Реактор каталитического нейтрализатора

 

Изобретение позволяет повысить эффективность и надежность реактора. В горизонтальных отбортовках торцовых стенок 6 и 7 выполнено по три пары сквозных пазов 19, 20, в которые свободно вставлены перегородки 10. Со стороны стенки 7 выпускная полость за крыта заглушкой 22. Перегородки смонтированы с гарантированными торцовыми и радиальными зазорами, которые не должны превышать 1/3 величины среднего условного диаметра DCp гранул. Одновременно надежность установки перегородок в пазах стенок требует, чтобы контакт между ними осуществлялся хотя бы по половине толщины материала отбортовки. Для этого глубина паза должна быть по меньшей мере заподлицо с торцом контакта стенки с перегородкой , т.е. по меньшей мере на глубину внутреннего радиуса R сопряжения. 6 з.п. ф-лы, 4 ил. Ј

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 01 N 3/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«Ю 5 д С

20 «у (21) 4819047/06 (22) 26,02.90 (46) 29,02.92. Бюл. М 8 (71) Научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (72) И.Л. Каганович и А.M.Ñàéêèí (53) 621,43.06 (088.8) (56) 1. Каталитический нейтрализатор НКД241, ТЦ 23.1.82-73.

2. Патент CLUA N. 4102652, кл. 23-288, опублик, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

М 1307064, кл. F 01 N 3/10, 1985. (54) РЕАКТОР КАТАЛИТИЧЕСКОГО НЕАТРАЛИЗАТОРА (57) Изобретение позволяет повысить эффективность и надежность реактора. В гори„, Я1„„1716175 А1 зонтальных отбортовках торцовых стенок 6 и 7 выполнено по три пары сквозных пазов

1S, 20, в которые свободно вставлены перегородки 10. Со стороны стенки 7 выпускная полость закрыта заглушкой 22. Перегородки смонтированы с гарантированными торцовыми и радиальными зазорами, которые не должны превышать 1/3. величины среднего условного диаметра Dcp гранул. Одновременно надежность установки перегородок в пазах стенок требует, чтобы контакт между ними осуществлялся хотя бы по половине толщины материала отбортовки. Для этого глубина паза должна быть по меньшей мере заподлицо с торцом контакта стенки с перегородкой, т,е. по меньшей мере на глубину внутреннего радиуса R сопряжения. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1716175

Изобретение относится к двигателестроению, преимущественно к системам очистки отработавших газов (ОГ), в частности к каталитическим нейтрализаторам.

Известен. реактор каталитического нейтрализатора НКД 241, содержащий впускную и рабочую полости, образованные внутренней и внешней цилиндрическими решетками и двумя торцовыми стенками, причем внутренняя решетка выполнена: плавающей относительно последних, а рабочая полость заполнена гранулированным катализатором (1), Недостатки аналога — недостаточно высокие эффективность, надежность и долговечность работы, объясняемые значительным истиранием, поколом и уносом гранул. катализатора из единого большого по объему кольцевого реактора.

Известен реактор каталитического нейтрализатора, содержащий все перечисленные выше признаки, но рабочая полость которого продольными перегородками разделена по меньшей мере на три секции, заполненные гранулированным катализатора.м (2). . Однако и этот реактор не свободен от перечисленных ранее недостатков, так как секции выполнены в виде единого неразьемного блока, различные элементы которога подвергаются неодинаковым тепловым деформациям при колебаниях температуры

ОГ, т,е. при работе двигателя на нестационарных режимах.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является реактор катализатора, описанный в (3). Недостатками данного решения являются невысокая надежность работы и низкая эффективность очистки.

Цель изобретения — повышение эффективности и надежности, Это достигается тем; что торцовые стенки снабжены внутренними и внешними цилиндрическими отбортовками, обращенными в рабочую полость, внутренние и внешние поверхности которых являются посадочными для соответствующих решеток, на отбортовках каждой стенки выполнены по меньшей мере три пары соосно расположенных пазов, в которые свободно вставлены перегородки, пазы углублены в стенку по меньшей мере на величину радиусов сопряжений стенки с отбортовкгми, на перегородке выполнен по меньшей мере один зиг в продольном направлении, зазор между перегородкой и одной из решеток не должен превышать половины толщины соответствующей отбортовки, зазор между перегородкой и одной из торцовых стенок не должен быть больше 1/3 среднего условного диаметра гранулы катализатора, перегородка выполнена перфорированной и размер перфорации по наименьшему сече5 нию не превышает половины среднего условного диаметра гранулы, все поверхности рабочей полости покрыты катализатором.

На фиг.1 изображен реактор в корпусе каталитического нейтрализатора; на фиг.2—

10 разрез А-А на фиг..1; на фиг.3 — узел на фиг.1; на фиг.4 — вид по стрелке Б на фиг.3.

Реактор 1 содержит впускную и рабочую полости 2 и 3, которые образованы внутренней и внешней цилиндрическими

15 перфорированными решетками 4 и 5 и двумя торцовыми стенками 6 и 7. Последние снабжены горизонтальными внутренними и внешними цилиндрическими отбортовками

8 и 9, обращенными в рабочую полость 3 и

20 служащими посадочными поверхностями для решеток 4 и 5. Внешняя решетка соединена со стенками 6 и 7, внутренняя решетка, — плавающая, так как вставлена свободно.

Рабочая полость реактора перегородками

25 10 разделена на три продольные секции 11, 12 и 13, заполненные гранулированным катализатором 14, для загрузки-выгрузки которого каждая секция снабжена окнами 15, выполненными в торцовой стенке 6, Сам

30 реактор укреплен в корпусе 16 с помощью стенки 6, ц корпусе также выполнены загрузочные окна, соосные с окнами 15 стенки

6. В рабочем состоянии окна 15 закрываются крышкой 17, являющейся одновремен35 но впускным патрубком нейтрализатора.

Выпуск ОГ осуществляется через выпускной патрубок 18 корпуса нейтрализатора, В представленной конструкции осуществлен принцип полной тепловой развязки

40 и независимости друг от друга при термических деформациях различных деталей реактора, В горизонтальных отбортовках торцовых стенок 6 и 7 выполнены по три пары сквозных пазов 19, 20, в которые

45 свободно вставлены перегородки 10. Для усиления продольной жесткости в перего родках выполнены зиги 21 (фиг,2). Со стороны стенки 7 выпускная полость закрыта заглушкой 22. Надежная тепловая развязка конструкции обеспечивается монтажом пе50 регородок с гарантированными торцовыми и радиальными зазорами (люфтами) д1 и д2, которые не должны превышать 1/3 величины среднего условного диаметра О,р гранул для предотвращения пересыпания послед55 них между секциями, Одновременно надежность установки перегородок в пазах стенок требует чтобы контакт между ними осуществлялся хотя бы по половине толщины материала отбортовки. Для этого глубина паза

1716175 должна быть по меньшей мере заподлицо с торцом контакта стенки с перегородкой (фиг,1), т.е. по меньшей мере на глубийу внутреннего радиуса R сгиба (сопряжения).

На фиг.3 и 4 представлен другой вариант .5 исполнения пазов, т.е. уже с обработкой стенок по торцам на глубину радиуса сопряжения.

Оптимальное число и расположение перегородок представлено на фиг.2, при этом 10 обеспечивается достижение высокой прочности конструкции реактора на изгиб или прогиб, а также устойчивость формы тонкостенных и перфорированных решеток в» поперечном сечении. Меньшее число пере- 15 городок, а следовательно, и продольных секций реактора приводит к ухудшению эффективности и надежности работы. При горизонтальном расположении перегородок ухудшается очистка ОГ, проходящих через 20 возможные пустоты под перегородками,. возникающие при термическом расшире= нии объема реактора, при вертикальном расположении перегородок увеличивается истирание, покол и унос катализатора

25 вследствие относительно большой высоты секции реактора, заполненного недеформируемым и не очень прочным носителем катализатора, имеющим меньший коэффи; циент объемного расширения сравнительно. 30 с материалом решеток и торцовых стенок.

Газопроницаемость решеток 4 и 5 обеспечивается сквозными продольными щелями (отверстиями) 23, ширина которых не превышает 1/2 Dcp. В целях обеспечения- 35 газопроницаемости перегородок 10 без пЕ-, ресыпания гранул катализатора перегородки могут быть снабжены аналогичной перфорацией 24 (фиг.1). Для повышения

40 эффективности процесса очистки ОГ все поверхности перегородок, а также поверхности решеток и торцовых стенок со стороны рабочего объема могут быть покрыты катализатором.

Реактор каталитического нейтрализатора работает следующим образом.

Поток ОГ через входной патрубок (крышку 17) поступает во впускную полость

2 и через перфорированную внутреннюю дуктов неполного сгорания топлива. Через щели 23 внешней решетки 5 очищенные ОГ поступают к выпускному патрубку 18 корпуса 16 и через него выходят из нейтрализатора.

Целесообразность применения данной конструкции была проверена экспериментально как на моторных стендах, так и приЭ.решетку 4 поступает в рабочую полость 3,. 50 секции которой заполнены гранулами ката-лизатора 14, где происходит окисление проэксплуатационных испытаниях гусеничных тракторов Т-130М с дизелем Д-160, на последнем имела место. подкайотная установка каталитического нейтрализатора вместо штатного выпускного патрубка.

Один из нейтрализаторов проработал в течение 2,5 лет около 5000 моточ. При этом ни на одном из четырех испытывавшихся нейтрализаторов (остальные работали 3000—

3500 моточ,) повреждений (тре щи н, прогаров, короблений) решеток и других элементов конструкции реакторов не было.

Унос катализатора вследствие истирания и покола гранул, определяющийся при ревизиях, не превышал 4 . Все это свидетельствует о достаточно высокой степени надежности и долговечности конструкции и эффективности ее работы (смена катализатора через указанный выше интервал наработки производилась при довольно высокой степени очистки ОГ по окиси углерода — не ниже 72 ).

Формула изобретения

1, Реактор каталитического нейтрализатора, содержащий впускную полость и рабочую полость, заполненную гранулированным катализатором и образованную внешней решеткой, внутренней плавающей решеткой и двумя торцовыми стенками с внутренними и внешними цилиндрическими отбортовками, обращенными в рабочую полость с образованием посадочных поверхностей для внешней и внутренней решеток, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности, он дополнительно содержит по меньшей мере три продольные перегородки, на цилиндрических отбортовках выполнены по меньшей мере три пары соосно расположенных пазов, продольные перегородки размещены в рабочей полости с образованием по меньшей мере трех секций и свободно установлены в пазах с образованием торцовых и радиальных зазоров.

2. Реактор по п.1, о т л и ч а ю- шийся тем, что пазы углублены в торцовые стенки на величину радиуса сопряжения стенки с одной из отбортовок;

3. Реактор по пп.1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что каждая продольная перегородка выполнена в продольном направлении по меньшей мере с одним зигом.

4. Реактор по пп.1 — 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что радиальный зазор не превышает 1/2 толщины соответствующей отбортовки.

5. Реактор по пп1 — 4, отл ича ю щи йс я тем, что торцовый зазор не превышает

1/3 среднего условного диаметра гранулы катализатора.

1716175

6. Реактор по пп.1- 5, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что каждая перегородка выполнена перфорированной с размером перфорации по наименьшему сечению, не превышающим 1/2 среднегО условного диаметра гранули катализатора.

7. Реактор по пп.1-6, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что поверхности рабочей полости

5 покрыты катализатором.