КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F01N3/28 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к устройствам для каталитической очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.

Известны каталитические нейтрализаторы отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, содержащие вращающийся реактор с гранулированным катализатором, снабженный периферийными внутренними впускными каналами, центральной полостью и выпускным каналом, расположенным в центре одной из его параллельных боковых стенок (см. патент Японии 13564, кл. 51 D 51). Формирование кипящего слоя в этих устройствах происходит в поле центробежных сил, что обеспечивает ограничение степени свободы гранул с катализатором и сокращает их износ.

Однако недостатком известных устройств является плоский характер параллельно расположенных боковых стенок реактора, что создает большое гидравлическое сопротивление, вынос с отработавшими газами раскрошившихся частиц гранулированного катализатора и, следовательно, приводит к низкой очистке отработавших газов двигателей.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, содержащий корпус с впускным каналом, выполненным в виде сопла, и выпускным каналом. В корпусе установлен вращающийся реактор с гранулированным катализатором, имеющий цилиндрическую часть и соединенные с ней боковые стенки, выполненные по гиперболическому закону. Реактор снабжен внешними лопатками, тангенциально направленными к потоку газов, и периферийными внутренними впускными каналами. Внутри реактора образована центральная полость. Выпускной канал расположен в центре одной из боковых стенок реактора (авторское свидетельство СССР 968491, М.кл. 3 F 01 N 3/10).

Основным недостатком описанного каталитического нейтрализатора является низкая эффективность очистки отработавших газов вследствие разрушения гранулированного катализатора под действием центробежных сил, что приводит к выносу раскрошившихся частиц из реактора через периферийные каналы в полость корпуса и через выпускной канал - с отработавшими газами в атмосферу, а также вследствие отсутствия возможности периодического пополнения реактора гранулированным катализатором без разборки нейтрализатора.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания путем предотвращения выноса раскрошившихся частиц гранулированного катализатора с отработавшими газами в атмосферу и обеспечения возможности периодического пополнения реактора гранулированным катализатором.

Для достижения этого технического результата каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с впускным каналом, выполненным в виде сопла, и выпускным каналом, установленный в корпусе вращающийся реактор с гранулированным катализатором, имеющий цилиндрическую часть и соединенные с ней выполненные по гиперболическому закону боковые стенки, а также внешние лопатки, тангенциально направленные к потоку газов, и центральную полость, причем выпускной канал расположен в центре одной из боковых стенок реактора, снабжен пористым проницаемым металлокерамическим стаканом, установленным на оси вращения в центральной полости реактора таким образом, что внутренняя полость стакана обращена в сторону выпускного канала, а днище расположено опирающимся на установочную крестовину, опирающуюся в свою очередь на внутреннюю боковую поверхность реактора, противоположную выпускному каналу. При этом цилиндрическая часть, боковые стенки и лопатки реактора выполнены из пористой проницаемой металлокерамики с нанесенным катализатором, а в толще реактора соосно ему, стакану и выпускному каналу в отверстии для пополнения реактора гранулированным катализатором закреплена пробка.

Покрытие реактора катализатором приводит к организации дополнительной очистки газов, каталитический нейтрализатор становится комбинированным и многоступенчатым.

Выполнение цилиндрической части, боковых стенок и лопаток реактора из пористой проницаемой металлокерамики с нанесенным катализатором без использования периферийных внутренних впускных каналов обеспечивает проход газов в реактор и предотвращает заброс раскрошившихся частиц гранулированного катализатора в полость корпуса, а следовательно, их вынос в атмосферу.

Наличие пористого проницаемого металлокерамического стакана, установленного в центральной полости реактора, также предотвращает вынос продуктов износа гранулированного катализатора в атмосферу с очищенными отработавшими газами.

Установка пробки в толще реактора соосно ему, пористому проницаемому металлокерамическому стакану и выпускному каналу позволяет периодически по мере необходимости пополнять реактор гранулированным катализатором.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено поперечное сечение каталитического нейтрализатора отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, а на фиг.2 - разрез по линии А-А на фиг.1.

Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания содержит корпус, состоящий из цилиндрического барабана 1 и соединенных с барабаном 1 боковых стенок 2, 3, выполненных штамповкой по гиперболическому закону. Боковые стенки 2, 3 оснащены подшипниками 4 и 5 скольжения, удерживаемые торцевыми крышками 6 и 7 соответственно. На подшипниках 4 и 5 в корпусе 1 установлен с зазором вращающийся реактор 8 с центральной полостью, форма которого повторяет форму корпуса 1. Вращение реактора 8 может осуществляться от внешнего привода (не показан). Реактор 8 имеет цилиндрическую часть 9 и соединенные с ней выполненные по гиперболическому закону боковые стенки 10. В центре одной из боковых стенок 10 реактора 8 расположен выпускной канал 11. Отверстие в центре противоположной выпускному каналу 11 боковой стенки 10 снабжено торцевой крышкой 12.

В центральной полости реактора 8 соосно ему и выпускному каналу 11 на оси вращения реактора 8 установлен пористый проницаемый металлокерамический стакан 13 с днищем 14. Внутренняя полость 15 стакана 13 обращена в сторону выпускного канала 11. Днище 14 стакана 13 расположено опирающимся на установочную крестовину 16, опирающуюся в свою очередь на внутреннюю боковую поверхность реактора 8, противоположную выпускному каналу 11.

На поверхности цилиндрической части 9 реактора 8 установлены внешние лопатки 17, тангенциально направленные к потоку отработавших газов из впускного канала 18, выполненного в виде сопла. Впускной канал 18 введен в полость корпуса тангенциально с образованием эжектора 19.

Цилиндрическая часть 9, боковые стенки 10 и лопатки 17 реактора 8 выполнены из пористой проницаемой металлокерамики с нанесенным катализатором.

В толще реактора 8 соосно ему, стакану 13 и выпускному каналу 11 в крышку 12 ввернута пробка 20, закрывающая отверстие для пополнения реактора 8 гранулированным катализатором 21.

Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.

Отработавшие газы через впускной канал 18 поступают в эжектор 19, откуда проходят через цилиндрическую часть 9 и боковые стенки 10, выполненные из пористой проницаемой металлокерамики, реактора 8 непосредственно внутрь реактора 8, вращающегося от внешнего привода или от потока отработавших газов, попадающего на лопатки 17.

Попадая внутрь реактора 8, отработавшие газы проходят через гранулированный катализатор 21, очищаются, поступают во внутреннюю полость 15 пористого проницаемого металлокерамического стакана 13 и через выпускной канал 11 выходят наружу в атмосферу.

Досыпка гранулированного катализатора 21 осуществляется через пробку 20 без разборки корпуса и отсоединения впускного 18 и выпускного 11 каналов.

Профилирование боковых стенок 10 реактора 8 по гиперболическому закону обеспечивает постоянство радиальной компоненты скорости потока отработавших газов, что является условием минимального гидравлического сопротивления реактора 8, а наличие пористого проницаемого металлокерамического стакана 13 в центральной полости реактора 8 позволяет раскрошившимся частицам гранулированного катализатора 21 не вылететь вместе с отработавшими газами.

По сравнению с прототипом отказ от периферийных внутренних впускных каналов предотвращает заброс раскрошившихся частиц гранулированного катализатора в полость корпуса под действием центробежных сил, пористая проницаемая металлокерамика обеспечивает проход газов в реактор, наличие пористого проницаемого металлокерамического стакана в центральной полости реактора исключает вынос продуктов износа гранулированного катализатора с очищенными отработавшими газами, а установка пробки в реакторе обеспечивает возможность пополнения реактора гранулированным катализатором, что в комплексе приводит к повышению эффективности очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.

Использование: нейтрализатор содержит корпус, снабженный впускным каналом, выполненным в виде сопла, и выпускным каналом. В корпусе установлен вращающийся реактор с гранулированным катализатором, имеющий цилиндрическую часть и соединенные с ней выполненные по гиперболическому закону боковые стенки, а также внешние лопатки, тангенциально направленные к потоку газов, и центральную полость. Выпускной канал расположен в центре одной из боковых стенок реактора. В центральной полости реактора на оси вращения установлен пористый проницаемый металлокерамический стакан. Внутренняя полость этого стакана обращена в сторону выпускного канала. Днище стакана расположено опирающимся на установочную крестовину, опирающуюся, в свою очередь, на внутреннюю боковую поверхность реактора, противоположную выпускному каналу. Цилиндрическая часть, боковые стенки и лопатки реактора выполнены из пористой проницаемой металлокерамики с нанесенным катализатором. В толще реактора соосно ему, стакану и выпускному каналу в отверстии для пополнения реактора гранулированным катализатором закреплена пробка. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки. 2 ил.

Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с впускным каналом, выполненным в виде сопла, и выпускным каналом, установленный в корпусе вращающийся реактор с гранулированным катализатором, имеющий цилиндрическую часть и соединенные с ней выполненные по гиперболическому закону боковые стенки, а также внешние лопатки, тангенциально направленные к потоку газов, и центральную полость, причем выпускной канал расположен в центре одной из боковых стенок реактора, отличающийся тем, что он снабжен пористым проницаемым металлокерамическим стаканом, установленным на оси вращения в центральной полости реактора таким образом, что внутренняя полость стакана обращена в сторону выпускного канала, а днище расположено опирающимся на установочную крестовину, опирающуюся, в свою очередь, на внутреннюю боковую поверхность реактора, противоположную выпускному каналу, при этом цилиндрическая часть, боковые стенки и лопатки реактора выполнены из пористой проницаемой металлокерамики с нанесенным катализатором, а в толще реактора соосно ему, стакану и выпускному каналу в отверстии для пополнения реактора гранулированным катализатором закреплена пробка.