Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к машиностроению , к двигателям внутреннего сгорания и позволяет .повысить эффективность и надежность каталитического катализатора. Реактор 5 кольцевого типа состоит из впускной 6 и рабочей 7 полостей Объем рабочей полости 7 ограничен внутренней 8 и внешней 9 решетками, стенкой кольцевого типа 10, ас другой - глухой стенкой 11. Последняя снабжена засыпной горловиной 12, рабочий объем реактора заполнен гранулированным катализатором 13. Цилиндрическая впускная полость 6 реактора каналом 14 сообщена с впускным патрубком . Канал 14 выполнен в виде тонкостенной трубы круглого сечения 15, которая закреплена в корпусе по обоим концам, как двухопорная балка, гфи этом один конец соединен с впускным патрубком, другой выполнен в виде плавающей опоры и соединен с противоположным участком боковой поверхности корпуса. Соединение впускной полости с каналом осуществляется по типу тройника. Двухопорная балка-канал является передней жесткой опорой реактора. Вторая , задняя опора - плавающая, ее роль выполняет полый цилиндр засыпной горловины , по подвижной посадке установленный во втулке 22. Последняя закреплена в стенке 3 и снаружи закрыты пробкой 23. 4 з.п. ф-лы. 7 ил. И

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s F 01 и 3/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО .ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4 (, с 4

0с

К: АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4819048/06 (22) 26.02.90 (46) 29.02.92. Бюл. М 8 (71) Научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (72) В.И.Акимов, В.М,Вартанян. Ю.Е.Герасимов;, И.Л.Каганович, В.З.Новиков и А.M.Ñàéêèí (53) 621.43.06 (088.8) (56) Разработка и внедрение антитоксичных устройств и мероприятий с целью защиты атмосферы г. Москвы от вредных выбросов автотранспорта,. Отчет Н И Р, Ф Н И К ТИД, руководитель Н.А.Макаров, тема

60.40.00.81 — 51.1580. KL TP 81046613; инв.

N 0285, 0006507, М., 1984,с. 76, ил. 18. (54) КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР

ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

- (57) Изобретение относится к машиностроению, к двигателям внутреннего сгорания и позволяет, повысить эффективность и надежность каталитического катализатора..

Реактор 5 кольцевого типа состоит из впускной 6 и рабочей 7 полостей, Объем рабочей

Изобретение относится к машинострое- нию, преимущественно к системам выпуска отработавших газов (ОГ) двигателей Внутреннего сгорания (ДВС), в частности к квталитическим нейтрализаторам.

Известен аналог — термореактор для очистки ОГ, содержащий внешний корпус, то есть корпус с торцовыми стенками, пару впускных патрубков, установленных на боковой поверхности корпуса, на одном из которых консольно закреплена реакторная

„; Ж,„, 1716176 А1 полости 7 ограничен внутренней 8 и внешней 9 решетками, стенкой кольцевого типа 10, а с другой — глухой стенкой 11.

Последняя снабжена засыпной горловиной 12, рабочий объем реактора заполнен гранулированным катализатором 13. Цилиндрическая впускная полость 6 реактора каналом 14 сообщена с впускным патрубком. Канал 14 выполнен в виде тонкостенной трубы круглого сечения. 15, которая закреплена в корпусе по обоим концам, как двухопорная балка,,при этом один конец соединен с впускным патрубком, другой выполнен в виде плавающей опоры и соединен с противоположным участком боковой поверхности корпуса. Соединение впускной полости с каналом осуществляется по типу тройника. Двухопорная балка-канал является передней жесткой опорой реактора, Вторая, задняя опора — плавающая, ее роль выполняет полый цилиндр засыпной горловины, по подвижной посадке установленный во втулке 22, Последняя закреплена в стенке 3 и снаружи закрыты пробкой 23. 4 з.п. ф-лы. 7 ил. камера, другая опора этой камеры тоже консольная, опирается на выпускную трубу, закрепленную в торцовой стенке. Недостаток аналога — низкие надежность работы и ресурс, вследствие:слабости консольных опор, работающих в неблагоприятных условиях вибраций и высоких температур. Более надежной представляется камера термореактора, свободно посаженная на опорные штыри, закрепленные на обеих торцовых стенках. Однако, представленные аналоги

1716176 совершенно не отражают условий крепления каталитического реактора с гранулированным катализатором в корпусе при аналогичной подаче к нему ОГ, ведь масса реактора с наполнителем существенно больше камеры термореактора, к тому же для реактора необходимо по меньшей мере одно устройство — окно — для загрузки и выгрузки накопителя.

Известен прототип — каталитический нейтрализатор Н-47, а также его вариант с глушителем Н-47Р, Каталитический нейтрализатор ОГ ДВС подобного типа содержит корпус с торцовыми стенками, впускной патрубок, закрепленный на боковой поверхности корпуса, выпускной патрубок, по меньшей мере один реактор с засыпной горловиной, содержащлй впускную и рабочую полости; причем последняя заполнена гранулированным катализатором, а впускная полость каналом сообщена с впускным патрубком. Недостатки прототипа — относительно низкие показатели надежности работы, а также сложность конструкции. Относительно низкие показатели надежности работы прототипа связаны между собой и объясняются консольной опорой двухкамерного реактора Н-47 на впускной патрубок, а это недостаточно прочное и ненадежное закрепление реактора в корпусе, неравномерное распределение потока

ОГ по площади вхо, ных решеток, что приводило к недостаточно эффективной работе реакторов на некоторых режимах работы двигателя. Сложность конс-.рукции усматривается в том, что вторая опора реактора в корпусе Н-47, плавающая, осуществлена при помощи двух специальных штырей, вставленных в специальные втулки. Практически же посадку корпуса на два параллельных штыря осуществить сложно, следовательно, один из них не работает и является лишним.

Цель изобретения — повышение эффективности и надежности работы.

Поставленная цель достигается тем„что канал выполнен в виде полой двухопорной балки, один конец которой присоединен к впускному патрубку, а другой к противоположной поверхности корпуса, при этом балка является опорой. реактора в корпусе с одной стороны, а засыпная горловина, свободно вставленная «о втулку, закрепленную в торцовой стенке корпуса и снаружи закрытую пробкой, с другой, балка снабжена плавающей опорой, канал прямоугольного сечения снабжен направляющими пластинами, пластины выполнены криволинейными и направлены по линиям тока ОГ, поступающих из канала во впускную по5

55 лость реактора, направляющие пластины в канале эквидистантны друг относительно друга и их носки расположены на диагонали, соединяющей переднюю по отношению к потоку ОГ кромку впускной полости с носком последней пластины этой полости.

На фиг.1 изображена схема нейтрализатора с реактором кольцевого типа в цилиндрическом корпусе и с круглым каналом; на фиг. 2 — плавающая опора канала; на фиг.3— вариант плавающей опоры; на фиг,4 — схема нейтрализатора с двухкамерным реактором и каналом прямоугольного сечения; на фиг.5 — разрез А-А на фиг.4; на фиг.6 — разрез Б-Б на фиг.5 для варианта с цилиндрическим корпусом и на фиг.7 — то же, для варианта с корпусом прямоугольного сечения.

В цилиндрическом корпусе 1, свернутом из листового материала, с торцовыми стенками 2 и 3 и впускным патрубком 4, закрепленным на боковой поверхности корпуса, установлен реактор 5 (фиг.1, 2).

Последний кольцевого типа и состоит из впускной 6 и рабочей 7 полостей, образованных цилиндрическими внутренней 8 и внешней 9 перфорированными решетками.

Объем: рабочей камеры ограничен с одной стороны стенкой кольцевого типа 10, а с другой — глухой стенкой 11. Последняя снабжена засыпной горловиной 12, сообщенной с отверстием, рабочий. объем реактора заполнен гранулированным катализатором

13, Цилиндрическая впускная полость 6 реактора каналом 14 сообщена с впускным патрубком 4, Канал 14, представленный йа фиг,1 и 2, выполнен в виде тонкостенной трубы круглого сечения 15, которая закреплена в корпусе по обоим концам, как двухопорная балка; при этом один конец соединен с впускным патрубком 4, другой— с противоположным участком боковой по- верхности корпуса. Соединение впускной полости с каналом. осуществляется по типу тройника, то есть цилиндрическим патрубком 16. На фиг.2 и 3 представлены варианты установки этого элемента в корпусе с плавающим концом. В первом случае труба закрыта заглушкой 17 и по подвижной посадке вставлена во втулку 18, закрепленную в корпусе 1. Во втором случае труба перекрыта заглушкой 19 с штырем 20, последний по подвижной посадке установлен во втулке

21, Двухопорная балка-канал является передней, жесткой опорой реактора. Вторая, задняя опора — плавающая, ее роль выполняет полый цилиндр засыпной горловины, по подвижной посадке установленный во втулке 22,.Последняя закреплена в стенке 3 и снаружи закрыта пробкой 23. Выпускной

1716176 ношению к потоку ОГ кромку 55 боковой-55 стенки 33 реактора. На фиг.6 представлен поперечный разрез нейтрализатора с двухкамерным реактором в цилиндрическом корпусе, более компактным, а потому и более предпочтительным в данном случае, патрубок 24 установлен в торцовой стенке 2.

На фиг,4 представлена схема нейтрализатора с реактором, содержащим впускную полость 25 и две так называемые плоские горизонтально расположенные верхнюю и нижнюю рабочие полости 26 и 27, Указанные выше элементы конструкции реактора образованы плоскими перфорированными решетками — впускными верхней и нижней

28 и 29 и соответственно выпускными 30 и

31. С обеих сторон впускная и рабочие полости ограничены боковыми стенками 32 и

33, а по торцам впереди стенками 34 и 35 для рабочих полостей и сзади — общей глухой стенкой 36. Последняя снабжена двумя засыпными горловинами 37 и 38 для веухней и нижней рабочих полостей 26 и 27, заполненных гранулированным нейтрализатором 13. Передней опорой реактора является также двухопорная полая балка— канал 39, выполненная в виде трубы прямоугольного сечения 40. Возможные варианты крепления балки-канала в корпусе представлены выше. Вторая, задняя опора реактора плавающая и осуществлена при помощи подвижной посадки полого цилиндра засыпной горловины 37 во втулку 41, снаружи закрытую пробкой 42. Засыпная горловина нижней полости не является опорой реактора, поэтому в нижней втулке 43 устанавливается с гарантированным радиальным зазором и закрывается заглушкой

44, нижняя втулка закрывается пробкой,45.

На фиг.5 представлен разрез этого нейтра-. лизатора в плане, при этом показаны нижняя впускная решетка и частично нижняя рабочая полость реактора с засыпной горловиной, т.е. разрез выполнен по середине канала и впускной полости. Для уменьшения газодинамического сопротивления зона стыковки канала с впускной полостью реактора снабжена криволинейными пластинами 46-51, расположен н ы ми эквидистантно друг относительно друга и направленными по линиям тока ОГ, поступающих из канала во впускную полость. При этом пластина 51 осуществляет плавное сопряжение задней кромки 52 боковой стенки реактора 32 с вертикальной стенкой 53 канала. С целью более равного распределения потока ОГ по ширине впускной полости реактора носки направляющих пластин расположена на диагонали 54, соединяющей переднюю по от10

50 представляется вариант монтажа такого реактора в корпусе прямоугольного сечения

56 (фиг.7).

Оба варианта конструкций каталитического нейтрализатора работают следующим образом. Поток ОГ поступает в канал 14 из впускного патрубка 4 (фиг.1, 2). Из канала 14 через патрубок 16 ОГ поступают во впускную полость 6 реактора 5 и через внутреннюю перфорированную решетку 8 в рабочий объем 7, заполненный гранулированным катализатором 13, где происходит очистка ОГ от продуктов неполного сгорания. Через внешнюю перфорированную решетку 9 очищенные ОГ поступают в объем между корпусом 1 и реактором 5 и через выпускной патрубок 24 выводятся в атмосферу. Аналогично работает нейтрализатор с двухкамерным реактором (фиг.4 — 7): через впускной патрубок ОГ поступают в канал 39, где при помощи направляющих пластин 46 — 51 происходит плавный поворот и распределение

ОГ по ширине впускной полости 25. Через перфорации впускных (внутренних) решеток 28 и 29 ОГ попадают в рабочие полости (камеры) 26 и 27, заполненные гранулированным катализатором 13. Очищенные от продуктов неполного сгорания топлива ОГ через перфорацию выпускных(внешних) решеток 30 и 31 поступают в объем между корпусом и реактором и через выпускной патрубок отводятся в атмосферу, В обоих вариантах схем нейтрализаторов представлена достаточно прочная и надежная конструкция крепления реактора в корпусе при помощи двухопорной балки-канала с одной стороны и засыпной горловины с другой. При этом первая опора является жесткой, вторая плавающей, т.е. допускающей компенсацию при монтаже, а также тепловых изменениях. Это особенно важно, так как нейтрализатор работает в условиях сильных вибраций, ударных нагрузках при довольно высоких температурах, которые изменяются при нестационарных режимах работы ДВС. Испытания прототипа на автобусах "Икарус" показали, что при нагрузке температура ОГ превышает 600ОС. Подача

ОГ во впускную цилиндрическую полость реактора кольцевого типа через патрубок

16 (фиг.1) должна обеспечить равномерное распределение потока ОГ, а следовательно, и теплонапряженности внутренней решетки по периметру, Более эффективным с точки зрения равномерности подачи ОГ по ширине впускной полости двухкамерного реактора и редста ел я ется и ри ме не н и е балки-канала прямоугольного сечения с плавным поворотом потока направляющими пластинами, это также приводит к суще1716176

1 у 8 7

55 ствен ному снижению гаэодинамического сопротивления, а следовательно, к улучшению показателей экономичности ДВС. При эквивалентных габаритах (имеется в виду описанная окружность) прямоугольник имеет большую площадь поперечного сечения и характеристики прочности, не говоря уже о технологичности изготовления и монтажа

1 направляющих пластин.

Формула изобретения

1. Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. содержащий корпус с двумя торцовыми стенками, впускной патрубок, выпускной патрубок, установленный на первой торцовой стенке, по меньшей мере один реактор, имеющий засыпную горловину, сообщенную с отверстием, выполненным во второй торцовой стенке, впускную полость, сообщенную каналом через,его первый конец, выполненным в виде двухопорной балки, второй конец которой связан с корпусом, с впускным патрубком, и рабочую полость, заполненную гранулированным катализатором, о т л и ч а ю щ11 и с я тем, что, с целью повышения эффективности и надежности, он дополнительно содержит втулку, закрепленную на второй торцовой стенке в зоне отверстия и закрытую снаружи, засыпная

5 горловина свободно вставлена во втулку, второй конец балки выполнен в виде плавающей опоры.

2. Нейтрализатор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что канал вйполнен прямо10 угольного сечения.

3. Нейтрализатор по пп.1 и 2, о т л и ч аю шийся тем, что канал, снабжен направляющими пластинами.

4. Нейтрализатор по пп.1-3, о т л и ч а ю15 шийся тем, что пластины выполнены криволинейными.

5. Нейтрализатор по пп.1-4, о т л и ч а юшийся тем, что пластины размещены эквидистантно одна относительно другой, а

20 их носки расположены на диагонали, соединяющей переднюю по отношению к потоку отработавших газов кромку впускной полости с носком последней пластины, соединяющей стенку канала с задней кромкой этой

25 полости.

1716176

Я 28 7З

Q 3! 292527 ЗВ

Фие. Ф

1716176 я 80 Ф9 "8 07

Фиг, 5

ФО Р7

Составитель В. Акимов @uzi .

Техред М.Моргентал Корректор С. Шевкун

Редактор Н, Коляда

Заказ 596 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", т. Ужгород, ул.Гагарина, 101