КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ Российский патент 1994 года по МПК F01N3/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для снижения выбросов отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Известно устройство для нейтрализации отработавших газов, состоящее из корпуса с впускным и выпускным патрубками. В корпусе между внутренней и наружной решетками размещен катализатор и спиральный электрод, помещенный в оболочку из термостойкого диэлектрика. На спиральный электрод в начале работы устройства подается постоянный электрический ток напряжением 12 В, который разогревает катализатор до рабочего состояния и затем отключается. В дальнейшем температура рабочего состояния катализатора поддерживается за счет тепла реакции окисления продуктов неполного сгорания.

Несмотря на то, что спиральный электрод размещен непосредственно в слое катализатора, малая поверхность теплообмена (спираль-катализатор) не позволяет достаточно быстро разогреть катализатор до требуемой температуры (300-350^о), т. е. в период запуска холодного двигателя, когда выделяется наибольшее количество вредностей, каталитический нейтрализатор не работает. Это снижает эффективность очистки отработавших газов. Кроме того, нагревательный элемент данного нейтрализатора представляет собой одну линейную электрическую цепь, и в случае повреждения любого участка приходит к негодность весь нагреватель, т.к. разрывается вся цепь.

Известно устройство для нейтрализации отработавших газов, в выходном патрубке которого установлена набивка, выполненная в виде свернутой в рулон проволочной сетки и предназначенная для рекомбинации заряженных частиц, унесенных потоками нейтрального газа из зоны действия вихревого магнитного поля, создаваемого электромагнитной обмоткой и постоянным магнитом.

В заявляемом решении проволочная сетка, свернутая в рулон, выполненная из материала с высокой электропроводностью, обеспечивает быстрый и равномерный прогрев катализатора и эффективную его работу.

Цель изобретения - повышение надежности и эффективности очистки путем ускорения прогрева катализатора.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 2.

Каталитический нейтрализатор отработавших газов содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 коническими патрубками, восстановительную засыпку (кокс или графит) 4, помещенную во входном патрубке на опорной решетке 5, термокаталитический реактор, состоящий из концентрично расположенных перфорированных внутренней 6 и наружной 7 труб из жаропрочной нержавеющей стали, вставленных одна в другую, и помещенного в кольцевой зазор между трубами термокаталитического элемента 8, представляющего собой свернутые в один рулон проволочную сетку 9 из жаропрочного металлического материала с низким электрическим сопротивлением и ленту 10 из термостойкой стеклоткани с нанесенным на нее катализатором. Внутренний и наружный края сетки 9 имеют электрический контакт соответственно с внутренней 6 и наружной 7 перфорированными трубами. Установленные на корпусе 1 изолированный 11 и неизолированный 12 контакты, первый из которых электрически соединен с внутренней 6 перфорированной трубой, а второй через опорную плиту 13 - с наружной 7 перфорированной трубой. В выходном коническом патрубке 3 помещен слой дополнительного катализатора 14 и фильтрующая набивка 15.

Каталитический нейтрализатор отработавших газов работает следующим образом. Отработавшие газы (ОГ) из двигателя внутреннего сгорания поступают во входной 2 конический патрубок каталитического нейтрализатора, где в слое восстановителя 4 содержащиеся в ОГ NO восстанавливаются до N₂. Затем ОГ через опорную решетку 5 поступают в корпус 1, сквозь перфорацию внутренней 6 трубы поступают в объем термокаталитического элемента 8, в котором происходит каталитическое окисление углеводородов и оксида углерода до двуокиси углерода и воды на катализатора, нанесенном на стеклоткань 10. Необходимая температура каталитической реакции достигается в период запуска двигателя (когда ОГ имеют низкую температуру) нагревом объема катализатора и проходящих ОГ посредством пропускания электрического тока через проволочную сетку 9. Малое электрическое сопротивление сетки 9 обусловливает большие значения силы тока при фиксированном напряжении (например 12 В аккумулятора) и, следовательно, большую тепловую мощность нагревательного элемента 9 (пропорционально квадрату силы тока). Разогрев термокаталитического элемента 8 до температуры около 300-350^оС происходит практически мгновенно. Источник тока подключается к электрическим контактам 11 и 12 на корпусе 1 нейтрализатора. В дальнейшем тепловой режим термокаталитического элемента 8 обеспечивается за счет теплоты экзотермической реакции каталитического окисления углеводородов и окиси углерода. Далее ОГ через перфорацию наружной 7 трубы выходят из термокаталитического элемента 8 и через отверстия в опорной плите 13 поступают в выходной конический патрубок 3, где в слое дополнительного катализатора 14, представляющего собой засыпку гранулированного катализатора или набивку из стеклоткани с нанесенным катализатором, происходит доокисление оставшихся в ОГ вредностей. В фильтрующей набивке 15 ОГ очищаются от выносимых ими пылевых частиц катализатора дополнительного слоя 14 и далее выбрасываются в атмосферу. В случае, когда в качестве слоя дополнительного катализатора 14 используют набивку из стеклоткани с каталитическим покрытием, фильтрующая набивка 15 не нужна.

Применение каталитического нейтрализатора отработавших газов позволяет повысить эффективность нейтрализации вредных компонентов отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, что имеет большое значение для охраны окружающей среды и здоровья человека. Повышается надежность и увеличивается срок службы каталитических нейтрализаторов отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.

Использование: в устройствах для снижения выбросов отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: каталитический нейтрализатор содержит корпус с впускным и выпускным патрубками и электронагревательный элемент. Электро-нагревательный элемент выполнен в виде наружного электрода, внутреннего электрода, установленного соосно корпусу, и листов из материала с высокой электропроводностью с нанесенным на них катализатором, свернутых в рулон, размещенный между электродами и подключенный к ним. Опорные решетки расположены между электронагревательным элементом со стороны впускного и выпускного патрубков. Листы выполнены в виде проволочной сетки, наружный и внутренний электроды выполнены полыми с перфорацией. Полость внутреннего электрода сообщена через опорную решетку с выпускным патрубком. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ, содержащий цилиндрический корпус с впускным и выпускным патрубками и электронагревательный элемент, размещенный в корпусе и выполненный в виде наружного электрода, внутреннего электрода, установленного соосно с корпусом, и листов из материала с высокой электропроводностью с нанесенным на них катализатором, свернутых в размещенный между электродами, и подключенный к ним рулон, витки которого покрыты изоляционным покрытием, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности очистки путем ускорения прогрева катализатора, он снабжен первой и второй опорными решетками, расположенными между электронагревательным элементом соответственно со стороны впускного и выпускного патрубков, листы выполнены в виде проволочной сетки, наружный и внутренний электроды выполнены полыми с перфорацией, причем полость внутреннего электрода сообщена через первую опорную решетку с впускным патрубком, а полость наружного через вторую опорную решетку - с выпускным патрубком. 2. Нейтрализатор по п.1, отличающийся тем, что проволочная сетка выполнена из нержавеющей стали. 3. Нейтрализатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что наружный и внутренний электроды выполнены из нержавеющей стали. 4. Нейтрализатор по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что изоляционное покрытие выполнено в виде термостойкой стеклоткани.