Каталитический нейтрализатор отработавших газов Советский патент 1990 года по МПК F01N3/00 

Фиг.1

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение эффективности и долговечности.

На фиг. 1 показана схема каталитического нейтрализатора, вид сбоку; на фиг. 2 - нейтрализатор с источником потребления утилизированной энергии отработавших газов в системе обогрева кабины транспортного средства, оснашенного дизелем воздушного охлаждения, общий вид.

Каталитический нейтрализатор содержит корпус 1, входной 2 и выходной 3 патрубки, впускную 4 и выпускную 5 камеры, оси которых расположенные параллельно между собой, реактор 6, установленный между камерами 4 и 5, дополнительный теплообменник 7, размеш.енный в выпускной камере 5 и подключенный к реактору 6. Последний выполнен в виде теплообменника-змеевика, имеет входной 8 и выходной 9 штуцеры, кран 10 слива и установлен наклонно под острыми углами по отношению к продольным горизонтальным осям камер 4 и 5 в вертикальной плоскости. Внутренняя полость реактора 6 заполнена гранулами катализатора 11 и с торцов герметично закрыта крышками 12, имеющими ручки 13. Входным патрубком 2 нейтрализатор подключен к выхлопному трубопроводу 14 двигателя 15 внутреннего сгорания. Нейтрализатор снабжен тепловой изоляцией 16. Штуцерами 9 и 8 через теплообменник 7 реактор 6 подключен с помощью трубопроводов 17 через насос 18 к конвективному теплообменнику 19, установленному в кабине 20 транспортного средства. Конвективный теплообменник 19 снабжен вентилятором 21, предохранительным клапаном 22 двойного действия и включен в систему обогрева кабины водителя. Теплообменник-змеевик реактора 6 совместно с вспомогательным теплообменником 7 и конвективным теплообменником 19 заполнены охлаждающей жидкостью, например дитолилметаном или водой.

При работающем двигателе 15 внутреннего сгорания отработавшие газы по выхлопному трубопроводу 14 через входной патрубок 2 попадают во впускную камеру 4, где расширяются и в дальнейшем направляются к реактору 6. В последнем газы соприкасаются с гранулами катализатора 11, что приводит к окислению токсичных компонентов. Далее газы в выпускной камере 5 омывают дополнительный теплообменник 7 и охлажденными выбрасываются в атмосферу через патрубок 3.

Установленный наклонно реактор 6 обеспечивает плавный вход и выход отработавших газов и создает в работе незначительное гидравлическое сопротивление на

0

входе и выходе из реактора. Одновременно интенсифицируется теплообмен в реакторе, улучшается циркуляция при нагревании и упрощается слив охлаждающей жидкости через кран 10. Здесь же возможна замена вышедшего из строя катализатора, удобна дозировка объема реактора в заданных пределах и очистка его внутренней поверхности от сажи, пыли и других нежелательных элементов, при этом за- полнение реактора 6 катализатором 11 осуществляется через верхний открытый торец теплообменника-змеевика при закрытой нижней крышке 12.

5 Наличие дополнительного теплообменника 7 позволяет существенно охладить поток отработавщих газов, выходящий из реактора катализатора. При охлаждении температура газов и их скорость заметно снижаются, уровень шума падает, а промежуточный теплоноситель нагревается и уже в кипящем (жидкость - пар) состоянии подается в змеевик реактора 6, что и стабилизирует работу последнего.

Для эффективной работы реактора 6 оп- 5 ределяющее значение имеет выбор охлаждающей среды. В данном случае наиболее перспективно применение в качестве охлаждающей среды воды (антифризов) для низкотемпературных (окисных) катализаторов и высокотемпературных органических тепло- 0 носителей, устойчиво работающих в двухфазном (жидкость - пар) состоянии для катализаторов на основе металлов платиновой группы. В отличие от воды высокотемпературные органические теплоносители дают возможность достижения высоких 35 температур (250-360°С) без существенного повышения избыточного давления внутри змеевика реактора 6, что удобно в эксплуатации и безопасно в работе.

В качестве высокотемпературных органических теплоносителей можно использовать весь их класс: дитолилметан, дикумилметан или дифенильную смесь.

Реакции в реакторе идут с выделением теплоты, что приводит к возрастанию температуры газа и соответственно конструкции 45 реактора. Однако реактор 6 интенсивно охлаждается, так как по теплообменнику- змеевику циркулирует охлаждающая жидкость. В реакторе 6 охлаждающая жидкость нагревается, а в конвективном теплообменнике 19 с помощью вентилятора 21 50 охлаждается, при этом горячий воздух обогревает кабину 20 транспортного средства. Охлаждение реактора способствует стабили зации его работы, ограничивает верхний и нижний пределы температур, снижает неравномерность температуры по всему объе- 55 му катализатора 11, препятствует спеканию гранул между собой и прилипанию их к стенкам реактора 6. Одновременно теплообменник-змеевик выполняет функции

теплового аккумулятора. При режимах работы двигателя, когда температура отработавших газов резко поднимается, теплообменник-змеевик служит тепловым буфером, воспринимая первым пульсирующий мощный поток газов.

Формула изобретения

1. Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с впускной и выпускной камерами, оси которых параллельны- между собой, и реактор, размещенный между камерами, заполненный гранулами катализатора и выполненный в виде теплообменника-змеевика, подсоединенного к источнику охлаждающей среды, отличаю

щийся тем, что, с целью повышения эффективности и долговечности, он снабжен дополнительным теплообменником, установленным в выпускной камере и подключенным к змеевику реактора.

2.Нейтрализатор по п. 1, отличающийся тем, что змеевик реактора расположен под острыми углами к осям впускной и выпускной камер.

3.Нейтрализатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве охлаждающей среды использован высокотемпературный органический теплоноситель.

4.Нейтрализатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве охлаждающей среды использована вода.

Изобретение служит для нейтрализации токсичных компонентов отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и утилизации при этом их энергии. Цель изобретения состоит в повышении эффективности и долговечности. Каталитический нейтрализатор содержит корпус 1, впускную 4 и выпускную камеры 5, реактор 6, выполненный в виде теплообменника-змеевика с циркулирующей охлаждающей жидкостью, устойчиво работающей в двухфазном состоянии, и дополнительный теплообменник 7, размещенный в выпускной камере 5 за реактором 6 и подключенный одним из концов к нижнему витку реактора 6. В реакторе 6, заполненном катализатором 11, отработавшие газы очищаются от окиси углерода и углеводородов и окислов азота. Последовательное двухступенчатое охлаждение газов с помощью высокотемпературного органического теплоносителя в реакторе 6, а затем в дополнительном теплообменнике 7 обусловливает стабильный тепловой режим и повышение эффективности и долговечности. Утилизированная при этом теплота отработавших газов может быть использована, например, для обогрева кабины автотранспортного средства. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Редактор Н. Бобкова Заказ 2618

Составитель О. Немцов

Техред А. КравчукКорректор О. Цнпле

Тираж 435Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская изб., д. 4/5 Производственно-нздате.1.схл4 комбинат «Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина. 101

70

Физ.2