Глушитель-утилизатор

 

Использование: в машиностроении, а именно для использования тепла выхлопной системы энергетической установки, например для обогрева салона автомобиля. Целью изобретения является повышение эффективности глушения шума, нейтрализации вредных примесей выхлопных газов и их эффективного охлаждения. Сущность изобретения: глушитель-утилизатор содержит последовательно соединенные между собой теплообменник и глушитель (утилизатор), подключаемые к выхлопной системе энергетической установки. В теплообменнике на входе и выходе установлены водяные эжекторы для подачи подогретой жидкости, а в глушителе и утилизаторе фильтры-отстойники. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к выхлопным системам энергетических установок, а именно к системам глушения шума и нейтрализации вредных веществ выхлопных газов энергетических установок, например, в двигателях внутреннего сгорания (ДВС).

Известно устройство глушения и утилизации тепла выхлопных газов ДВС, в котором предусмотрена установка теплообменника, последовательно подключенного и шумоглушителю. Тепло выхлопных газов ДВС может быть использовано для получения электрического тока или для отопления салона транспортного средства [1] Наиболее близким к изобретению является техническое решение, содержащее систему шумоглушения и утилизации тепла, включающую глушитель и теплообменник, поочередно подключенные к выхлопной системе ДВС [2] К недостаткам прототипа следует отнести то, что в нем не эффективно происходит глушение шума, нейтрализация вредных примесей выхлопных газов и теплообмена, поскольку увеличено сопротивление выхлопным газам, что ведет к увеличению расхода топлива.

Целью изобретения является снижение уровня шума, утилизация вредных веществ выхлопных газов, снижение расхода топлива и более эффективное использование тепла выхлопных газов энергетических установок.

Предлагаемый глушитель-утилизатор с теплообменником, подсоединенным к выхлопной системе энергетической установки, и утилизатором, подключенным к выходу теплообменника, дополнительно снабжен системой подачи воздуха, водяными эжекторами, установленными на входе и выходе теплообменника, и по меньшей мере одним фильтром-отстойником, расположенным в донной части утилизатора, причем внутренняя поверхность корпуса теплообменника выполнена с оребрением, а его теплообменные элементы в виде оребренных труб, подключенных к системе подачи воздуха.

Такое исполнение глушителя-утилизатора с предусмотренными в нем эжекторами для подачи реагентного состава в область высоких температур обеспечивает за счет образования парогазореагентной смеси снижение уровня шума, эффективное химическое взаимодействие отработавших газов и свободное протекание чистого воздуха с его нагревом в области высоких температур.

На фиг. 1 показан предлагаемый глушитель-утилизатор, поперечный разрез; на фиг. 2 теплообменник, продольный разрез; на фиг.3 глушитель, продольный разрез.

Предлагаемый глушитель-утилизатор содержит теплообменник 1, который является первой ступенью глушителя шума и одновременно выполняет функцию обогревателя салона, кузова, помещений и необходимого оборудования энергетической установки. Теплообменник 1 имеет форму цилиндра и представляет собой набор трубчатых теплообменных элементов 2, компануемых в зависимости от мощности двигателя. Предлагается различный размер труб, профиль, тип и степень их оребрения. Указанные теплообменные элементы 2 герметично закрепляются между двумя трубными досками 3 (см.фиг.2), которые в свою очередь герметично установлены в корпусе теплообменника 1, имеющем на внутренней поверхности оребрения (на чертеже не показаны). Корпус теплообменника 1 имеет окно с фланцами 4 для сообщения с выхлопным отверстием двигателя 5, окно 6 с металлической сеткой и короба 7 для сбора сажи и тяжелых частиц, а также окно 8 с фланцем для укрепления утилизатора 9, являющимся второй ступенью глушителя шума.

Устройство содержит установленные на выходе теплообменника водяные эжекторы 10, представляющие собой гребенки (на чертеже не показаны), расположенные вдоль окон 5 и 8, сообщающиеся с системой предварительного нагрева воды или реагентного состава за счет энергии выхлопных газов. Воздух для обогрева салона, кузова т.п. из атмосферы принудительно подается через теплообменные элементы вентилятором 11. Утилизатор 9, являющийся второй ступенью глушителя шума, одновременно удаляет вредные примеси выхлопных газов и представляет собой трубу с установленными по пути перемещения выхлопных газов перегородками 12, закрепленными на внутренней поверхности трубы с перекрытием друг друга на величину δ Величина перекрытия, толщина перегородки их количество и расстояние между ними подбираются в каждом конкретном случае в зависимости от мощности двигателя и его характеристик. Утилизатор 9 также содержит в придонной части не менее одного фильтра-отстойника 13, каждый из которых представляет собой стакан из химически стойкого материала, заполненный различными по составу фильтрами, обезвреживающими вредные вещества в выхлопных газах. Фильтры комплектуются электронными отслеживающими устройствами (на чертеже не показаны), контролирующими состав выхлопных газов. Вентилятор 11 отделен от корпуса теплообменника 1 теплоизолятором.

Работает глушитель-утилизатор следующим образом.

Горячий поток выхлопных газов из двигателя, попадая на оребренные поверхности трубы корпуса теплообменника 1 и теплообменные элементы 2, резонирует и нагревает теплообменные элементы, которые постоянно охлаждаются воздухом вентилятора 11. При этом поток газов теряет энергию. Тяжелые частицы, падая вниз, собираются в коробе 7 для сбора сажи, а его металлическая сетка служит для срыва воздушного потока и исключает дополнительный источник шума. В поток выхлопных газов на входе и выходе теплообменника 1 подается пар или реагентно-паровая смесь из водяных эжекторов 10, управляемых электронным дозирующим устройством для образования в высокотемпературных областях глушителя паро-реагентной эмульсии. Водяные эжекторы также служат для искрогашения и преобразования СО₂ в Н₂СО₃ и т.д. для преобразования летучих соединений в нелетучие. Далее паро-агентная смесь поступает в утилизатор 9, где идет последующая очистка и глушение шума выхлопных газов.

Использование изобретения позволяет с большой степенью эффективности производить глушение шума, охлаждение выхлопных газов и их нейтрализацию, а также экономить топливо.

Формула изобретения

ГЛУШИТЕЛЬ-УТИЛИЗАТОР энергетической установки, содержащий корпус теплообменника с теплообменными элементами, входом подсоединенным к выхлопной системе установки и выходом, и утилизатор, подключенный к выходу теплообменника, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности глушения шума, нейтрализации вредных примесей выхлопных газов и теплообмена, он снабжен системой подачи воздуха, водяными эжекторами, установленными на входе и выходе теплообменника, и по меньшей мере одним фильтром-отстойником, расположенным в донной части утилизатора, причем внутенняя поверхность корпуса теплообменника выполнена с оребрением, а его теплообменные элементы в виде оребренных труб, подключенных к системе подачи воздуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3