КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ДЛЯ ДИЗЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК F01N3/28 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, например дизелей.

Известны нейтрализаторы с сажевыми фильтрами фирмы "CORNING GLASS WORKS" (США), содержащие корпуса с двойными стенками, теплоизоляцией, патрубками входа и выхода, пористые керамические элементы в герметичном кожухе из нержавеющей жаропрочной стали. Нейтрализаторы описаны в обзоре ЦНИИТЭИавтосельхозмаш "Снижение выбросов сажи с отработавшими газами тракторных дизелей". М. 1991. 31 с.

Недостатками таких нейтрализаторов является то, что фильтры работают в потоке газов постоянно, в то время как катализаторы работают только в определенных диапазонах температур.

Известны также каталитические нейтрализаторы отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, например, по патенту США N 4646516, кл. F 01 3/02, F 01 3/28, содержащие корпус с двойными стенками, теплоизоляцией, патрубки входа и выхода, каталитический и сажевый фильтры, омываемые горячими газами и продуктами испарения каталитической субстанции.

Недостатками таких нейтрализаторов является то, что все фильтры работают постоянно в потоке газов, независимо от режима работы двигателя, забиваются преждевременно сажей и продуктами осмоления, что приводит к падению мощности двигателя, преждевременному испарению катализаторов и их уносу с отработавшими газами.

Последняя конструкция каталитического нейтрализатора является наиболее близкой по технической сущности и принята за прототип.

Сущность изобретения достигается тем, что в известном каталитическом нейтрализаторе для дизеля, содержащем корпус с двойными стенками и теплоизоляцией между ними, патрубки входа и выхода, перегородки, высокотемпературный и низкотемпературный пористые фильтры из металлокерамики, согласно изобретению, высокотемпературный и низкотемпературный пористые фильтры размещены внутри корпуса последовательно друг за другом с образованием трех полостей, а в центральной части корпуса установлена труба, соединенная с патрубком входа и имеющая окна, которые сообщаются с двумя полостями, образованными каталитическими фильтрами. Внутри указанной трубы размещена поворотная труба с окнами, совпадающими по конфигурации и местоположению с окнами внешней трубы. Кроме того, в нейтрализатор введен поворотный механизм, который установлен вне корпуса и имеет привод.

Привод может содержать цилиндр, например гидравлический, соединенный с системой смазки двигателя через золотниковый редуктор, датчик температуры, преобразователь сигналов и исполнительный элемент.

Металлокерамические пористые каталитические фильтры выполняются, например, методом СВС-технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с включением в состав металлов-катализаторов. Такое выполнение пористых фильтров позволяет при высоких температурах дожигать частицы сажи на их поверхностях. Один из фильтров высокотемпературный, другой низкотемпературный.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый нейтрализатор отличается тем, что патрубок входа имеет продолжение внутри корпуса и установлен центрально по отношению к каталитическим фильтрам, оснащен перекрываемыми окнами с открытием доступа газов через один или два последовательно установленных фильтра. Таким образом, заявляемый нейтрализатор соответствует критерию изобретения "новизна".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого нейтрализатора; фиг. 2 вид в сечениях А-А и В-В; фиг. 3 расположение поворотного и исполнительного механизмов.

Предлагаемый нейтрализатор имеет корпус 1 с двойными стенками: наружной 2 и внутренней 3, теплоизолятором 4 между ними. Внутренняя стенка 3 и торцовые крышки 5 и 6, закрепленные на фланцах 7 и 8 корпуса, образуют внутреннюю полость 9 реактора. На торцовых крышках 5 и 6 закреплены входной 10 и выходной 11 патрубки с фланцами 12 и 13. В полости 9 реактора расположены два последовательно установленных, например, конусных пористых металлокерамических каталитических фильтра: низкотемпературного 14 и высокотемпературного 15. Фильтры удерживаются распорками 16 и 17 крестообразной формы. В реакторе центрально установлена труба 18, являющаяся продолжением впускного патрубка 10 с окнами 19 и 20, расположенными в полостях 21 и 22, образуемых фильтрами и разделенных перегородкой 23. Внутри трубы 18 расположена поворотная труба 24 с окнами 25 и 26, совпадающими с окнами 19 и 20. Поворотный рычаг 27 закреплен за трубу 24 в поворотном секторе 28.

Управление каталитическим нейтрализатором состоит из масляного насоса 29, установленного на дизеле 30, трубопровода 31 от масляной магистрали, преобразователя сигналов 32, исполнительного механизма 33, золотникового редуктора 34, гидроцилиндра 35, термодатчика 36, установленного в коллекторе 37 дизеля 30.

В корпусе, во внутренней полости реактора установлены температурный компенсатор 38, поджимающий каталитические фильтры.

Предлагаемый нейтрализатор работает следующим образом.

Отработавшие газы поступают от дизеля 30 через коллектор 37 по впускному патрубку 10 и по трубе 24 в реактор нейтрализатора 1. В зависимости от положения окон 25 и 26 поворотной трубы 24 газы поступают в полости 21 или 22. Если газы поступают в полость 21, они проходят через стенки низкотемпературного каталитического пористого фильтра 14 в общую полость реактора, происходит очистка их от сажи, продуктов неполного сгорания и частично от окислов азота и выброс через выпускной патрубок 11 в выхлопную трубу 38. Если газы поступают в полость 22, то они проходят последовательно через стенки высокотемпературного каталитического фильтра 15, попадают в полость 21, проходят через фильтр 14 и выбрасываются в выхлопную трубу. При этом происходит более тщательная очистка от сажи, продуктов неполного сгорания и окислов азота.

Открытие окна 20 в трубе 18 соответствует режиму работы двигателя с нагрузкой свыше 35 50% а открытие окна 19 работе на малых нагрузках и холостых ходах.

Управление работой нейтрализатора осуществляется следующим образом. В трубопроводе 31 находится под давлением, создаваемым насосом 29, масло. При достижении в коллекторе 37 температуры отработавших газов, соответствующей нагрузке, свыше 35% от номинальной преобразователь сигналов 32 включает исполнительный механизм 33, который переводит золотниковый редуктор в положение открытия магистрали трубопрово- да, и гидроцилиндр 35 через рычаг 27 разворачивает трубу 24 в положение, соответствующее открытию окна 20 в трубе 18. При работе двигателя на холостых ходах и малых нагрузках гидроцилиндр устанавливает положение трубы 24, соответствующее открытию окна 19 и закрытию окна 20.

По сравнению с прототипом предлагаемый каталитический нейтрализатор имеет следующие преимущества:
каталитические фильтры могут работать избирательно и вместе в зависимости от режима работы двигателя, что продляет срок их использования до регенерации;
устройство разделения потока газов управляется автоматически и привод его находится за пределами нейтрализатора.

Использование: в двигателестроении для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, например дизелей. Сущность изобретения: каталитический нейтрализатор содержит корпус 1 с двойными стенками 2, 3 и теплоизоляцией 4 между ними, патрубки 10, 11 входа и выхода, перегородки, высокотемпературные 15 и низкотемпературные 14 пористые фильтры, которые размещены внутри корпуса последовательно друг за другом с разделением полости на три части. В центральной части корпуса установлена труба 18, соединенная с патрубком входа 10 и имеющая окна 19, 20, которые сообщаются с полостями 21, 22, образованными каталитическими фильтрами. Внутри указанной трубы размещена поворотная труба 24 с окнами, совпадающими по конфигурации и местоположению с окнами внешней трубы 18. Нейтрализатор имеет поворотный механизм 27, 28, который установлен вне корпуса 1 и содержит привод. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Каталитический нейтрализатор для дизеля, содержащий корпус с двойными стенками и теплоизоляцией между ними, патрубки входа и выхода, перегородки, высокотемпературный и низкотемпературный пористые фильтры из металлокерамики, отличающийся тем, что высокотемпературный и низкотемпературный пористые фильтры размещены внутри корпуса последовательно друг за другом с образованием трех полостей, а в центральной части корпуса установлена труба, соединенная с патрубком входа и имеющая окна, которые сообщаются с двумя полостями, образованными каталитическими фильтрами, в трубе размещена поворотная труба с окнами, совпадающими по конфигурации и местоположению с окнами внешней трубы, кроме того, в нейтрализатор введен поворотный механизм, который установлен вне корпуса и имеет привод. 2. Нейтрализатор по п.1, отличающийся тем, что привод содержит цилиндр, например гидравлический, соединенный с системой смазки двигателя через золотниковый редуктор, датчик температуры, преобразователь сигналов и исполнительный элемент.