ФИЛЬТР-НЕЙТРАЛИЗАТОР Российский патент 2012 года по МПК B01D35/01 F01N3/10 

Описание патента на изобретение RU2447921C1

Изобретение относится к области фильтрования, а именно к газовым фильтрам, предназначенным в основном для очистки углеводородных газов от механических примесей, углеводородов, монооксида углерода и окислов азота, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, автомобильной и других отраслях промышленности. Преимущественная область использования изобретения - автомобильная промышленность.

Известен нейтрализатор отработавших газов по патенту РФ на изобретение №2075606, опубл. 20.03.1997, предназначенный для очистки отработавших газов дизелей от вредных компонентов и сажи. Нейтрализатор отработавших газов по указанному патенту содержит корпус с входным и выходным патрубками, теплоизоляцию, размещенную между стенками корпуса, реакционную камеру, во внутренней полости которой размещены последовательно по ходу движения газов друг за другом пористый металлокерамический фильтр, на внешней поверхности которого установлен завихритель, тарельчатые компенсаторы и пористый металлокерамический блок. Блок состоит из отдельных металлокерамических пористых цилиндрических элементов с концентрическими наклонными кольцами, образующими сегментные щели между центрально-лучевыми перегородками, выполненными в виде лопаток с переменным шагом поворота, причем элементы блока сориентированы через один разными плоскостями относительно потока газов. Пористый металлокерамический фильтр с завихрителями и металлокерамические пористые цилиндрические элементы могут быть получены методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС-технологии). Пористые металлокерамические элементы одинаковы по конфигурации, но имеют в составе различные катализаторы и обеспечивают при последовательной установке многоступенчатую очистку отработавших газов. Однако применение в такой конструкции нейтрализатора завихрителей, тарельчатых компенсаторов и цилиндрических элементов с концентрическими наклонными кольцами, образующими сегментные щели между центрально-лучевыми перегородками, выполненными в виде лопаток с переменным шагом поворота, усложняет его изготовление и использование.

Известен нейтрализатор отработавших газов по патенту РФ №2075609, опубл. 20.03.1997, предназначенный для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания от вредных компонентов и сажи. Этот известный нейтрализатор наиболее близкий по технической сущности к заявляемому и принят за прототип. Нейтрализатор содержит корпус, который имеет в сечении овальную форму, торцевую крышку, входной и выходной патрубки, внутренние перегородки корпуса, каталитический реактор, внутренняя полость которого образована внутренними поверхностями торцевой стенки, торцевой крышки и стенками реактора. Между реактором и внутренней стенкой корпуса выполнена теплоизоляция. В полости реактора размещены удерживающие направляющие, выполненные в виде завихрителей, и фильтры (каталитические восстанавливающий и окислительный из фильтрующих элементов), один из которых выполнен из металлокерамического материала для задержания твердых частиц и дожигания их на поверхности в присутствии катализатора, а другой размещен коаксиально внутри металлокерамического первого и выполнен в форме ребристого радиатора. Во входном патрубке установлен кислородный датчик, а металлокерамический фильтр установлен в сетчатой каталитической оболочке (восстанавливающем каталитическом фильтре). При работе нейтрализатора отработавшие газы от двигателя внутреннего сгорания поступают во входной патрубок, распределяются в полость реактора между распорками и направляются в кольцевую полость прогрева, которая образована внешней поверхностью сетчатой оболочки и внутренней поверхностью реактора, завихряются завихрителем, проходят через сетчатую каталитическую оболочку, где происходит частичное восстановление окислов азота. Далее отработавшие газы проходят через фильтр, где очищаются от углеводородов, и через внутреннюю полость к выходу из нейтрализатора через патрубок. Форма внутреннего фильтрующего элемента каталитического фильтра в виде ребристого радиатора позволяет обеспечивать механическую прочность, жесткость конструкции и развивать поверхность катализатора. Однако такая конструкция нейтрализатора усложняется установкой и расположением завихрителей и распорок, формой металлокерамических фильтров, применением датчика кислорода, который требует поддержания температуры отработавших газов на входе в нейтрализатор не менее 300°С, и не позволяет использовать нейтрализатор вместо штатного глушителя шума отработавших газов.

Задачей предлагаемого изобретения является создание такой конструкции фильтра-нейтрализатора, которую можно вмонтировать непосредственно в корпус штатного глушителя шума отработавших газов в автомобиле и в других отраслях промышленности, и упрощение конструкции нейтрализатора, снижение его стоимости без снижения эффективности нейтрализации отработавших газов.

Технический результат, позволяющий решить задачу, заключается в эффективной нейтрализации отработавших газов и в совмещении функций глушителя их шума.

Технический результат, направленный на решение поставленной задачи, достигается следующим образом.

Заявляемый в качестве изобретения фильтр-нейтрализатор имеет общее с прототипом то, что содержит корпус с внутренней теплоизоляцией стенок, входным и выходным патрубками, перегородки, выполненные внутри корпуса, полость подогрева отработавших газов, полый каталитический восстанавливающий фильтр округлой формы, и каталитический окислительный фильтр из установленных вдоль корпуса пористых металлокерамических фильтрующих элементов, внешнего округлой формы и внутреннего, расположенного коаксиально внешнему.

В отличие от прототипа корпус заявляемого фильтра-нейтрализатора разделен перегородками на три последовательные зоны, первая из которых является полостью подогрева отработавших газов и снабжена термоэлементом с экраном, закрепленным на соответствующей перегородке, во второй зоне одним концом на этой же перегородке и вторым концом на дополнительной ступице закреплен каталитический восстанавливающий фильтр, а в третьей зоне установлены фильтрующие элементы каталитического окислительного фильтра, концы которых герметично закреплены соответственно в перегородке и торцевой стенке, причем внутренние фильтрующие элементы каталитического окислительного фильтра выполнены подобно внешним, а перегородки имеют окна для прохода отработавших газов.

В частном случае все фильтрующие элементы фильтра-нейтрализатора выполнены в виде полых цилиндров в соответствии с геометрией поперечного сечения корпуса глушителя шума отработавших газов автомобиля. Допустимо выполнение фильтрующих элементов овальной формы, как у прототипа, что не противоречит заявляемому изобретению. Каталитический окислительный фильтр может быть выполнен из отдельных секций. В этом случае корпус фильтра-нейтрализатора дополнительно содержит ступицы, которые выполнены с прорезями для прохода отработавших газов, плотно установлены в корпусе и в которых плотно закреплены концы фильтрующих элементов секций. Перегородка между первой и второй зонами может быть закреплена в корпусе с возможностью ее съема, что позволяет осуществлять замену фильтрующих элементов. Фильтрующие элементы фильтров целесообразно выполнять из материала, полученного методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). СВС-технология позволяет получать термостойкие пористые материалы с заданными каталитическими свойствами.

Предложенная конструкция позволяет довести концентрацию вредных веществ в отработавших газах до стандартных норм токсичности и решить поставленную задачу. В предложенной конструкции последовательные зоны очистки обеспечивают нейтрализацию отработавших газов до стандартных норм, а установленные последовательно перегородки, о которые наталкиваются отработавшие газы, и последовательный, боле длительный, чем в прототипе, путь движения от входного патрубка до выходного обеспечивают уровень шума отработавших газов ниже стандартного значения. Именно эти факторы и позволяют совместить фильтр-нейтрализатор и глушитель шума в единой конструкции.

Таким образом, предлагаемое изобретение отличается от прототипа тем, что его можно применить вместо штатного глушителя шума отработавших газов автомобиля и иного глушителя шума, используемого в иных отраслях промышленности, простотой конструкции, благодаря которой снижается его стоимость без снижения эффективности нейтрализации отработавших газов и ресурса работы фильтра-нейтрализатора.

Совокупность существенных признаков, которая характеризует заявляемое изобретение, в известных источниках информации не обнаружена. Это подтверждает новизну изобретения.

В уровне техники не выявлены фильтры-нейтрализаторы, имеющие признаки, совпадающие с совокупностью отличительных признаков заявляемого устройства, и которые одновременно с нейтрализацией отработавших газов решали проблему снижения уровня их шума. Несмотря на простоту технического решения, изобретение явным образом не следует из уровня техники, а значит соответствует критерию «изобретательский уровень».

Далее изобретение поясняется чертежом, на котором изображен заявляемый фильтр-нейтрализатор с каталитическим окислительным фильтром, выполненным из отдельных секций.

Фильтр-нейтрализатор состоит из корпуса 1, разделенного на три зоны перегородками 2 и 3. Корпус заявляемого фильтра-нейтрализатора является одновременно корпусом глушителя шума отработавших газов автомобиля или иного глушителя шума, используемого в иных отраслях промышленности. Перегородка 2 соединена болтами крепления 4 для замены фильтроэлементов 5, 6-9, 10. В первой зоне установлен экран 11 с термоэлементом 12 для подогрева отработавших газов, закрепленный винтами крепления 13 на перегородке 2. Во второй рабочей зоне (механической, восстанавливающей ступени очистки отработавших газов) установлен каталитический восстанавливающий фильтр, содержащий фильтрующий элемент механической очистки 10, выполненный в виде полого цилиндра, установленного на ступице 14. В третьей рабочей зоне (окислительной ступени очистки отработавших газов) расположены фильтроэлементы окислительной очистки 5, 6-9. Они закреплены в перегородке 3, ступицах 15-18 и торцевой стенке корпуса 1. Для исключения прорыва газов между ступицами и фильтроэлементами установлены уплотнительные кольца 19, 20. На корпусе 1 размещены входной 21 и выходной 22 патрубки с фланцами. Для теплоизоляции корпуса нейтрализатора применены утеплители 23-25. Позицией 26 на чертеже обозначена полость подогрева отработавших газов.

Пример работы фильтра-нейтрализатора.

Очищаемые отработавшие газы через входной патрубок 21 попадают в полость подогрева отработавших газов 26, где натекают на разогретый термоэлементом 12 экран 11 и через окна перегородки 2 проникают в полость зоны механической (первой) ступени очистки 27 (каталитический восстанавливающий фильтр). Затем через окна 28 перегородки 3 газы попадают в зону окислительной (второй) ступени очистки, разделенную ступицами 15-18 на пять параллельных секций, каждая из которых имеет два последовательно установленных фильтроэлемента 5, 6-9. Пройдя сквозь прорези 29-32 ступиц и фильтроэлементы окислительной ступени (каталитического окислительного фильтра), очищенные отработавшие газы через выходной патрубок 22 и присоединенную к нему хвостовую выхлопную трубу выбрасываются в атмосферу. Диаметры фильтроэлементов выбраны исходя из установленных зависимостей расходных характеристик от толщины используемого пористого материала, их взаимного расположения в корпусе глушителя с сохранением площадей поперечных сечений на всех этапах течения отработавших газов. При этом высота отдельного фильтроэлемента не превышает двух диаметров, что соответствует общепринятым условиям при проектировании фильтров во избежание противодавлении. Последовательное расположение восстановительного и окислительного каталитических фильтров обеспечивает постепенную и эффективную очистку отработавших газов. Перегородки между зонами и последовательное движение отработавших газов снижают шум отработавших газов и позволяют удерживать уровень шума отработавших газов в пределах допустимого.

Похожие патенты RU2447921C1

название год авторы номер документа
Многоступенчатый каталитический нейтрализатор отработавших газов дизеля 2019
  • Медведев Геннадий Валериевич
  • Горлова Нина Николаевна
RU2727283C1
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ 1994
  • Новоселов А.Л.
  • Унгефук А.В.
  • Ковалев В.В.
RU2075609C1
НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ 1994
  • Новоселов А.Л.
  • Новоселов А.А.
RU2075606C1
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ 1999
  • Новоселов А.Л.
  • Павлюк А.С.
  • Цехмейструк Ю.А.
RU2163675C1
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР 1996
  • Новоселов А.Л.
  • Мельберт А.А.
  • Ковалева Л.А.
RU2115002C1
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С РЕГЕНЕРАЦИЕЙ ОЧИСТКИ 2000
  • Унгефук А.В.
  • Новоселов А.Л.
  • Яковлев В.В.
  • Кибяков Е.И.
RU2189464C2
ЦИКЛОННЫЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР 2004
  • Новоселов Александр Леонидович
  • Стороженко Александр Владимирович
  • Мельберт Алла Александровна
  • Жуйкова Александра Анатольевна
RU2272158C1
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ДЛЯ ДИЗЕЛЯ С РЕГЕНЕРАЦИЕЙ ОЧИСТКИ 2003
  • Новоселов А.Л.
  • Пугач Р.А.
  • Мельберт А.А.
RU2256803C1
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С РЕГЕНЕРАЦИЕЙ ОЧИСТКИ 2003
  • Новоселов А.Л.
  • Пугач Р.А.
  • Мельберт А.А.
RU2255228C1
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С РЕГЕНЕРАЦИЕЙ ОЧИСТКИ 2003
  • Новоселов А.Л.
  • Пугач Р.А.
  • Мельберт А.А.
RU2256804C1

Реферат патента 2012 года ФИЛЬТР-НЕЙТРАЛИЗАТОР

Изобретение относится к области фильтрования, а именно к газовым фильтрам, предназначенным для очистки углеводородных газов, и может найти применение в химической, нефтеперерабатывающей и автомобильной промышленностях. Фильтр-нейтрализатор содержит корпус 1 с внутренней теплоизоляцией стенок, входным патрубком 21 и выходным патрубком 22, разделенный перегородками 2, 3 на три последовательные зоны. Первая зона является полостью подогрева отработавших газов 26 и снабжена термоэлементом 12 с экраном 11, закрепленным на перегородке 2. Во второй зоне одним концом на перегородке 2 и вторым концом на дополнительной ступице 14 закреплен полый каталитический восстанавливающий фильтр 27. В третьей зоне установлены фильтрующие элементы 5, 6-9 каталитического окислительного фильтра, концы которых герметично закреплены соответственно в перегородке 3 и торцевой стенке корпуса. Перегородки 2, 3 имеют окна для прохода отработавших газов. Изобретение обеспечивает упрощенную конструкцию фильтра, снижение его стоимости и эффективную нейтрализацию отработавших газов. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 447 921 C1

1. Фильтр-нейтрализатор, содержащий корпус с внутренней теплоизоляцией стенок, входным и выходным патрубками, перегородки, выполненные внутри корпуса, полость подогрева отработавших газов, полый каталитический восстанавливающий фильтр округлой формы и каталитический окислительный фильтр из установленных вдоль корпуса пористых металлокерамических фильтрующих элементов, внешнего округлой формы и внутреннего, расположенного коаксиально внешнему, отличающийся тем, что корпус разделен перегородками на три последовательные зоны, первая из которых является полостью подогрева отработавших газов и снабжена термоэлементом с экраном, закрепленным на соответствующей перегородке, во второй зоне одним концом на этой же перегородке и вторым концом на дополнительной ступице закреплен каталитический восстанавливающий фильтр, а в третьей зоне установлены фильтрующие элементы каталитического окислительного фильтра, концы которых герметично закреплены соответственно в перегородке и торцевой стенке, причем внутренние фильтрующие элементы каталитического окислительного фильтра выполнены подобно внешним, а перегородки имеют окна для прохода отработавших газов.

2. Фильтр-нейтрализатор по п.1, отличающийся тем, что все фильтрующие элементы фильтров выполнены в виде полых цилиндров.

3. Фильтр-нейтрализатор по п.1, отличающийся тем, что каталитический окислительный фильтр выполнен из отдельных секций, а корпус дополнительно содержит ступицы, которые выполнены с прорезями для прохода отработавших газов, плотно установлены в корпусе, и в которых плотно закреплены концы фильтрующих элементов секций.

4. Фильтр-нейтрализатор по п.1, отличающийся тем, что перегородка между первой и второй зонами закреплена в корпусе с возможностью ее съема.

5. Фильтр-нейтрализатор по п.1, отличающийся тем, что элементы фильтров выполнены из материала, полученного методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2447921C1

КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ 1994
  • Новоселов А.Л.
  • Унгефук А.В.
  • Ковалев В.В.
RU2075609C1
НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДЛЯ ДИЗЕЛЯ 2005
  • Поливаев Олег Иванович
  • Байбарин Василий Алексеевич
  • Божко Артем Викторович
  • Можейко Андрей Вячеславович
RU2280177C1
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2000
  • Медведев Ю.С.
  • Гордивский В.Н.
  • Березин Н.Н.
  • Заварзин А.Т.
  • Шестаков С.В.
RU2198303C2
СИСТЕМА И СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАДАЧ АНТИВИРУСНОЙ ПРОВЕРКИ МЕЖДУ ВИРТУАЛЬНЫМИ МАШИНАМИ В ВИРТУАЛЬНОЙ СЕТИ 2014
  • Ярыкин Павел Николаевич
  • Годунов Илья Борисович
RU2580030C2

RU 2 447 921 C1

Авторы

Исаенко Павел Викторович

Исаенко Виктор Дмитриевич

Исаенко Алексей Викторович

Даты

2012-04-20Публикация

2010-11-22Подача