DE3732552A1 - Vorrichtung zum entfernen von festkoerperpartikeln, insbesondere russteilchen, aus dem abgas von brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen von Festkörperpartikeln, insbesondere Rußteilchen, aus dem Abgas von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Dieselbrennkraftmaschinen, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Solche Vorrichtungen müssen in Größe und Volumen der Motorleistung angepaßt werden, da mit größerer Motorleistung auch eine größere Abgasmenge pro Zeiteinheit anfällt, die gereinigt werden muß. Dabei wird eine möglichst kompakte Bauweise bei geringem Druckverlust angestrebt.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-OS 35 00 373) weist der Elektrofilter, auch elektrostatische Rußweiche genannt, zwei parallel zueinander verlaufende Filterröhren, sog. Agglomeratoren auf. Der Fliehkraftabscheider ist in Achsrichtung unmittelbar hinter dem Elektrofilter angeordnet und besteht aus insgesamt acht Axialzyklonen. Jeweils vier der parallel zueinander ausgerichteten Axialzyklone stehen mit einer Filterröhre über eine stirnseitige Axialöffnung in Verbindung. An dem von den Axialöffnungen abgekehrten Ende der Axialzyklone sind in zwei Querschnittsebenen die ersten und zweiten Auslässe angeordnet, wobei die ersten Auslässe zur Abführung des partikelgereinigten Abgashauptstroms als axial verlaufende zentrale Tauchrohre ausgebildet sind, die einerseits in das Zykloninnere und andererseits in den einen Sammelraum hineinragen, und die zweiten Auslässe zur Abführung des partikelangereicherten Abgasnebenstroms als Rußaustrittsöffnungen ausgebildet sind, die im anderen Sammelraum münden. Die Axialzyklone sind zusammen mit den beiden Filterröhren in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Zur Erzeugung einer schraubenförmigen Strömungsrichtung des aus den Filterröhren axial in die Axialzyklone einströmenden Abgases ist unmittelbar hinter den Axialöffnungen jeweils ein Luftleitkörper in Form eines Prallbleches oder eines Leitflügels angeordnet.

Bei einer solchen Vorrichtung ist die Anzahl der unterbringbaren Zyklone beschränkt und durch den Durchmesser der Filterröhren bestimmt. Sie kann bei erhöhtem Abgasanfall nicht beliebig vergrößert werden, ohne zugleich den Durchmesser der Filterröhren und den des Gesamtgehäuses zu vergrößern. Das Verhältnis von Länge zum Durchmesser der Vorrichtung ist relativ groß und damit fertigungstechnisch ungünstig. Der Einbau, der an Isolatoren aufgehängten Mittelelektrode mit Sprühscheiben im Innern der Filterröhren zur Erzeugung des elektrostatischen Feldes ist wegen der schlechten Zugänglichkeit der von den Axialzyklonen abgedeckten Stirnseiten der Filterröhren relativ schwierig.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, bei kompakter Bauweise eine Baureihe zu ermöglichen, die ohne konstruktive Änderungen allen Motorleistungen gerecht wird. Durch die Anordnung der Zyklone um die mindestens eine zentrale Filterröhre herum, kann eine große Anzahl von Zyklonen pro Gruppe untergebracht werden. Zudem kann durch die Aufteilung der Zyklone auf zwei Gruppen, die im Axialabstand voneinander um den Umfang der Filterröhre herum angeordnet sind, die Anzahl der unterbringbaren Zyklone noch verdoppelt werden. Das Verhältnis von Länge zum Durchmesser der Vorrichtung wird wesentlich kleiner und damit fertigungstechnisch günstiger.

Durch die Verwendung von Tangentialzyklonen, anstelle der bekannten Axialzyklone, wird zum einen die Partikelabscheidung verbessert und zum anderen diejenige axiale Baulänge eingespart, die bei den Axialzyklonen wegen der erforderlichen Luftleitkörper vorhanden sein muß. Die Zyklone sitzen unmittelbar an der Filterröhre, und ein längerer Zuführkanal ist überflüssig. Beide Stirnseiten der Filterröhre sind frei zugänglich, so daß die Montage der Mittelelektrode mit Sprühscheiben wesentlich erleichert wird.

Die Anpassung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an unterschiedliche Motorleistung kann durch Variation von Durchmesser und Länge der Filterröhren und der Zyklone, durch Weglassen oder Hinzufügen einzelner Zyklone oder einer ganzen Gruppe von Zyklonen oder durch eine oder zwei Filterröhren in paralleler oder fluchtender Anordnung in einfacher Weise erzielt werden.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.

Durch das Vorsehen eines Leitbleches an jedem Zykloneinlaß wird die Drehströmung des Abgasstromes in den Tangentialzyklonen verbessert.

Durch Vorsehen eines den Elektrofilter mit Radialabstand umgebenden Gehäusemantels entsteht zwischen Elektrofilter und Gehäusemantel ein Ringraum, in dem die Tangentialzyklone untergebracht und in konstruktiv einfacher Weise mit Elektrofilter und Gehäusemantel verbunden werden können. Durch radial sich erstreckende Querwände kann zum einen die stirnseitige Abdeckung der Zyklone bewirkt werden und zum anderen zugleich in einfacher Weise die stirnseitigen Sammelräume für den Abgashaupt- und -nebenstrom realisiert werden. Um einen Kurzschluß zwischen dem Ausgang der Filterröhre und den Sammelräumen zu vermeiden, ist der hohlzylindrische Gehäuseabschnitt der Zyklone im Bereich des Abgas-Einlasses mit der Rohrwand der mindestens einen Filterröhre gasdicht verbunden, z.B. verschweißt.

Will man eine solche zusätzliche Schweißung vermeiden, so ist nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zwischen Gehäusemantel und der mindestens einen Filterröhre ein als Trennwand fungierendes Querschott vorzusehen, das Axialöffnungen aufweist, durch welche jeweils der hohlkegelstumpfförmige Gehäuseabschnitt der Axialzyklone mit einem Teil seiner Längserstreckung, die Axialöffnung abdichtend, hindurchgesteckt wird. Das Querschott begrenzt dabei unmittelbar den einen Sammelraum.

Durch das Vorsehen von zwei Gruppen von Tangentialzyklonen, die im Axialabstand voneinander angeordnet sind, und durch das Zusammenfassen der auf einander zugekehrten Seiten der Zyklone der verschiedenen Gruppen liegenden Sammelräume zu einer gemeinsamen Ringkammer mit einem Entsorgungsstutzen, wird eine kompakte Ausführung der Vorrichtung für hohe Motorleistung geschaffen. Dabei kann die gemeinsame Ringkammer entweder den Rußsammler oder den Abgassammler für den gereinigten Abgashauptstrom bilden.

Durch axiale Überlappung der verschiedenen Gruppen zugehörigen Tangentialzyklone gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird dabei eine extrem geringe axiale Baulänge der Vorrichtung erzielt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht der Elektrofilter aus zwei endseitig geschlossenen Filterröhren, die mit fluchtenden Röhrenachsen im Axialabstand voneinander angeordnet sind. Jede Filterröhre trägt nahe ihrem von den Radialöffnungen zu den Tangentialzyklonen abgekehrten Ende einen Einlaßstutzen zum Zuführen von Abgas mit vorzugsweise tangentialer Einströmrichtung. Bei dieser konstruktiven Gestaltung bleibt durch die getrennte Abgaszuführung zu den beiden Filterröhren die bei vielen Nutzkraftwagen-Motoren übliche zweiflutige Abgasführung erhalten, so daß die Notwendigkeit einer vorherigen Zusammenfassung mit Druckverlust entfällt. Zudem bietet sich die Möglichkeit einer zentralen Zusammenfassung des gereinigten Abgashauptstromes, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die zwischen den beiden Zyklongruppen liegende gemeinsame Ringkammer die Abgassammelkammer bildet. Dabei wird gleichzeitig eine verlängerte Agglomerationsstrecke in den Filterröhren erreicht. Zwar sind Rußleitungen für den Abgasnebenstrom zweifach vorhanden, doch sind diese im Durchmesser wesentlich geringer zu dimensionieren, was bei beengten Einbauverhältnissen durchaus Vorteile haben kann.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Vorrichtung zum Entfernen von Festkörperpartikeln aus dem Abgas von Brennkraftmaschinen gemäß Schnittführung I-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Schnitt der Vorrichtung gemäß Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine gleiche Darstellung wie in Fig. 2 der Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 und 5 jeweils einen Längsschnitt der Vorrichtung gemäß einem dritten und vierten Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 5,

Fig. 7 einen Längsschnitt der Vorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die schematisch in Fig. 1 im Längsschnitt und in Fig. 2 im Querschnitt dargestellte Vorrichtung zum Entfernen von Festkörperpartikeln, insbesondere von Rußteilchen, aus dem Abgas einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, besteht aus einem Elektrofilter 10, auch elektrostatische Rußweiche genannt, und einem diesen nachgeschalteten Fliehkraftabscheider 11. Der Elektrofilter 10 weist in bekannter Weise eine Filterröhre 12, einen sog. Agglomerator oder Koagulator auf, die aus einem mit dem positiven Pol einer Hochspannungsquelle 13 verbundenen Abscheiderohr 14 und einer mit dem negativen Pol der Hochspannungsquelle 13 verbundenen Mittelelektrode 15 mit Sprühscheiben 16 besteht. Die Mittelelektrode 15 ist im Abscheiderohr 14 mittels zweier stirnseitiger Isolatoren 17, 18 isoliert gehalten.

Die Filterröhre 12 ist von einem Gehäusemantel 19 mit Radialabstand umgeben, so daß sich zwischen der Außenwand der Filterröhre 12 und der Innenwand des Gehäusemantels 19 ein im Querschnitt ringförmiger Hohlraum 20 bildet. In diesem Hohlraum 20 ist insgesamt der Fliehkraftabscheider 11 untergebracht, der aus einer Mehrzahl von sog. Zyklonen 21 besteht, die in zwei einen Axialabstand voneinander aufweisenden Zyklongruppen, sog. Multiklonen, im Hohlraum 20 unmittelbar aneinanderstoßend angeordnet sind und so den Umfang der Filterröhre 12 umschließen. Jedes Zyklon 21 hat in bekannter Weise ein Gehäuse 22 mit einem hohlzylindrischen Gehäuseabschnitt 23 und einem sich daran unmittelbar anschließenden, zum freien Stirnende hin sich verjüngenden hohlkegelstumpfförmigen Gehäuseabschnitt 24. Durch zwei sich radial erstreckende Querwände 25, 26 sind die hohlzylindrischen Gehäuseabschnitte 23 der Zyklongehäuse 22 auf dem von dem hohlkegelstumpfförmigen Gehäuseabschnitt 24 abgekehrten Stirnende verschlossen. In dem hohlzylindrischen Gehäuseabschnitt 23 mündet einerseits ein Einlaß 27, über den jedes Zyklon 21 mit der Filterröhre 12 verbunden ist, und andererseits ein Auslaß 28 für einen partikelgereinigten Abgashauptstrom. Der Auslaß 28 ist als zentral angeordnetes Tauchrohr 29 ausgebildet, das die Querwand 25 bzw. 26 durchstößt und einerseits in den hohlzylindrischen Gehäuseabschnitt 23 des Zyklongehäuses 22 und andererseits in einen ringförmigen Sammelraum 30 bzw. 31 hineinragt, der einerseits von der Querwand 25 bzw. 26 und andererseits von einem den Gehäusemantel 19 stirnseitig abschließenden Deckel 32 bzw. 33 begrenzt wird. In den Sammelräumen 30, 31 werden die über die Tauchrohre 29 aus den Zyklonen 21 als Kernströmung austretenden weitgehend partikelfreien Abgase zu einem Abgashauptstrom zusammengefaßt, der über Abgasentsorgungsstutzen 34 bzw. 35 dem Auspuff der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Die durchmesserkleinere lichte Öffnung des hohlkegelstumpfförmigen Gehäuseabschnitts 24 eines jeden Zyklongehäuses 22 bildet einen zweiten Auslaß 36 für die an den Wänden nach unten wandernden Partikel oder Rußteilchen, die zusammen mit Restabgasen zu einem gegenüber dem Abgashauptstrom wesentlich kleineren, partikelangereicherten Abgasnebenstrom zusammengefaßt werden. Die Zusammenfassung erfolgt in einer gemeinsamen Ringkammer 37, in welcher die zweiten Auslässe 36 aller Zyklone 21 münden und aus welcher der partikelbeladende Abgasnebenstrom über einen radialen Rußentsorgungsstutzen 38 einer nicht dargestellten Rußentsorgungsvorrichtung zugeführt wird. Die Ringkammer 37 wird innerhalb des Hohlraums 20 von den Gehäusewänden der hohlkegelstumpfförmigen Gehäuseabschnitte 24 der Zyklongehäuse 22 begrenzt. Hierzu ist es erforderlich, daß die Zyklongehäuse 22 einerseits mit dem Gehäusemantel 19 und andererseits mit dem Abscheiderohr 14 der Filterröhre 12 gasdicht verbunden sind, z.B. durch Verschweißen, damit kein Kurzschluß zwischen dem Einlaß 27 der Zyklone 21 und der Ringkammer 37 entsteht. Als Alternative hierzu ist es auch möglich, die Ringkammer 37 durch zwei in Fig. 1 strichliniert eingezeichnete Trennwände oder Querschotte 39 bzw. 40 zu begrenzen, die gasdicht mit der Innenwand des Gehäusemantels 19 verbunden sind. Jedes Querschott 39, 40 trägt eine der Anzahl der Zyklonen 21 entsprechende Zahl von Axialöffnungen 41, durch welche jeweils der hohlkelgelstumpfförmige Gehäuseabschnitt 24 eines Zyklongehäuses 22 mit einem Teil seiner Längserstreckung abdichtend hindurchragt. Die Zyklone 21 werden damit einerseits in den Querschotten 39, 40 und andererseits mit ihrem hohlzylindrischen Gehäuseabschnitt 23 zwischen Gehäusemantel 19 und Abscheiderohr 14 der Filterröhre 12 gehalten. Die Montage der Zyklone 21 vereinfacht sich, da sie lediglich gesteckt werden müssen und auf eine Verschweißung des hohlzylindrischen Gehäuseabschnittes 23 an Abscheiderohr 14 und Gehäusemantel 19 verzichtet werden kann.

Wie insbesondere aus Fig. 2 zu erkennen ist, münden die Zykloneinlässe 27 tangential im Zykloninnern und überdecken jeweils eine Radialöffnung 42 in der Wand des Abscheiderohrs 14 der Filterröhre 12. Die Radialöffnungen 42 sind jeweils nahe einem durch die Querwände 25 bzw. 26 verschlossenen Stirnende der Filterröhre 12 angeordnet und gleichmäßig über den Umfang des Abscheiderohrs 14 verteilt. Ihre Anzahl entspricht jeweils der in einer Gruppe die Filterröhre 12 umschließenden Zyklone 21. Zur Verbesserung der tangentialen Einströmung des Abgases aus der Filterröhre 12 in die Zyklone 21 ist am Zykloneinlaß 27 ein Leitblech 43 vorgesehen, das von dem gehäusewandfernen Einlaßrand ins Zykloninnere hineinragt. Jedes Leitblech 43 ist aus der Gehäusewand des Zyklongehäuses 22 freigeschnitten und nach innen ausgebogen.

Die Filterröhre 12 weist einen Einlaßstutzen 44 auf, durch welchen ihr das Abgas der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Der Einlaßstutzen 44 ist durch die Ringkammer 37 hindurchgeführt und mündet tangential in der Mitte des Abscheiderohrs 14 der Filterröhre 12. Die Tauchrohre 29 sind zur Geräuschdämpfung im Bereich der Sammelräume 30, 31 aus Lochblech gefertigt, wie dies für ein Tauchrohr in Fig. 1 angedeutet ist.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Abgasreinigungsvorrichtung ist wie folgt:

Das von der Dieselbrennkraftmaschine kommende Abgas wird über den Einlaßstutzen 44 der Filterröhre 12, dem sog. Agglomerator, zugeführt. Das Abgas durchströmt in einer Drehströmung die Filterröhre 12 von der Mitte zu beiden Enden hin und wird dort über die Radialöffnungen 42 in die Zyklone 21 geleitet. Beim Durchströmen des in der Filterröhre 12 herrschenden elektrostatischen Feldes koagulieren die Rußteilchen in bekannter Weise zu größeren Agglomeraten, die mit dem Abgasstrom in die Zyklone gelangen und dort mechanisch abgeschieden werden. Durch die Leitbleche 43 an den Zykloneinlässen 27 erhalten die Agglomerate dabei eine ausreichend hohe Tangentialgeschwindigkeit und werden in den Zyklonen 21 aufgrund der Fliehkraft an die Wand des Zyklongehäuses 22 getragen, wo sie spiralförmig in dem hohlkegelstumpfförmigen Gehäuseabschnitt 24 zu dem zweiten Auslaß 36 wandern und dort mit einem Teil des Abgases in die Ringkammer 37 gelangen. Das gereinigte Abgas verläßt als Kernströmung über die Tauchrohre 29 die Zyklone 21 und gelangt in die beiden ringförmigen Sammelräume 30, 31, um dann durch die Abgasentsorgungsstutzen 34, 35 der Auspuffanlage der Brennkraftmaschine zugeführt zu werden. Der aus der Rußsammel-Ringkammer 37 über den Entsorgungsstutzen 38 austretende rußbeladene Abgasnebenstrom beträgt etwa nur 1% des die Sammelräume 30, 31 verlassenden Abgashauptstromes und wird einer Rußentsorgungsanlage zugeführt, die beispielsweise ein einfacher Sammelbehälter oder eine Rußverbrennungsvorrichtung sein kann.

Alle in den weiteren Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele der Abgas-Reinigungsvorrichtung arbeiten in der vorstehend beschriebenen Weise. Sie unterscheiden sich nur durch konstruktive Modifikationen, die im folgenden im einzelnen erläutert werden.

Bei der nur schematisch im Querschnitt dargestellten Reinigungsvorrichtung gemäß Fig. 3 sind zwei parallele Filterröhren 112, 112′ vorgesehen, die unmittelbar aneinanderliegen. Die Zyklone 21 sind in einer oder zwei Gruppen angeordnet. Jede Gruppe von Zyklonen 21 umschließt die beiden Filterröhren 112, 112′, wobei die Zyklone 21 wiederum unmittelbar mit ihrem hohlzylindrischen Gehäuseabschnitt 23 aneinanderstoßen. Jeweils die Hälfte der Zyklone 21 einer Gruppe steht mit der einen Filterröhre 112 und die andere Hälfte mit der Filterröhre 112′ in Verbindung, wobei wiederum die Einlässe 27 der Zyklone 21 jeweils eine Radialöffnung 42 bzw. 42′ im Abscheiderohr 114 bzw. 114′ der Filterröhren 112 bzw. 112′ überdecken. Der die Zyklone 21 umschließende Gehäusemantel 119 besitzt hier einen elliptischen Querschnitt. Im übrigen stimmt die Vorrichtung gemäß Fig. 3 mit der in Fig. 1 und 2 überein, so daß gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

Bei dem in Fig. 4 schematisch im Längsschnitt zu sehenden weiteren Ausführungsbeispiel der Reinigungsvorrichtung sind wiederum zwei Gruppen von Zyklonen 21 um eine Filterröhre 12 herumgruppiert, wobei - wie in Fig. 2 dargestellt ist - die hohlzylindrischen Gehäuseabschnitte 23 der einzelnen Zyklone 21 einer Gruppe unmittelbar aneinanderstoßen aber auch einen gewissen Abstand voneinander haben können. Der Axialabstand der beiden Zyklonengruppen ist wesentlich kleiner gewählt als die doppelte Axiallänge der hohlkegelstumpfförmigen Gehäuseabschnitte 24, so daß bei einer in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten Anordnung der jeweils einer Zyklongruppe zugehörigen Zyklone 21 die hohlkegelstumpfförmigen Gehäuseabschnitte 24 von gruppenfremden Zyklonen 21 sich in der gemeinsamen Ringkammer 37 für die Rußsammlung axial überlappen. Der wiederum mittig in der Filterröhre 12 mündende Einlaßstutzen 244 ist unter Verzicht auf ein Zyklon 21 in einer Zyklongruppe axial im Hohlraum 20 zwischen dem Gehäusemantel 19 und der Filterröhre 12 geführt und mündet über einen die Ringkammer 37 durchziehenden Krümmer 245 tangential in der Filterröhre 12. Im übrigen ist diese Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung gegenüber der Ausführungsform in Fig. 1 und 2 unverändert. Auf die Kennzeichnung der mit Fig. 1 und 2 identischen übrigen Bauteile mit Bezugszeichen ist daher verzichtet worden.

Bei der in Fig. 5 schematisch im Längsschnitt und in Fig. 6 schematisch im Querschnitt zu sehenden Reinigungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel sind zwei endseitig geschlossene Filterröhren 312 bzw. 312′ mit fluchtenden Röhrenachsen im Axialabstand voneinander angeordnet. Die beiden Filterröhren 312, 312′ sind mit einer ebenfalls axial fluchtenden Zwischenhülse 346 miteinander verbunden, die jedoch lediglich der inneren Begrenzung des Hohlraums 20 außerhalb des Bereichs der Filterröhren 312 und 312′ dient. Jeder Filterröhre 312, 312′ ist eine Gruppe von Tangentialzyklonen 21 zugeordnet, die das Abscheiderohr 314 bzw. 314′ der Filterröhre 312 bzw. 312′ unmittelbar umschließen und - wie in Fig. 6 zu sehen ist - mit ihren hohlzylindrischen Gehäuseabschnitten 23 unmittelbar aneinander und an dem Abscheiderohr 314 bzw. 314′ und an dem Gehäusemantel 19 anliegen. Die einer Gruppe zugehörigen Tangentialzyklone 21 sind wiederum über Einlässe 27 bzw. 27′, welche Radialöffnungen 342 bzw. 342′ in den Abscheiderohren 314 bzw. 314′ überdecken, mit dem Innern einer der Filterröhren 312 und 312′ verbunden. Die Radialöffnungen 342 bzw. 342′ sind wiederum im geringen Abstand vor der einen geschlossenen Stirnwand der Filterröhre 312 bzw. 312′ angeordnet. Die Einlaßstutzen 344 und 344′ der Filterröhren 312 und 312′ münden jeweils unmittelbar an dem gegenüberliegenden verschlossenen Stirnende der Filterröhre 312 bzw. 312′ und liegen außerhalb des Gehäusemantels 19. Das Abgas wird über die Einlaßstutzen 344 bzw. 344′ der Filterröhre 312 bzw. 312′ wiederum mit tangentialer Einströmrichtung zugeführt.

Wie auch in Verbindung mit Fig. 6 zu erkennen ist, sind die hohlzylindrischen Gehäuseabschnitte 23 der Zyklone 21 im Einlaßbereich nicht mit der Wand der Abscheiderohre 314 bzw. 314′ verschweißt, wie dies in Fig. 1 der Fall ist. Vielmehr sind - wie bei der in Fig. 1 strichliniert dargestellten Modifikation - wiederum ringförmige Querschotte 39 und 40 vorgesehen, die die Rußsammel-Ringkammer 37 in Axialrichtung begrenzen. Diese Querschotte 39, 40 weisen Axialöffnungen 41 auf, in welche die Zyklone 21 mit ihren hohlkegelstumpfförmigen Gehäuseabschnitten 24 hindurchgesteckt sind. Dabei ragt nur ein kleines Stück der hohlkegelstumpfförmigen Gehäuseabschnitte 24 in die Ringkammer 37 hinein. Durch Spreizen dieser überstehenden Gehäuseabschnitte werden die Zyklone 21 in den Querschotten 39, 40 gehalten. Die Querschotte 39, 40 stellen Trennbleche dar, die zusammen mit dem Gehäusemantel 19 und der Zwischenhülse 246 die Ringkammer 37 gasdicht abschließen. Der übrige Aufbau der beschriebenen Reinigungsvorrichtung stimmt mit demjenigen in Fig. 1 und 2 überein, so daß gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Der wesentliche Unterschied der in Fig. 7 schematisch im Längsschnitt zu sehenden Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung gegenüber der in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform besteht darin, daß die Zyklone 21 der beiden Zyklongruppen in ihrer Einbaurichtung umgekehrt sind, so daß ihre von den Tauchrohren 29 gebildeten ersten Auslässe 28 in der Ringkammer 437 münden. Zur Abführung des Abgashauptstromes zu der Auspuffanlage der Brennkraftmaschine ist nur noch ein Abgasentsorgungsstutzen 438 vorhanden, der radial von der Ringkammer 437 abgeht. Die zweiten Auslässe 36 an den freien Stirnenden der hohlkegelstumpfförmigen Gehäuseabschnitte 24 der Zyklone 21 münden in je einem ringförmigen Sammelraum 430 bzw. 431. Diese werden einerseits von den den Gehäusemantel 19 abschließenden Deckeln 32 und 33 und andererseits von ringförmigen Querschotten 39 bzw. 40 begrenzt. Die Querschotte 39, 40 haben - wie in der Ausführungsform in Fig. 5 - Axialöffnungen 41, durch welche die hohlkegelstumpfförmigen Gehäuseabschnitte 24 mit einem geringen Teil ihrer Längserstreckung hindurchragen. Zur Rußentsorgung der Sammelräume 430, 431 und der Abführung des Abgasnebenstroms ist jeder Sammelraum 430 bzw. 431 mit einem Rußentsorgungsstutzen 434 bzw. 435 versehen. Durch diese konstruktive Änderung läßt sich bei unveränderten Außenabmessungen der Vorrichtung eine größere Baulänge der Filterröhren 312 bzw. 312′ und damit eine verlängerte Agglomerationsstrecke erreichen. Zur Rußentsorgung sind zwar zwei Rußleitungen vorhanden, doch sind diese sehr klein zu dimensionieren, was bei beengten Einbauverhältnissen Vorteile haben kann. Im übrigen stimmt die Vorrichtung identisch mit der in Fig. 5 und 6 überein, so daß auf die Kennzeichnung der übrigen Bauteile mit Bezugszeichen verzichtet worden ist.

Die Vorrichtung kann aufgrund ihres Volumens und der in ihr stattfindenden mehrfachen Strömungsumlenkungen den Hauptschalldämpfer der Abgasanlage einer Brennkraftmaschine ersetzen und erzielt gleiche oder bessere schalldämpfende Wirkungen wie konventionelle Schalldämpfer.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Entfernen von Festkörperpartikeln, insbesondere Rußteilchen, aus dem Abgas von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Dieselbrennkraftmaschinen, mit einem vom Abgas durchströmten Elektrofilter, der mindestens eine Filterröhre mit einem elektrostatischen Feld aufweist, und mit einem dem Elektrofilter im Abgasstrom nachgeordneten, mit diesem zu einer Baueinheit vereinigten Fliehkraftabscheider, der aus einer Mehrzahl von mit der mindestens einen Filterröhre parallelachsigen Zyklonen besteht, die über jeweils einen Einlaß mit der mindestens einen Filterröhre verbunden sind und einen ersten Auslaß für einen partikelgereinigten Abgashauptstrom und einen zweiten Auslaß für einen partikelangereicherten Abgasnebenstrom besitzen, die in separaten, mit jeweils einem Entsorgungsstutzen versehenen Sammelräumen münden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zyklone (21) um den Elektrofilter (10) herum in mindestens einer dessen Umfang umschließenden Gruppe angeordnet sind, daß die Zykloneinlässe (27) im Zykloninnern tangential münden und Radialöffnungen (42) überdecken, die in der Röhrenwand der mindestens einen Filterröhre (12) nahe einem verschlossenen Röhrenende über dem Röhrenumfang verteilt vorgesehen sind, und daß die Sammelräume (30, 31, 37) auf in Achsrichtung einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Zyklone (21) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zyklon (21) ein Gehäuse (22) mit einem im Bereich des Einlasses (27) hohlzylindrischen, an einem Stirnende geschlossenen Gehäuseabschnitt (23) und einen sich daran anschließenden, zum freien Stirnende sich verjüngenden hohlkegelstumpfförmigen Gehäuseabschnitt (24) aufweist und daß der erste Auslaß (28) von einem durch das geschlossene Stirnende hindurchgeführten, in den hohlzylindrischen Gehäuseabschnitt (23) zentral vorstehenden Tauchrohr (29) und der zweite Auslaß (36) von der durchmesserkleineren lichten Öffnung des hohlkegelstumpfförmigen Gehäuseabschnittes (24) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Zykloneinlaß (27) ein Leitblech (43) vorgesehen ist, das von dem gehäusewandfernen Einlaßrand ins Zykloninnere hineinragt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitblech (43) aus der Gehäusewand freigeschnitten und nach innen ausgebogen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrofilter (10) von einem Gehäusemantel (19) mit einem etwa dem Außendurchmesser des hohlzylindrischen Gehäuseabschnittes (23) der Zyklone (21) entsprechenden Radialabstand umgeben ist und zwischen diesen die Zyklone (21) mit ihrem hohlzylindrischen Gehäuseabschnitt (23) gehalten sind und daß die stirnseitige Abdeckung der hohlzylindrischen Gehäuseabschnitte (23) durch eine mit dem Gehäusemantel (19) verbundene Abdeckung (32, 33) bewirkt ist, die zugleich einen Sammelraum (30, 31) begrenzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylindrische Gehäuseabschnitt (23) der Zyklone (21) zumindest im Bereich des Zykloneinlasses (27) mit der Rohrwand (14) der mindestens einen Filterröhre (12) gasdicht verbunden, z.B. verschweißt, ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäusemantel (19) und der mindestens einen Filterröhre (12) mindestens ein beidseitig gasdicht anliegendes Trennblech (39, 40) gehalten ist, das Axialöffnungen (41) aufweist, durch welche jeweils der hohlkegelstumpfförmige Gehäuseabschnitt (24) der Zyklone (21) mit einem Teil seiner Längserstreckung, die Axialöffnung (41) abdichtend hindurchragt, und daß das mindestens eine Trennblech (39, 40) einen Sammelraum (37; 430, 431) begrenzt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gruppen von Zyklonen (21) im Axialabstand voneinander vorgesehen sind und daß die beiden auf einander zugekehrten Seiten der Zyklone (21) der verschiedenen Gruppen liegenden Sammelräume zu einer gemeinsamen Ringkammer (37; 437) mit einem Entsorgungsstutzen (38; 438) zusammengefaßt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einer Gruppe zugehörigen Zyklone (21) gegenüber den der anderen Gruppe zugehörigen Zyklone (21) in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind und daß der Axialabstand der Zyklongruppen so gewählt ist, daß die hohlkegelstumpfförmigen Gehäuseabschnitte (24) gruppenfremder Zyklone (21) sich in der gemeinsamen Ringkammer (37) axial überlappen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Filterröhre (12) endseitig geschlossen ist und etwa mittig einen Einlaßstutzen (44) zum Zuführen von Abgas mit vorzugsweise tangentialer Einströmrichtung trägt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßstutzen (44) durch die gemeinsame Ringkammer (37) geführt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßstutzen (244) unter Verzicht auf ein Zyklon (21) in einer Zyklongruppe axial zwischen Elektrofilter (10) und Gehäusemantel (19) verläuft und über einen die gemeinsame Ringkammer (37) durchziehenden Krümmer (245) in der mindestens einen Filterröhre (12) mündet.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrofilter (10) zwei parallele, aneinanderliegende Filterröhren (112; 112′) aufweist und daß jeweils die Hälfte der Zyklone (21) in der mindestens einen Gruppe mit einer Filterröhre (112 bzw. 112′) verbunden ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrofilter (10) zwei endseitig geschlossene Filterröhren (312; 312′) aufweist, die mit fluchtenden Röhrenachsen im Axialabstand voneinander angeordnet sind, daß jeweils die einer Gruppe zugehörigen Zyklone (21) mit einer der Filterröhren (312; 312′) verbunden sind und daß jede Filterröhre (312; 312′) nahe ihrem von den Radialöffnungen (342; 342′) abgekehrten Ende einen Einlaßstutzen (344; 344′) zum Zuführen von Abgas mit vorzugsweise tangentialer Einströmrichtung trägt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Filterröhren (312; 312′) endseitig soweit aus dem Gehäusemantel (19) vorstehen, daß die quer zur Längsachse der Filterröhren (312, 312′) verlaufenden Einlaßstutzen (344; 344′) außerhalb des Gehäusemantels (19) liegen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der zwischen beiden Zyklongruppen liegenden gemeinsamen Ringkammer (437) die ersten Auslässe (28) der Zyklone (21) münden.