КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ДЛЯ ДИЗЕЛЯ Российский патент 1998 года по МПК F01N3/28 

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

Известны каталитические нейтрализаторы отработавших газов, содержащие корпус с двойными стенками и теплоизоляцией между ними, торцевые крышки, входные и выходные патрубки, каталитические фильтры, выполненные из пористой металлокерамики, внутренние перегородки внутри корпусов. Одна из таких конструкций описана, например, в описании к авторскому свидетельству СССР N 1776837, кл. F 01 N 3/28, 1992
Недостатками таких нейтрализаторов является то, что пористый каталитический фильтр, предназначенный для использования в одном диапазоне температур, постоянно находится в потоке газов на всех режимах эксплуатации, не позволяет производить избирательную очистку газов в зависимости от режимов работы двигателя, излишне засмоляется.

Известен каталитический нейтрализатор отработавших газов, содержащий корпус с двойными стенками и теплоизоляцией между ними, внутренними продольными и поперечными перегородками, торцевые крышки, впускной и выпускной патрубки, фланцы, каталитические фильтры, реактор, клапан, бонки для установки каталитических фильтров. (заявка ФРГ, 3538108, F 01 N 3/02, 1987).

Недостатком таких нейтрализаторов является то, что пропуск газов мимо каталитических элементов на отдельных режимах означает отсутствует их очистки, что создает условия поступления в ряде случаев неочищенных газов. Конструкция последнего нейтрализатора принята за прототип, как наиболее близкая по технической сущности.

Задача изобретения - повышение эффективности работы нейтрализатора в различных диапазонах температур отработавших газов.

Поставленная задача достигается тем, что в каталитическом нейтрализаторе для дизеля, содержащем корпус с двойными стенками и теплоизоляцией между ними, внутренними продольными и поперечными перегородками, торцевые крышки, впускной и выпускной патрубки, фланцы, каталитические фильтры, реактор, бонки для установки фильтров, реактор разделен перегородками на полости распределения потока газов, очистки газов через фильтры и объединения потока очищенных газов, при этом в перегородке между полостями распределения потока газов установлена труба, являющаяся продолжением впускного патрубка, в торцевой части которой установлен подпружиненный клапан с выходом в пропускной сквозной патрубок, размещенный в продольной перегородке между полостями очистки газов через фильтры, между поперечными перегородками, разделяющими полости распределения потока газов, очистки газов через фильтры и объединения потока очищенных газов, в бонках закреплены металлокерамические фильтры, одна часть которых выполнена в содержанием высокотемпературных катализаторов, другая часть - с содержанием низкотемпературных.

Металлокерамические фильтры выполнены в виде полых стаканов с днищами, представляющими в сечении сегменты.

Труба, установленная в перегородке между полостями распределения потока газов, имеет окно, составляющее 0,70 ... 0,75 от поперечного сечения, и размещенный по всей длине поворотный трубчатый сектор с окном, составляющим 0,48... 0,50 от поперечного сечения.

На фиг. 1 - продольный разрез нейтрализатора;
на фиг. 2 - поперечные разрезы нейтрализатора с сечениями по A-A и B-B;
на фиг. 3 - устройство для управления системой распределения отработавших газов в нейтрализаторе.

Каталитический нейтрализатор содержит корпус 1 с двойными стенками: внешней 2 и внутренней 3, между которыми находится теплоизоляция 4. Внутренняя стенка 3 вместе с торцевыми крышками 5 и 6 образует реактор нейтрализатора. Реактор разделен поперечными перегородками 7 и 8, а также продольной перегородкой 9 на полости 10 и 11 распределения потока газов, полости 12 и 13 очистки газов через фильтры, полость 14 для объединения потока очищенных газов. На крышке 5 закреплен впускной патрубок 15 с фланцем 16, а на крышке 6 - выпускной патрубок 17 с фланцем 18. На фланце 16 выпускного патрубка 15 через промежуточный полуфланец 19 закреплен через фланец 20 соединительный патрубок 21. В продольную перегородку 9 между полостями 10 и 11 встроена труба 22, являющаяся продолжением впускного патрубка 15. В трубе 22 в границах полостей 10 и 11 между торцевой крышкой 5 и поперечной перегородкой 7 выполнено окно 23, составляющее в поперечном сечении трубы 22 0,70-0,75, причем половина сечения выходит в полость 10, а половина в полость 11. В трубу 22 по всей длине вставлен поворотный трубчатый сектор 24, в котором по всей длине полостей 10 и 11 выполнено окно 25, составляющее в поперечном сечении 0,48-0.50. Такое выполнение окна необходимо для обеспечения минимальных противодавлений на выпуске из дизеля при частичном повороте трубчатого сектора 24 за счет площади проходного сечения, превышающей площадь проходного сечения трубчатого сектора. На поворотном трубчатом секторе 24 закреплен рычаг 26 соосно с поперечной осью полуфланцы 19. В продолжении трубы 22, выходящем за поперечную перегородку 7, в ее торцовую часть 27 с седлом 28 встроен предохранительный клапан 29 с пружиной 30 с направлением движения по направлению потока газов. За клапаном 29 к трубе 22 подсоединен пропускной сквозной патрубок 31, размещенный в перегородке 9 с выходом в полость 14. Между поперечными перегородками 7 и 8 в бонках 32 и 33 закреплены пористые металлокерамические фильтры 34 и 35, выполненные в виде полых стаканов с днищами, представляющими в сечении, например, сегменты с внутренними полостями 36. Фильтры 34, расположенные в полости 12, содержат высокотемпературный катализатор, а фильтры 35, расположенные в полости 13, низкотемпературный катализатор.

Устройство для управления содержит датчик 37 температуры отработавших газов, установленный в соединительном патрубке 21, преобразователь сигналов 38, исполнительный механизм 39, золотниковый клапан 40 в масляной магистрали 41 от масляного насоса 42 на дизеле 43, гидравлический цилиндр 44.

Работает нейтрализатор следующим образом.

В процессе работы дизеля 43 по патрубку 21 отработавшие газы подводятся через патрубок 15 и поворотный трубчатый сектор 24 в полости 10 или 11 в зависимости от температуры отработавших газов, затем поступают во внутренние полости 36 пористых металлокерамических фильтров 34 и 35. Газы проходят сквозь пористые стенки фильтров, контактируя с катализаторами, очищаются и попадают в полости 12 или 13, проходят в полость 14 и выбрасываются наружу. При изменении температуры отработавших газов, связанной с режимом эксплуатации, сигнал от датчика 37 передается на преобразователь сигналов 38, где преобразуется и поступает на исполнительный механизм 39, воздействующий на золотниковый клапан 40 в системе смазки, который включает гидроцилиндр 44, который воздействует на рычаг 26 изменяет режим работы нейтрализатора.

В случаях аварийного состояния нейтрализатора, связанного с повышенным засмолением пористых фильтров и внезапным резким повышением противодавления на выпуске, срабатывает аварийный предохранительный клапан 29 и часть газов выходит в полость 14, минуя фильтры.

Такое выполнение нейтрализатора обеспечивает создание условий для его работоспособности в различных диапазонах температур отработавших газов, снижение дымности и токсичности дизелей без снижения топливной экономичности, создает условия для повышения долговечности каталитических фильтров за счет их избирательного использования в зависимости от режима эксплуатации дизелей.

Предложенный нейтрализатор, по сравнению с прототипом, обеспечивает повышение ресурса каталитических фильтров в 1,5 - 1,75 раза, качество очистки отработавших газов от окислов азота на 25 - 30 процентов.

Использование: в двигателестроении для очистки отработавших газов дизелей от вредных компонентов и сажи. Сущность изобретения: каталитический нейтрализатор содержит корпус с двойными стенками и теплоизоляцией между ними, внутренние продольные и поперечные перегородки, торцевые крышки, впускной и выпускной патрубки, фланцы, каталитические фильтры, реактор, разделенный перегородками на несколько полостей: распределения потока газов, осуществления очистки газов через фильтры, объединения потока очищенных газов. В перегородке между полостями распределения потоков газов установлена труба, являющаяся продолжением впускного патрубка, в торцевой части которой установлен подпружиненный клапан с выходом в пропускной сквозной патрубок, размещенный в продольной перегородке. Кроме того, нейтрализатор снабжен бонками, на которых закреплены металлокерамические фильтры, одна часть которых выполнена с содержанием высокотемпературных катализаторов, а другая часть - с содержанием низкотемпературных. Металлокерамические фильтры могут быть выполнены в виде полых стаканов с днищами, представляющими в сечении сегменты. В трубе, установленной в перегородке между полостями распределения потока газов, размещен по всей ее длине повторной трубчатый сектор с окном, труба снабжена окном. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Каталитический нейтрализатор для дизеля, содержащий корпус с двойными стенками и теплоизоляцией между ними, внутренними продольными и поперечными перегородками, торцевые крышки, впускной и выпускной патрубки, фланцы, каталитические фильтры, реактор, бонки для установки фильтров, отличающийся тем, что реактор разделен перегородками на полости распределения потока газов, очистки газов через фильтры и объединения потока очищенных газов, при этом в перегородке между полостями распределения потока газов установлена труба, являющаяся продолжением впускного патрубка, в торцевой части которой установлен подпружиненный клапан с выходом в пропускной сквозной патрубок, размещенный в продольной перегородке между полостями очистки газов через фильтры, между поперечными перегородками, разделяющими полости распределения потока газов, очистки газов через фильтры и объединения потока очищенных газов, в бонках закреплены металлокерамические фильтры, одна часть которых выполнена с содержанием высокотемпературных катализаторов, другая часть с содержанием низкотемпературных. 2. Нейтрализатор по п.1, отличающийся тем, что металлокерамические фильтры выполнены в виде стаканов с днищами, представляющими в сечении сегменты. 3. Нейтрализатор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что труба, установленная в перегородке между полостями распределения потоков газов, имеет окно, составляющее 0,70 0,75 от поперечного сечения, и размещенный по всей длине поворотный трубчатый сектор с окном, составляющим 0,48 0,50 от поперечного сечения.