Каталитический нейтрализатор Советский патент 1991 года по МПК F01N3/28 

Фиг.1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам снижения токсичности двигателя внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности.

На фиг.1 представлен нейтрализатор с распределителем потока, продольный разрез; на фиг.2 - узел I на фиг.1 (с вариантом закрепления распределителя потока); на фиг.З - нейтрализатор с вариантом исполнения распределителя потока, продольный разрез; на фиг.4 - нейтрализатор с распределением блоков реактора с эксцентриситетом относительно корпуса, продольный разрез.

Каталитический нейтрализатор содержит цилиндрический корпус 1, ограниченный передним и задним фланцами 2 и 3, входной патрубок 4, закрепленный на переднем фланце 2, выходной патрубок 5. Последний закреплен на цилиндрической поверхности корпуса 1. В корпусе расположены реактор 6 и дополнительный реактор 7. Каждый реактор 6,,7 содержит внешнюю трубу 8 и 9,перфорированную отверстиями, глухую стенку 10 и 11 кольцевого типа. Оба реактора 6 и 7 свободно посажены на общую внутреннюю трубу 12, перфорированную отверстиями в зоне расположения реакторов 6 и 7.Внутренняя труба 12 выполнена плавающей в осевом направлении. Объем реактора 6 ограничен трубами 8 и 12, а также передним фланцем 2 и глухой стенкой 10, а объем дополнительного реактора 7 - трубами 9 и 12, а также задним фланцем 3 и глухой стенкой 11. Реакторы 6 и 7 заполнены насыпным катализатором 13, для засыпки и высыпки катализатора в переднем и заднем фланцах имеются окна 14 и 15. Первые закрываются фланцем входного патрубка 4, вторые - заглушкой 16. Для уменьшения газодинамического сопротивления выходной патрубок целесообразно разместить в зоне между блоками реактора, а для унификации внешней трубы целесообразно выполнение реакторов, одинаковых по объему. Независимо от последнего унифицированы могут быть передний и задний фланцы 2 и 3, глухие стенки 10 и 11 кольцевого типа, Для повышения прочности и надежности конструкции внутренняя труба 12 в зоне между блоками при помощи стойки 17 крепится к внутренней поверхности корпуса 1, при этом примерно в два раза умень- шается тепловое расширение концов внутренней трубы, так как оно оценивается от места крепления к стойке 17. Равномерность распределения потока газов по длине блоков реактора обеспечивается путом установки во внутренней трубе 12 распределителя 18 потока, выполненного в виде единого конусообразного центрального тела с вершиной у переднего фланца 2, цилиндрическим участком 19 в зоне между реакторами, где внутренняя труба не имеет перфорации, и основанием у заднего фланца 3 (фиг.1).

Для периодических осмотров состояния

нейтрализатора без демонтажа нейтрализатора с двигателя или объекта распределитель выполнен свободно вложенным, съемным через люк заднего фланца 3 при снятой заглушке 16. Распределитель центрируется во внутренней трубе при помощи по меньшей мере трех равнорасположен- ных по окружности продольных пилонов 20. На фиг.2 представлен вариант центрирования распределителя потока при помощи посадочных поверхностей основания распределителя и заднего фланца 3. Для фиксации в осевом направлении основание распределителя снабжено буртом 21. который может быть защемлен между фланцем

3 и заглушкой 16. Допускается фиксация при помощи бурта 21 с зазором, т.е при наличии осевого люфта распределителя, уплотнение обеспечивается прокладкой 22. В этом случае пилоны 20 могут быть выполнены короче. Распределитель потока может быть выполнен в виде полого усеченного конусообразного тела 23 и расположен во внутренней трубе 12 в зоне реактора 6 с вершиной у переднего фланца 2 (фиг.З). Для

более качественного выравнивания потока по длине дополнительного реактора 7, к которому газы поступают с меньшей скоростью, а следовательно, и меньшим значением скоростного напора, возможна

установка своего распределителя потока в форме конусообразного тела 24. В целях выравнивания потоков газов в поперечном сечении реакторов целесообразно расположение последних с эксцентриситетом относительно оси корпуса 1 (фиг.4).

Каталитический нейтрализатор работает следующим образом.

Газы поступают через входной патрубок

4 во внутреннюю трубу 12. затем через перфорированные отверстия в зонах реакторов 6 и 7 - в их объемы, заполненные катализатором, где происходит каталитическое дожигание продуктов неполного сгорания,

содержащихся в газах окиси углерода и углеводородов и превращение их в двуокись углерода и воду. Через перфорации внешних труб реакторов газы поступают во внутренний объем корп уса 1 и через выходной патрубок 5 ОТРОДЯТСЯ в атмосферу.

В основе действий распределителя потока ОГ, представленного на фиг,1. - сохранение постоянства скорости, а следовательно, скоростного напора по всей длине трубы. Именно исходя из этого условия профилируется центральное тело распределителя, в зонах реакторов 6 и 7 имеет место расход газов через перфорацию внутренней трубы 12. В зоне между реакторами перфорации нет, поэтому центральное тело здесь имеет цилиндрический участок. Т.е. по мере уменьшения расхода газов с увеличением длины трубы для постоянства скорости потока необходимо уменьшение площади проходных сечений между внутренней поверхностью трубы 12 и центральным телом. Постоянство скорости потока по длине трубы 12 - это постоянство полного давления газов по длине трубы, а следовательно, более равномерное распределение потока газов и теплонапряженности реакторов.

В основе действия распределения потока, представленного на фиг.З,- также сохранение постоянства скорости потока газов, но по длине реактора. Через полый канал усеченной вершины полого конусообразного тела часть расхода газов поступает в дополнительный реактор, но при значительно меньшей скорости. Внутренняя полость центрального тела в зоне реактора работает как диффузор, в котором происходит восстановление статического давления при уменьшении скоростного напора. В этом случае неравномерность распределения потока газов в зоне реактора 7 становится меньше. Однако для устранения этого недостатка в зоне реактора 7 может быть установлено конусообразное центральное тело 24, которое спрофилировано из условия сохранения скорости газов постоянной.

Формула изобретения 1. Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус, ограниченный передним и задним фланцами, входной патрубок, установленный на переднем фланце, выходной патрубок, размещенный на корпусе, и реактор, расположенный в последнем, заполненный катализатором и имеющий внешнюю и внутреннюю перфорированные цилиндрические трубы, объем между которыми ограничен передним фланцем и глухой стенкой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности, он снабжен дополнительным реактором, размещенным у заднего фланца и выполненным с глухой стенкой, расположенной

со стороны глухой стенки реактора, и заглушкой, оба реактора свободно насажены на внутреннюю цилиндрическую трубу, выполненную плавающей с перфорацией в зо- не их посадки, глухие стенки выполнены кольцеобразными, а заглушка установлена в заднем фланце,

2.Нейтрализатор по п. 1,отличающий с я тем, что передний и задний фланцы

0 в зоне сопряжения с реакторами снабжены окнами для засыпки и высыпки катализатора.

3.Нейтрализатор по пп. 1 и2,отлича- ю щ и и с я тем, что выходной патрубок

5 размещен в зоне между реакторами.

4.Нейтрализатор по пп. 1-3, отличающийся тем, что реакторы выполнены равными по объему.

5.Нейтрализатор по пп. 1-4, о т л и ч а- 0 ющийся тем.что внутренняя труба в зоне

между реакторами крепится к корпусу по меньшей мере при помощи одной стойки.

6.Нейтрализатор по пп. 1-5, отличающийся тем, что он дополнительно

5 снабжен распределителем потока отработавших газов, расположенным во внутренней трубе.

7.Нейтрализатор по п.6, отличающийся тем, что распределитель выполнен

0 в виде конусообразного центрального тела.

8.Нейтрализатор по п.7, отличающийся тем, что вершина конусообразного центрального тела расположена у переднего фланца, его цилиндрический участок 5 между реакторами, а основание - у заднего фланца.

9.Нейтрализатор по пп. 7и 8, отличающий с я тем, что распределитель потока свободно вложен во внутреннюю трубу, вы0 полней съемным и отцентрирован относительно внутренней трубы с одной стороны по сопрягаемым периметру основания и заднего фланца, а с другой - при помощи по меньшей мере трех равнорасположенных

5 по окружности пилонов, закрепленных на распределителе,

10.Нейтрализатор по пп. 1-9. о т л и ч з- ющийся тем. что основание распределителя снабжено буртом, который зафиксиро0 ван между задним фланцем и заглушкой,

11.Нейтрализатор по п.6, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что распределитель потока выполнен в виде полого усеченного конусообразного тела и расположен в зоне реакто5 ра с вершиной у переднего фланца.

12.Нейтрализатор по п.7, отличающийся тем, что конусообразное центральное тело размещено в зоне дополнительного реактора с вершиной у его глухой стенки и основанием у заднего фланца.

13. Нейтрализатор по пп, 1-11, о т л и-соосными и их ось расположена с эксцентчающийся тем, что реакторы выполнены риситетом по отношению к оси корпуса.

J1L .1. 5.12 7 (6 в /5 16

C&IS5.3

Изобретение относится к двигателест- роению и направлено на повышение эффективности и надежности снижения токсичности отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Каталитический нейтрализатор содержит цилиндрический кор5 пус 1, ограниченный передним 2 и задним 3 фанцами, входной патрубок 4 у фланца 2, выходной патрубок 5 на поверхности корпуса 1. В корпусе 1 размещены реактор 6 и дополнительный реактор 7, посаженные на общую плавающую в осевом направлении внутреннюю перфорированную трубу 12. Реактор 6 присоединен к фланцу 2, а реактор 7 - к фланцу 3, закрытому заглушкой 16. Нейтрализатор дополнительно снабжен распределителем 18 потока отработавших газов, расположенным в трубе 12 и выполненным в виде единого конусообразного тела с вершиной у фланца 2 и основанием у фланца 3. Распределитель 18 выполняется также в виде полого усеченного конусообразного тела и расположен в трубе 12 в зоне реактора 6, в зоне реактора 7 помещается отдельное конусообразное тело с вершиной навстречу потоку. 12 з.п. ф-лы. 4 ил. сл С

JfJL.J в 1 /3/5 3