Устройство для защиты атмосферы от выхлопных газов двигателя

 

Использование: изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для защиты атмосферы от выхлопных газов двигателя. Сущность: при работе двигателя выхлопные газы очищаются от CO₂ в результате химической реакции между газами и капельками щелочи NaON (KOH) во внутреннем объеме фильтра-смесителя. От капелек щелочи, унесенных потоком выхлопных газов, освобождаются в сепараторе и к двигателю поступают выхлопные газы, очищенные от CO₂ и щелочи. Кислород, который добавляют в поток газов перед двигателем, получают в результате химической реакции между пероксидом щелочного металла, например, Na₂O₂ и водой. Пероксид щелочного металла хранится в бункере реактора. Датчики газового контроля и элементы автоматики обеспечивают необходимое количество кислорода в газах, подаваемых в цилиндр двигателя. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для защиты атмосферы от выхлопных газов двигателя.

Известно устройство для защиты атмосферы от выхлопных газов двигателя с выпускным и всасывающим коллекторами, содержащее клапана, датчики давления, температур и изменения содержания кислорода, газоохладитель, в корпусе которого расположены фильтры, и устройство для распыла охлаждающей жидкости, сепаратор, насос с трубопроводами, газопровод, выполненный в виде трубы и соединяющий элемент устройства в единое целое.

Однако известное устройство недостаточно эффективно защищает атмосферу и человека от вредного воздействия выхлопных газов двигателя.

Задача изобретения повышение эффективности защиты атмосферы и человека от воздействия выхлопных газов двигателя.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для защиты атмосферы от выхлопных газов двигателя с выпускным и всасывающим коллекторами, содержащем клапана, датчики давления, температур и изменения содержания кислорода, газоохладитель, в корпусе которого расположены фильтры, и устройство для распыла охлаждающей жидкости, сепаратор, насос с трубопроводами, газопровод, выполненный в виде трубы и соединяющий элементы устройства в единое целое, имеется реактор, в корпусе которого установлены бункера с размещенным в них гранулированным химически активным веществом, и водяные форсунки, фильтр-смеситель, в корпусе которого установлены щелочные распылители, смеситель с отражателем, сточная цистерна, дополнительный насос с трубопроводами, микропроцессор, сепаратор выполнен с перегородками, а реактор соединен верхней частью со смесителем, а нижней с фильтром-смесителем.

Реактор внутри разделен решетчатыми или перфорированными перегородками, образующими бункеры, а в верхней и нижней части реактора предусмотрены отверстия отвода кислорода и водного раствора щелочи.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид и взаимосвязь элементов предлагаемого устройства.

Устройство для защиты атмосферы от выхлопных газов двигателя 1 включает в себя газовую захлопку 2, газопровод 3, газоохладитель 4, реактор 5, фильтр-смеситель 6, сепаратор 7, смеситель 8, центробежные насосы 9 и 10 (основной и дополнительный), сборный трубопровод 11, щиток с датчиками изменения содержания кислорода, температуры и давления 12, захлопки 13, сборную цистерну 14, микропроцессор 15, водяные трубопроводы с запорными клапанами 25, 26, 29, 30, 31. В корпусе газоохладителя 4 расположены фильтры для очистки выхлопных газов от сажи 16 и устройство для распыла жидкости 17. В корпусе реактора 5 установлены решетчатые бункеры 18, в которых хранится гранулированное химически активное вещество 19, и водяные форсунки 20. В корпусе фильтра-смесителя 6 установлены щелочные распылители 21 и сливной конец сборного трубопровода 11. Газопровод 3 связывает все элементы устройства, выполнен в виде трубы большого диаметра со щитком датчиков на кислород, температуру и давление 12, с захлопками газовыми 2 и 13, воздушной 22 и выпускной газовой 23.

Устройство работает следующим образом.

При нормальной работе двигателя воздух из атмосферы через открытую воздушную захлопку 22 поступает в цилиндр двигателя, а выхлопные газы через открытую выпускную газовую захлопку 23 выбрасываются в атмосферу. Для защиты атмосферы от выхлопных газов двигателя устройство работает так: запускается насос 9 и вода по трубопроводу 24 поступает к клапанам 25 и 26. Закрываются захлопки 22 и 23, открываются газовые захлопки 2 и 13 и клапаны 25 и 26. Вода через клапан 25 поступает на водяные форсунки 20, водные струи достигают химическое вещество 19 и реагируют с ним. В качестве химического вещества применяются пероксиды щелочных металлов, например Na₂O₂ желтый кристаллический порошок, реакции идут по уравнению: Na₂O₂+H₂O _→ 2NaOH+O₂ (Фролов В. В. Химия, М. Высшая школа, 1979, стр. 288). В реакторе образуется щелочь NaOH и выделяется чистый кислород. Кислород из реактора 5 по трубопроводу 27 поступает в смеситель 8, в котором проходит между отражателями, меняя неоднократно направление движения, очищается от капель воды и щелочи и поступает в газопровод. Водный раствор щелочи из реактора 5 по трубопроводу 28 стекает в распылитель 21 фильтра-смесителя 6 и рассеивается в виде щелочного тумана по всему объему фильтра-смесителя. Вода через клапан 26 поступает на распылители 17 газоохладителя 4. Выхлопные газы в газоохладителе 4 очищаются от сажи фильтрами 16, охлаждаются распыленной водой и поступают в фильтр-смеситель 6. Вода из корпуса газоохладителя по трубопроводу стекает в сточную цистерну 16 вместе с отходами, образовавшимися при очистке выхлопных газов.

В фильтре-смесителе 6 выхлопные газы, содержащие азот, его окислы и значительный процент CO₂, перемешиваясь с каплями щелочного тумана, очищаются от CO₂ химическим путем. Реакции идут по уравнению: 2NaOH+CO₂ _→ Na₂CO₃+H₂O Водный раствор образовавшейся соли, например соды Na₂CO₃, либо стекает в сточную цистерну 14 через клапан 29, либо выбрасывается насосом 10 за борт через клапаны 30, 31. Очищенные от углекислого газа выхлопные газы поступают в сепаратор 7, в котором, протекая между перегородками, освобождаются от капелек воды и щелочи, затем достигают смесителя 8, обогащаются кислородом и через открытую захлопку 13 поступают во всасывающий коллектор двигателя. Достаточное количество кислорода в очищенных выхлопных газах обеспечивает устойчивую работу двигателя. Контроль за содержанием кислорода, давления и температурой очищенных выхлопных газов осуществляется датчиками 12, установленными на щитке, и поддерживается на соответствующем уровне микропроцессором 15, который управляет работой насосов 9 и 10. Капельки воды и щелочи из смесителя 6 и сепаратора 7 по трубопроводу 11 стекают в фильтр-смеситель.

Предлагаемое устройство позволяет очистить выхлопные газы двигателя на 80 90% от любого вредного компонента, не выбрасывать их в атмосферу и использовать выхлопные газы для сгорания топлива. Время работы двигателя определяется запасом на борту химически активного вещества. Элементы устройства могут выпускаться промышленно без высоких экономических затрат.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты атмосферы от выхлопных газов двигателя с выпускным и всасывающим коллекторами, содержащее клапаны, датчики давления, температур и изменения содержания кислорода, газоохладитель, в корпусе которого расположены фильтры и устройство для распыла охлаждающей жидкости, сепаратор, насос с трубопроводами, газопровод, выполненный в виде трубы и соединяющий элемент устройства в единое целое, отличающееся тем, что оно снабжено реактором, в корпусе которого установлены бункеры с размещенным в них гранулированным химически активным веществом и водяные форсунки, фильтром-смесителем, в корпусе которого установлены щелочные распылители, смесителем с отражателями, сточной цистерной, дополнительным насосом с трубопроводами, микропроцессором, сепаратор выполнен с перегородками, а реактор соединен верхней частью со смесителем, а нижней с фильтром- смесителем.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что реактор внутри разделен решетчатыми или перфорированными перегородками, образующими бункеры, а в верхней и нижней части реактора предусмотрены отверстия отвода кислорода и водного раствора щелочи.

РИСУНКИ

Рисунок 1