DE10154533A1

DE10154533A1 - Filters to neutralize harmful gases and reduce particles

Info

Publication number: DE10154533A1
Application number: DE2001154533
Authority: DE
Inventors: Arancibia Eduardo Enrique Romo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2003-05-28
Also published as: FR2831832A1

Abstract

Ein Filter zur Neutralisierung schädlicher Gase und zur Verringerung von Partikeln für eine Schadstoffquelle umfaßt einen zylindrischen Behälter (26) mit einem Einlaß und einem Auslaß, eine Turbine (4), die in dem Behälter einlaßseitig angeordnet ist, eine Gruppe von Lochscheiben (9, 10), die in einem mittleren Abschnitt des Behälters (26) angeordnet und über eine Welle (7) mit der Turbine (4) drehfest gekoppelt sind, ein Automatikventil zur Zufuhr von Waschmittel in den mittleren Behälterabschnitt und zur Längsachse der Welle (7) geneigte Profile (17) und ein Bett mit Reinigungspartikeln (18) in einem auslaßseitigen Abschnitt des Behälters (26). Die Turbine (4) ist durch den Abgasstrom der Schadstoffquelle angetrieben. Die Drehbewegung der Turbine (4) wird auf die Lochscheiben (9, 10) übertragen, welche das Waschmittel zerstäuben, mit einem schadstoffbelasteten Medium mischen und dabei ein Ausflocken, chemische Reaktionen und eine Abscheidung bewirken.A filter for neutralizing harmful gases and for reducing particles for a pollutant source comprises a cylindrical container (26) with an inlet and an outlet, a turbine (4), which is arranged in the container on the inlet side, a group of perforated disks (9, 10 ), which are arranged in a central section of the container (26) and are non-rotatably coupled to the turbine (4) via a shaft (7), an automatic valve for supplying detergent into the central container section and profiles inclined to the longitudinal axis of the shaft (7) (17) and a bed with cleaning particles (18) in an outlet-side section of the container (26). The turbine (4) is driven by the exhaust gas flow from the pollutant source. The rotary movement of the turbine (4) is transmitted to the perforated disks (9, 10), which atomize the detergent, mix it with a polluted medium and thereby cause flocculation, chemical reactions and separation.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Filter zur Neutralisierung schädlicher Gase und zur Verringerung von Partikeln für eine die Atmosphäre verschmutzende Schadstoffquelle. The invention relates to a filter for neutralizing harmful gases and Reduction of particles for a pollutant source polluting the atmosphere.

Filter und Filtersysteme für Schadstoffquellen, insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Katalysatoren mit metallischen Platten (katalytische Filter), deren Funktion darin besteht, die Rückstände einer unvollständigen Verbrennung zu vermindern, besitzen eine beschränkte Lebensdauer, sind nicht zu regenerieren, verursachen übelriechende Gerüche und reduzieren die schädlichen Gase (CO, CO₂, etc.) nicht ausreichend. Filters and filter systems for pollutant sources, especially for internal combustion engines of motor vehicles, such as catalytic converters with metallic plates (catalytic filters), whose function is to reduce the residues of incomplete combustion, have a limited service life, cannot be regenerated, cause malodorous odors and do not reduce the harmful gases (CO, CO ₂ , etc.) sufficiently.

Trockenfilter, wie beispielsweise Filter mit metallischem Partikelmaterial halten feine Abgaspartikel nicht zurück und verändern die Gasanteile in dem Verbrennungsgas nicht. Dry filters, such as filters with metallic particle material, keep fine Exhaust particles do not return and do not change the gas proportions in the combustion gas.

Systeme, welche eine Verringerung der die Atmosphäre beeinträchtigenden Schadstoffe ermöglichen, wie beispielsweise Anlagen mit künstlichem Niederschlag, die durch elektrische Energie oder sonstige Energiequellen angetrieben werden, sind in der Regel stationär, benötigen große Aufstellflächen und verursachen hohe Betriebskosten, ohne die Ursache für die Schadstoffe wirklich zu beseitigen. Systems that reduce pollutants affecting the atmosphere enable, for example, systems with artificial precipitation caused by electrical Energy or other energy sources are usually stationary, need large footprints and cause high operating costs without being the cause of the Really eliminate pollutants.

Lediglich der natürliche Niederschlag ist geeignet, die Verschmutzung der Atmosphäre effizient zu bekämpfen, indem dieser die Partikel aufnimmt und die schädlichen Gase auflöst. Der natürliche Niederschlag ist jedoch nicht technischer Herkunft, d. h. nicht gezielt technisch einsetzbar. Er wirkt überdies nicht speziell auf ein schadstoffbelastetes Medium, sondern unspezifisch auf die gesamte schadstoffbelastete Atmosphäre ein. Only natural precipitation is suitable, and pollution of the atmosphere is efficient to fight by absorbing the particles and dissolving the harmful gases. The However, natural precipitation is not of technical origin. H. not specifically technical used. Moreover, it does not act specifically on a polluted medium, but rather unspecifically to the entire polluted atmosphere.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verschmutzung der Atmosphäre und die Bildung von Smog zu vermeiden. The invention has for its object the pollution of the atmosphere and education to avoid smog.

Diese Aufgabe wird durch einen Filter mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. This object is achieved by a filter with the features of claim 1.

Die Erfindung bekämpft das Problem der Umweltverschmutzung durch ein Waschen der verunreinigten Medien bzw. Gase mit einer hydrochemischen Lösung, welche die Partikel zurückhält und mit CO, CO₂ und anderen Gasen reagiert. Sie wird vorzugsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Bei der schadstoffbelasteten Luft wird ein Reinheitsniveau erreicht, das einer nahezu vollständigen Reinigung entspricht. Das erfindungsgemäße Turbo-System arbeitet mit der Strömungsenergie des Abgases, d. h. ohne eigenen dauerhaften Hilfsantrieb. Der Abgasstrom treibt eine Turbine an, die fest mit einer Welle verbunden ist, welche die Bewegungsorgane eines Flüssigkeits-Gaswäschers aktiviert. The invention combats the problem of environmental pollution by washing the contaminated media or gases with a hydrochemical solution which retains the particles and reacts with CO, CO ₂ and other gases. It is preferably used in motor vehicles. A level of purity is achieved for the polluted air, which corresponds to an almost complete cleaning. The turbo system according to the invention works with the flow energy of the exhaust gas, ie without its own permanent auxiliary drive. The exhaust gas stream drives a turbine that is firmly connected to a shaft that activates the movement elements of a liquid gas scrubber.

Die Wirkung der perforierten Bewegungsorgane, welche das Waschmittel, z. B. eine wässrige Lösung anheben und zerstäuben, erlaubt es, einen üblicherweise am Fahrzeug vorhandenen Schalldämpfer wegzulassen bzw. durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, d. h. den Filter zu ersetzen. Im Betrieb werden von dem Filter geringe Mengen von Wasserdampf abgegeben. The effect of the perforated movement organs, which the detergent, e.g. B. an aqueous Lifting and atomizing the solution allows one that is usually present on the vehicle Omit silencer or by the device according to the invention, d. H. the filter too replace. During operation, the filter emits small amounts of water vapor.

Die Erfindung läßt sich überall dort einsetzen, wo eine Verminderung oder Eliminierung der schädlichen Gase und sowohl feiner als auch grober Partikel im Zusammenhang mit Schadstoffen erzeugenden Maschinen und Anlagen aller Art in Verbrennungsrückständen angestrebt wird. Beispielhaft werden hier Verbrennungskraftmaschinen, Industrieverbrennungsanlagen und Gebäudeheizungen genannt. Die Verbrennungsrückstände stammen aus beliebigen gasförmigen, flüssigen oder festen Brennstoffen, wie beispielsweise aus Benzin, Petroleum, Kerosin, Ölen, Kohle, Holz sowie anderen mineralischen Brennstoffen und Erzeugnissen aus industrieller Verarbeitung. The invention can be used wherever there is a reduction or elimination of the harmful gases and both fine and coarse particles related to Machines and plants of all kinds producing pollutants in combustion residues is sought. Internal combustion engines, Industrial incinerators and building heating systems. The combustion residues come from any gaseous, liquid or solid fuel, such as Petrol, petroleum, kerosene, oils, coal, wood and other mineral fuels and Industrial processing products.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben. Further advantageous refinements of the invention are specified in the patent claims.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in: The invention is illustrated below with the aid of one in the drawing Embodiment explained in more detail. The drawing shows in:

Fig. 1 eine räumliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels für einen Filter nach der Erfindung, Fig. 1 is a perspective view of an embodiment of a filter according to the invention,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Filters, Fig. 2 is a side view of the filter,

Fig. 3 eine Ansicht von oben auf den Filter, Fig. 3 is a top view of the filter,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Filter, Fig. 4 shows a longitudinal section through the filter,

Fig. 5 (a) eine Ansicht auf ein Bewegungsorgan des Filters in Form einer Lochscheibe und (b) eine Seitenansicht der Lochscheibe, Fig. 5 (a) is a view of a moving organ of the filter in the form of a perforated disk, and (b) a side view of the perforated disc,

Fig. 6 (a) eine Ansicht auf ein weiteres Bewegungsorgan des Filters in Form einer Lochscheibe und (b) eine Seitenansicht der Lochscheibe, Fig. 6 (a) is a view of a further movement of the filter element in the form of a perforated disk, and (b) a side view of the perforated disc,

Fig. 7 eine Ansicht auf eine Platte in einer Entspannungskammer des Filters, Fig. 7 is a view of a plate in an expansion chamber of the filter,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch einen separaten Waschmitteltank, und in Fig. 8 is a longitudinal section through a separate detergent tank, and in

Fig. 9 einen Querschnitt durch den Waschmitteltank. Fig. 9 shows a cross section through the detergent tank.

Das in den Fig. 1 bis 9 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen Abgasreinigungsfilter für ein Kraftfahrzeug. Der Filter nutzt den an einer elycoidalen Turbine 4 anliegenden Gasdruck der Motorabgase. Die Turbine 4 ist in einem eingangseitigen Abschnitt eines zylindrischen Behälters 26 so dicht aufgenommen, daß keine potentiellen Faktoren wie Gase und Reinigungsflüssigkeiten verloren gehen und nur in der vorgesehenen und normalen Richtung strömen. The embodiment shown in FIGS. 1 to 9 shows an exhaust gas purification filter for a motor vehicle. The filter uses the gas pressure of the engine exhaust gases applied to an elycoidal turbine 4 . The turbine 4 is so closely received in an inlet section of a cylindrical container 26 that no potential factors such as gases and cleaning liquids are lost and only flow in the intended and normal direction.

Die Turbine 4 ist an einer vorzugsweise einteiligen Welle 7 befestigt, die sich durch eine perforierte Halteplatte 6 erstreckt. Die Welle 7 ist an zwei Stellen in Lagern 5 abgestützt, wobei eines der Lager 5 zentral an der perforierten Halteplatte 6 sitzt. An den Turbinenabschnitt schließt auf der anderen Seite der perforierten Halteplatte 6 ein mittlerer Behälterabschnitt an, in dem sich mehrere kreisförmige Lochscheiben 9 und 10 befinden. Die Halteplatte 6 ist mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen (Perforation) versehen, die einen guten Gasübertritt ermöglichen. The turbine 4 is attached to a preferably one-piece shaft 7 , which extends through a perforated holding plate 6 . The shaft 7 is supported at two points in bearings 5 , one of the bearings 5 being centrally located on the perforated holding plate 6 . On the other side of the perforated holding plate 6, the turbine section is adjoined by a central container section in which several circular perforated disks 9 and 10 are located. The holding plate 6 is provided with a large number of through openings (perforation) which enable good gas transfer.

Die Lochscheiben 9 und 10, die jeweils eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen (Perforation) aufweisen, sind über die Welle 7 drehfest mit der Turbine 4 gekoppelt. Sie verursachen infolge ihrer Drehung Turbulenzen in der Gasströmung sowie eine Zerstäubung eines Waschmittels, um ein Ausflocken des durch den mittleren Behälterabschnitt geleiteten Gases und des mit öligen Rückständen und nicht verbrannten Brennstoffen beladenen Wassers zu erzielen. The perforated disks 9 and 10 , each having a plurality of through openings (perforation), are coupled to the turbine 4 in a rotationally fixed manner via the shaft 7 . As a result of their rotation, they cause turbulence in the gas flow and atomization of a detergent in order to flocculate the gas passed through the central container section and the water laden with oily residues and unburned fuels.

Aus einem Waschmittelvorratstank 23 strömt das Waschmittel, beispielsweise eine wässrige Calziumoxidlösung über eine Kunststoffleitung 13 durch sein Gewicht zu einem automatischen Zufuhrventil 8, das einen Schwimmer und eine von diesem betätigte Verschlußnadel aufweist. Diese sind derart angeordnet und ausgebildet, um das gerade benötigte Waschmittelvolumen dem Waschvorgang zuzuführen bzw. zu dosieren. From a detergent storage tank 23 , the detergent, for example an aqueous calcium oxide solution, flows through a plastic line 13 through its weight to an automatic feed valve 8 , which has a float and a locking needle actuated by it. These are arranged and designed in such a way that the volume of detergent currently required is fed to the washing process or metered.

Unmittelbar auf den mittleren Behälterabschnitt folgt eine weitere perforierte Halteplatte 14 mit einem zentralen Lager 5 für die Welle 7, welche mit den bereits erwähnten perforierten Lochscheiben 9 und 10 und der Turbine 4 gekoppelt ist, um zu einer ausgangsseitigen Entspannungskammer, d. h. einem ausgangsseitigen Behälterabschnitt überzuleiten. Die weitere Halteplatte 14 weist eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen (Perforation) für eine gute Gaszirkulation zu der Entspannungskammer und für das weiter unten erläuterte Spülen des Filters auf. In der sich vergrößernden Kammer befindet sich eine Gruppe aus angewinkelten Profilen 17, die zu der Längsachse der Welle 7 geneigt sind und zusammen mit einem schwammartigen Bett aus rostfreien Eisenpartikeln 18 die Rückstände des Waschvorgangs auffangen, um die Anteile mit der größten Dichte in einen Absetztank 11 auszuscheiden. Zur Führung bzw. Abstützung der angewinkelten Profile 17 dienen Platten 16 mit einer quadratischen Zentralöffnung. Die angewinkelten Profile 17 sind vorzugsweise an einem Behälterdeckel 27 vorgesehen. Immediately on the middle container section is another perforated holding plate 14 with a central bearing 5 for the shaft 7 , which is coupled to the perforated perforated disks 9 and 10 and the turbine 4 already mentioned, in order to transfer to an outlet-side expansion chamber, ie an outlet-side container section. The further holding plate 14 has a plurality of through openings (perforation) for good gas circulation to the relaxation chamber and for flushing the filter explained below. In the enlarging chamber there is a group of angled profiles 17 which are inclined to the longitudinal axis of the shaft 7 and together with a sponge-like bed made of rustproof iron particles 18 collect the residues of the washing process in order to transfer the portions with the greatest density into a settling tank 11 excrete. Plates 16 with a square central opening serve to guide or support the angled profiles 17 . The angled profiles 17 are preferably provided on a container lid 27 .

Der Absetztank 11 steht mit dem kreisförmigen bzw. zylindrischen Behälter 26 über Öffnungen an diesem in Verbindung. Über einen Schlauch oder ein Rohr ist der Absetztank 11 mit einem Absperrventil 12 verbunden, das als Spülventil dient und das es ermöglicht, die Rückstände jedesmal dann abzuziehen, wenn der Waschmittelvorrat aufgebraucht ist. The settling tank 11 communicates with the circular or cylindrical container 26 via openings thereon. The settling tank 11 is connected via a hose or a pipe to a shut-off valve 12 which serves as a flushing valve and which makes it possible to remove the residues each time the detergent supply is used up.

Zum Waschen der Elemente der Trommel, des Gasfilters und des Partikelmaterials 18 ist ein Anschraubstutzen vorgesehen, der einen Anschluß an eine Wasserzufuhr, z. B. das Trinkwassernetz ermöglicht. Dazu wird das Absperrventil 12 geöffnet. Außerdem wird ein Startmotor 2 und/oder der Fahrzeugmotor betätigt, um den Filter zu spülen. Der Startmotor 2 ist ein elektrischer Hilfsmotor, der vor allem bei niedrigen Temperaturen den Betriebsbeginn des Filters unterstützen kann, indem dieser die Welle 7 in Drehung versetzt. Weiterhin zeigen die Figuren einen Anschlußstutzen 1 für die Zufuhr von Motorabgasen zu dem Filter und einen Schraubentrieb 3 zur Übertragung der Drehbewegung des Startmotors 2 an die Systemwelle 7. For washing the elements of the drum, the gas filter and the particulate material 18 , a screw connection is provided, which has a connection to a water supply, for. B. enables the drinking water network. For this purpose, the shut-off valve 12 is opened. In addition, a starter motor 2 and / or the vehicle engine is actuated to rinse the filter. The start motor 2 is an electrical auxiliary motor, which can support the start of operation of the filter, especially at low temperatures, by rotating the shaft 7 . Furthermore, the figures show a connecting piece 1 for the supply of engine exhaust gases to the filter and a screw drive 3 for transmitting the rotary movement of the starting motor 2 to the system shaft 7 .

Eine Füllstandmeßvorrichtung 15 in dem Entspannungsabschnitt dient zum Messen der Waschrückstände mit Hilfe eines Schwimmers und eines Anzeigestabs. Über ein Thermometer 24 läßt sich die Prozeßtemperatur kontrollieren. A level measuring device 15 in the relaxation section serves to measure the washing residues with the aid of a float and an indicator rod. The process temperature can be checked via a thermometer 24 .

Der Ausstoß des gereinigten Gases erfolgt über einen Auslaßstutzen 19, eine Gaspuffertrommel 20 und ein End-Auslaßrohr 21. The cleaned gas is ejected via an outlet connection 19 , a gas buffer drum 20 and an end outlet pipe 21 .

Die Größenverhältnisse des Ausführungsbeispiels hängen von dem jeweiligen Anwendungszweck ab. Sie variieren unter anderem mit der jeweiligen Schadstoffquelle, beispielsweise einem Lastkraftwagen, einem Minibus oder einem Pkw, um z. B. Grenzwerte für unterschiedliche Fahrzeugklassen einzuhalten, und weiterhin mit der Anzahl der Zylinder des jeweiligen Motors. The size ratios of the exemplary embodiment depend on the respective Application purpose. They vary among other things with the respective pollutant source, for example, a truck, a minibus, or a car, e.g. B. Limits for comply with different vehicle classes, and continue with the number of cylinders of the respective engine.

Zur besseren Anpassung der Abgastemperatur an die Umgebungstemperatur kann dem Filter ein Gaskühler vorgeschaltet werden. Der Filter kann einzelnen betrieben werden. Möglich ist auch die Verwendung mehrerer Filter in Parallelschaltung oder in Reihenschaltung. Der Filter ist aus unterschiedlichen metallischen Materialien und/oder synthetischen Kunststoffen herstellbar. The filter can be used to better adapt the exhaust gas temperature to the ambient temperature Gas cooler are connected upstream. The filter can be operated individually. It is also possible the use of several filters in parallel or in series. The filter is off different metallic materials and / or synthetic plastics can be produced.

Der erfindungsgemäße Filter ermöglicht die Verminderung von Schadstoffen und Partikeln in Abgasen aus Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, und aus Verbrennungsanlagen. Im Betrieb wird für den Reinigungsvorgang allein Strömungsenergie des Abgases genutzt, um eine Zerstäubung der Waschflüssigkeit und eine Durchmischung mit dem Abgas zu bewirken. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Anschlußstutzen
2 elektrischer Hilfsmotor
3 Schraubentrieb
4 Turbine
5 Lager
6 Halteplatte
7 Welle
8 automatisches Zuführventil
9 Lochscheibe
10 Lochscheibe
11 Absetztank
12 Sperrventil
13 Zufuhrschlauch
14 weitere Halteplatte
15 Füllstandmeßvorrichtung
16 Platte
17 angewinkeltes Profil
18 metallische Partikel
19 Auslaßstutzen
20 Gaspuffertrommel
21 Auslaßrohr
23 Waschmittelbehälter
24 Thermometer
25 Behälterverschluß
26 zylindrischer Behälter
The filter according to the invention enables the reduction of pollutants and particles in exhaust gases from internal combustion engines, in particular from motor vehicles, and from incineration plants. In operation, only flow energy of the exhaust gas is used for the cleaning process in order to atomize the washing liquid and to mix it with the exhaust gas. REFERENCE SIGN LIST 1 connecting piece
2 electric auxiliary motor
3 screw drives
4 turbine
5 bearings
6 holding plate
7 wave
8 automatic feed valve
9 perforated disc
10 perforated disc
11 settling tank
12 shut-off valve
13 supply hose
14 more holding plates
15 level measuring device
16 plate
17 angled profile
18 metallic particles
19 outlet connection
20 gas buffer drum
21 outlet pipe
23 detergent dispenser
24 thermometers
25 container closure
26 cylindrical container

Claims

1. A filter for neutralizing harmful gases and reducing particles for an atmosphere polluting source comprising:
a cylindrical container ( 26 ) with an inlet and an outlet,
a turbine ( 4 ) which is arranged in the container on the inlet side,
a group of perforated disks ( 9 , 10 ) which are arranged in a central section of the container ( 26 ) and are non-rotatably coupled to the turbine ( 4 ) via a shaft ( 7 ),
an automatic valve for supplying detergent into the central container section and profiles ( 17 ) inclined to the longitudinal axis of the shaft ( 7 ) and a bed with cleaning particles ( 18 ) in an outlet-side section of the container ( 26 ),
in which the turbine ( 4 ) is driven by the exhaust gas flow from the pollutant source, the rotational movement of the turbine ( 4 ) is transmitted to the perforated disks ( 9 , 10 ), and the perforated disks atomize the detergent and mix with a pollutant-laden medium to be cleaned and thereby Flocculation, chemical reactions and separation.

2. Filter according to claim 1, characterized in that the movable elements by the gas flow are driven.

3. Filter according to one of claims 1 or 2, characterized in that its movable elements are driven by a flexible shaft, which with a Output member of an internal combustion engine is coupled.

4. Filter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the movable elements are driven by an electric motor ( 2 ), and that an electronic control device for controlling the electric motor ( 2 ) is provided as a function of sensor signals.

5. Filter according to one of claims 1 to 4, characterized in that the system in works synchronously with the flow rate of the medium to be cleaned.

6. Filter according to one of claims 1 to 5, characterized in that the valves ( 12 ) and / or sensors are designed mechanically and / or electrically.

7. Filter according to one of claims 1 to 6, characterized in that this with the Pollutant source can be transported and connected in parallel or in series additional filters can be used.

8. Filter according to one of claims 1 to 7, characterized in that it is Rinsing is regenerable.

9. Filter according to one of claims 1 to 8, characterized in that the to be cleaned Medium, especially exhaust gas, passed through a dryer or radiator in front of the filter is.

10. Filter according to one of claims 1 to 9, characterized in that the detergent is an aqueous calcium oxide solution which has 30 grams of non-extinguished lime per 20 liters of water, and additives dependent on the pollutant composition for chemical reactions with CO, CO ₂ and other gases and harmful salts to prevent the formation of calcium hydroxide beyond a certain limit.

11. Filter according to one of claims 1 to 10, characterized in that the turbine ( 4 ) is of elycoidal or straight or longitudinal or transverse design.