Каталитический элемент для нейтрализации отработавших газов

 

Использование: в двигателях внутреннего сгорания, в устройствах для очистки отработавших газов. Сущность изобретения: каталитический элемент для нейтрализации отработавших газов содержит металлический сотовый носитель катализатора, наружную и внутреннюю трубчатые оболочки. Оболочки размещены концентрично одна относительно другой с образованием кольцевого зазора между ними и возможностью свободного продольного расширения внутренней трубчатой оболочки. Один конец внутренней трубчатой оболочки жестко соединен с одним концом наружной трубчатой оболочки. Каталитический элемент дополнительно содержит подвижную опору. Внутренняя трубчая оболочка другим концом установлена в подвижной опоре, образованной круговыми или одиночными выступами, выполненными на наружной трубчатой оболочке. 10 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к снабженному оболочкой каталитическому элементу, в частности для автомобилей, содержащему металлический, проницаемый для выхлопных газов сотовый носитель с трубчатой оболочкой.

Металлические носители катализатора известны в многочисленных вариантах. Они могут быть изготовлены, например, из стальных листов или методами порошковой металлургии.

Однако многие виды носителей катализатора не позволяют отказаться от трубчатой оболочки, которая непосредственно окружает сотовидный элемент и обеспечивает сохранение его структуры.

Цель изобретения - упрощение конструкции.

На фиг. 1 показан каталитический элемент из двух катализаторных секций с двойной оболочкой; на фиг. 2 - вариант устройства с другим выполнением концевого участка и с дополнительным внутренним выступом на наружной оболочке для опоры внутренней системы; на фиг. 3 - то же, с наружной оболочкой из двух частей конструкций с большей осевой длиной; на фиг. 4 - применение изобретения для цельных катализаторов.

На фиг. 1 показан принцип изобретения на примере каталитического элемента большого объема, который состоит из двух носителей - катализаторов 1 и 2. Удаление одного из носителей и соответствующее укорачивание наружной трубчатой оболочки 8 иллюстрируют сущность данного изобретения применительно к цельному катализатору (фиг. 2, 3 и 4).

На фиг. 1 показано катализаторное устройство с первым 1 и вторым 2 металлическими сотовыми носителями, которые окружены первой внутренней трубчатой оболочкой 3 и второй дополнительной внутренней трубчатой оболочкой 4. Обе внутренние оболочки 3 и 4 по обоим концам выступают за пределы собственно носителей 1 и 2. Внутренний выступающий конец первой внутренней оболочки 3 имеет суженный участок 6, который входит внутрь участка 7 второй дополнительной внутренней оболочки 4, образуя с ней подвижную опору 5. Таким образом, между двумя сотовыми носителями 1 и 2 остается пустая смесительная промежуточная камера 14, в которой выхлопные газы после прохождения первого носителя 1 снова перемешиваются. Наружный конец первой внутренней оболочки 3 снабжен круговым наружным выступом 13, а наружный конец второго носителя 4 снабжен таким же круговым выступом 12. По этим двум выступам 12 и 13 на всю конструкцию насаживается наружная оболочка 3, которая крепится на выступах 12 и 13 кольцевыми сварочными швами 10 и 11. Наружные концы обеих внутренних оболочек 3 и 4 выступают за пределы наружной оболочки 8, поэтому легко может быть насажен до упора в наружную оболочку 8 присоединительный элемент 15 (изображен пунктиром). Присоединение к системе выхлопных газов автомобиля осуществляется без затруднений, причем при определенных условиях сварочные швы 10 и 11 могут быть использованы для одновременного присоединения элементов 15, внутренних оболочек 3 и 4 и наружной оболочки 8. На фиг. 1 изображена только принципиальная конструкция без соблюдения масштаба. В частности, внутренние оболочки 3 и 4 могут быть существенно тоньше, чем наружная оболочка 8. Кроме того, осевая длина промежуточной камеры 14 гораздо меньше, чем показано. Существенно лишь то, что размеры суженной части 6 относительно насаживаемой части 7 достаточны для образования зазора, обеспечивающего возможность термического расширения обеих внутренних оболочек 3 и 4. Сотовидные носители 1 и 2 могут иметь различную осевую длину и различное число каналов на единицу площади сечения.

Могут быть различные варианты соединения внутренней и наружной оболочек и выполнения концевых участков устройства. Кроме того, носитель или носители могут опираться с помощью внутренних выступов. Так, на фиг. 2 показаны два металлических сотовидных носителя 21 и 22 с внутренними трубчатыми оболочками 23 и 24, которые вставлены друг в друга посредством суженного участка 26 и выступающего участка 27 (как и на фиг. 1), в результате чего образуется подвижная опора 25. В этом примере выполнения наружная оболочка 28 имеет круговой внутренний выступ 20, глубина которого соответствует промежутку 29 между наружной и внутренней оболочками. В катализаторных устройствах относительно большой осевой длины такой внутренний выступ 20 предотвращает колебания сотовидных носителей 21 и 22, неограничивая свободу осевого движения. Дополнительные преимущества заключаются в уменьшении звукоизлучения.

На фиг. 3 показан каталитический элемент, в котором наружная трубчатая оболочка состоит из двух частей 38а и 38б, которые связаны друг с другом соединением 38в, которое может быть, например, кольцевым стыковым сварочным швом, но обе части 38а и 38б могут быть вставлены друг в друга и после этого соединены. Расположение металлических сотовидных носителей 31 и 32 с их внутренними трубчатыми оболочками 33 и 34 соответствует фиг. 1 и 2. В данном случае наружная трубчатая оболочка 2 имеет два круговых внутренних выступа 30а и 30б, которые упираются на внутренние оболочки 33 и 34. Здесь также скользят относительно друг друга участки 36 и 37 двух внутренних трубчатых оболочек 31 и 32, образуя подвижную опору 35. На фиг. 3 дополнительно показаны еще два различных варианта выполнения концевых участков конструкции с двойной оболочкой. Слева присоединительный элемент 43 насаживается на выступающий конец 42 первой внутренней оболочки 33 до упора в суженный конец наружной оболочки 38а. Справа вторая внутренняя оболочка 34 не выступает за пределы наружной оболочки 38б. В этом случае присоединительный элемент 41 насаживается на суженный конец 40 наружной оболочки 38б и соединяется с ним. При этом сварочные швы ни в коем случае не должны повредить наружных слоев катализатора. Возможны и другие варианты выполнения концевые участки, но общее требование заключается в том, чтобы наружная трубчатая оболочка и присоединительные элементы полностью и герметично охватывали внутренние трубчатые оболочки.

Полноты ради на фиг. 4 показан пример выполнения применительно к цельному катализатору. Металлический сотовидный носитель 51 своей внутренней трубчатой оболочкой 53 жестко соединен с одной стороны с наружной трубчатой оболочкой 58, причем между обеими оболочками оставлен промежуток 59. Круговой внутренний выступ 50 на наружной оболочке 58 удерживает другой конец внутренней оболочки 53 в подвижной опоре 55, благодаря чему внутренняя оболочка 53 катализатора 51 имеет возможность свободного продольного расширения относительной наружной оболочки 58.

Формула изобретения

1. КАТАЛИТИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ в частности автомобилей, размещенный в корпусе и содержащий по меньшей мере первый металлический сотовидный носитель катализатора, наружную трубчатую оболочку с первым и вторым концами и внутреннюю трубчатую оболочку с первым и вторым концами и размещенным в ней носителем, причем оболочки размещены концентрично одна относительно другой, с образованием кольцевого зазора между ними и возможностью свободного продольного расширения внутренней трубчатой оболочки, первый конец внутренней трубчатой оболочки жестко соединен с первым концом наружной трубчатой оболочки, отличающийся тем, что он дополнительно содержит подвижную опору, а внутренняя трубчатая оболочка вторым концом установлена в подвижной опоре.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что на наружной трубчатой оболочке выполнены внутренние круговые или одиночные выступы, образующие подвижную опору.

3. Элемент по пп.1 и 2, отличающийся тем, что наружная трубчатая оболочка выполнена из аустинитного материала.

4. Элемент по пп.1 - 3, отличающийся тем, что внутренняя трубчатая оболочка выполнена из ферритного материала.

5. Элемент по пп.1 - 4, отличающийся тем, что внутренняя трубчатая оболочка выполнена между концами перфорированной.

6. Элемент по пп.1 - 5, отличающийся тем, что он снабжен вторым носителем катализатора и дополнительной внутренней трубчатой оболочкой с первым и вторым концами, причем первый ее конец жестко соединен с вторым концом наружной трубчатой оболочки, а подвижная опора образована вторым концом внутренней трубчатой оболочкой и первым концом дополнительной внутренней трубчатой оболочки.

7. Элемент по п. 6, отличающийся тем, что дополнительная внутренняя трубчатая оболочка выполнена из ферритного и/или перфорированного листов.

8. Элемент по пп.6 и 7, отличающийся тем, что первый и второй носители катализатора выполнены различной осевой длины и/или с различным числом каналов на единицу площади сечения.

9. Элемент по пп.6 - 8, отличающийся тем, что первый и второй каталитические носители установлены с образованием промежуточной камеры с осевой длиной, составляющей 1 - 3 см.

10. Элемент по пп.6 - 9, отличающийся тем, что второй конец внутренней трубчатой оболочки выполнен сужающимся и частично размещен внутри дополнительной трубчатой оболочки.

11. Элемент по пп.1 - 10, отличающийся тем, что он снабжен присоединительными торцовыми элементами, соединенными стыковой сваркой с наружной трубчатой оболочкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4