Устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: в машиностроении, в частности в устройствах для очистки отработавших газов в двигателях внутреннего сгорания, имеющих выхлопную трубу, от смолистых аэрозольных частиц и ядовитых канцерогенных полициклических углеводородов. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки отработавших газов и расширить возможности его использования в автомобильной, химической, металлургической, пищевой, биологической, строительной и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, имеющего выхлопную трубу, содержащее фильтрующий элемент из пористого керамического материала и емкость с жидкостью, размещенную над фильтрующим элементом и сообщенную с ним, согласно изобретению снабжено перфорированной трубкой, фильтрующий элемент выполнен в виде цилиндра, установленного соосно в выхлопной трубе двигателя, причем перфорированная трубка размещена соосно в цилиндре фильтрующего элемента. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для очистки отработавших газовых смесей, и может быть наиболее эффективно использовано для очистки выхлопного газа в двигателях внутреннего сгорания, имеющих выхлопную трубу, от различных вредных примесей, содержащих в составе канцерогенные полициклические углеводороды.

Известно устройство для очистки отработавших газов, включающее конфузорно-диффузорный канал с входным и выходным патрубками, бункер сбора жидкости, перфорированный контактный элемент в виде плоского цилиндра с соосными отверстиями [1] .

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции при множестве сменных фильтрующих элементов, установленных внутри канала, высокое сопротивление потоку газа и значительные эксплуатационные затраты по обслуживанию и ремонту.

Известно устройство для очистки газа, содержащее корпус с входным и выходным каналами. Корпус устройства выполнен без диффузора и внутри него установлена перфорированная трубка, размещенная по ходу газов [2] .

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и значительные энергозатраты.

Известно также устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, имеющего выхлопную трубу, наиболее близкое к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту, содержащее фильтрующий элемент из пористого керамического материала и емкость с жидкостью, размещенную над фильтрующим элементом и сообщенную с ним [3] .

Недостатком известного устройства является низкая эффективность очистки отработавших газов.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки отработавших газов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, имеющего выхлопную трубу, содержащее фильтрующий элемент из пористого керамического материала и емкость с жидкостью, размещенную над фильтрующим элементом и сообщенную с ним, согласно изобретению снабжено перфорированной трубкой, фильтрующий элемент выполнен в виде цилиндра, установленного соосно с выхлопной трубой двигателя, причем перфорированная трубка размещена соосно в цилиндре фильтрующего элемента.

В отличие от известного в предлагаемом техническом решении устройство снабжено перфорированной трубкой, фильтрующий элемент выполнен в виде цилиндра, установленного соосно с выхлопной трубой двигателя, причем перфорированная трубка размещена соосно в цилиндре фильтрующего элемента. Таким образом, заявляемое устройство для очистки отработавших газов соответствует критерию "новизна".

Следующим отличием предлагаемого технического решения является увеличение продолжительности процесса испарительного охлаждения раскаленного газового потока за счет того, что фильтрующий элемент выполнен в виде цилиндра и установлен соосно с выхлопной трубой двигателя на его протяжении. При этом достигаются равномерные обтекание и омывание всей поверхностной площади фильтрующего элемента отработавшим газовым потоком, что обеспечивает соответствие критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения заключается в том, что устройство снабжено перфорированной трубкой, фильтрующий элемент выполнен в виде цилиндра, установленного соосно с выхлопной трубой двигателя на его протяжении, причем перфорированная трубка размещена соосно в цилиндре фильтрующего элемента. При этом увеличивается продолжительность процесса испарительного охлаждения раскаленного газового потока и обеспечиваются равномерные обтекание и омывание всей поверхностной площади фильтрующего элемента этим потоком. В результате интенсифицируются процессы осаждения аэрозольных частиц из продуктов сгорания топлива в охлажденном газовом потоке и переноса из потока молекул вредных газов к поверхности свежей испарившейся частицы жидкости с последующей их абсорбцией и нейтрализацией, что является положительным эффектом.

В известном техническом решении фильтрующий элемент выполнен в виде диска со сквозными отверстиями и установлен на всем поперечном сечении потока отработавших газов. При этом продолжительность контакта отработавших газов с увлажненной поверхностью фильтрующего элемента, а также процесс испарительного охлаждения газа сведены к минимуму. Кроме того, отработавшим газовым потоком омывается только лицевая поверхность фильтрующего элемента и проходы для газа, что составляет менее 70% всей увлажненной поверхностной площади фильтрующего элемента. В результате снижается эффективность очистки и испарительного охлаждения раскаленного газового потока в выхлопной трубе двигателя.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства.

Устройство содержит корпус 1 с входным и выходным каналами 2 и 3. Соосно с корпусом 1 размещен фильтрующий элемент 4, выполненный в виде цилиндра с заключенной в его толще и на протяжении перфорированной трубкой 5. Посредством трубопровода 6 и дозатора 7 перфорированная трубка 5 соединена с емкостью 8 для жидкости. Фильтрующий элемент 4 снабжен опорными элементами 9, необходимыми при его размещении и креплении соосно и на протяжении корпуса 1 выхлопной трубы двигателя внутреннего сгорания.

Устройство работает следующим образом.

Фильтрующий элемент 4 закрепляют соосно и на протяжении корпуса 1 выхлопной трубы двигателя внутреннего сгорания. Емкость 8, расположенная в укромном месте двигателя над фильтрующим элементом 4 и соединенная трубопроводом 6 с перфорированной трубкой 5, наполняют жидкостью (известковая вода или известковая вода с добавлением 1-2% стирального порошка, 2-3% -ный раствор этаноламина, чистая водопроводная вода и др. ) и открывают кран дозатора 7 для подготовки фильтрующего элемента 4 к работе, т. е. пропитки и увлажнения его поверхностной площади.

В период эксплуатации устройства раскаленный поток отработавшего газа двигателя, проходя по корпусу 1 выхлопной трубы, обтекает и омывает всю равномерно увлажненную поверхность фильтрующего элемента 4. При этом раскаленный газовый поток по всей длине выхлопной трубы смешивается с испаряемой с поверхности фильтрующего элемента жидкостью и охлаждается. По ходу движения парогазовой смеси высокодисперсные частицы влаги, осаждаясь на смолистых и других аэрозольных частицах в газовом потоке, обеспечивают укрупнение и осаждение их как внутри корпуса выхлопной трубы, так и после выхода из него, а также нейтрализацию вредных газов (окись углерода, сернистые газы и др. ). При этом по сравнению с известным техническим решением многократно увеличивается продолжительность процесса испарительного охлаждения отработавшего газа в двигателях внутреннего сгорания и, тем самым, эффективность его очистки от вредных аэрозолей и газов.

Благодаря теплообмену между раскаленным газовым потоком из продуктов сгорания топлива и холодной влажной поверхностью фильтрующего элемента обеспечивается интенсивное испарение жидкости с поверхности фильтра.

При увлажненной поверхностной площади фильтрующего элемента, равной 1200-1500 см², скорости движения газового потока 5,5-6 м/с и его температуре 85-95^оС расход испаряемой жидкости составляет 5-6 мл/мин, а эффективность очистки отработавшей газовой смеси от аэрозолей достигает 80-85% при нейтрализации вредных газов, например окиси углерода, на 40-50% . Обеспечивается также снижение температуры выхлопного газа на 15-20^оС и более.

Устройство в процессе эксплуатации не засоряется, что обеспечивает его устойчивую работу, не требует эксплуатационных затрат по обслуживанию и ремонту, его легко изготовить и смонтировать в условиях автомобильных парков.

Разработанное техническое средство, разбавляя нейтрализует плотные концентрации вредных отработавших газов, осаждает продукты сгорания топлива, увлажняет и осаждает пылевые частицы, образующиеся в период движения автотранспорта, чем обеспечивает охрану воздушного бассейна от загрязнений.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, имеющего выхлопную трубу, содержащее фильтрующий элемент из пористого керамического материала и емкость с жидкостью, размещенную над фильтрующим элементом и сообщенную с последним, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, оно снабжено перфорированной трубкой, фильтрующий элемент выполнен в виде цилиндра, установленного соосно в выхлопной трубе двигателя, причем перфорированная трубка размещена соосно в цилиндре фильтрующего элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1