist was only in the first 2 minutes almost completely retained by the filter. After this short time they kicked increasing oil mist through the filter.

Wurde an Stelle von SchlackenwolleAsbest verwendet, so wurde zwar der Ölnebel während der ganzen Versuchsdauer recht gut zurückgehalten, aber der Widerstand blieb nicht konstant wie bei der Beschickung des Filters mit Schlackenwolle, sondern stieg weit über die Grenze, die der Motor ohne Störung erträgt. If asbestos was used instead of slag wool, then the oil mist was held back quite well during the entire duration of the experiment, but the Resistance did not remain constant as when the filter was loaded with slag wool, but rose far beyond the limit that the engine can withstand without interference.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Filter zur Abscheidung von festen und flüssigen Schwebeteilchen, insbesondere von Rußteilchen uad Olnebeln aus den Abgasen von Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, day ein an sich bekanntes verfilztes, anorganisches, hitzebeständiges Fasermaterial, wie z. B. Schlackenwolle, dessen einzelne Fasern sehr fein, aber nicht verästelt und nicht saugfähig sind, von den auf etwa 700 abgekühlten Abgasen in I bis 2 cm dicker Schicht Idurchströmt wird, wodurch das Öl in tropfbar flüssiger Form (die festen Teilchen in den flüssigen suspendiert) abgeschieden wird. PATENT CLAIM: Filter for separating solid and liquid suspended particles, in particular of soot particles and oil mist from the exhaust gases of internal combustion engines, characterized by a known matted, inorganic, heat-resistant day Fiber material, such as. B. Slag wool, the individual fibers of which are very fine, but are not ramified and not absorbent, of the exhaust gases cooled to around 700 in 1 to 2 cm thick layer I is flowed through, causing the oil to drip more liquid Form (the solid particles suspended in the liquid) is deposited.