Нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F01N3/10 

Изобретение относится к двигателест- роению, в частности к устройствам для очистки отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известны нейтрализаторы ОГ ДВС, содержащие корпус с входным и выходным патрубками, с размещенным в нем реактором, через центральную часть которого проходит электронагревательный элемент.

Недостатком такого нейтрализатора является неравномерный прогрев катализатора по его объему, что приводит к снижению эффективности работы нейтрализатора.

Известен также нейтрализатор ОГ ДВС, содержащий корпус с входным и выходным патрубками с размещенным в нем реактором, заполненным катализатором, в непосредственном контакте с которым находится электронагревательный элемент.

Недостатком такого нейтрализатора является снижение долговечности работы электронагревательных элементов из-за того, что они находятся в непосредственном контакте с агрессивными отработавшими газами, и испытывают механическое воздействие от засыпанного катализатора в результате взаимных тепловых перемещений реактора и электронагревательных элементов. Оба эти обстоятельства приводят к повреждению поверхности электронагревательных элементов и преждевременному выходу их из строя. В свою очередь механическое воздействие на катализатор от тепловых перемещений электронагревательных элементов относительно реактора вызывает покол-унос катализатора, Кроме того, отсутствует возможность смены вышедшего из строя электронагревательного элемента без предварительной высыпки катализатора из реактора и, соответственно, после установки электронагревательного элемента требуется вновь засыпать реактор катализатором, что существенно увеличивает время технического обслуживания. Вышеперечисленные недостатки приводят к снижению эффективности и надежности работы нейтрализатора.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности работы нейтрализатора, сокращение времени технического обслуживания.

Поставленная цель достигается тем, что нейтрализатор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками с размещенным в нем по меньшей мере одним реактором, заполненным катализатором, а также электронагревательные элементы, установленные в слое катализатора, дополнительно снабжен предохранительными трубками, проходящими через слой катализатора, в которых и размещены электронагревательные элементы, причем предохранительные трубки прикреплены к реактору, а электронагревательные элементы закреплены на корпусе нейтрализатора. Электронагревательные элементы могут быть расположены эксцентрично относительно предохранительных трубок, причем минимальный зазор между внутренней поверхностью предохранительной трубки и электронагревательным элементом со стороны, совпадающей с направлением теплового перемещения реактора в процессе работы нейтрализатора, равен нулю, а зазор с противоположной стороны должен превышать максимально возможное значение линейного теплового перемещения реактора в рассматриваемом направлении. По мере удаления оси электронагревательного элемента от входного патрубка зазор между электронагревательным элементом и предохранительной трубкой со стороны, противоположной тепловому перемещению реактора, увеличивается.

Введение предохранительной трубки позволяет предохранить электронагревательный элемент от воздействия агрессивных выхлопных газов и от механического воздействия катализатора, а также уменьшает покол-унос катализатора, что повышает эффективность и надежность работы нейтрализатора. Кроме того, появляется возможность смены электронагревательных элементов без перезасыпки катализатора, что уменьшает время технического обслуживания.

На фиг. 1 представлен нейтрализатор, продольный разрез; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Нейтрализатор содержит корпус 1 с входным патрубком 2 и выходным патрубком 3.

В корпусе расположены два реактора 4,

заполненные катализатором 5, жестко прикрепленные к первой торцовой стенке 8 корпуса.

Задняя опора 9 реактора установлена с возможностью перемещения относительно

выходного патрубка 3. В боковые стенки реактора 4 заделаны предохранительные трубки 6, расположенные в слое катализатора 5, через которые проходят электронагревательные элементы 7, установленные с

возможностью перемещения относительно корпуса 1.

Нейтрализатор ОГ ДВС работает следующим образом.

О Г поступает во входной патрубок 2 и

попадает в реактор 4, где происходит каталитическая реакция. Электронагревательные элементы 7 нагревают катализатор и поток ОГ, способствуя очистке ОГ, так как качественная каталитическая очистка ОГ

происходит только при температуре выше 250°С.

В процессе нагрева реакторы, жестко прикрепленные к передней стенке 8 корпуса, удлиняются в направлении, совпадающем с направлением потока ОГ, корпус которой нагревается медленнее из-за непосредственного контакта с окружающим воздухом и удлиняется на меньшую величину. Таким образом возникает относительное перемещение реакторов относительно корпуса, которое компенсируется за счет плавающей опоры, выполненной в виде крестовины 9, а следовательно, и перемещение реакторов относительно электронагревательных элементов, закрепленных в корпусе. Компенсировать это перемещение позволяет односторонний нормированный зазор между предохранительной трубкой и электронагревательным элементом со стороны жесткого крепления реакторов, Мини- мальный зазор в каждом поперечном сечений, в котором находится электронагревательный элемент, рассчитывается следующим образом:

Д1 ,где Д1 - зазор в рассматриваемом поперечном сечении между предохранительной трубкой и электронагревательным элементом, мм;

In - расстояние от заделки реактора до рассматриваемого сечения, мм;

Т - максимально возможная температура нагрева электронагревательного элемента, °С;

а - коэффициент линейного расширения материала, из которого изготовлен реактор, .

С увеличением In, ДI увеличивается, поэтому с удалением от места заделки расчет- ный зазор между предохранительной трубкой и электронагревательным элементом увеличивается. При необходимости унификации элементов .конструкции зазор во всех поперечных сечениях выполняется одинаковым и равным расчетному зазору в максимально удаленном от места заделки поперечным сечением.

Зазор между электронагревательным элементом и предохранительной трубкой со стороны, противоположной заделке реактора, в холодном состоянии выполняется равным нулю, в процессе прогрева нейтрализатора этот зазор увеличивается, а зазор с противоположной стороны соответственно уменьшается. Односторонний зазор позволяет уменьшить габариты нейтрализатора за счет уменьшения диаметров предохранительных трубок по сравнению с концентричным расположением электронагреватель- ных элементов относительно предохранительных трубок.

Плавающая заделка электронагревательных элементов в корпусе позволяет компенсировать их тепловое удлинение от- носительно корпуса в направлении их осей;

Преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с известным является повышение эффективности и надежности работы нейтрализатора ОГ ДВС за счет повышения надежности и срока службы электронагревательных элементов, которые, не находясь в непосредственном контакте с ОГ и катализатором, не испытывают воздействия агрессивной среды ОГ и механического воздействия катализатора при взаимных тепловых перемещениях элементов конструкции нейтрализатора, а также за счет уменьшения покола-уноса катализатора, который не контактирует с электронагревательными элементами.

Преимуществом является также сокращение времени технического обслуживания нейтрализатора из-за возможности замены вышедших из строя электронагревательных элементов без перезасыпки катализатора.

Формула изобретения

1.Нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, установленный в корпусе реактор. с торцовыми стенками и катализатором и по меньшей мере один электронагревательный элемент, размещенный в слое катализатора и соединенный с источником питания, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности, электронагревательный элемент охвачен предохранительной трубкой, проходящей через слой катализатора и закрепленной на боковых стенках реактора, связанного первой торцовой стенкой с корпусом,

2.Нейтрализатор по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что электронагревательный элемент установлен с возможностью осевого перемещения относительно корпуса.

3.Нейтрализатор по пп. 1 и 2, отличающий с я тем, что электронагревательный элемент установлен эксцентрично относительно предохранительной трубки, причем минимальный зазор между электронагревательным элементом и внутренней поверхностью предохранительной трубки со стороны второй торцовой стенки реактора равен нулю, а зазор с противоположной стороны превышает максимально возможное значение теплового перемещения реактора относительно корпуса в данном сечении.

4.Нейтрализатор по пп. 1-3, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что величина зазора между электронагревательным элементом и внутренней поверхностью предохранительной трубки со стороны первой торцовой стенки реактора выполнена увеличивающейся в сторону второй торцовой стенки реактора.

4 1 6 .7 5 Риг.1

Использование: в двигателестроении, в устройствах для очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Сущ2 ность изобретения: нейтрализатор содержит корпус с размещенным в нем реактором, заполненным катализатором, а также по меньшей мере один электронагревателе ный элемент, эксцентрично размещенный в предохранительной трубке, проходящей через слой катализатора, и установленный в корпусе с возможностью перемещения относительно него. Изобретение позволяет повысить эффективность и надежность работы нейтрализатора за счет уменьшения покола-уноса катализатора и повышения надежности работы электронагревательных элементов из-за отсутствия воздействий агрессивных отработавших газов и механических воздействий катализатора, а также сократить время технического обслуживания нейтрализатора. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.