УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ АТМОСФЕРЫ ОТ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК F02B47/10 F01N3/04 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для защиты атмосферы от выхлопных газов двигателя.

Известно устройство для защиты атмосферы от выхлопных газов двигателя с выпускным и всасывающим коллекторами, содержащее клапана, датчики давления, температур и изменения содержания кислорода, газоохладитель, в корпусе которого расположены фильтры, и устройство для распыла охлаждающей жидкости, сепаратор, насос с трубопроводами, газопровод, выполненный в виде трубы и соединяющий элемент устройства в единое целое.

Однако известное устройство недостаточно эффективно защищает атмосферу и человека от вредного воздействия выхлопных газов двигателя.

Задача изобретения повышение эффективности защиты атмосферы и человека от воздействия выхлопных газов двигателя.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для защиты атмосферы от выхлопных газов двигателя с выпускным и всасывающим коллекторами, содержащем клапана, датчики давления, температур и изменения содержания кислорода, газоохладитель, в корпусе которого расположены фильтры, и устройство для распыла охлаждающей жидкости, сепаратор, насос с трубопроводами, газопровод, выполненный в виде трубы и соединяющий элементы устройства в единое целое, имеется реактор, в корпусе которого установлены бункера с размещенным в них гранулированным химически активным веществом, и водяные форсунки, фильтр-смеситель, в корпусе которого установлены щелочные распылители, смеситель с отражателем, сточная цистерна, дополнительный насос с трубопроводами, микропроцессор, сепаратор выполнен с перегородками, а реактор соединен верхней частью со смесителем, а нижней с фильтром-смесителем.

Реактор внутри разделен решетчатыми или перфорированными перегородками, образующими бункеры, а в верхней и нижней части реактора предусмотрены отверстия отвода кислорода и водного раствора щелочи.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид и взаимосвязь элементов предлагаемого устройства.

Устройство для защиты атмосферы от выхлопных газов двигателя 1 включает в себя газовую захлопку 2, газопровод 3, газоохладитель 4, реактор 5, фильтр-смеситель 6, сепаратор 7, смеситель 8, центробежные насосы 9 и 10 (основной и дополнительный), сборный трубопровод 11, щиток с датчиками изменения содержания кислорода, температуры и давления 12, захлопки 13, сборную цистерну 14, микропроцессор 15, водяные трубопроводы с запорными клапанами 25, 26, 29, 30, 31. В корпусе газоохладителя 4 расположены фильтры для очистки выхлопных газов от сажи 16 и устройство для распыла жидкости 17. В корпусе реактора 5 установлены решетчатые бункеры 18, в которых хранится гранулированное химически активное вещество 19, и водяные форсунки 20. В корпусе фильтра-смесителя 6 установлены щелочные распылители 21 и сливной конец сборного трубопровода 11. Газопровод 3 связывает все элементы устройства, выполнен в виде трубы большого диаметра со щитком датчиков на кислород, температуру и давление 12, с захлопками газовыми 2 и 13, воздушной 22 и выпускной газовой 23.

Устройство работает следующим образом.

При нормальной работе двигателя воздух из атмосферы через открытую воздушную захлопку 22 поступает в цилиндр двигателя, а выхлопные газы через открытую выпускную газовую захлопку 23 выбрасываются в атмосферу. Для защиты атмосферы от выхлопных газов двигателя устройство работает так: запускается насос 9 и вода по трубопроводу 24 поступает к клапанам 25 и 26. Закрываются захлопки 22 и 23, открываются газовые захлопки 2 и 13 и клапаны 25 и 26. Вода через клапан 25 поступает на водяные форсунки 20, водные струи достигают химическое вещество 19 и реагируют с ним. В качестве химического вещества применяются пероксиды щелочных металлов, например Na₂O₂ желтый кристаллический порошок, реакции идут по уравнению:
Na₂O₂+H₂O _→ 2NaOH+O₂
(Фролов В. В. Химия, М. Высшая школа, 1979, стр. 288). В реакторе образуется щелочь NaOH и выделяется чистый кислород. Кислород из реактора 5 по трубопроводу 27 поступает в смеситель 8, в котором проходит между отражателями, меняя неоднократно направление движения, очищается от капель воды и щелочи и поступает в газопровод. Водный раствор щелочи из реактора 5 по трубопроводу 28 стекает в распылитель 21 фильтра-смесителя 6 и рассеивается в виде щелочного тумана по всему объему фильтра-смесителя. Вода через клапан 26 поступает на распылители 17 газоохладителя 4. Выхлопные газы в газоохладителе 4 очищаются от сажи фильтрами 16, охлаждаются распыленной водой и поступают в фильтр-смеситель 6. Вода из корпуса газоохладителя по трубопроводу стекает в сточную цистерну 16 вместе с отходами, образовавшимися при очистке выхлопных газов.

В фильтре-смесителе 6 выхлопные газы, содержащие азот, его окислы и значительный процент CO₂, перемешиваясь с каплями щелочного тумана, очищаются от CO₂ химическим путем. Реакции идут по уравнению:
2NaOH+CO₂ _→ Na₂CO₃+H₂O
Водный раствор образовавшейся соли, например соды Na₂CO₃, либо стекает в сточную цистерну 14 через клапан 29, либо выбрасывается насосом 10 за борт через клапаны 30, 31. Очищенные от углекислого газа выхлопные газы поступают в сепаратор 7, в котором, протекая между перегородками, освобождаются от капелек воды и щелочи, затем достигают смесителя 8, обогащаются кислородом и через открытую захлопку 13 поступают во всасывающий коллектор двигателя. Достаточное количество кислорода в очищенных выхлопных газах обеспечивает устойчивую работу двигателя. Контроль за содержанием кислорода, давления и температурой очищенных выхлопных газов осуществляется датчиками 12, установленными на щитке, и поддерживается на соответствующем уровне микропроцессором 15, который управляет работой насосов 9 и 10. Капельки воды и щелочи из смесителя 6 и сепаратора 7 по трубопроводу 11 стекают в фильтр-смеситель.

Предлагаемое устройство позволяет очистить выхлопные газы двигателя на 80 90% от любого вредного компонента, не выбрасывать их в атмосферу и использовать выхлопные газы для сгорания топлива. Время работы двигателя определяется запасом на борту химически активного вещества. Элементы устройства могут выпускаться промышленно без высоких экономических затрат.

Использование: изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для защиты атмосферы от выхлопных газов двигателя. Сущность: при работе двигателя выхлопные газы очищаются от CO₂ в результате химической реакции между газами и капельками щелочи NaON (KOH) во внутреннем объеме фильтра-смесителя. От капелек щелочи, унесенных потоком выхлопных газов, освобождаются в сепараторе и к двигателю поступают выхлопные газы, очищенные от CO₂ и щелочи. Кислород, который добавляют в поток газов перед двигателем, получают в результате химической реакции между пероксидом щелочного металла, например, Na₂O₂ и водой. Пероксид щелочного металла хранится в бункере реактора. Датчики газового контроля и элементы автоматики обеспечивают необходимое количество кислорода в газах, подаваемых в цилиндр двигателя. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для защиты атмосферы от выхлопных газов двигателя с выпускным и всасывающим коллекторами, содержащее клапаны, датчики давления, температур и изменения содержания кислорода, газоохладитель, в корпусе которого расположены фильтры и устройство для распыла охлаждающей жидкости, сепаратор, насос с трубопроводами, газопровод, выполненный в виде трубы и соединяющий элемент устройства в единое целое, отличающееся тем, что оно снабжено реактором, в корпусе которого установлены бункеры с размещенным в них гранулированным химически активным веществом и водяные форсунки, фильтром-смесителем, в корпусе которого установлены щелочные распылители, смесителем с отражателями, сточной цистерной, дополнительным насосом с трубопроводами, микропроцессором, сепаратор выполнен с перегородками, а реактор соединен верхней частью со смесителем, а нижней с фильтром- смесителем. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что реактор внутри разделен решетчатыми или перфорированными перегородками, образующими бункеры, а в верхней и нижней части реактора предусмотрены отверстия отвода кислорода и водного раствора щелочи.