Нейтрализатор отработавших газов

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах выпуска двигателей внутреннего сгорания (ДВС) для обезвреживания отработавших газов (ОГ). Нейтрализатор ОГ содержит цилиндрический корпус с входным патрубком, сажевый фильтр, неподвижную решетку, поджатую к упорам, гранулированный катализатор, засыпанный между неподвижной и подвижной решетками, установленный за слоем катализатора компенсирующий элемент, состоящий из металлической шайбы и изогнутых биметаллических пластин, помещенных в корпус с предварительным натягом. Между подвижной решеткой и компенсирующим элементом размещено проставочное кольцо. Использование нейтрализатора ОГ позволяет повысить эффективность нейтрализации ОГ благодаря постоянной плотной упаковке катализатора с помощью саморегулирующегося компенсирующего элемента, увеличить срок службы катализатора, а также обеспечить универсальность конструкции для различных типов ДВС при изменении количества засыпаемого катализатора. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах выпуска двигателей внутреннего сгорания /ДВС/ для обезвреживания отработавших газов.

Известен нейтрализатор отработавших газов двигателей внутреннего сгорания /ДВС/ /авторское свидетельство СССР 1666786, кл. F 01 N 3/28, 1991/.

Каталитический нейтрализатор содержит цилиндрический корпус с внешним и внутренним цилиндрами, ограниченный передними и задними фланцами, в которых размещены соответственно входной и выходной патрубки. Реактор состоит из внешней и внутренней решеток, перфорированных щелевыми отверстиями. Объем реактора ограничен с одной стороны передним фланцем и глухим дном. Внутри реактора помещена одно- или многозаходная винтовая поверхность, у которой в целях равномерной загрузки всех зон поперечного сечения реактора угол наклона винтовой линии выбран с таким расчетом, что угол между плоскими участками винтовой поверхности и осью реактора /внешней и внутренней решеток/ не должен превышать угол естественного откоса для катализатора.

Принцип работы каталитического нейтрализатора основан на очистке /нейтрализации/ отработавших газов /ОГ/ при прохождении их через реактор, содержащий слой катализатора.

Однако это устройство имеет ряд недостатков.

В данном каталитическом нейтрализаторе не предусмотрена возможность уплотнения гранул катализатора в реакторе при тепловых деформациях. Кроме того, корпус каталитического нейтрализатора неразборен, что затрудняет замену катализатора при его деградации /потери работоспособности/.

Известен нейтрализатор /авторское свидетельство СССР N 494527, F 01 N 3/28, 1987/, содержащий корпус, в котором размещен реактор с подвижным слоем гранул катализатора, ограниченный входной решеткой и выходной решеткой. Выходная решетка выполнена в виде обечайки и сетки. Сетка установлена на стержнях с возможностью перемещения по длине реактора и снабжена зажимным приспособлением. Зажимное приспособление выполнено в виде шплинтов, установленных в отверстиях на стержнях, и ободов, между которыми укреплена сетка. Ободы прижимаются к шплинтам благодаря завинчиванию заглушки с резьбой.

ОГ по входному патрубку поступают в корпус, а затем через решетку в реактор. Там они взаимодействуют с катализатором. При взаимодействии с катализатором горючие компоненты газа окисляются. Очищенные газы, пройдя через сетку и обечайку, выходят в атмосферу.

Однако недостатком этого нейтрализатора отработавших газов является то, что ОГ, содержащие сажевые примеси, после входа в каталитический нейтрализатор сразу попадают в реактор. Это приводит к быстрому забиванию слоя катализатора в реакторе сажей и в конечном итоге к его преждевременному выходу из строя, а также невозможности использования данного нейтрализатора на различных двигателях ввиду невозможности изменять количество засыпаемого катализатора.

Наиболее близким техническим решением является нейтрализатор (каталитический) отработавших газов, включающий в себя корпус с размещенным в нем слоем катализатора, ограниченного входной и выходной решетками, одна их которых установлена с возможностью перемещения, за слоем катализатора установлен компенсирующий элемент /авторское свидетельство СССР N 1490303, F 01 N 3/28, 1983/.

В известном техническом решении ОГ, содержащие сажевые примеси, сразу попадают в реактор. Это приводит к быстрому забиванию слоя катализатора в реакторе сажей и в конечном итоге к его преждевременному выходу из строя.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности очистки ОГ, увеличение долговечности работы катализатора, а также получение возможности использования нейтрализатора ОГ на различных типах ДВС.

Эта задача решается в нейтрализаторе отработавших газов, включающем в себя корпус с размещенным в нем слоем катализатора, ограниченного входной и выходной решеткой, одна из которых установлена с возможностью перемещения, за слоем катализатора установлен компенсирующий элемент, содержащий шайбу и изогнутые биметаллические пластины, помещенные в корпус с предварительным натягом, а между подвижной решеткой и компенсирующим элементом размещено проставочное кольцо, позволяющее сохранить длину нейтрализатора постоянной, а на входе каталитического нейтрализатора перед слоем катализатора установлен сажевый фильтр. Кроме того, ширина проставочного кольца определена количеством засыпанного катализатора, а сажевый фильтр состоит из нескольких слоев сетки, свернутой клиновидно, и проволочной канители, выполненных из нержавеющей стали.

Оригинальность предложенного технического решения заключается в том, что компенсирующий элемент выполнен в виде шайбы с закрепленными на ней изогнутыми биметаллическими пластинами, помещенными в корпус с предварительным натягом.

Сущность изобретения заключается в том, что с целью обеспечения эффективной работы нейтрализатора осуществлен постоянный поджим катализатора с помощью саморегулирующегося компенсирующего устройства, позволяющего избежать появление зазоров между корпусом нейтрализатора и засыпанным катализатором в результате их температурных деформаций при работе, приводящих к проходу через нейтрализатор неочищенных ОГ.

Кроме того, примененный сажевый фильтр расположен перед катализатором, что позволяет увеличить срок его службы, а универсальность нейтрализатора ОГ достигается благодаря применению проставочного кольца, ширина которого определяется количеством засыпанного катализатора, что позволяет сохранить длину L нейтрализатора постоянной.

На фиг. 1 изображен разрез нейтрализатора ОГ ДВС.

На фиг. 2 изображен компенсирующий элемент нейтрализатора.

Нейтрализатор ОГ включает в себя корпус 1 с входным патрубком, сажевый фильтр 2, установленный с натягом во входной патрубок корпуса 1 и состоящий из металлической шайбы 3 с закрепленными на ней металлической сеткой 4 и проволочной канителью 5. Он выполнен съемным, что делает возможным его чистку и замену.

неподвижная с одной стороны реактора решетка 6 установлена в корпус 1 и не имеет возможности перемещения благодаря упорам 7. Гранулированный катализатор 8 засыпан между неподвижной решеткой 6 и подвижной решеткой 9. Подвижная решетка 9 поджата проставочным кольцом 10, варьируя шириной которой можно изменять количество катализаторов, не изменяя общей длины нейтрализатора ОГ в целом. На проставочное кольцо 10 оказывает давление компенсирующий элемент 11, размещенный за слоем катализатора 8, состоящий их металлической шайбы 12 и изогнутых биметаллических пластин 13, прикрепленных к ней с помощью заклепочных соединений 14. Компенсирующий элемент 11 позволяет осуществлять постоянное поджатие катализатора 8 в нейтрализаторе ОГ за счет того, что биметаллические пластины, помещенные с натягом в корпус нейтрализатора, дополнительно деформируясь /распрямляясь/ под действием температуры, обеспечивают перемещение гранул катализатора, не давая образовываться свободному пространству /зазорам/ между корпусом нейтрализатора и засыпанным катализатором и обеспечивая плотную упаковку гранул при работе нейтрализатора, не допуская прохода через нейтрализатор неочищенных ОГ. Компенсирующий элемент 11 пластинами 13 упирается в съемную торцевую стенку 15, которая притягивается к корпусу 1 с помощью болтов 16. Герметизация съемной торцевой стенки 15 и корпуса 1 осуществляется с помощью прокладки 17 из негорючего материала.

Устройство работает следующим образом.

ОГ ДВС поступают в цилиндрический корпус 1, проходят через сажевый фильтр, где проходит очистка ОГ от частиц сажи. Далее ОГ, очищенные от сажи, проходят через неподвижную решетку 6, установленную в корпусе 1 и прижатую к упорам 7, после чего попадают в слой гранулированного катализатора 8, где происходит их нейтрализация. После этого очищенные ОГ проходят через подвижную решетку 9, проставочное кольцо 10, компенсирующий элемент 11, состоящий из металлической шайбы 12 и некоторого количества изогнутых биметаллических пластин 13, прикрепленных к ней с помощью заклепок 14, через отверстие в съемной торцевой стенке 15, крепящейся к корпусу 1 болтами 16, и выходят наружу. Герметизация съемной торцевой стенки 15 осуществляется в помощью прокладки 17 из негорючего материала.

Основные элементы конструкции выполнены из нержавеющей стали.

Применение биметаллических пластин 13 в компенсирующем устройстве позволяет уплотнить слой гранулированного катализатора 8 при засыпке, исключает образование свободного объема при утрясении гранул во время работы двигателя, обеспечивает постоянное поджатие катализатора 8 при тепловых деформациях реактора /тепловом расширении/, делая упаковку гранул катализатора постоянно плотной, не разрушая их.

Благодаря простановочному кольцу 10, ширина которого выбирается, исходя из объема засыпанного гранулированного катализатора 8, что в свою очередь определяется конкретным ДВС, достигается универсальность применения предлагаемого нейтрализатора ОГ.

Компенсирующий элемент, состоящий из металлической шайбы 12 и некоторого количества биметаллических пластин 13, помещенных в корпус 1 нейтрализатора с предварительным натягом, прикрепленных к ней с помощью заклепок 14, не находится в зоне самого реактора и тем самым не уменьшает объем катализатора 8, не создавая дополнительного сопротивления проходящим газам.

Съемная торцевая стенка 15 расположена со стороны выхода газа из нейтрализатора, что позволяет упростить конструкцию уплотнения ввиду наличия меньшего давления газа на выходе, чем на входе.

Преимущество предложенного каталитического нейтрализатора состоит в том, что практически без дополнительных затрат обеспечивается универсальность конструкции для различных марок ДВС, благодаря применению сажевого фильтра увеличивается долговечность работы катализатора, а из-за наличия компенсирующего элемента, обеспечивающего постоянный поджим катализатора, повышается качество очистки ОГ.

Формула изобретения

1. Нейтрализатор отработавших газов, включающий в себя корпус с размещенным в нем слоем катализатора, ограниченного входной и выходной решетками, одна из которых установлена с возможностью перемещения, за слоем катализатора установлен компенсирующий элемент, отличающийся тем, что компенсирующий элемент содержит шайбу и изогнутые биметаллические пластины, помещенные в корпус с предварительным натягом, а между подвижной решеткой и компенсирующим элементом размещено проставочное кольцо, позволяющее сохранить длину нейтрализатора постоянной, на входе каталитического нейтрализатора перед слоем катализатора установлен сажевый фильтр.

2. Нейтрализатор по п.1, отличающийся тем, что ширина проставочного кольца определена количеством засыпанного катализатора.

3. Нейтрализатор по п.1, отличающийся тем, что сажевый фильтр имеет несколько слоев сетки, свернутой клиновидно, и проволочную канитель, выполненные из нержавеющей стали.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2