Нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F01N3/28 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания от вредных примесей.

Известно устройство для очистки отработавших газов бензинового двигателя внутреннего сгорания, содержащее размещенный в корпусе реактор, выполненный в виде концентрично размещенных секций с перфорированными распределительными стойками.

Недостатком известного устройства является постепенное повышение энергозатрат на очистку выхлопных газов от вредных компонентов благодаря неравномерному распределению струй газов на входе в перфорированные распределительные стойки и по их длине, а также интенсивному забиванию сажей распределительных стоек и прилегающих к ним зон. Кроме того, за счет отложения сажи и конденсата в полостях между концентрично размещенными секциями нейтрализатора срок его нормальной эксплуатации ограничен.

Известен нейтрализатор отработанных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с входными и выходными патрубками, а также параллельно расположенные каталитические реакторы с системой сообщающихся полостей.

Недостатком известного устройства является короткий срок службы устройства из- за отложения сэжи и конденсата углеводородов на перегородке, прилегающей к внутренним полостям реактора, и внутренних перфорированных поверхностях каталитических реакторов. Кроме того, для этого устройства характерно неполное использование цилиндрических реакторов в их зонах, прилегающих к трубе, соосной с входным и выходным патрубками.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является нейтрализатор выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания содержащий корпус

с входным патрубком и слой термостойкого материала, размещенный параллельно внутренней боковой поверхности корпуса на расстоянии от нее, а также реакторы, снабженные слоями дожигания углеводородов и восстановления окислов азота и присоединенные к боковым торцевым поверхностям корпуса

Недостатками указанного нейтрализатора являются повышение энергозатрат на

очистку выхлопных газов из-за самопроизвольного уплотнения неподвижно расположенных слоев термостойкого и фильтрующего материала при длительной эксплуатации устройства, недостаточное

охлаждение потока газов в зонах, входного патрубка и слоя термостойкого материала, а также сниженная полнота использования каталитического вещества, находящегося в неподвижном состоянии в фильтрующих

слоях реактора.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки выхлопных газов от вредных компонентов и повышение срока службы устройства,

Поставленная цель достигается тем, что нейтрализатор содержит впускной патрубок, расположенный тангенциально к цилиндрическому бзрабану, между внутренней и наружной стенками которого

помещен слой термостойкого волокнистого материала и охлаждающие элементы в виде пластин, закрепленных на наружной сетке барабана и проволочного каркаса. В реакторах нейтрализатора расположены три концентричных разделенных перегородками зоны, в центрапьной из них помещен фильтрующий материал рыхлой засыпки, в промежуточной зоне сформирован псевдоожи- женный слой смеси фильтрующего материала с катализатором, а в периферийной зоне - сформованный фильтрующий материал. В качестве фильтрующего материала принят продукт химической обработки торфа. Для сбора уловленных вредных компонентов под барабаном размещены сборная емкость и устройство для ее разгрузки.

На фиг.1 показано нейтрализатор, вид сверху; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Нейтрализатор состоит из цилиндрического корпуса 1 с тангенциальным входным патрубком 2. Внутри цилиндрического корпуса 1 и соосно с ним установлен полый цилиндрический барабан 3, между наружной и внутренней сетками которого засыпан термостойкий волокнистый материал 4 (например, стекловолокно) К наружной сетке барабан 3 вдоль его оси прикреплены охлаждающие элементы 5 в виде прямоугольных металлических пластин, Между торцзвыми сетками барабана 1 термостойкого волокнистого материала 4 расположен проволочный каркас 6, состоящий из натянутых вдоль продольной оси барабана цилиндрических элементов 7 (например, из нихромовой проволоки). Внутреннюю полость 8 барабана 3 выполняют пустотелой. Под барабаном 3 располагают сборник 9 для накопления уловленной в слое термостойкого материала 4 сажи и первичного конденсата углеводородов и устройство 10 для их выгрузки.

- На обоих торцах корпуса 1 с помощью фланцев 11 закреплены реакторы 12 цилиндрической формы. Каждый реактор 12 состоит из корпуса 13, крышки 14 и трех концентрически размещенных зон 15-17. разделенных перфорированными перегородками 18.

На половине высоты центральной зоны 15 реактора 12 размещена сетка 19, выше которой засыпан фильтрующий материал 20 (например, торф, подвергнутый химической обработке). В промежуточной зоне 16 реактора 12 на одной трети ее высоты также размещена сетка 19. выше которой обеспечен псевдоожиженный слой смеси дисперсного фильтрующего материала 20 с катализатором. Периферийная (наружная) зона 17 реактора 12 заполнена сформированным фильтрующим материалом 20. Перегородки 18 между зонами 15-17 реактора 12 выполнены сплошными на две трети их высоты, а остальные части - перфорированными. Наружная боковая поверхность зоны 17 реактора 12 покрывается металлической сеткой 19, на которой сверху закрепляется крышка 14. Нейтрализатор выхлопных газов двигателя внутрен чего сгорания работает следующим образом.

При необходимости высокоэффективной очистки выхлопных газов от вредных

компонентов входной патрубок нейтрализатора соединяется с выхлопной трубой автомашины (приспособления для крепления устройства на машине и соединения его с выхлопной трубой не показаны) Выхлопные

0 газы по входному патрубку 2 поступают к барабану 3, расположенному в цилиндрическом корпусе 1 В связи с тангенциальным подводом газов по отношению к барабану 3 они воздействуют на охлаждение элементы

5 5, закрепленные на его наружной сетке, и способствуют вращению барабана вокруг своей оси. Выхлопные газы проходят через слой термостойкого волокнистого материала 4 и очищаются от сажи. Кроме того, при

0 переходе газов от в одного патрубка по внутренней полости 3 они расширяются, контактируют с охлаждающими элементами 5 двумя сетками барабана 3 и проволочным каркасом б. При этом в выхлопных газах

5 происходит частичная концентрация углеводородов При прохождении газов через термостойкий материал 4 происходит адсорбция первичного конденсата углеводородов Уловленная сажа и первичный

0 конденсат попадают в сборник 9 и их разгружают устройством 10. После поступления предварительно очищенных газов в полость 8 они разделяются на два потока, направляемые в реакторы 12.

5В каждом реакторе 12 очищаемые газы

перемещаются по челноковой схеме от центра к периферии. Газы последовательно проходят через зоны 15-17. изменяя направление своего двихения в соответствии

0 с расположением пере-ородок 18 и сетки 19. Благодаря возрастанию плотности насыпки фильтрующего материала 20 от первой до третьей секции обеспечивается соответствующее увеличение (идродинамического

5 сопротивления для потока очищаемых газов и повышение степени их очистки от вредных компонентов. В промежуточной зоне 16 реактора 12 при использовании псевдоожи- женного слоя смеси фильтрующего

0 материала 20 с катализатором интенсифицируется процесс взаимодействия твердой фазы и очищаемого газа.

Выход очищенного газа из реактора осуществляют через наружную боковую по5 верхность зонь 17, покрытую сеткой 19.

В реакторах 12 осуществляется каталитическое дожигание угарного газа и углево- . дородных газообразных соединений до «.нетоксичной веды и двуокиси углерода, а также восстановление окислов азота. При

необходимости нейтоализатор используется полностью или в виде отдельных блоков, так, например, двухситный барабан со слоем термостойкого волокнистого материала при трехзонные реакторы.

Таким образом, выполнение первичного фильтра в виде вращающегося под действием потока выхлопных газов двухситного барабана, заполненного волокнистым термостойким материалом и оснащенного дополнительными охлаждающими элементами 5 и проволочным каркасом 6, и реактора, состоящего из концентрически расположенных зон, разделенных перегородками и заполненных фильтрующим материалом, с различной плотностью засыпки и псевдо- ожиженным слоем смеси фильтрующего материала и катализатора, позволяет снизить энергозатраты на очистку выхлопных газов от вредных компонентов на 20-30% и повысить срок службы устройства в 1,5-2,0 раза.

Формула изобретения 1. Нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с входным патрубком, установленный в корпусе соосно и с зазором относительно его боковой стенки полый цилиндрический барабан со слоем термостойкого волокнистого материала, ограниченного внутренней решеткой, и реакторы, сообщенные с полостью цилиндрического барабана, прикрепленные к торцевым поверхностям корпуса и имеющие внутренний слой углеводородов с фильтрующим материалом и наружный слой восстановления окислов азота с наружной сеткой и фильтрующим материалом, разделенные между собой перфорированными перегородками, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, он дополнительно содержит наружную решетку, охватывающую цилиндрический барабан, и охлаждающие элементы, выполненные в виде пластин, закрепленных на наружной решетке, и проволочного каркаса, размещенного Е слое термостойкого волокнистого материала вдоль оси цилиндрического барабана, установленного с возможностью вращения, впускной патрубок размещен тангенциально, реакторы выполнены в виде полых цилиндров и снабжены дополнительным слоем с фильтрующим материалом, слои расположены концентрично с плотностью засыпки, возрастающей от внутреннего слоя к наружному, а полость цилиндрического барабан сообщена с внутренними слоями дожигания каждого реактора.

2, Нейтрализатор по п. 1, от л и ч а ю - щ и и с я тем, что в качестве фильтрующего материал применен продукт химической обработки торфа.

- 3, Нейтрализатор по пп. 1 и 2, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что дополнительно содержит сборную емкость с элементом разгрузки, размещенную под цилиндрическим барабаном.

16 18 18

i I

W

Использование: область транспортного машиностроения, а именно устройства для очистки выхлопных газтов двигателей внутреннего сгорания от вредных компонентов.

Фиг. 2