NO810975L - Eksosgassrenser i forbrenningsmotorer. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt avgassvaskere for forbrenningsmotorer og nærmere bestemt vaskere for vann av den type som suger vann inn i strømmen av varme avgasser for å kjøle dem og fjerne forurensninger før gassene blåses ut i atmosfæren.

Ved å redusere forurensningene og de høye temperaturer for ekshaustgassene i forbrenningsmotorer og temperaturene på de varme flater i grubekjøretøy under jorden, er en vik-tig oppgave løst for sikkerheten til grubepersonell i underjordiske kullgruber. Dieselmotorer avleverer varme svovel-holdige, gasser, aldehyd, nitrogenoksyd, ikke forbrente -hydro-karboner og partikkelformede forurensninger. Varme ekshaust-utblåsninger, typisk ved en temperatur på 430 - 540°C og varme motoroverflater kan tenne brennbare gasser og materiale som foreligger i underjordiske gruber, såsom methan og kullstøv.

Ved å' kle motorens ekshaustgrenrør og rørledning med vannkappe i forbindelse med motorens kjølesystem, reduseres motorens overflatetemperaturer tilstrekkelig til å etterkomme sikkerhetskravene. Imidlertid har de farer for sikkerheten og forurensningsproblemer bevirket ved varme ekshaustutstrøm-ninger vist seg å•være vanskeligere å løse. Store volumer av ventilasjonsluft må pumpes ned i dype gruver med store om-kostninger for å fortynne ekshaustgasser for hver diesel-motor som anvendes i gruben. Ventilasjon alene er utilstrekkelig til å redusere faremomentene ved varme avgasser i gruber. Derfor har det vært foreslått et stort antall forskjellige innretninger for kjøling og fjernelse av forurensninger fra avgasser ved forbrenningsmotorer anvendt i gruber.

En type av en innretning er f.eks. foreslått i US-PS

3 383 854 og spruter vann eller skum umiddelbart inn i av-gass-strømmen som strømmer langs en vridd bane. Imidlertid vil slike innretninger øke motorens mottrykk og derved redusere den effektive hestekraft og tiden mellom overhalinger. Vann blandet med ekshaustgassene blir meget syreholdig og forurenset med partikler i ekshausten. Følgelig er innretninger av spruttypen også upålitelige på grunn av at det skitne, korroderende vann forurenser pumper, dyser og filtere som anvendes i slike innretninger og nødvendiggjør hyppig rengjøring. Dessuten må slike deler være.laget av rustfritt

stål som er meget kostbart.

En annen type innretning fører ekshaustgasser som bobler gjennom et vannbad og lar gassene deretter passere gjennom en vanneliminator som vist og beskrevet i US-PS 3 768 981 og US-PS 3 561 194. Vannbadinnretninger øker' mottrykket på motoren mer enn akseptabelt, særlig når de er fulle. Dessuten har pumpen som anvendes i den sistnevnte innretning tendens til å bli forurenset eller tilstoppet.

I en tredje type innretning går en strøm av ekshaustgass gjennom et venturirør for å suge vanndråper fra et vann-kammer inn i gasstrømmen som beskrevet i US-PS 4 137 715. Slike innretninger har imidlertid en tendens til å være

meget følsomme for vannhøyden. Filtere som anvendes i slike innretninger krever også hyppig rensing.

Foruten de nevnte problemer vil mange slike innretninger på en utilstrekkelig måte blande vannet og gassene for å rense gassene effektivt. Mange slike innretninger tøm-mer også vesentlige mengder av medført vann sammen med gassene, hvilket fører til for stort vannforbruk og dampgenerering som danner påkjenninger for vannlagringskapasiteten for innretningene og skader siktbarheten i gruben.

På grunn av utilstrekkelighetene ved foregående innretninger er innsugede eller induserte vannvaskeré såsom

. vist og beskrevet i' US-PS 3 976 456 blitt anvendt i stor utstrekning. Slike vaskere inkluderer typisk en vasketank del-

i

vis fylt med vann eller annen vaskevæske. Ekshaustgassene kommer inn i tanken over vannflaten, føres gjennom rørled-ning ned under vannflaten og ledes deretter oppover i en vinkel. Et neddykket spor eller en åpning i området hvor gassene forandrer retning slipper vann inn i gasstrømmen. Gass-vannblandingen trer deretter inn i et ekspansjons- og blandekammer og strømmer oppover over vannflaten. Ved toppen av blandekammeret rettes blandingen påny nedover ved hjelp av en buet kanal og blir tømt ut over vannflaten, idet vanndråper og partikler i blandingen drives ut i vannet. De avkjølte ekshaustgasser tømmes deretter ut i atmosfæren.

Slike vaskere finnes i to typer. En beredningstype-vasker har en berednings-vanntank eller beholder og en berednings-flottørventil for tilføyelse av vann til vaskertanken for å opprettholde en ønsket vannstand. En vasker av porsjonstypen eller ladningstypen har en stor tank som kan inneholde tilstrekkelig vann til å renne gjennom en utstrakt tidsperiode før ny påfylling. Begge typer er forsynt med' flottørbetjent sikkerhetsventil for stenging av motoren hvis vannstanden synker.under et sikkert minimum.

Motorens mottrykk er lavere ved innsugningsvannvaskere enn ved andre ekshaustrensere eller kjøleinnretninger, men et antall andre problemer forblir uløste. For eksempel har innsugningsvannvaskere som i prinsippet ligner innretningen i US-PS 3 9 76 456 et spesifikt vannforbruk på omkring 0,95 1 til 1,3 1 pr. bremse -hk/time. Imidlertid er et enda lavere vannforbruk ønskelig for ytterligere å redusere kravet til lagringsvolum for vann og dampgenerering.

Samtidig vil foreliggende vaskeinnretninger bare fjerne ca. 30% av partikkelformet materiale i eksosutblås-ningene. Omkring 90% av partiklene som blir sendt ut, er mindre enn 0,5 mikron i diameter.Foreliggende vaskere vil enten ikke suge opp tilstrekkelig vann eller ikke blande vannet som sages opp, tilstrekkelig godt med gassene til å fukte og derved fange opp slike må partikler. I den sistnevnte kjente innretning blir vannet ikke suget opp jevnt i de strømmende gasser. Dessuten vil bueformen av ekspansjons-røret hindre blandingen av vann med gassene. Vannet suges opp i den nedre del av gasstrømmen og det meste av dette følger de ytre kurver av ekspansjonsrøret under innvirkninr gen av sentrifugalkraften.

Et annet problem er at vannet i slike vaskere skval-per når kjøretøyet beveger seg og vannstanden i tanken veks-ler i avhengighet av forandringer i veibanens helning. Den neddykkede åpning i slike vaskere kan således kortvarig bli utsatt for ikke godtagbare lave vannstander eller sogar bli blottlagt slik at avkjølt, renset eksosgass i stedet for vann blir trukket inn i strømmen av varme skitne gasser og bevirke forbigående reduksjon eller stopp av vaskevirknin-gen. Forandringer i vannstanden på grunn av skvalping eller forandringer i veibanens helning kan også bevirke at sikkerhetsventilen utløses og forårsaker for tidlig stopp av motoren. Forsøk på å løse dette problem ved å anvende ledeplater og et separat flottørkammer har ikke vært vellykket.

Ennå et annet problem ved de foreliggende innsug-ningsvaskeanordninger er vanskeligheten med å fremstille slike vaskere og deres samtidige store fremstillingsomkost-ninger. Spesielt er det særlig kostbart.å fremstille den kon-vergerende inntaksseksjon og det buede divergerende ekspansjonskammer.

Et ytterligere problem er den dårlige pålitelighet

av vannventiler av flottørtypen når de er utsatt for den forurensede og sterkt korroderende vaskevæske inne i vasketanken. De vil ofte funksjonere galt eller kan svikte når

de skal stoppe motoren fordi vannstanden blir for lav. Bruken av rustfritt stål i stedet for messingflottører og ventiler øker omkostningene sterkt for tilberedningsvaskere. Dette problem har ført til at brukere av grubeutstyr fore-trekker å benytte vannvaskere av innsugningstypen for lad-ninger og å benytte termisk påvirkede stoppeventiler for motoren, hvilke føler temperaturen på de utblåste eksos-gasser. Imidlertid byr foreliggende vaskeanordninger av ladningstypen på ytterligere problemer.

Da de inneholder alt det vann som er nødvendig for opptil 8 timers drift, har vaskertanker for ladningstypen en innledende høyere vannstand enn tilberedningsvaskere. I foreliggende ladningsvaskerkonstruksjoner bevirker det høyere nivå et for sterkt motormottrykk og tømming av vann. Slike vaskere må også arbeide over et større område av vannhøyder, men foreliggende vaskere har ikke gjort dette på noen vellykket måte. F.eks. har konstruksjonen ifølge det sistnevnte US-PS et vannstandsområde på. bare omkring 12 - 13 cm, hvilket ville kreve meget stor tank til å oppta tilstrekkelig vann til å kjøre 8 timer hvis det ble benyttet med en vasker av ladningstypen. En slik stor tank krever mer utstrakt ut-styr med ledeplater og avstivning for å redusere skvalping og tåle de høye trykk ved eksplosjoner, enn en liten tank ville kreve.

Anvendelsen av termisk drevne styreventiler sikrer ikke stopp av motoren hvis vannstanden blir for lav. Således kan vaskeinnretningen unnlate effektivt å stoppe forplant-ningen av flammen i tilfellet av en eksplosjon. Denne mulig-het nødvendiggjør en flammesperring i ekhaustgassåpningen. Imidlertid vil flammesperringer øke omkostningene ved vaskeanordningen, øke motorens mottrykk, særlig når de blir forurenset, og kreve daglig rengjøring.

Det er følgelig behov for en forbedret ekshaustgassvasker av innsugningstypen for forbrenningsmotorer, særlig sliké. motorer i underjordiske grubekjøretøy, for å avhjelpe de ovenfor beskrevne problemer.

Et hovedformål med oppfinnelsen er å skaffe tilveie en forbedret innsugningsvannvasker særlig egnet for anvend-else i underjordiske grubekjøretøyer.

Et annet vesentlig formål med oppfinnelsen er å redusere sannsynligheten for at slike vaskere skal skvalpe og få svingninger i vannflaten.

Ennå et hovedformål er å muliggjøre anvendelsen av flottørstyrte ventiler i slike vaskere samtidig som faren for deres feilfunksjon reduseres til et minimum. Ennå et formål er å skaffe forbedret vasking av eksosgassene mens mengden av vann som tømmes ut i atmosfæren blir redusert.

Andre formål inkluderer:

1. Unngåelse av behovet for kostbare flottører og ventilkomponenter i innsugningsvannvaskere; 2. forenkling av konstruksjonen for slike vaskere,

3. reduksjon av prisen for slike vaskere,

4. reduksjon til et minimum av motorens mottrykk,

5. reduksjon til et minimum av vannforbruket,

6. fremskaffelse av en vasker som lettere vil tåle og dempe innvendige eksplosjoner,

7. eliminering av behovet for flammestoppere,

8. unngåelse av for tidlig motorstopp,

9. fremskaffelse av en vasker som vil arbeide effektivt innenfor store variasjoner av vannivået, 10. økning av den mengde vann som suges inn og jevn blanding av slikt vann med gassene.

I samsvar med oppfinnelsen har en innsugningsvannvasker en vaskerkjerne som inkluderer et langstrakt blanderør som omgir et innløpsrør for ekshaustgass som fører nedover i en mengde av vaskevæske, såsom vann, inne i en lukket tank. En nedre åpning i innløpsrøret munner ut nedover i en første deflektor eller strømningsvenderanordning for avbøy-ning av gassene oppover gjennom en smal ringformet gassåpning som omgir innløpsrøret for å reversere og bremse strømningen av gasser. Denne virkning frembringer en strøm-ning oppover av gasser med stor hastighet forbi en innsugnings^nordning som vkan inkludere en ringformet vannåpning som omgir gassåpningen, for å suge vann inn i den oppover rettede gasstrømning. Vannet og gassene trer inn i og ekspanderer inne i blanderøret, i en turbulent strøm som grundig blander sammen disse for å kjøle og vaske gassene. Ved den øvre ende av blanderøret møter blandingen en annen deflektor eller strømningsvenderanordning for reversering eller avbøyning av retningen av strømmen av gass-vannblanding for å drive vanndråpene og ekshaustpartiklene ned i dammen eller mengden som omgir blanderøret for å separere vannet fra de avkjølte gasser. Den nedover rettede sprut av vanndråper kjøler gassene ytterligere når de stiger oppover mot et ekshaustgassutløp. Deflektoranordningen kan også tillate, ytterligere ekspansjon av blandingen for ytterligere reduksjon av dens hastighet.

I vaskeanordningen av tilberedningstypen ifølge oppfinnelsen er vask.etanken vertikalt langstrakt for å gi en høy smal beholder av væske som omgir vaskekjernen for å redusere til et minimum virkningene av skvalping.

På tilsvarende måte har i en vaskeanordning av ladningstypen ifølge oppfinnelsen den forholdsvis store vasketank et par motsatte sidevegger tett inntil vaskerkjernen, men et annet par motsatte sidevegger i en avstand langt fra kjernen. Imidlertid strekker et par ledeplater seg mellom de sistnevnte vegger og kjernen og ligger tett inntil kjernen for å.gi en forholdsvis smal, høy vannmengde som omgir vaskerkjernen, og gi den samme effekt som vaskertanken i tilberedningstypen.

En flottør som befinner seg nærmest vaskerkjernen er montert på en tettet rotasjonsaksel som strekker seg gjennom en sidevegg i tanken. Vannhøyde-styreventiler og en motor-sikkerhetsstoppbryter er montert på akselen utenfor tanken for å isolere den fra det korroderende innhold i tanken.

De foregående og andre formål, karakteristiske trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil bedre forstås ut fra den følgende detaljerte beskrivelse av to utførelser under henvisning til tegningene, idet fig. 1 er et perspektivriss av en vasker av tilberedningstypen ifølge oppfinnelsen, hvor deler^av vasketanken og kjernen er skåret bort for å vise den innvendige konstruksjon, fig. 2 er et vertikalsnitt etter linjen 2 2 på fig. 1, fig. 3 er et horisontalsnitt etter linjen 3 - 3 på fig. 1, fig. 4 er et vertikalsnitt i større målestokk av en nedre del av fig. 3 og viser innsugningen av vann i blandekammeret ved ekshaustgassene, fig.5 er et perspektivriss av en vasker av ladningstypen ifølge oppfinnelsen, idet deler av tanken, ledeplatene og kjernen er skåret bort for å vise den innvendige konstruksjon, og fig. 6 er et vertikalsnitt etter linjen 6 - 6 på fig. 5,

med bare små deler av ekshaustinnløpet og utløpsrørene skåret bort.

I den følgende beskrivelse av to utførelser av oppfinnelsen betegner de samme henvisningstall de samme deler som erifelles for begge utførelser.

På fig. 1 og 2 er det vist en tilberedningstype vannvasker 10 som omfatter en vaskertank 12, et ekshaustinnløps-rør 14, et ekshaustutløpsrør 16, en vaskerkjerne 18, en flottørbetjent styremekanisme 20 og en tilberednings-væsketank og rørledning (ikke vist).

Vaskertanken 12 er en vertikal avlang beholder av rustfritt stål med en sylindrisk sidevegg 22 tettet ved sine ender av øvre og nedre vegger 24, 26 for å inneholde en mengde vaskevæske, såsom vann 28, og ekshaustgasser (ikke vist)

over overflaten av væsken. Den smale, vertikalt avlange form av beholderen gir en dyp, smal mengde væske som er forholdsvis upåvirkelig for skvalping og normale helningsvariasjoner. Den sylindrisk formede tank kan heller ikke ventes å defor-mere seg hvis en eksplosjon skulle finne sted i tanken.

Ekshaustinnløpsrøret 14 har en horisontal del 30 som er mykt buet til en vertikal del 32. Den horisontale del strekker seg inn i vaskertanken fra like under toppveggen 24. Innløpsflensen er tilpasset for forbindelse med ekshaust-ledningen 33 på en forbrenningsmotor (ikke vist). Den vertikale del fører nedover gjennom midten av tanken til en ekshauståpning 34 (fig. 2) i en avstand over bunnveggen 26.

Ekshaustutløpsrøret 16 strekker seg fra en åpning 36

i sideveggen 22 like under toppveggen 2 4 for å slippe ut av-kjølte gasser fra vaskeren i atmosfæren eller inn i et annet appar-at. ^

Vaskekjernen 18 inkluderer en første deflektor eller kopp 37, et blanderør 40 med åpen ende og en annen deflektor 42.

Koppen 37 har en sylindrisk sidevegg 38 som avgrenser en krave som konsentrisk omgir ekhauståpningen 34, og en bunnvegg 39 i en liten avstand over bunnveggen 26, slik at vann kan strømme under koppen for å kjøle veggene 26 og 39. Sideveggen 38 strekker seg oppover en kort distanse fra inn-løpsrøret for å avgrense en ringformet vannåpning 74 (fig.4) som omgir dette rør. Tverrsnittsarealet for åpningen 74 er mindre enn tverrsnittsarealet for åpningen 34, men ikke så meget mindre at motorens mottrykk blir for stort. Et pas-sende forhold for slike "arealer er i området o,6 - 0,8.

i Blanderøret 40 omgir den vertikale del av ekshaust-røret og deflektorkoppen konsentrisk for å avgrense et ringformet ekspansjonskammer 75 som omgir ekshaustrøret og en ringformet vannåpning 76 som omgir sideveggen 38, hvilket best fremgår av fig. 3 og 4. Den nedre ende 41 av røret 40 er tilnærmet i høyde med ekshauståpningen 34. Blanderøret strekker seg oppover over vannflaten langs meget av lengden av den vertikale del 32.

Blanderøret har en avstand utenfor sideveggen av koppen en distanse som er slik at forholdet for tverrsnittsarealet av åpningen 74 og blandekammeret 75 er i et opti-malt område på 0,4 - 0,5.. Større eller mindre forhold vil også arbeide, men redusere effektiviteten av innsugningen hvis den ble for stor og unødvendig øke motorens mottrykk hvis den var for liten.

Deflektoren 42 danner en ringformet hette over den åpne Øvre ende av blanderøret like under den horisontale del av ékshaustrøret 16. Deflektoren har en horisontal toppvegg 44 som strekker seg utover fra den vertikale del 32 og en, sylindrisk sidevegg eller et skjørt 46 som henger ned fra om-kretsen av toppveggen 44. Den nedre kant av skjørtet 46 henger utenpå den øvre ende av blanderøret tilstrekkelig til å rette blandingen mot vannflaten 28. Skjørtet 46 har en avstand utenfor blanderøret tilstrekkelig til ytterligere å ekspandere blandingen, men ikke så langt at den oppoverrettede strørrKav gassene begrenses til utløpsrøret 16 mellom deflektoren og sideveggen 22 som antydet med pilen 80. Slik strøm-ning må være mindre enn omkring 180-m/min. for å unngå at vanndråper føres med ut av vaskeanordningen. Vaskeren er fortrinnsvis konsturert for en midlere oppoverrettet gasstrøm-hastighet på omkring 122 m/min. slik at den maksimale strøm-ningshastighet er mindre enn omkring 152 m/min.

Braketter og hjørneavstivere (ikke vist) forbinder innbyrdes.de nedre ender av blanderøret 40, ekshaustinnløps-røret 32 og koppen 37. Ytterligere braketter (ikke vist) forbinder innbyrdes de øvre ender av røret 40, rørdelen 32 og deflektorhetten 42.. Braketter forbinder også blanderøret med tankens sidevegg 22 for å støtte vaskekjernen i tanken.

Den flottørbetjente styremekanisme 20 inkluderer en flqttør eller et innstillingskammer 48 avgrenset av en vertikal vegg 49, en flottør 50, en roterende flottøraksel 52, en tettet akselpakning 54, ventiler 56, 57 som føler vannstanden, og sikkerhetsstoppbryter eller ventil 58.

Med henvisning til fig. 3 er vist en ledeplate 49 som strekker seg langs en korde mellom to punkter på innersiden av sideveggen 22 for å avgrense flottørkammeret 48. Flottør-kammeret er fortrinnsvis akkurat stort nok for flottøren 50 til at denne kan bevege seg fritt opp og ned mellom ledeplaten og sideveggen som følge av forandringer i vannstanden.

Ledeplaten har små åpninger 60 nær bunnveggen 26 for å jevne ut vannstanden på motsatte sider av ledeplaten. Flottørkammeret er tilstrekkelig høyt og smalt til å redusere virkningene av skvalping og skråstillingsforandringer på flottøren.

Flottøren 50 er forbundet med akselen 52 ved hjelp av én radial arm 51, slik at forandringer i vannstanden vil heve og senke flottøren og dreie akselen inne i pakningen 54. Pakningen omfatter en rørfitting skrudd inn i en tilpasset fitting sveiset fast i en åpning i sideveggen 22 på et sted midt mellom høyeste vannstand 66 og stoppvannstand 68. En vanlig O-ringtetning (ikke vist) av en type som kan tåle korroderende vannoppløsninger, tetter rørfittingen omkring akselen 52.

Følerventiler 56, 57 er montert på akselen 52 utenfor • vasketanken, hvor de er isolert fra den korroderende vaskevæske. Ventilene benytter enten pneumatisk eller hydraulisk trykk til å styre tilførselen av tilberedningsvann til vasketanken. Hver ventil inkluderer en kam 62 montert for dreining på akselen 52 i en stilling langs akselen for å drive ventilmekanismen.

Kammer 62 er dreibart anbragt på akselen 52 for å drive sine respektive ventiler ved forskjellige flottørstil-linger. Kammen for følerventilen 56 er innstilt for å drive ventilen 56 for tilførsel av vann til vasketanken fra en tilberednings-vannventil og tank (ikke vist) når flottøren senkes til et nivå 64 for påfylling. Kammen for ventilen 57 er innstilt for å betjene ventilen 57 for å stoppe tilfør-selen av tilberedningsvann når flottøren stiger til et nivå 661 som betegner fullt. Kammen i sikkerhetsventilen 58 er innstilt for å betjene ventilen 58 for stopp av motoren (ikke vist) når flottøren senkes til et stoppnivå 68 under påfyllingsnivået.

Følerventilene 56 og 57 holder vasketanken forsynt med vann inntil tilberedningstanken er tom, og bibeholder vannstanden over påfyllingsnivået. Deretter synker vannstanden til stoppnivået for å betjene sikkerhetsstoppventilen 58 og stoppe motoren før vannstanden blir så lav at vaskeren slutter å virke som en effektiv flammestopper.

Tanken 12, ekshaustinnløpsrøret 14, utløpsrøret 16, koppen 37, blanderøret 40, deflektoren 42, ledeplaten 49, flottøren 50 og fittingsen 54 er alle sammen fortrinnsvis laget av rustfritt stål. Akselen 52 er fortrinnsvis en lege-ring av bronse-aluminium og O-ringen er fortrinnsvis laget av et velkjent merke av fluorkarbon-elastomer. Innløps- . flensen 30 og ventilene 56, 57 og 58 kan være konstruert av billige korroderbare komponenter fordi de ikke er utsatt for det korroderende vaskevann.

På fig. 5 og 6 er vist en vannvasker 110 av ladningstypen eller fyllingstypen som omfatter en vasketank 112, et ekshaustinnløpsrør 133, et ekshaustutløpsrør 116, en vaskekjerne.118 og en flottørbetjent styremakanisme 120,'

I stedet for å anvende en tilberedningsvanntank som en kilde for tilleggsvaskevann, benytter vaskeanordningen av fyilingstypen en- vasketank 112, hvis vannvolum er tilstrekkelig stort til å arbeide gjennom en utstrakt tidsperiode før ny fylling, f.eks. en åttetimers arbeidstid. Tanken 112 er en avlang, rektangulær tank med toppvegg og bunnvegg hhv. 122, 124, motsatte sidevegger 126, 128 og endevegger 130, 132. En med hette forsynt påfyllingsåpning 134 befinner seg.i toppveggen nær endeveggen 132. Tankens form og an-bringelsen av påfyllingsåpningen kan forandres etter behov for å tilpasses det rom som er disponibelt i de forskjellige grubekjøretøy.

Sideveggene 126, 128 ligger tett sammen for å redusere skvalping og virkningen av plutselige helningsforandringer til et minimum på vannstanden i en siderettet dimensjon. To parallelle ledeplater 136, 138 strekker seg på tvers av ,innersiden av tanken mellom sideveggene. Ledeplatene ligger tett inntil hverandre for å redusere til et minimum den skvalping og virkningen av plutselige helningsforandringer som kan forekomme i den annen siderettede dimensjon.

Sideveggene og ledeplatene danner veggorganer som avgrenser et høyt, smalt sentralt vaskekammer 140 og to lager-kammere 142, 144 ved hver ende av tanken. Hakk 146 ved de nedre hjørner av ledeplatene skaffer små åpninger for vann som kan strømme fra et kammer til det annet . Avlange åpninger 148 nær toppene av hver ledeplatene tillater gasser å strømme fra et kammer til et annet.

Vaskekjernen er sentrert i tanken inn i kammeret . 140 for ytterligere å redusere til et minimum virkningene av helningsforandringer. Ekshaustinnløpsrøret 133 har en vertikal rørdel 32 som strekker seg nedover frå en innløpsflens 31

som omgir en åpning i den øvre vegg 122. Vaskekjernen 118

er hovedsakelig den samme som kjernen 18 i tilberedningstypen av vaskeanordningen, med unntagelse av at deflektor-hodet 42 kan være forbundet enten med undersiden av veggen 122 eller med innløpsrørdelen 32. Utløpsrøret 116 er forbundet med en åpning i toppveggen 122 over lagerkammeret 142.

Flottørmekanismen 120 som befinner seg langs sideveggen 126, er hovedsakelig den samme som mekanismen 20 i tilberedningsvaskeren. Imidlertid har den bare en ventil eller bryter for føling av vannstanden, sikkerhetsstoppventilen 58. Flottøren 50 er tilnærmet sentrert mellom ledeplatene langs vaskekjernen. Flottørmekanismen er anbragt tilstrekkelig lavt vertikalt til å føle den minste vannstand ved hvilken vaskeren vil hindre flammeforplantning i tilfellet av at motoren slår tilbake eller det opptrer en eksplosjon i vaskekjernen. Kammen 62 er innstilt dreibar på akselen 52 for .å sikre at ventilen stopper motoren når dette minimale nivå er nådd.

Forut for drift blir begge utførelser av vaskeanordningen først fylt med vann eller annen egnet vaskevæske. I tilberedningstypen blir også tilberedningstanken fylt. Vaskeanordningen av fyllingstypen fylles til et. nivå hovedsakelig over flottøren men under underkanten av deflektorens sidevegg 46. Den maksimale vanndybde bør iakttas ved fylling av vasketanken for å unngå at vannflaten settes i bevegelse og altfor stort innledende vannforbruk og mottrykk for motoren. Når motoren er startet, blir vann inne i koppen 37, blanderøret 40 og enden av ekshaustrøret 16 erstattet av gasser. Det fortrengte vann bør ikke heve vannstanden over et slikt maksimum.

Følgelig må tanken ikke fylles over en maksimal sta-tisk vannstand som er omkring 10 cm under skjørtet av deflektorhetten i tilberedningsvaskeren og omkring 7,5 cm under hetten i fyllingsvaskeren avhengig av tankens stør-relse.

Ved drift av vaskeren vil de varme ekshaustgasser fra en forbrenningsmotor vandre gjennom en vannkjølt ekshaust-rørledning 33, 133 gjennom vaskerekshaustinnløpsflensen

31 inn i innløpsrøret 14, 114. De varme gasser trer inn i vaskeren som antydet med pilene 70 på fig. 2 og 5, og strøm-mer nedover mot åpningen 34.

De nedover strømmende gasser trer ut gjennom åpningen 34 og blir øyeblikkelig avbøyd i sideretning og deretter oppover av koppen 37 som bevirker en vending av strømmen som antydet med pilene 72 på fig. 2, 4 og 6. Den ringformede åpning begrenser og akselererer strømmen av gasser slik at de strøm-mer oppover med stor hastighet rundt hele enden av ekshaust-røret 16 inn i blandekammeret 75.

Når gassene strømmer gjennom åpningen 74 inn i blandekammeret, ekspanderes de for å trekke vann gjennom den ringformede vannåpning 76 og suger inn slikt vann som fine dråper jevnt inn i den oppover strømmende gasstrøm som antydet med pilene 78 på fig. 4.

Reverseringen av gasstrømmen, deres hastighet idet de passerer gjennom åpningen 74 og deres plutselige ekspansjon nar de trer inn i blandekammeret kombineres for å gjøre gass-strømmen i blanderøret ganske turbulent. Slik turbulens blander vanndråpene grundig med gassene for hurtig å kjøle gassene og fukte og derved fange opp mange av de partikler og andre forurensninger som er i gassene.

Blandingen av gasser og vanndråper strømmer oppover omkring utsiden av den vertikale del av ekshaustrøret som også kjøles noe av vannet. Ved den øvre åpning av blanderøret blir en annen strømvending bevirket av deflektoren 40 som antydet med pilene 78 på fig. 2 og 6. Blandingen av-bøyes i sideretning og deretter nedover av deflektorveggene 44, 46. Denne virkning driver blandingen mot overflaten av vannet 28. Samtidig blir blandingen ekspandert for annen gang for ytterligere å redusere dens hastighet. Vanndråpene og ekshaustpartiklene slår mot vannflaten og blir på denne måte oppfanget.

De nettopp kjølte gasser stiger mot toppen av vasketanken rundt skjørtet 46 som antydet med pilene 80 på fig. 2 og 6. De oppadstigende gasser kjøles ytterligere ved hjelp av den nedoverrettede sprut av vanndråper fra deflektoren. Gassene strømmer deretter mot ekshaustgassutløpet, som antydet med pilene 82. Gassene forlater tanken hovedsakelig fri for vanndråper og ved en meget redusert temperatur og mengder av vånhoppløselige og partikkelformede forurensninger.

Nesten all den vaskevæske som ikke er fordampet for

å kjøle gassene, føres tilbake til mengden i beholderen og, reduserer behovet for etterfylling av væske til et minimum. På grunn av den mindre vannkapasitet i vasketanken av tilberedningstypen, må vann etterfylles periodisk for å opprettholde vannstanden. Dette gjøres automatisk ved hjelp av tilberednings-flottørmekanismen som føler vannstanden og til-fører vann fra tilberedningstanken. Da vaskeanordningen av fyllintjstypen har en meget stor kapasitet i en i sideretning utstrakt beholder, går dens vannstand langsommere ned enn den for tilberedningsvaskeren. Etter hvert som vannstanden i det sentrale vaskekammer mellom ledeplatene 136 og 138 synker,

strømmer vann inn fra lagerkamrene 142, 144.

Tilbakeslag av motoren eller eksplosjoner av brennbare gasser opptrer av og til i ekshaustrøret eller vaske-innløpsrøret. Imidlertid tåler den sylindriske form av vaskekjernen deformering bedre enn den firkantede form anvendt i tidligere vaskere. Dessuten blir eksplosjonen dempet på grunn av den økte hastighet av de eksploderte gasser gjennom åpningen 72 som vil føre inn mer vann gjennom åpningen 74 for å kjøle og derved trekke sammen volumet av gassene. Vaskekjernen absorberer således og demper slike eksplosjoner for å redde tanken fra skade og for å hindre flammeforplantning fra eks-haustutløpet.

Eksempel

I dette eksempel på det foregående apparat er den totale høyde av vaskekjernen 18, 118 ca. 66 cm. Diameteren av • ekshaustinnløpsrøret 16, koppen 37., blanderøret 40 og deflektoren 42 er ca. 12,7 cm, 16,5 cm, 20,3 cm og 30,5 cm. hhv. Således er tverrsnittsarealene for ekshaustinnløpsrøret, blandekammeret og den ringformede åpning mellom deflektor-skjørtet og blanderøret progressivt større med forhold på minst 1,5 - 1. Bunnveggen i koppen har en avstand på 1,25 cm over bunnen av tanken og dens sidevegg er 6,2 cm høy. De nedre ender av ekshaustinnløpsrøret og blanderøret er omkring 4 cm over bunnveggen i tanken. Toppveggen 44 i deflektoren har en avstand på 6,4 cm over den øvre ende av blanderøret og de-flektorskjørtet 46 strekker seg således nedover fra denne ca. 12,7 cm.

En vaskekjerne med de ovenstående dimensjoner ble . prøvet i en tilberedningsvaskétank med høyde ca. 86,4 cm og med en diameter på omkring 45,7 cm. Det viste seg at en slik vaskeanordning kjølte ekshaustgasser til 65 - 71°C uten be-tydelig forandring i vannforbruket over et område for vanndybder som varierte fra et minimum på mindre enn 7,6 cm til et maksimum på omkring 45,7 cm. Når den statiske vanndybde oversireg 45,7 cm eller mindre enn ca. 7,6 cm under skjørtet 46, økte vannforbruket vesentlig på grunn av bevegelse i vannflaten. Således bør den maksimale statiske vanndybde under drift av vaskeren være mindre enn 43,2 cm.

Litt større minimum vanndybde, ca. 12,5 -.15,2 cm vil være påkrevet etter grubesikkerhetsregler for å hindre flammeforplantning- og for å sikre undertrykkelse av eksplosjoner. Hvis det dessuten sørges for en 15 cm minimum vanndybde, vil dette tillate en variasjon i vanndybden på 28 cm, mer enn to ganger området for den tidligere nevnte innretning ifølge US-patentet. Dessuten har en vaskeanordning av tilberedningstypen vist et midlere spesifikt vannforbruk på mindre enn 0,75 1 pr. bremse-hk-time, mindre enn 2/3 av vannforbruket for den nevnte tidligere kjente anordning. Hastigheten av de oppover strømmende gasser mellom deflektoren og tankens sidevegg er mindre enn 152 m/min, hvilket bidrar til å gjøre vann-utblåsningen gjennom ekshaustutløpet til et minimum. Endelig var motorens mottrykk mindre enn 45 cm vannsøyle gjennom arbeidsområdet for vanndybder i vaskeanordningen.

En vaskekjerne med de ovennevnte dimensjoner er også blitt prøvet i en vasketank av fyllingstypen og har gitt tilsvarende resultater. Vaskekjernens evne til. å arbeide effektivt over et såvidt stort område av vanndybde tillater en 50% reduksjon i overflateareal for tanken fra det som var påkrevet for tidligere vaskeanordninger av fyllingstypen, uten å redusere arbeidstiden mellom fyllinger. Følgelig er plass-behovet for vasketanker av fyllingstypen vesentlig redusert. Skvalping og skifting av vann-nivåer inne i tanken på grunn av vekslinger i veibanestigningen er likeledes redusert til det punkt hvor enkle ledéplater blir effektive. Sentrering av vaskekjernen og flottøren i tanken reduserer deres følsom-het for eventuelle gjenværende stigningsvariasjoner.

Den foregående detaljerte beskrivelse og eksemplet illustrerer spesifikke måter på hvilke oppfinnelsen kan. prak-tiseres. Imidlertid er oppfinnelsen ikke slik begrenset. F.eks. er vaskekjernen og ekshaustinnløpsrøret beskrevet som ■. sylindriske, men oppfinnelsen omfatter andre geometriske for-mer på samme måte. På fig. 2 og 6 er den vertikale del av ekshaustrøret, koppen, blanderøret og deflektorskjørtet syl-indre/med parallelle sider. Imidlertid kan også anvendes ikke paral•lv elle konstruk^sjoner. F.eks. kunne blanderøret være et omvendt stumpkjegleformet rør. Foruten deflektorhetten 42 kan anvendes andre organer for separering av medførte vanndråper. Eksempler inkluderer en treghetsseparator eller et sentrifugal-rør og vannfjernende skovler.

Claims (13)

1. Ekshaustgassvasker, karakterisert ved • en vasketank, et ekshaustgassinnløpsrør for å lede varme, skitne ekshaustgasser nedover i tanken til en utløpsåpning, et blanderør som omgir en del av innløpsrøret for å avgrense et blandekammer mellom nevnte rør, idet blanderøret strekker seg over og under et væskenivå i tanken, en deflektor for reversering av gasstrømmen utsendt gjennom nevnte åpning for å avbøye strømmen oppover inn i blandekammeret, idet deflektoren -^inkluderer vegganordninger som strekker seg oppover inn i blandekammeret og i en avstand mellom blanderøret og inn-løpsrøret for å avgrense sugeorganer for å suge opp vaskevæske inn i blandekammeret for å blandes sammen med, kjøle og rense gassene, organer for separering av væsken fra gassene og et ekshaustgassutløp for utblåsning av avkjølte, rensede gasser fra tanken, idet blanderøret har en nedover åpen nedre ende som befinner seg nær bunnen av vasketanken.

2. Vaskeanordning ifølge krav 1 , karakterisert ved at deflektoren har en avstand over bunnen av tanken akkurat tilstrekkelig til å tillate vaskevæske under samme å avkjøle bunnen av tanken, at deflektorveggen ender over,men tett inntil den nedre ende av blanderøret og utløpsåpningen av ekshaustgassens innløpsrør er under den øvre ende av deflektorveggen.

3. Vaskeanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at innløpsrøret, blanderøret og veggorganene er ut-formet for å avgrense en indre innsugnings-gassåpning som omgir ekshauståpningen og en ytre vaskevæskeåpning som omgir den indre åpning slik at vaskevæsken kan suges inn i blandekammeret gjennom hovedsakelig hele den ytre åpning ved hjelp av gasser som strømmer oppover gjennom den indre åpning.

4. Ekshaustgassvasker, karakterisert ved en vasketank som inneholder en mengde vaskevæske, et ekshaust-gassinnløpsrør for føring av varme, skitne ekshaustgasser nedover inn i tanken til en utløpsåpning, et blanderør som omgir en del av innløpsrøret for å avgrense et blandekammer mellom nevnte rør, idet blanderøret strekker seg over og under væskenivået i tanken, en deflektor for reversering av strøm- . men- av gasser som kommmer fra nevnte åpning for å avbøye strømmen oppover og inn i blandekammeret, innsugningsorganer for innsugning av vaskevæske i blandekammeret for sammen-blanding med, kjøling og rensing av de oppover strømmende gasser, organer for separering av væsken fra gassene og et ekshaustgassutløp for tø mming av kjølte, rensede gasser fra tanken, idet organene for separering av væsken fra gassene inkluderer en deflektorhette som omgir ekshaustinnløps-røret over en åpen øvre ende av blanderøret, hvilken hette kan funksjonere for reversering av den oppover rettede strøm av ekshaustgasser og vaskevæske fra blandekammeret for å avbøye nevnte strøm nedover inn i mengden av vaskevæske for å separere væsken fra de kjølte, rensede gasser, idet tanken har en ytre sidevegg i en avstand utenfor deflektorhetten for å avgrense en gjennomgang mellom dem slik at de kjølte rensede gasser kan strømme fritt omkring deflektorhetten til ekshaustgassavløpet.

5. Vaskeanordning ifølge krav 4, karakterisert ved at innløpsrøret, blandekammeret og en ringformet åpning mellom blanderøret og deflektorhetten har progressivt større tverrsnittsareal for å skaffe tilveie ekspan-sjonsorganer for ekspandering av volumet av strømmen av gasser og derved redusere deres hastighet etter hver reversering av strømmen.

6. Ekshaustgassvaskeanordning, karakterisert ved en tank som inneholder en mengde vaskevæske og et ekshaustgassutløp .som kommuniserer med en øvre del av tanken over væskenivået, et blanderør inne i tanken som strekker seg over og under nivået av væsken og er åpent ved både en øvre ende og en nedre ende, et ekshaustgassinnløpsrør som strekker seg inn i tanken og nedover i blanderøret og ender ved en åpen utlø psende, idet veggene av blanderøret har en avstand utenfor innløpsrøret for å avgrense et blandekammer mellom dem, første deflektororganer for reversering av strømmen av gasser som strømmer ut av utløpsenden for å tømme denne strøm oppover inn i blandekammeret, ringformede åpningsorganer avgrenset av den første deflektorinnretning qg en veggdel av blanderøret utenfor nær den oppover rettede gasstrøm, slik at den oppover rettede gasstrøm suger med seg' dråper av vaskevæske inn i strømmen, og andre deflektororganer som tar imot den øvre ende av blanderøret for reversering og ekspandering av den oppover rettede strøm av vaskevæske-gassblanding som kommer ut fra den øvre ende og driver vaskévæskedråper nedover mot overflaten av væskemengden for å separere dråpene fra gassene, idet tanken har en ytre sidevegg i en avstand fra den annen deflektor for å skaffe en gjennomgang mellom dem slik at gassene kan strømme oppover gjennom en nedover rettet sprut av væskedråper og omkring den annen deflektor til nevnte ekshaustgassutløp, idet tverrsnittsarealet av gjennomgangsveggen er dimensjo-nert for ytterligere å ekspandere gassene for å redusere • hastigheten under en hastighet hvorved de ville føre væskedråper oppover til ekshaustgassutløpet.

7. Ekshaustgassvaskeanordning, karakterisert ved .en vasketank som inneholder en mengde ekshaustgass-vaskevæske, et ekshaustgassinnløpsrør som trer inn i vasketanken og har en endedel som fører vertikalt nedover til en avsluttende ekshausttømmeåpning, et avlangt blanderør med åpen ende som omgir endedelen av ekshaustrøret og i en avstand derfra for å avgrense et ringformet blandekammer, en deflektorkopp som opptar tømmeåpningen for reversering av den nedover rettede strøm av gasser som kommer fra nevnte åpning for å avbøye gassene oppover og inn i blandekammeret, idet deflektorkoppen har en sidevegg som strekker seg oppover en kort distanse inn i blandekammeret for å avgrense en ringformet gassåpning som omgir endedelen av inn-løpsrøret og en ringformet vaskevæskeåpning som omgir gassåpningen slik at gassene som strømmer oppover gjennom gassåpningen suger inn vaskevæske i blandekammeret for å blande seg med gassene, og en deflektorhette som inkluderer en nedover forløpende sidevegg som omgir ekshaustinnløpsrøret over den øvre ende av blandekammeret for reversering av den oppover rettede strøm av gass-vaskevæskeblanding som kommer fra blandekammeret for å avbøye denne blanding nedover.mot overflaten av væskemengden for å separere dråper av vaskevæske fra de nå kjølte gasser, og en utløpsåpning for utløp av de nå kjølte gasser fra vasketanken, idet blanderøret og deflektorhetten kan betjenes for progressiv ekspandering av gassene og derved redusere deres hastighet, bg idet vasketanken har en avstand utover fra deflektorhetten slik at.de nå kjølte gasser, kan strømme fritt mellom dem til utløps-åpningen..

8. Vaskeanordning ifølge krav 7, karakterisert ved at tverrsnittsarealet av gassåpningen er mindre enn tverrsnittsarealet av ekshaustutløpsåpningen, at tverrsnittsarealet av blandekammeret er større enn tverrsnittsarealet av gassåpningen og at deflektorhettens sidevegg har en avstand utover fra blanderø ret for å avgrense en ringformet åpning mellom deflektorhetten og blanderøret, hvis tverrsnittsareal er større enn tverrsnittsarealet av blandekammeret, hvorved strømmen av ekshaustgasser først begrenses for å øke gasshastigheten gjennom gassåpningen, og deretter plutselig ekspanderes idet strømmen trer inn i blandekammeret og ytterligere ekspanderes når strømmen reverseres i deflektoren.

9. Vaskeanordning ifølge krav 7, karakterisert ved veggorganer som avgrenser et vaskekammer for å inneholde vaskevæske i en smal mengde som omgir blanderøret, idet veggorganene har en avstand utover fra deflektorhetten tilstrekkelig til å avgrense de kjølte gasser når de strøm-mer mot ekshaustutløpet til en hastighet under den ved hvilken gassene ville søke å føre vaskevæskedråper til utløpet. i

'10. Vaskeanordning ifølge krav 7, karakterisert ved at vasketanken har en vertikal sylindrisk sidevegg for å inneholde en væskemengde med smalt ringformet lite volum som omgir blanderøret, idet deflektorkoppen er anbragt nær bunnen av vasketanken, og vaskeanordningen inkluderer tilberedningsorganer for tilføyelse av væske til tanken for å bibeholde i det minste et minimalt nivå av . væske i tanken, idet tilberedningsorganene inkluderer: en flottør inne i vasketanken med en dreibar aksel som strekker seg gjennom nevnte sidevegg og en ventil utenfor vasketanken for tilførsel av væske til vasketanken som følge av dreining av nevnte aksel for å muliggjøre væskenivået og falle til et minimum i en nedre del av tanken og deretter fylle opp tanken til et maksimalt nivå tilstrekke lig under den laveste utstrekning av deflektorhetten for å redusere til et minimum bevegelsen av væsken ved gassene og dråpene som avbøyes nedover av deflektorhetten.

11. Vaskeanordning ifølge krav 7, karakterisert ved at vasketanken er utvidet i sideretning for å inneholde et tilstrekkelig stort volum av væske til at vaskeren kan benyttes for en utstrakt tidsperiode uten etterfylling, og inkluderer stoppeorganer for å stoppe en motor som genererer nevnte ekshaustgasser når væsken når et minste-nivå, og veggorganer som avgrenser et vaskekammer tilnærmet sentrert i tanken for å inneholde endel av det store volum av væske i en smal mengde som omgir blanderøret, idet stopp-organene inkluderer: en flottør inne i tanken nær blanderøret med en dreibar aksel som strekker seg gjennom en sidevegg i tanken og en ventil utenfor tanken som kan betjenes for.å stoppe motoren som følge av dreining av akselen.

12. Vaskeanordning ifølge krav 8, karakterisert ved at forholdet mellom tverrsnittsareal og forgasser-åpningen og det for blandekammeret er mellom 0,4 og 0,5.

13. Vaskeanordning ifølge krav 8, karakterisert ved at tverrsnittsarealet er progressivt større med forhold på minst 1,5 til 1.