Нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л F 01 N 3/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4857023/06 (22) 02.07.90 (46) 07.04.92. Бюл, М 13 (71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (72) В. М, Вартанян, А. 3. Гарбер, Д. Г. Гуревич, Л. M. Иконникова и А. И. Френкель (53) 621.43.068.4(088,8) (56) Патент США М 4277442, кл. F 01 и 3/10, 1981. (54) НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ

ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО .СГОРАНИЯ (57) Использование: в двигателестроении, в устройствах для очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. СущИзобретение относится к двигателестроению, 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 непос„„ Ы „„1724907 А1 ность изобретения: нейтрализатор содержит корпус с размещенным в нем реактором, заполненным катализатором, а также по меньшей мере один электронагреватель-. 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. редственном 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 вы1724907 зывает покол-унос катализатора. Кроме того, отсутствует возможность смены вышедшего из строя электронагревательного элемента без предварительной высыпки катализатора из реактора и, соответствен- 5 но, после установки электронагревательного элемента требуется вновь засыпать реактор катализатором, что существенно увеличивает время технического обслуживания. Вышеперечисленные недостатки 10 приводят к снижению эффективности и надежности работы нейтрализатора.

Цель изобретения — повышение эффективности и надежности работы нейтрализатора, сокращение времени технического 15 обслуживания, Поставленная цель достигается тем, что нейтрализатор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками с размещенным в нем по меньшей мере одним 20 реактором, заполненным катализатором, а также электронагревательные элементы, установленные в слое катализатора, дополнительно снабжен предохранительными трубками, проходящими через слой катали- 25 затора, в которых и размещены электронагревательные элементы, причем предохранительные трубки прикреплены к реактору, а электронагревательные элементы закреплены на корпусе нейтрализатора. 30

Электронагревательные элементы могут быть расположены эксцентрично относительно предохранительных трубок, причем минимальный зазор между внутренней поверхностью предохранительной трубки и 35 электронагревательным элементом со стороны, совпадающей с направлением теплового перемещения реактора в процессе работы нейтрализатора, равен нулю, а зазор с противоположной стороны должен 40 превышать максимально возможное значение линейного теплового перемещения реактора в рассматриваемом направлении. По мере удаления оси электронагревательного элемента от входного патрубка зазор между 45 электронагревательным элементом и предохранительной трубкой со стороны, противоположной тепловому перемещению реактора, увеличивается.

Введение предохранительной трубки 50 позволяет предохранить электронагревательный элемент от воздействия агрессивных выхлопных газов и от механического воздействия катализатора, а также уменьшает покол-унос катализатора, что повыша- 55 ет 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 б, расположенные в слое катализатора 5, через которые проходят электронагревательные элементы 7, установленные с возможностью перемещения относительно корпуса 1.

Нейтрализатор ОГ ДВС работает следующим образом.

ОГ 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, B 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, Минимальный зазор в каждом поперечном сечении, в котором находится электронагревательный элемент, рассчитывается следующим образом:

Лi=in Т а, где Лl — зазор в рассматриваемом поперечном сечении между предохранительной трубкой и электронагревательным элементом, мм;

1724907

55

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

Т вЂ” максимально возможная температура нагрева электронагревательного элемента, С; 5

a — коэффициент линейного расширения материала, из которого изготовлен реактор, С

С увеличением in, Ь!увеличивается, поэтому с удалением от места заделки расчет- 10 ный зазор между предохранительной трубкой и электронагревательным элементом увеличивается. При необходимости унификации элементов .конструкции зазор во всех поперечных сечениях выполняется 15 одинаковым и равным расчетному зазору в максимально удаленном от места заделки поперечным сечением.

Зазор между электронагревательным элементом и предохранительной трубкой со 20 стороны, противоположной заделке реактора, в холодном состоянии выполняется равным нулю, в процессе прогрева нейтрализатора этот зазор увеличивается, а зазор с противоположной стороны соответственно 25 уменьшается. Односторонний зазор позволяет уменьшить габариты нейтрализатора за счет уменьшения диаметров предохранительных трубок по сравнению с кон центричным расположением электронагреватель- 30 ных элементов относительно предохранительных трубок.

Плавающая заделка электронагревательных элементов в корпусе позволяет компенсировать их тепловое удлинение от- 35 носительно корпуса в направлении их осей;

Преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с известным является повышение эффективности и надежности работы нейтрализатора ОГ ДВС 40 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 45 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 и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что электронагревательный элемент установлен с возможностью осевого перемещения относительно корпуса.

3. Нейтрализатор по пп, 1 и 2, о т л и ч аю шийся 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 аю шийся 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.

1724907

Составитель С,Андреева

Редактор Н.Тупица Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор T,Màëåö

Заказ 1161 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101