МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ДИЗЕЛЯ Российский патент 2001 года по МПК F01N3/28 

Описание патента на изобретение RU2166104C2

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.

Известен многоступенчатый нейтрализатор отработавших газов дизеля, содержащий корпус с внешними и внутренними стенками, тепловой изоляцией между этими стенками, коаксиально установленными пористыми металлокерамическими окислительным и восстановительным каталитическими блоками, полым сажевым фильтром электростатического типа с электродами, установленным соосно пористым металлокерамическим окислительному и восстановительному каталитическим блокам перед ними, резонатором колебаний, входным и выходным патрубками с фланцами, канал для подвода вспомогательного газа. Канал для подвода вспомогательного газа соединен с полостью, образованной между внутренней поверхностью пористого металлокерамического восстановительного каталитического блока и внешней поверхностью пористого металлокерамического окислительного каталитического блока (см. патент РФ N 2023179, МПК5 F 01 N 3/28).

Основными недостатками известного нейтрализатора отработавших газов дизеля являются низкая эффективность очистки отработавших газов, т.к. вспомогательный газ подводится не только в зону окисления продуктов неполного сгорания топлива, но и в зону восстановления окислов азота, и низкое качество очистки отработавших газов, т. к. при использовании полого сажевого фильтра твердые частицы, включая сажу, размерами 1-3 мкм не отфильтровываются из-за того, что этот фильтр предназначен для очистки отработавших газов от твердых частиц с размерами более 3 мкм.

Известен также каталитический нейтрализатор, содержащий корпус с коаксиально установленными с образованием полости между ними пористыми металлокерамическими окислительными и восстановительными каталитическими блоками, входным и выходным патрубками с фланцами, канал для подвода вспомогательного газа. Этот канал соединен с полостью, образованной из сообщающихся частей между внутренней поверхностью корпуса и наружными поверхностями окислительных пористых металлокерамических каталитических блоков (см. патент РФ N 2120554, МПК F 01 N 3/28).

Основными недостатками описанного каталитического нейтрализатора являются низкая эффективность очистки отработавших газов, т.к. в зонах восстановительного каталитического блока создается избыток кислорода, что способствует снижению скорости восстановления окислов азота, и низкое качество очистки отработавших газов, т.к. пористыми металлокерамическими каталитическими блоками очистка от твердых частиц размерами 1-3 мкм не обеспечивается, несмотря на наличие нескольких пористых металлокерамических окислительных каталитических блоков.

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

Технический результат достигается тем, что многоступенчатый каталитический нейтрализатор дизеля, содержащий корпус с входным и выходным патрубками с фланцами, пористые металлокерамические каталитические окислительно-восстановительные блоки и коаксиально установленные им пористые металлокерамические окислительный блок и восстановительный блок, канал для подвода вспомогательного газа, соединенный с сообщающимися полостями, образованными между внутренней поверхностью корпуса и наружными поверхностями пористых металлокерамических каталитических окислительно-восстановительных блоков, снабжен фильтрами из многослойной перекрестной намотки на сетчатых каркасах нитей композитного углеродистого материала, осесимметрично размещенными внутри пористых металлокерамических окислительного и восстановительного блоков.

Задачей изобретения является повышение эффективности очистки отработавших газов дизеля путем подачи вспомогательного газа непосредственно в зону окисления между внешней поверхностью фильтра из многослойной перекрестной намотки на сетчатых каркасах нитей композитного углеродистого материала и внутренней поверхностью пористого металлокерамического окислительного каталитического блока, что способствует увеличению скорости восстановления окислов азота. Кроме этого, предлагаемый каталитический нейтрализатор позволяет повысить качество очистки отработавших газов дизеля, так как обеспечивает двойную очистку отработавших газов от твердых частиц, включая сажу, с размерами до 1 - 3 мкм, при использовании в качестве ступеней очистки пористых металлокерамических каталитических блоков и фильтров из многослойной перекрестной намотки на сетчатых каркасах нитей композитного углеродистого материала.

Предлагаемое выполнение каталитического нейтрализатора относит его к классу многоступенчатых, так как в нейтрализаторе существуют несколько ступеней очистки отработавших газов, к разряду комбинированных, так как в качестве ступеней очистки используются пористые металлокерамические каталитические блоки и фильтры из многослойной перекрестной намотки на сетчатых каркасах нитей композитного углеродистого материала.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображен продольный по оси разрез многоступенчатого комбинированного каталитического нейтрализатора дизеля. Стрелками на чертеже обозначено движение отработавших газов.

Предлагаемый многоступенчатый комбинированный каталитический нейтрализатор дизеля содержит корпус 1 с фланцами 2, с входным 3 и выходным 4 патрубками, оснащенными фланцами 5 и 6, торцевой крышкой 7 с установочными буртами 8. Полость реактора образована торцевыми крышками 7 и внутренними поверхностями полых пористых металлокерамических окислительно-восстановительных блоков 9 и 10, установленных с зазором и образованием кольцевых полостей 11 и 12 между их наружными поверхностями и внутренней поверхностью корпуса 1. Каталитические блоки 9 и 10 установлены на установочных буртах 8 крышек 7 и буртах 13 внутренней перегородки 14. Коаксиально окислительно-восстановительным блокам 9 и 10 на буртах 8 и 13 закреплены пористые металлокерамические блоки: восстановительный 15 и окислительный 16. Между коаксиально установленными каталитическими блоками 9 и 16, 10 и 15 образованы кольцевые окислительно-восстановительные полости 17 и 18. В реакторе нейтрализатора внутри коаксиально установленных металлокерамических пористых проницаемых блоков окислительного 16 и восстановительного 15 установлены осесимметрично два фильтра 19 и 20 из многослойной перекрестной намотки композитных углеродистых нитей 21 на сетчатых каркасах 22.

Реактор нейтрализатора разделен блоками 15 и 16, фильтрами 19 и 20, перегородкой 14 на шесть полостей: приемную 23, выгорания сажи 24, окислительно-восстановительную 17, окислительно-восстановительную 18, дожигания сажи 25, выходную 26. Полости 17 и 18 сообщаются через окно 27 в перегородке 14. Каналами 28 вспомогательного газа внутренняя полость 29 коллектора в торцевой крышке 7 со стороны входного патрубка 3 соединена с полостью выгорания сажи 24, образованной внешней поверхностью фильтра 19 и внутренней поверхностью окислительного блока 16. Коллектор оснащен каналом для подвода вспомогательного газа.

Предлагаемый многоступенчатый комбинированный каталитический нейтрализатор работает следующим образом. Отработавшие газы дизеля через входной патрубок 3 поступают в приемную полость 23 реактора, проходят через слой намотки 21 на каркасе 22 фильтра 19 и очищаются от сажевых частиц. В полость 24 между фильтром 19 и окислительным блоком 16 подается вспомогательный газ-окислитель из канала через коллектор и каналы 28. Углеродистый композитный материал, применяемый для обмотки фильтров 19, 20, с одной стороны, выдерживает температуры до 970oC, с другой - отфильтровывает твердые частицы до 3 мкм. При добавлении окислителя частицы сажи выгорают. Таким образом на окислительный пористый блок 16 поступают очищенные газы, что предотвращает залипание их частицами пор последнего. Вспомогательный газ (например, воздух), служащий окислителем, подается из атмосферы по каналу в полость 29 коллектора и далее по каналам 28 в полость 24 нейтрализатора. При прохождении через окислительный блок 16 происходит окисление оксида углерода и частично углеводородов в условиях избытка воздуха, создаваемого подачей газа в полость 24. В полости 17 в условиях турбулентного взаимодействия газов со стенками блоков 9 и 16 продолжаются окислительные реакции и начинаются восстановительные. Окислительным реакциям способствует поступление вспомогательного газа через пористые стенки блока 16 из полости 24. Далее газы проходят через окно 27 в полость 18. В полости 18 продолжается процесс окислительно-восстановительных реакций. При прохождении газов через восстановительный блок 15 происходит восстановление оксидов азота. Этот процесс продолжается в полости 25 при недостатке кислорода в присутствии раскаленного углерода на поверхности фильтра 20.

Очищенные газы поступают в полость 26 и отводятся по выходному патрубку 4 из нейтрализатора.

Таким образом, осуществление подачи вспомогательного газа между фильтром и окислительным блоком позволяет наиболее полно очищать газы от продуктов неполного сгорания и обеспечить самоочистку фильтров. По сравнению с прототипом качество очистки газов от твердых частиц и окислов азота улучшается более чем на 50%.

Похожие патенты RU2166104C2

название год авторы номер документа
МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ДИЗЕЛЯ 1999
  • Новоселов А.Л.
  • Павлюк А.С.
  • Цехмейструк Ю.А.
RU2163300C1
МУЛЬТИЦИКЛОННЫЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ГАЗОВ 2004
  • Новоселов Александр Леонидович
  • Стороженко Александр Владимирович
  • Мельберт Алла Александровна
  • Жуйкова Александра Анатольевна
RU2272157C1
МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ КОМБИНИРОВАННЫЙ КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДЛЯ ДИЗЕЛЯ 2001
  • Новоселов А.Л.
  • Унгефук А.В.
  • Яковлев В.В.
  • Шулакова О.В.
  • Гура А.А.
RU2215880C2
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ДЛЯ ДИЗЕЛЯ 2000
  • Мироненко В.Ф.
  • Мельберт А.А.
  • Бутакова И.В.
RU2188326C2
Многоступенчатый каталитический нейтрализатор отработавших газов дизеля 2019
  • Медведев Геннадий Валериевич
  • Горлова Нина Николаевна
RU2727283C1
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ 1999
  • Новоселов А.Л.
  • Павлюк А.С.
  • Цехмейструк Ю.А.
RU2163675C1
КАССЕТНЫЙ КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР 2004
  • Новоселов А.Л.
  • Павлов С.Н.
  • Мельберт А.А.
  • Жуйкова А.А.
RU2267014C1
СЕКЦИОННЫЙ КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР 2004
  • Новоселов Александр Леонидович
  • Павлов Сергей Николаевич
  • Мельберт Алла Александровна
  • Жуйкова Александра Анатольевна
RU2272159C1
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С РЕГЕНЕРАЦИЕЙ ОЧИСТКИ 2000
  • Унгефук А.В.
  • Новоселов А.Л.
  • Яковлев В.В.
  • Кибяков Е.И.
RU2189464C2
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР С УТИЛИЗАЦИЕЙ ТЕПЛОТЫ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 1999
  • Новоселов А.Л.
  • Павлюк А.С.
  • Цехмейструк Ю.А.
RU2156362C1

Реферат патента 2001 года МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ДИЗЕЛЯ

Изобретение используется в машиностроении, а именно в двигателестроении, в частности для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. В корпусе нейтрализатора установлены пористые металлокерамические каталитические окислительно-восстановительные блоки и коаксиально установленные им пористый металлокерамические окислительный блок и восстановительный блок. Корпус также снабжен входным и выходным патрубками с фланцами, каналом для подвода вспомогательного газа, соединенным с сообщающимися полостями, образованными между внутренней поверхностью корпуса и наружными поверхностями пористых металлокерамических каталитических блоков. Внутри пористых металлокерамических окислительного и восстановительного блоков осесимметрично размещены фильтры из многослойной перекрестной намотки на сетчатых каркасах нитей композитного углеродистого материала. Этот материал позволяет нейтрализатору выдержать температуру до 970oC и отфильтровывать твердые частицы с размерами до 3 мкм. Задача изобретения - повышение качества очистки отработавших газов дизеля. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 166 104 C2

Многоступенчатый каталитический нейтрализатор дизеля, содержащий корпус с входным и выходным патрубками с фланцами, пористые металлокерамические каталитические окислительно-восстановительные блоки и коаксиально установленные им пористые металлокерамические окислительный блок и восстановительный блок, канал для подвода вспомогательного газа, соединенный с сообщающимися полостями, образованными между внутренней поверхностью корпуса и наружными поверхностями пористых металлокерамических каталитических окислительно-восстановительных блоков, отличающийся тем, что он снабжен фильтрами из многослойной перекрестной намотки на сетчатых каркасах нитей композитного углеродистого материала, осесимметрично размещенными внутри пористых металлокерамических окислительного и восстановительного блоков.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2166104C2

КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР 1996
  • Новоселов А.Л.
  • Мельберт А.А.
  • Ковалева Л.А.
RU2120554C1
НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДИЗЕЛЯ 1992
  • Новоселов А.Л.
  • Мельберт А.А.
  • Синицын В.А.
  • Пыжанкин Г.В.
RU2023179C1
УСТРОЙСТВО для ФИКСАЦИИ и ПЕРЕМЕЩЕНИЯРУЛОНОВ 0
  • Г. И. Пшеничный, Я. Чечелюк, А. Афанасьев Б. А. Фартушный
  • Всесоюзный Институт Трансформаторостроени
SU211502A1
US 4345431 А, 24.08.1982
US 5272874 А, 28.12.1993.

RU 2 166 104 C2

Авторы

Новоселов А.Л.

Павлюк А.С.

Цехмейструк Ю.А.

Даты

2001-04-27Публикация

1999-06-15Подача