Устройство для очистки от сажи отработавших газов и уменьшения шума дизельного двигателя

 

Отработавшие газы поступают в резонансную камеру, затем в расширительную камеру. В ней расположен генератор акустических колебаний. Под воздействием звуковых волн взвешенные частицы сажи, содержащейся в отработавших газах, начинают колебаться. Число столкновений частиц сажи друг с другом значительно увеличивается, в результате чего частицы коагулируют, образуя крупные частицы сажи. Это значительно облегчает последующую очистку отработавших газов в электроцентробежном фильтре. В фильтре в непосредственной близости от коронирующего электрода частицы сажи, адсорбируя на своих поверхностях положительные ионы, приобретают положительный заряд. Под действием электрических и центробежных сил эти частицы перемещаются к осадительной камере. За счет воздействия на них силы тяжести и двигающегося в направлении оси фильтра потока частицы сажи переносятся в бункер, предназначенный для сбора отделенной от отработавших газов сажи. Очищенные газы направляются в выходной патрубок. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки от сажи отработавших газов дизельных двигателей. 1 ил.

Устройство относится к области двигателестроения, в частности к системам выпуска отработавших газов дизельных двигателей.

Известны конструкции устройств для уменьшения шума и очистки от сажи отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Например, широко применяемые глушители шума (см. Орлин А.С., Круглов М.Г. "Системы поршневых и комбинированных двигателей". - М.: "Машиностроение", 1985).

К одним из известных устройств для очистки от сажи отработавших газов и уменьшения шума дизельных двигателей относится устройство, описанное в журнале MTZ: Motortechn. Z, 1989 DE, 50, N 4, 170, 172. Конструкция его представляет собой большое количество перфорированных трубок, которые обмотаны керамическими волокнами. В корпусе глушителя, выполненного из стали, эти трубки установлены параллельно друг другу. Степень очистки от сажи отработавших газов дизеля достигает 35%.

Существенным недостатком этого устройства является быстрое засорение фильтрующего элемента и необходимость его периодической регенерации. что усложняет конструкцию и обслуживание сажевого фильтра. Кроме этого, большое сопротивление на выпуске, которое создают фильтры такого типа, значительно ухудшает технико-экономические показатели двигателя.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является устройство для очистки от сажи отработавших газов и уменьшения шума двигателей внутреннего сгорания по патенту 2105164 (см. бюллетень 5, 1998).

Это устройство представляет собой электроцентробежный фильтр, размещенный в корпусе глушителя, который имеет резонансные и расширительные камеры. Электроцентробежный фильтр содержит осадительную камеру с расположенным в ней коронирующим электродом. Во входном патрубке фильтра расположены ионизирующие электроды. Устройство также содержит выпускной патрубок, бункер для сбора отделенной от газового потока сажи и блок питания. Газовый поток из резонансных и расширительных камер глушителя поступает в ионизирующий патрубок, где взвешенные в отработавших газах частицы сажи предварительно заряжаются. Далее отработавшие газы поступают в электроцентробежный фильтр. В зоне коронирующего разряда частицы сажи приобретают отрицательный заряд и под действием электрических и центробежных сил передвигаются к внутренней поверхности осадительного электрода. Затем под действием сил тяжести и перемещающегося в осевом направлении сажегазового потока поступают в бункер. Очищенные отработавшие газы выходят из фильтра через выпускной патрубок.

Недостатком такого устройства является сниженная эффективность очистки отработавших газов от мелких частиц сажи вследствие сравнительно слабого воздействия на них центробежных сил. Также происходит уменьшение эффективности электрической фильтрации из-за снижения скорости дрейфа частиц. В отработавших газах дизеля сажа содержится в виде частиц неправильной формы величиной от десятых долей до сотен микрометров. Большая часть частиц сажи имеют размер менее 0.5 мкм. Как раз частицы такой величины плохо улавливаются в электроцентробежном фильтре.

Решение проблемы очистки отработавших газов дизеля от сажи требует устранения названного недостатка.

Изобретение решает задачу повышения эффективности очистки от сажи отработавших газов дизельных двигателей.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для очистки от сажи отработавших газов и уменьшения шума дизельного двигателя, содержащее выполненные в глушителе резонансную и расширительную камеры, электроцентробежный фильтр, состоящий из осадительной камеры и расположенного в ней коронирующего электрода, подключенных к разным полюсам блока питания, входного патрубка с ионизирующими электродами, выходного патрубка и бункера, согласно изобретению снабжено генератором акустических колебаний, установленным в расширительной камере глушителя. Отличием является также то, что горизонтальная ось генератора акустических колебаний совпадает с горизонтальной осью симметрии расширительной камеры, причем излучатель генератора акустических колебаний обращен в сторону резонансной камеры.

Установка в расширительной камере генератора акустических колебаний позволяет повысить степень очистки отработавших газов от сажи в электроцентробежном фильтре за счет укрупнения частиц перед входом в ионизирующий патрубок. Под действием генерируемых излучателем колебаний происходит коагуляция находящихся в потоке выпускных газов мелких частиц сажи.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема устройства для очистки от сажи отработавших газов и уменьшения шума дизельных двигателей.

Устройство содержит выполненные в глушителе резонансную 1 и расширительную 2 камеры. В расширительной камере расположен генератор акустических колебаний 3. Во входном патрубке 4 расположены ионизирующие электроды 5. Далее в корпусе глушителя размещен электроцентробежный фильтр, корпус которого является осадительной камерой 6 с расположенным в нем коронирующим электродом 7. В нижней части фильтра выполнены бункер 8 для сбора отделенной в процессе очистки от отработавших газов сажи, а в верхней части - выходной патрубок 9. Осадительная камера 6 и коронирующий электрод 7 подключены к различным полюсам блока питания 10.

Устройство для очистки от сажи отработавших газов и уменьшения шума дизельных двигателей работает следующим образом.

Отработавшие газы (ОГ) поступают в резонансную камеру 1 глушителя, затем в расширительную камеру 2. В камере 2 расположен генератор акустических колебаний 3 (например, осевая динамическая сирена, которая приводится в действие при помощи компрессора и газовой турбины). Под воздействием звуковых волн генератора взвешенные частицы сажи, содержащейся в отработавших газах, начинают колебаться. Генератор акустических колебаний обращен к резонансной камере 2, в результате чего число столкновений частиц сажи друг с другом значительно увеличивается, частицы коагулируют, образуя крупные частички, которые направляются во входной патрубок 4 с размещенными в последнем ионизирующими электродами 5, где происходит предварительная зарядка в электрическом поле взвешенных в отработавших газах твердых укрупненных частиц сажи. Затем сажегазовый поток, разворачиваясь и закручиваясь, поступает в электроцентробежный фильтр. В непосредственной близости от коронирующего электрода 7 (в зоне короного разряда) частицы сажи, адсорбируя на своих поверхностях положительные ионы, приобретают положительный заряд. Под действием электрических и центробежных сил эти частицы перемещаются к стенкам осадительной камеры 6. Коронирующий электрод и осадительная камера подключены к различным полюсам блока питания 10. Затем, за счет воздействия на них силы тяжести и двигающегося в осевом направлении потока, частицы сажи переносятся в бункер 8, предназначенный для сбора отделенной от отработавших газов сажи. Очищенные газы направляются в выходной патрубок 9.

Уменьшение уровня шума дизеля осуществляется за счет снижения скорости газового потока в резонансной и расширительной камерах, а также в электроцентробежном фильтре.

Таким образом, вследствие описанных процессов происходит очистка от сажи отработавших газов дизельных двигателей и уменьшение шума. Эффективность очистки от сажи отработавших газов, по сравнению с подобными устройствами, увеличивается до 91%.

Формула изобретения

1. Устройство для очистки от сажи отработавших газов и уменьшения шума дизельного двигателя, содержащее установленные в глушителе резонансную и расширительную камеры, электроцентробежный фильтр, состоящий из осадительной камеры и расположенного в ней коронирующего электрода, подключенных к разным полюсам блока питания, входного патрубка с ионизирующими электродами, выходного патрубка и бункера, отличающееся тем, что оно снабжено генератором акустических колебаний, установленным в расширительной камере глушителя.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что горизонтальная ось генератора акустических колебаний совпадает с горизонтальной осью симметрии расширительной камеры, причем излучатель генератора акустических колебаний обращен в сторону резонансной камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1