УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2011 года по МПК F01N3/35 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Оно касается очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания для снижения концентрации содержащихся в них вредных веществ, поступающих в атмосферу.

Известны различные устройства снижения концентрации вредных веществ в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания, представленные в патентах Российской Федерации №№2184858, 2205966, в патентах №№5243819, 5396764, выданных в США, в заявках №№2787137, 2810370, 2821117, опубликованных во Франции.

Наиболее близким аналогом является устройство для снижения концентрации вредных веществ в отработавших газах дизельного двигателя внутреннего сгорания, изображенное в патенте Российской Федерации №2190767, F01N 3/20. Оно содержит корпус с впускным и выпускным отверстиями, нейтрализатор отработавших газов, установленный в корпусе, байпасный канал, размещенный внутри нейтрализатора и соединенный с одной стороны с впускным отверстием, а с другой стороны - с окружающей средой. В этом устройстве очистки отработавших газов нейтрализатор примыкает к наружной стенке корпуса, из-за чего получается значительный перепад в нем температуры вдоль его радиуса от байпасного канала, по которому проходит неочищенный отработавший газ, до наружной стенки корпуса, контактирующей с окружающей средой. Из-за неодинаковой температуры в нейтрализаторе ухудшается эффективность очистки им пропускаемого через него отработавшего газа.

Задача - создание простого и надежного устройства, обеспечивающего эффективное снижение концентрации вредных веществ в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания.

Решение этой задачи обеспечено тем, что устройство для снижения концентрации вредных веществ отработавших газов двигателя внутреннего сгорания содержит корпус с впускным и выпускным отверстиями, образующий камеру, в которой установлены в патронах каталитический реактор и фильтр дисперсных частиц, между патронами установлено сделанное с ребордой кольцо с уплотнительным элементом, вставленное в патрон фильтра и соединенное сваркой с патроном каталитического реактора, со стороны выпускного отверстия корпуса в патроне фильтра установлены другое кольцо с уплотнительным элементом и сделанное в виде обруча кольцо, выступающее из патрона фильтра, патрон фильтра соединен с кольцевой перфорированной деталью, сделанной в виде соединенной со стенкой корпуса чаши, край которой расположен в одной плоскости с краем кольца, сделанного в виде обруча, а патрон каталитического реактора соединен с подставками, уложенными на стенку корпуса.

При расположении каталитического реактора и фильтра в связанных между собой патронах, размещенных внутри камеры, образованной в корпусе, они контактируют с горячим отработавшим газом как с проходящим внутри них, так и с проходящим в пространстве между патронами и стенкой корпуса, отделенной от патронов перфорированной деталью, что обеспечивает одинаковую температуру в каталитическом реакторе по его толщине для обеспечения оптимальных условий для каталитической обработки в нем вредных веществ для снижения их содержания в отработавших газах до приемлемого уровня, допустимого по норме, предусмотренной требованиями экологии. Кроме того, при указанном выполнении устройства снижения концентрации вредных веществ упрощается его сборка, так как патроны каталитического реактора и фильтра при сборке можно надежно устанавливать вертикально, опирая их и перфорированной деталью, и кольцом в виде обруча, вставленным в патрон фильтра.

Упомянутые подставки, соединенные с патроном каталитического реактора, сделаны из металлической ленты, изогнутой в виде трапеции и примыкающей концами к патрону каталитического реактора.

На фиг.1 представлено устройство для снижения концентрации вредных веществ отработавших газов дизельного двигателя, продольный разрез. На фиг.2 устройство для снижения концентрации вредных веществ отработавших газов показано в поперечном разрезе по А-А.

Представленное на фиг.1 устройство для снижения концентрации вредных веществ в отработавших газах дизельного двигателя содержит металлический корпус 1, состоящий из цилиндрической обечайки 2 и выпуклых крышек 3, 4 с фланцами 5, 6 для крепления корпуса. В крышках 3, 4 расположены соответственно впускное отверстие 7 и выпускное отверстие 8. В камере 9, образованной в корпусе 1, расположен нейтрализатор вредных веществ отработавших газов двигателя, состоящий из каталитического реактора 10 и фильтра 11 дисперсных частиц, последовательно установленных в патронах 12 и 13. Патроны 12, 13 сделаны в виде цилиндрической оболочки с открытыми концами, охватывая по окружности каталитический реактор и фильтр, сделанные в виде цилиндра. Между патронами 12, 13 установлено кольцо 14 С-образного профиля со вставленным в его кольцевую выемку уплотнительным элементом 15, примыкающим к торцу фильтра 11. На периферии кольца 14 сделана реборда 16, то есть кольцевой выступ. Кольцо 14 вставлено в патрон 13 фильтра 11, упираясь в него в его торец ребордой 16, и соединено с ним сваркой. С кольцом 14 с его плоским торцом соединен сваркой патрон 12 каталитического реактора 10. Со стороны выпускного отверстия 8 корпуса, то есть со стороны задней крышки 4, в патроне 13 фильтра установлены рядом друг с другом другое кольцо 17 С-образного профиля с расположенным в нем уплотнительным элементом и выступающее из патрона 13 фильтра кольцо 18, сделанное из листового материала в виде обруча. Кольцо 18 соединено сваркой с патроном 13. Между кольцами 14 и 17, а именно между расположенными в них уплотнительными элементами, примыкающими к торцам фильтра, в патроне 13 расположен упругий уплотнительный элемент 19, охватывающий фильтр 11 по внешней поверхности. Патрон 13 фильтра соединен сваркой с кольцевой перфорированной деталью 20, которая сделана в виде чаши со сквозными отверстиями 21, соединенной сваркой с обечайкой 2 корпуса 1. Деталь 20 сделана из листового материала с отбортовкой, примыкающей к стенке корпуса. Край детали 20, обращенный к задней крышке 4 корпуса, расположен в одной плоскости с краем кольца 18, выступающего из патрона фильтра. Расположение края перфорированной детали 20 и выступающего края кольца 18 в одной плоскости обеспечивает устойчивость нейтрализатора в вертикальном положении при его сборке, хранении и транспортировке.

Патрон 12 каталитического реактора соединен с подставками 22, уложенными на стенку корпуса 1, то есть на обечайку 2. Каждая подставка 22 сделана из металлической гибкой ленты, изогнутой в виде трапеции и примыкающей концами к патрону каталитического реактора (фиг.2). Подставки 22 расположены равномерно вокруг патрона 12 и соединены с ним сваркой. При выполнении подставок 22 из металлической ленты, изогнутой в виде трапеции, обеспечено плотное их прилегание при сборке к обечайке 2 корпуса.

При работе двигателя внутреннего сгорания отработавший газ через впускное отверстие 7 входит для его очистки в камеру 9 корпуса 1 и проходит параллельными потоками через каталитический реактор 10 и фильтр 11 нейтрализатора и через кольцевое пространство между нейтрализатором и обечайкой корпуса 1. В нейтрализаторе в его каталитическом реакторе 10 и в фильтре 11 происходит обезвреживание находящихся в отработавшем газе вредных веществ и их поглощение фильтром. При этом горячий отработавший газ, проходя в пространстве вокруг нейтрализатора, поддерживает необходимую высокую температуру в каталитическом реакторе 10 для обеспечения эффективного обезвреживания вредных веществ отработавшего газа. После прохода через отверстия 21 в перфорированной детали 20 перед выходом наружу в окружающую среду через выпускное отверстие 8 отработавший газ смешивается с очищенным газом, выходящим из фильтра, в результате чего концентрация вредных веществ в отработавшем газе двигателя значительно уменьшается.

Созданное устройство для снижения концентрации вредных веществ в отработавших газах дизельного двигателя имеет простую и технологичную конструкцию со сравнительно небольшой металлоемкостью, в которой детали надежно соединены между собой только сваркой. Вследствие размещения нейтрализатора внутри камеры в корпусе на расстоянии от его стенки в кольцевом потоке горячего отработавшего газа созданы оптимальные температурные условия работы каталитического реактора, обеспечивающие эффективную очистку отработавшего газа от вредных веществ.

Устройство для снижения концентрации вредных веществ отработавших газов двигателя содержит корпус 1 с впускным 7 и выпускным 8 отверстиями, образующий камеру 9. В камере 9 расположены в патронах 12, 13 каталитический реактор 10 и фильтр 11 дисперсных частиц. Между патронами 12, 13 установлено сделанное с ребордой кольцо 14 с уплотнительным элементом, вставленное в патрон 13 и соединенное сваркой с патроном 12. Со стороны отверстия 8 в патроне 13 установлены другое кольцо с уплотнительным элементом и сделанное в виде обруча кольцо 18, выступающее из патрона 13. Патрон 13 соединен с кольцевой перфорированной деталью 20, сделанной в виде соединенной со стенкой корпуса чаши. Край чаши расположен в одной плоскости с краем кольца 18. Патрон 12 соединен с подставками 22, уложенными на стенку корпуса. В этом простом и надежном устройстве обеспечены оптимальные условия для эффективного снижения концентрации вредных веществ в отработавших газах двигателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для снижения концентрации вредных веществ отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус с впускным и выпускным отверстиями, образующий камеру, в которой установлены в патронах каталитический реактор и фильтр дисперсных частиц, между патронами установлено сделанное с ребордой кольцо с уплотнительным элементом, вставленное в патрон фильтра и соединенное сваркой с патроном каталитического реактора, со стороны выпускного отверстия корпуса в патроне фильтра установлены другое кольцо с уплотнительным элементом и сделанное в виде обруча кольцо, выступающее из патрона фильтра и соединенное с ним сваркой, патрон фильтра соединен с кольцевой перфорированной деталью, сделанной в виде соединенной с корпусом чаши, край которой расположен в одной плоскости с краем кольца, сделанного в виде обруча, а патрон каталитического реактора соединен с подставками, уложенными на стенку корпуса.

2. Устройство для снижения концентрации вредных веществ по п.1, отличающееся тем, что подставки сделаны из металлической ленты, изогнутой в виде трапеции и примыкающей концами к патрону каталитического реактора.