Каталитический нейтрализатор

 

Использование: очистка отработавших газов двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от искры. Сущность изобретения: корпус нейтрализатора содержит коаксиально установленные с образованием полости между ними пористые металлокерамические окислительные и восстановительные каталитические блоки, входной и выходной патрубки с фланцами, торцевую крышку. Канал для подвода вспомогательного газа имеет выход в кольцевые полости, образованные между внутренней поверхностью корпуса и наружными поверхностями окислительных пористых металлокерамических каталитических блоков. Технический результат: улучшение очистки отработавших газов и уменьшение вредных выбросов двигателя внутреннего сгорания за счет более качественного окисления продуктов неполного сгорания в окислительной и окислительно-восстановительной ступенях очистки, снижение тепловой напряженности корпуса нейтрализатора за счет подачи воздуха в зоны окисления. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, в частности, с воспламенением от искры.

Известны каталитические нейтрализаторы отработавших газов, например по патенту РФ N 2023178, кл. F 01 N 3/28, 1994, содержащие корпус с двойными стенками и теплоизоляцией между ними, торцевые крышки, входные и выходные патрубки с фланцами, каталитические блоки, внутренние перегородки в реакторе.

Недостатками известных нейтрализаторов является то, что при работе двигателя нейтрализатор перегревается, а в периоды пуска нагревается медленно, что приводит к его разрушениям и низкой эффективности. Для окисления продуктов неполного сгорания при α < 1 недостаточно кислорода для реакций окисления.

Известен также каталитический нейтрализатор отработавших газов (см. патент РФ N 2023179, кл. F 01 N 3/28, 1994), содержащий корпус с двойными стенками и теплоизоляцией между ними, торцевые крышки, входной и выходной патрубки с фланцами, пористые металлокерамические окислительные и восстановительные каталитические блоки, установленные коаксиально с образованием полости между ними, канал для подвода вспомогательного газа, размещенный в указанной полости.

Недостатками описанного нейтрализатора является то, что вспомогательный газ подводится в зону реакций и содержащийся в нем кислород используется только на последующих этапах очистки газа, поступающий воздух не используется для охлаждения реактора нейтрализатора, происходит перегрев нейтрализатора и ухудшение очистки отработавших газов от вредных примесей.

Последняя конструкция каталитического нейтрализатора является наиболее близкой по технической сущности и принята за прототип.

Сущность изобретения заключается в том, что в каталитическом нейтрализаторе, содержащем корпус с коаксиально установленными с образованием полости между ними пористыми металлокерамическими окислительными и восстановительными каталитическими блоками, входным и выходным патрубками с фланцами, канал для подвода вспомогательного газа, указанный канал соединен с сообщающимися полостями, образованными между внутренней поверхностью корпуса и наружными поверхностями окислительных пористых металлокерамических каталитических блоков.

Такое выполнение каталитического нейтрализатора для двигателей с воспламенением от искры позволяет обеспечить улучшение очистки отработавших газов и уменьшение вредных выбросов, организовать процесс очистки с подводом кислорода в окислительную и окислительно-восстановителытую ступени очистки, снизить тепловую напряженность корпуса нейтрализатора.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображен продольный по оси разрез каталитического нейтрализатора.

Предлагаемый каталитический нейтрализатор содержит корпус 1 с фланцами 2, с входным 3 и выходным 4 патрубками, оснащенными фланцами 5 и 6, торцевой крышкой 7 с установочными буртами 8. Полость реактора образована торцевыми крышками 7 и внутренними поверхностями полых пористых металлокерамических окислительных каталитических блоков 9 и 10, установленных с зазором и образованием кольцевых полостей 11 и 12 между их наружными поверхностями и внутренней поверхностью корпуса 1. Каталитические блоки 9 и 10 установлены на установочных буртах 8 нейтрализатора и буртах 13 внутренней перегородки 14. Коаксиально на буртах 8 и 13 закреплены пористые металлокерамические каталитические блоки: восстановительный 15 и окислительный 16. Между коаксиально установленными каталитическими блоками 9 и 15, 10 и 16 образованы кольцевые полости 17 и 18. Реактор нейтрализатора разделен блоками 15 и 16, перегородкой 14 на четыре полости: приемную 19, восстановительно-окислительную 17, окислительную 18, выходную 20. Полости 17 и 18 сообщаются через окна 21 в перегородке 14, а полости 11 и 12 через окна 22 в перегородке 14. Канал для подвода вспомогательного газа 23 имеет выход в кольцевые полости 11 и 12 у стенок корпуса 1.

Каталитический нейтрализатор работает следующим образом. Отработавшие газы поступают от двигателя через входной патрубок 3, попадают в приемную полость 19 реактора, проходят через стенки пористого металлокерамического каталитического восстановительного блока 15 и оказываются в восстановительно-окислительной полости 17, в которую из канала 23 через металлокерамический пористый окислительный блок 9 подводится воздух. Вблизи блока 9 идут окислительные процессы. Далее из полости 17 через окна 21 продукты неполного сгорания попадают в окислительную полость 18, через стенки пористого металлокерамического окислительного блока 10 поступает из полости 12 воздух. Процессы окисления завершаются при прохождении газов через пористые стенки металлокерамического каталитического блока 16 и продукты сгорания попадают в выходную полость 20, а затем через патрубок 4 на выход из нейтрализатора.

Подача вспомогательного воздуха в зоны окисления позволяет охлаждать корпус нейтрализатора и способствует более качественному окислению продуктов неполного сгорания.

По сравнению с прототипом каталитический нейтрализатор не содержит слой теплоизоляции, более легок, имеет более низкую металлоемкость и материалоемкость, не требует применения жаростойких сталей, обеспечивает более качественную очистку отработавших газов.

Качество очистки по окиси углерода - 80%, по углеводородам - до 75%, по окислам азота - до 70%.

Формула изобретения

Каталитический нейтрализатор, содержащий корпус с коаксиально установленными с образованием полости между ними пористыми металлокерамическими окислительными и восстановительными каталитическими блоками, входным и выходным патрубками с фланцами, канал для подвода вспомогательного газа, отличающийся тем, что канал для подвода вспомогательного газа соединен с сообщающимися полостями, образованными между внутренней поверхностью корпуса и наружными поверхностями окислительных пористых металлокерамических каталитических блоков.

РИСУНКИ

Рисунок 1