НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ Российский патент 1997 года по МПК F01N3/28 

Изобретение относится к машиностроению, в именно к двигателестроению, и может быть использовано для очистки отработавших газов дизелей от вредных компонентов и сажи.

Известны нейтрализаторы отработавших газов, например по заявке Франции N2580030, кл. F01N 3/08, заявлено 03.04.85, содержащие фильтрующие элементы из пористых термостойких материалов, фиксируемые в выпускной системе двигателя на участке трубопровода, имеющего уширение деталями узла, служащего для сочленения трубопроводов.

Недостатками таких нейтрализаторов является то, что для организации многоступенчатой очистки необходимо устанавливать несколько последующих фильтрующих элементов, а это, в свою очередь, приведет к значительному повышению противодавления на выпуске и резкому росту температуры газов на выпуске, увеличению расхода топлива за счет увеличения коэффициента остаточных газов и ухудшения условий наполнения двигателя.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является нейтрализатор отработавших газов, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, теплоизоляцию между стенками корпуса, реакционную камеру, во внутренней полости которого установлены пористый металлокерамический блок и кипящий слой катализатора на носителе (см. например, авторское свидетельство СССР N1776837, кл. F01N 3/28, 05.04.94 г).

Недостатками указанного нейтрализатора является то, что вихревой поток газов, проходя через слой катализатора, разрушают трением носители и выносят их потоком, забывая при этом поры металлокерамического блока вместе с сажей, что приводит к повышению противодавления на выпуске, ухудшению очистки цилиндров, снижению топливной экономичности двигателя.

Сущность изобретения достигается тем, что в известном нейтрализаторе, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, теплоизоляцию, расположенную между стенками корпуса, реакционную камеру, во внутренней полости которой размещен пористый металлокерамический блок, согласно изобретению, внутри реакционной камеры дополнительно последовательно по ходу движения газов размещен друг за другом пористый металлокерамический фильтр, на внешней поверхности которого установлен завихритель, тарельчатые компенсаторы, а пористый металлокерамический блок, установленный за компенсаторами, состоит из отдельных металлокерамических пористых цилиндрических элементов с концентрическими наклонными кольцами, образующими сегменты щели между центрально-лучевыми перегородками, выполненными в виде лопаток с переменным шагом поворота, причем элементы блока сориентированы через один разными плоскостями относительно потока газов.

Пористый металлокерамический фильтр с завихрителями и металлокерамические пористые цилиндрические элементы могут быть получены методом СВС-технологии. Пористые металлокерамические элементы одинаковы по конфигурации, но имеют в составе различные катализаторы и обеспечивают при последовательной установке многоступенчатую очистку отработавших газов. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием завихрителей на наружной поверхности металлокерамических фильтров, блока из отдельных металлокерамических пористых элементов, наличием в элементах блока концентрических наклонных колец, центральнолучевых перегородок в виде лопаток с переменным шагом поворота, ориентированием элементов различными плоскостями относительно потока газов. Таким образом заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

В известных решениях не обнаружено совокупности отличительных признаков, характеризующих предлагаемое техническое решение и используемых с аналогичной целью, поэтому техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез нейтрализатора; на фиг.2 продольный разрез металлокерамического элемента блока; на фиг.3 вид спереди на металлокерамический элемент блока.

Нейтрализатор содержит корпус 1 с двойными стенками: внешними 2 и внутренними 3. Между внешними и внутренними стенками корпуса расположен теплоизолятор 4. Корпус имеет фланцы 5 и 6 для крепления торцовых крышек 7 и 8 фланцами 9 и 10. На крышке 7 закреплен патрубок 11 входа с фланцем 12. На крышке 8 закреплен патрубок 13 выхода с фланцем 14. Торцовые крышки 7 и 8 и внутренние стенки 3 образуют реакционную камеру 15. В реакционной камере последовательно по ходу потока газов между промежуточным фланцем 16 и тарельчатым температурным компрессором 17 установлен пористый металлокерамический, например, конический фильтр 18 с завихрителями 19 на внешней поверхности. Тарельчатый температурный компенсатор 17 закреплен вместе с другим подобным компенсатором 19 гайкой 22 на соединительно-центрирующем элементе 23 блока. Блок состоит из отдельных каталитических элементов с концентрическими наклонными кольцами 24, образующими сегментные щели 25 между центрально-лучевыми перегородками 26 лопаток 27 с переменным шагом. Блок собран из элементов, которые чередуются разными плоскостями относительно потока газа, стянут через компенсатор 28 гайкой 29.

Такое выполнение нейтрализатора позволяет направлять на каталитические пористые элементы, образующие блок, закрученный, очищенный от сажи поток газов. Сочетание лабиринтного движения газа в каталитическом блоке с дополнительной закруткой струй лопатками с переменным шагом создает условия для высокой степени очистки газов без создания значительных противодавлений, организации многоступенчатой очистки газов.

Работа нейтрализатора отработавших газов осуществляется следующим образом. Отработавшие газы поступают в нейтрализатор по патрубку 11 в реакционную камеру 15, проходят через пористые стенки фильтра 18, очищаются от сажи, получают завихрение завихрителями 19 и поступают в блок из отдельных каталитических элементов, попадают между колец 24 в сегментные щели и при прохождении через элементы закручиваются в различные стороны попеременно лопатками 27, что способствует их более полному контакту с поверхностью катализатора. Часть элементов блока окислительного типа, а часть - восстановительного, что дает возможность более полно производить очистку газов. Очищенные газы выходят из нейтрализатора через патрубок 13.

Предложенный нейтрализатор отработавших газов обеспечивает снижение гидравлических потерь на 10.12% и повышение эффективности очистки на 15 20% за счет создаваемой турбулизации потока вблизи каталитических элементов.

По сравнению с прототипом предлагаемый нейтрализатор отработавших газов обеспечивает снижение выбросов двигателем на 15 20% без снижения топливной экономичности двигателя.

Использование: для очистки отработавших газов дизелей от вредных компонентов и сажи. Сущность изобретения: нейтрализатор содержит корпус с входным и выходным патрубками, теплоизоляцию, размещенную между стенками корпуса, реакционную камеру, во внутренней полости которой размещены последовательно по ходу движения газов друг за другом пористый металлокерамический фильтр, на внешней поверхности которого установлен завихритель, тарельчатые компенсаторы и пористый металлокерамический блок. Блок состоит из отдельных металлокерамических пористых цилиндрических элементов с концентрическими наклонными кольцами, образующими сегментные щели между центрально-лучевыми перегородками, выполненными в виде лопаток с переменным шагом поворота, причем элементы блока сориентированы через один разными плоскостями относительно потока газов. 3 ил.

Нейтрализатор отработавших газов, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, теплоизоляцию, реакционную камеру, во внутренней полости которой размещен пористый металлокерамический блок, отличающийся тем, что внутри реакционной камеры дополнительно последовательно по ходу движения газов размещены друг за другом пористый металлокерамический фильтр, на внешней поверхности которого установлен завихритель, тарельчатые компенсаторы, а пористый металлокерамический блок, установленный за компенсаторами, состоит из отдельных металлокерамических пористых цилиндрических элементов с концентрическими наклонными кольцами, образующими сегментные щели между центрально-лучевыми перегородками, выполненными в виде лопаток с переменным шагом поворота, причем элементы блока сориентированы через один разными плоскостями относительно потока газов.