Устройство для нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1988 года по МПК F01N3/08 

«

/

.1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для снижения токсичности отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение эффективности.

На фиг. 1 показан продольный разрез устройства для нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, продольный разрез; на фиг. 2 - продольное сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - линейная развертка перемещения лопатки ротора относительно лопатки спрямляющего аппарата; на фиг. 5 схематично показаны этапы работы устройства; на фиг. 6 - из- менение напряжения между ротором и корпусом по времени.

Устройство для нейтрализации выхлопных газов содержит корпус 1, спрямляющие аппараты 2, ротор 3, диски 4 ротора лопатки 5, лопатки спрямляющего аппа- рата 6, подшипники 7 и 8 скольжения, которые изготовлены из материала изоляторов 9 и 10, последние закреплены в дисках спрямляющих аппаратов 11 и 12. Через лопатки 6 диски II и 12 крепятся внутри корпуса и удерживают на изоляторах 9 и 10 с подшипниками 7 и 8 ротор 3. Вовнутрь корпуса 1 через отверстия 13 и полость внутри лопатки 6 проложен изолированный провод 14, по которому проводится потенциал одного зпака к ротору 3 от полюса источника напряжения. При этом токосъем осуществляется через неподвижный и закрепленный внутри изолятора 9 коллектор 15. Потенциал другого знака от другого полюса источника напряжения проводится к корпусу 1 посредством проводника 16. На боковых поверхностях дисков 4 с лопатками 5 прикреплены сетчатые диски 17. На боковых поверхностях дисков 4 выполнены проточки 18.

Устройство работает следующим образом.

Поток отработавших газов протекает внутри корпуса 1 и попадает на лопатки спрямляющего аппарата 2, которые разворачивают поток газов под определенным углом. Далее этот поток попадает на лопатки 5, которые закреплены на дисках 4 и посажены на ротор 3.

Под действием наблюдающего потока ротор 3, преодолевая силу трения в под- щипциках 7 и 8, а также в коллекторе 15, начинает вращаться. Затем этот поток попадает на следующий спрямляющий аппарат 2, а с него на следующий диск 4 с лопатками 5. Движение и принудительная турбулизация газа продолжается до тех пор, пока поток не достигнет последнего ряда лопаток 6 спрямляющего аппарата 2. На корпус 1 и спрямляющие аппараты 2 подают потенциал одного знака, а к ротору 3 - другого

0

г

0

5

знака. На фиг. 4 дана линейная развертка движения лопатки 5 относительно лопаток 6 и 6. Лопатка 5 заряжена положительно, а лопатка 6 - отрицательно. В положении а (фиг. 4 и 5) между лопатками 5 и 6 вследствие большой разности потенциалов (10-100 кв) возникает коронный разряд. Газ, протекающий в межлопаточном пространстве, попадает в поле сильно развитого коронного разряда и ионизируется. При этом ионизированный газ соверщает сложное движение: разворачивается внутри лопаток 5 и 5, а так как они имеют наклон, то двигаются к центру ротора 3. Но диск 4 вращается, поэтому газ еще участвует во вращательном движении, при этом действует центробежная сила, которая стремится вытеснить газ к стенкам корпуса 1. Таким образом, сильно ионизированный газ в значительной степени турбулизирован. По мере приближения лопатки 5 к лопатке 6 (фиг. 4 и 6) коронный разряд «пробегает по задней кромке лопатки 6 и передней кромке лопатки 5, причем «бежит от ротора 3 к корпусу 1. Тем самым создается неоднородное поле коронного разряда, и газ, соответственно, будет ионизирован неоднородно. В положении в лопатки 5 и 6 мак0

5

симально приближены друг к другу. Поэтому необходимости в создании большой разности потенциалов между лопатками 5 и 6 нет и напряжение уменьшают. Это также уменьшает энергозатраты для ионизации газа. По мере удаления лопаток 5 и 6 отно сительно друг друга (фиг. 4) возникает необходимость увеличения напряжения коронного разряда (фиг. 9). В положении С газ максимально турбулизируется и тормозится лопаткой 5. Возрастает сопротивление и электрическое. Поэтому необходимо увеличить напряжение. Далее (фиг. 4 и 5) полярность лопаток меняется на противоположную. Газ уже находится в поле отрицательной короны,

0 причем напряжение в положении d по абсолютной величине отличается от напряжения в точке с. Так идет преодоление дополнительного сопротивления на перезаряжание ионов газа. Далее процесс иони5 зации продолжается в следующем ряде лопаток спрямляющего аппарата и лопаток ротора. Сильно ионизированные неоднородные зоны газа взаимодействуют между собой, тем самым как бы «дожигают сами себя. Идет процесс интенсивного смеше0 ния газа, взаимодействие разноименно заряженных ионов. Эффективность устройства еще больше повышается в момент изменения давления потока газа. При снижении давления набегающего потока выхлопных газов ротор 3 еще продолжает вращатель5 ное движение и за счет инерционных сил начинает работать как насос. Как известно, разреженный газ ионизируется лучше и с меньшими энергетическими затратами и в

этот момент достигается максимальная эффективность нейтрализации. В момент увели чения давления газового потока лопатки 5 относительно медленно вращающегося ротора 3 являются тормозом этого потока. Час- тоту смены полярности меняют в зависимости от скорости вращения ротора 3.

При варианте с установленными на дисках 4 с лопатками 5 сетчатыми дисками 17 работа устройства несколько меняет- ся ча счет того, что коронный разряд возникает уже не только между лопатками, а в основном между сетчатыми дисками 17 и лопатками 6 спрямляющих аппаратов 2. Проточки 18 на дисках 4 позволяют получить зоны с сильно ионизиро- ванным газом.

Формула изобретения

1. Устройство для нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус, размещенные в нем спрямляющие аппараты и ротор, имеющий диски с лопатками и установленный на подшипниках, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, оно снабжено источником напряжения и изоляторами, корпус и спрямляющие аппараты подключены к одному полюсу источника напряжения, а ротор - к другому с возможностью чередования полюсов источника напряжения, причем подшипники расположены внутри изоляторов.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на боковых поверхностях дисков и лопаток ротора установлены сетчатые диски.

3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что на боковых поверхностях дисков ротора выполнены концентричные п.роточки.

Изобретение позволяет повысить эффективность устройства. Ротор 3 имеет диски 4 с лопатками 5 и установлен на подшипниках 7 и 8. Корпус 1 и размещенные в нем спрямляющие аппараты 2 подключены к одному полюсу источника напряжения, а ротор 3 - к другому с возможностью чередования полюсов источника напряжения. Подшипники 7 и 8 расположены внутри изоляторов 9 и 10. На боковых поверхностях дисков 4 и лопаток 5 ротора м. б. установлены сетчатые диски 17. На боковых поверхностях дисков 4 м. б. выполнены концентричные проточки 18, которые позволяют получить зоны с сильно ионизированным газом. Эффективность устройства повышается в момент изменени i давления потока газа. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

/«

фиг.2

, 6-Б

5S c/« t

17

5

а

/

Гч

5

5

«

О

о

6

6 It s gii.

6

c/

5 6

-5 .