Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1993 года по МПК F01N3/28 

Изобретение относится к машиностроению, к области устройств для нейтрализа- отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Цель изобретения - повышение эффек- TIJIBHOCTH и надежности работы нейтрализатора.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема нейтрализатора; на фиг. 2 - разрез Ат-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг, 1 со свободной укладкой продольной перегород- Ktjt в паз отбортовки дна реактора; на фиг. 4 узел II на фиг. 1, с вариантами исполнения перегородок, соединенными между собой, и крышек решеток с перфорированными коническими поверхностями.

Каталитический нейтрализатор состоит из корпуса 1 и соосно расположенного в нем реактора 2. Корпус состоит из цилиндрической боковой стенки 3 и внутренней обечайки 4, между которыми в кольцевом пространстве, разделенном опорой 5 на две части, заложена теплоизоляция 6. Объем корпуса 1 ограничен нижней и верхней торцевыми стенками 7 и 8, На боковой стенке 3 установлен впускной патрубок 9. Верхняя торцевая стенка 8 выполнена в виде тарелки и снаружи закрыта диском 10. На диске 10 и торцевой стенке 8 закреплена горловина 11 для засыпки в реактор гранулированного катализатора, которая снаружи закрывается накидной гайкой 12. Пространство между

00

о

ю

-а

00

N

диском 10 и верхней стенкой 8 может быть заполнено также теплоизоляционным материалом (на фиг. 1 не показан). Реактор 2 цилиндрический, кольцевого типа, содержит внешнюю и внутреннюю решетки 13 и 14, Обьем реактора ограничен с одной стороны дном 15, соединенным с нижней торцевой стенкой 7, с другой стороны полым конусом, образованным крышкой внешней решетки 16 и крышкой внутренней решетки 17. Крышка внешней решетки 16 представляет собой тонкостенный усеченный конус, нижняя часть которого соединена с внешней решеткой, а верхняя имеет цилиндрический участок, выполняемый развальцовкой, которой свободно посажен на цилиндрический выступ засыпной горловины 11, выходящий в полость корпуса. Угол раствора конуса крышки 16 не должен превышать угла естественного откоса насыпного катализатора 18, который для широко применяемого в СССР катализатора ШПК-1 равен 114° (измерения проводились Е.В.Карпенко и И.Л.Кагановичем в отделении экологии НАМИ). Центровка реактора 2 относительно корпуса 1 обеспечивается цилиндрическими отбортовками - внешней и внутренней - дна 15, соединенного с нижней торцевой стенкой 7 при помощи винтов 19. Внутренняя полость решетки 14 соосна с отверстием нижней торцевой стенки 7 и выпускным патрубком 20, присоединенным к торцевой стенке 7 снаружи. С помощью перегородок 21 полость реактора разделена на три продольные секции 22, 23 и 24. Перегородки свободно вложены в полость реактора и конструктивно не связывают между собой перечисленные выше детали, обеспечивая тепловую развязку. Положение перегородки в реакторе определяется пазами вотбор- товках дна 15, представленных на фиг. 2 и 4 и обозначенных позициями 25 и 26: перегородка утоплена в пазе до контакта с внутренним торцем дна 15. Аналогичные пазы могут быть выполнены и в крышках 16 и 17, ( которые на чертеже не представлены.

Работа нейтрализатора осуществляется следующим образом.

Катализатор засыпается в реактор через горловину 11 и заполняет его полость до верхнего торца последней. Отработавшие газы поступают в корпус нейтрализатора через патрубок 9, далее через перфорированные решетки газы поступают в кольцевую полость реактора 2, заполненную катализатором 18, где происходит каталитический процесс дожигания продуктов неполного сгорания топлива. Возможна эксплуатация нейтрализатора при обратном потоке газа. В случае уноса катализатора из полости реактора вследствие истирания и покола, заполнение его зоны осуществляется под действием силы тяжести за счет подачи дополнительной порции катализатора из горловины 11, При растворе угла корпуса крышки 16, не превышающем угол естественного откоса катализатора, это исключает появление в рабочей зоне реактора объемов, не заполненных катализатором:

при этом обеспечивается равномерное заполнение всей рабочей полости реактора. Свободная посадка крышки 16 на цилиндрический выступ горловины обеспечивает не только центровку реактора в корпусе, но и

5 тепловую развязку между этими узлами. Коническая крышка 17 предотвращает появление застойной зоны катализатора в полости между крышками, т.к. весь катализатор по мере убыли из рабочей зоны реактора пере0-мещается постепенно в нее: скругление вершины конуса крышки (или ее притупление) предотвращает разрушение катализатора при механическом воздействии. Свободно вложенные в реактор перегород5 ки 21 уменьшают подвижность катализатора при тепловых расширениях (сужениях) и осуществляют центровку внутренней решетки относительно внешней. При условии плотного заполнения реактора катализато0 ром в разделенном на секции реакторе с помощью перегородок менее вероятно возникновение пустот, в которые могли бы попасть гранулы катализатора, что уменьшает их истирание, покол и унос из реактора. Все

5 это повышает эффективность очистки ОГ и надежность работы нейтрализатора.

На фиг. 4 представлен вариант технического решения, отличающийся от основного установкой перегородок в реакторе и испол0 нением крышек внешней и внутренней решеток. Свободное положение перегородок в реакторе может быть обеспечено без выполнения пазов, обозначенных на фиг. 2 и 3, а следовательно, и без дна 15. В этом случае

5 перегородки 27 удлинены почти до засыпной горловины и соединены между собой по линии их пересечения 28, например, с помощью сварки: три перегородки, расположенные под углом 120° относительно друг

0 друга, свободно вложены в реактор до упора в торец нижней торцевой стенки (на фиг. 4 не изображен) или в коническую поверхность крышки 17. В этом случае повышение эффективности и надежности работы обес5 печивается при некоторых упрощениях конструкции и технологии изготовления нейтрализатора (нет необходимости п такой детали, как дно 7, а также в выполнении пазов в крышках, о которых упоминалось выше, при упрощении сборки гора). Наконец, конические поверхности крышек могут быть выполнены с перфорацией - это соответственно крышки 29 и 30 (фиг. 4), В этом случае к активной рабочей зоне реактора присоединена полость между крышками; через слой катализатора в этой полости проходят ОГ и здесь осуществляется процесс очистки. Здесь необходимо отметить, что при одинаковых условиях работы - расход и температура ОГ - процесс очистки ОГ будет осуществляемым при меньшем газодинамическом сопротивлении.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность и надежность работы нейтрализатора за счет обеспечения гарантированного заполнения рабочей зоны ре- катализатором, создания условий для уменьшения повреждения катализатора в процессе работы, обеспечения тепло- в-ой развязки, как между основными элементами конструкции реактора, так и последнего относительно корпуса. Формула изобретения 1. Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с боковой, нижней и верхней торцевыми стенками, впу- с|кным и выпускным патрубками, один из ко- Мбрых размещен на нижней торцевой ф-енке, а другой - на боковой стенке, реактор с кольцевой полостью, заполненной гранулированным катализатором, сообщен- йой с установленной на верхней торцевой

стенке засыпной горловиной и образованной внешней и внутренней цилиндрическими решетками, размещенными на нижней торцевой стенке и имеющими внешнюю и

внутреннюю крышки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности, внешняя крышка выполнена в виде усеченного конуса с углом раствора, не превышающим угла естественного откоса гранулированного катализатора, и снабжена цилиндрическим развальцованным участком, засыпная горловина расположена соосно с реактором и снабжена выступом, расположенным в корпусе и свободно охваченным развальцованным цилиндрическим участком внешней крышки.

2. Нейтрализатор поп. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что внутренняя крышка выполнена в виде конуса со скругленной вер- шиной, направленной в сторону засыпной горловины.

3. Нейтрализатор по пп. 1 и2,отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере тремя продольными перегородками, свободно размещенными в кольцевой полости с возможностью разделения последней на секции.

4. Нейтрализатор по пп. 1 -3, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что продольные перегородки соединены между собой.

5. Нейтрализатор попп. 1-4, отличающийся тем, что конические поверхности крышек снабжены перфорацией.

Использование: очистка отработавших газов. Сущность изобретения: крышка внешней решетки вертикально установленного реактора выполнена в виде усеченного конуса, свободно посаженного на цилиндрический выступ, реактор установлен соос- но с засыпной горловиной. Для уменьшения истирания, покола и уноса катализатора рабочая полость реактора с помощью свободно вложенных продольных перегородок разделена по меньшей мере на три секции. Перегородки обеспечивают также центровку внутренней решетки относительно внешней. При этом угол раствора конуса не превышает угла естественного уноса насыпного катализатора. Перегородки могут быть выполнены соединенными друг с другом в полости между крышками решеток, а поверхности крышек, контактирующие с катализатором, снабжены перфорацией. 4 з.п, ф:лы, 4 йл.

№ ii I Л.

Сриг.З

29 ф