Устройство очистки отработанных газов

Изобретение относится к каталитическим нейтрализаторам отработанных газов. Устройство очистки отработанных газов содержит элемент закручивания потока отработанных газов, каталитический элемент, выполненный в виде спирали 2, две шайбы 8, и введен корпус 4. Элемент закручивания потока выполнен в виде винтообразного центрального тела 3 с нанесенным на его поверхность катализатором, концы которого прикреплены к шайбам 8 и соединены с круглыми дисками со щелями 1, 5. Каталитический элемент выполнен в виде мелких пружинок 7 разной формы с сильно развитой поверхностью и расположенных в полости корпуса 4 между витками винтообразного центрального тела 3 для нейтрализации вредных веществ в отработанных газах. Часть пружинок 7 покрыта катализатором окислительного действия, часть - восстановительного. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности устройства очистки отработанных газов путем нейтрализации вредных выбросов в отработанных газах. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к каталитическим нейтрализаторам отработанных газов, и может быть использовано как в двигателях внутреннего сгорания, так и в любом топливосжигающем оборудовании с выбросом продуктов сгорания.

Известен нейтрализатор отработанных газов, содержащий установленный в корпусе каталитический элемент, выполненный в виде спирали (заявка Японии 52-10698, МПК F01N 3/00, 1977).

Данное устройство как нейтрализатор функционирует неэффективно. Это объясняется тем, что вдоль осевой зоны нейтрализатора проскакивают непрореагировавшие вредные газы.

Известно устройство (Патент RU 2135787, МПК F01N 3/28), выбранное в качестве прототипа, содержащее каталитический элемент, выполненный в виде спирали, элемент закручивания потока отработанных газов, выполненный в виде спирали, расположенный внутри каталитического элемента, две шайбы, соединенные между собой стяжками.

Недостатком данного устройства является большая концентрация вредных выбросов в приосевой зоне газового потока, за счет недостаточной нейтрализации вредных выбросов, что ведет к снижению эффективности устройства очистки отработанных газов.

Решаемой задачей изобретения является повышение эффективности устройства очистки отработанных газов за счет нейтрализации вредных выбросов, например в двигателях внутреннего сгорания при движении в выхлопной системе.

Техническим результатом от использования заявляемого изобретения является повышение эффективности устройства очистки отработанных газов путем нейтрализации вредных выбросов в отработанных газах.

Техническая задача решается тем, что устройство очистки отработанных газов содержит элемент закручивания потока отработанных газов, каталитический элемент, выполненный в виде спирали, две шайбы, и введен корпус, элемент закручивания потока выполнен в виде винтообразного центрального тела с нанесенным на его поверхность катализатором, концы которого прикреплены к шайбам и соединены с круглыми дисками со щелями, при этом каталитический элемент выполнен в виде мелких пружинок разной формы с сильно развитой поверхностью и расположенных в полости корпуса между витками винтообразного центрального тела для нейтрализации вредных веществ в отработанных газах, причем часть пружинок покрыта катализатором окислительного действия, часть - восстановительного.

Для пояснения технической сущности изобретения рассмотрим фиг. 1 - устройство очистки отработанных газов, где:

1, 5 - круглые диски со щелями;

2 - каталитический элемент в виде спирали;

3 - винтообразное центральное тело;

4 - корпус;

6 - щели;

7 - пружинки;

8 - шайбы;

9 - болты крепления.

Устройство очистки отработанных газов состоит из каталитического элемента 2, выполненного в виде спирали. Внутри спирали размещено винтообразное центральное тело 3, концы которого прикреплены к шайбам 8. Для обеспечения свободного прохода отработанных газов в шайбах 8 выполнены отверстия. К шайбам 8 прикреплены диски 1, 5 со щелями 6. Полость корпуса 4 между витками винтообразного центрального тела 3 заполнена пружинками 7. Пружинки 7 выполнены из никеля или никельсодержащего материала. Возможно выполнение пружинок 7 из палладия или сплава, содержащего серебро. Весьма эффективным является изготовление пружинок 7 из материала, содержащего хром, никель, титан. Для получения сильно развитой поверхности пружинок 7 их протравливают кислотой. На часть пружинок 7 наносится катализатор окислительного действия, а на часть - восстановительного.

Винтообразное центральное тело 3 может быть выполнено из обычной конструкционной стали, или из никельсодержащего материала, или из никеля. Винтообразное центральное тело 3 обеспечивает одинаковую гравиметрическую плотность пружинок 7 по всему сечению устройства. Кроме того, винтообразное центральное тело 3 способствует закручиванию потока отработанных газов, но, как и пружинки 7, его покрывают катализатором, что позволяет повысить степень очистки отработанных газов. Форма пружинок 7 (цилиндрическая, коническая, сферическая и др.) и размеры пружинок 7 определяются исходя из объема каталитического блока и потребной площади для нанесения катализатора. Устройство очистки отработанных газов содержит корпус 4, выполненный из тонкого листа нержавеющей стали.

Устройство очистки отработанных газов работает следующим образом.

При использовании по назначению устройство очистки отработанных газов устанавливают и фиксируют, например, в полости глушителя (во внутреннем объеме резонатора).

Работа устройства очистки отработанных газов при очистке отработанных газов двигателя внутреннего сгорания происходит следующим образом. Дымовые газы из двигателя внутреннего сгорания через выпускной коллектор попадают в выхлопную систему. При натекании отработанных газов на винтообразное центральное тело 3 поток закручивается и перемещается по спиральной траектории, соответствующей ходу винта, который придает потоку выхлопных (отработанных) газов траекторию движения, при которой он контактирует с поверхностью пружинок 7, разогревая их и прижимая к круглому диску со щелями 5. За счет катализа на поверхностях пружинок 7 и винтообразного центрального тела 3 начинает протекать химическая реакция, позволяющая снизить содержание газообразных вредных веществ.

Пружинки 7 обеспечивают интенсивный тепломассообмен и сглаживают пульсации газовоздушного потока, что улучшает процесс очистки отработанных газов от вредных примесей. Реакции окисления эффективно начинают протекать уже в начальный момент времени, так как при взаимодействии отработанных газов с никельсодержащими каталитическими пружинками 7 последние быстро нагреваются до рабочего состояния. Присутствие в материале пружинок хрома и титана позволяет повысить степень очистки отработанных газов.

Через определенный период эксплуатации пружинки 7 очищают от механических примесей. Для этого из глушителя вынимают устройство очистки отработанных газов, открепляют круглые диски со щелями 1, 5 и высыпают пружинки 7. После очистки и проверки их состояния пружинки 7 повторно помещают в полость корпуса 4 между витками винтообразного центрального тела 3, круглые диски со щелями 1, 5 прикрепляют к шайбам 8. При необходимости в устройство очистки отработанных газов добавляются новые пружинки 7, покрытые катализатором. Эти пружинки 7 поставляются как расходный материал для глушителей-нейтрализаторов.

Степень очистки может регулироваться установкой пружинок 7 определенного количества, размеров и вида каталитического покрытия.

Проверка работоспособности устройства очистки отработанных газов и оценка его эффективности проводилась на двигателе внутреннего сгорания автомобиля ГАЗ-31029, переоборудованного для работы на метане. Результаты испытаний без использования устройства очистки и с использованием устройства очистки отработанных газов приведены в табл. 1.

Испытания проводились на разных режимах оборота двигателя (1700, 2060 об/мин). Как видно из таблицы 1, использование устройства очистки отработанных газов позволяет улучшить экологические показатели по всем вредным веществам, содержащимся в отработанных газах (NOx, СН, СО), в несколько раз. Содержание оксидов азота NOx уменьшается при n=1700 об/мин от 1518 ррm до 2,1 ррm, а при n=2060 об/мин от 1689 ррm до 2,3 ррm. Содержание углеводородов СН уменьшается при n=1700 об/мин от 532 ррm до 0,67 ррm, а при n=2060 об/мин от 679 ррm до 0,7 ррm. Содержание окиси углерода СН уменьшается при n=1700 об/мин от 932 ррm до 4,2 ррm, а при n=2060 об/мин от 1002 ррm до 4,3 ррm.

Необходимо отметить, что использование данного устройства не ограничивается применением его только на двигателях внутреннего сгорания. Оно с успехом может быть использовано при эксплуатации любого топливосжигающего оборудования с выбросом продуктов сгорания в атмосферу.

По сравнению с известными аналогами конструктивные особенности заявляемого устройства очистки отработанных газов позволяют повысить ее эффективность путем нейтрализации вредных выбросов в отработанных газах, за счет химической реакции между отработанными газами и катализатором на поверхностях пружинок и винтообразного центрального тела.

Также устройство очистки отработанных газов просто в изготовлении, надежно в эксплуатации, обладает ремонтопригодностью, характеризуется небольшими габаритами.

Устройство очистки отработанных газов, содержащее элемент закручивания потока отработанных газов, каталитический элемент, выполненный в виде спирали, две шайбы, отличающееся тем, что введен корпус, элемент закручивания потока выполнен в виде винтообразного центрального тела с нанесенным на его поверхность катализатором, концы которого прикреплены к шайбам и соединены с круглыми дисками со щелями, при этом каталитический элемент выполнен в виде мелких пружинок разной формы с сильно развитой поверхностью и расположенных в полости корпуса между витками винтообразного центрального тела для нейтрализации вредных веществ в отработанных газах, причем часть пружинок покрыта катализатором окислительного действия, часть - восстановительного.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу пайки металлического сотового элемента (1), используемого для снижения токсичности отработавших газов. Выполняют, по меньшей мере, следующие стадии: а) сотовый элемент (1) подвергают предварительной обработке при температуре выше 400°C; б) сотовый элемент (1) охлаждают, в) сотовый элемент (1) подвергают пайке при температуре в пределах от 1050 до 1100°C при атмосферном давлении и г) сотовый элемент (1) охлаждают.

Изобретение относится к устройству для обработки отработавших газов в выпускном трубопроводе. Структура (1) содержит два расположенных друг за другом устройства (2, 3) для очистки отработавшего газа (ОГ) в выпускном трубопроводе (4).

Изобретение относится к очистке отработавших газов. Узел (1) очистки отработанного газа (ОГ), по меньшей мере, имеет расположенные гидродинамически друг за другом область (2) входного потока, область (3) поворота, область (4) обратного потока, и область (5) выходного потока.

Изобретение относится к очистке выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Способ очистки содержащего оксиды азота, монооксид углерода, углеводороды и твердые частицы выхлопного газа из двигателя внутреннего сгорания включает стадию контактирования выхлопного газа с одним или с несколькими катализаторами на одном или на нескольких листах из проволочной сетки с перекрещивающимися складками, расположенными между двумя или несколькими непроницаемыми для газа листами с перекрещивающимися складками.

Изобретение относится к системе нейтрализации отработавших газов. Система нейтрализации отработавших газов для двигателей внутреннего сгорания содержит в качестве первого компонента (1) фильтр с проточной стенкой, а в качестве второго компонента (2) - проточный монолит, расположенный после указанного фильтра по потоку отработавших газов.

Изобретение относится к сотовому элементу для системы снижения токсичности отработавших газов (ОГ). Сущность изобретения: сотовый элемент (1) имеет каналы (2), осевое основное направление (3), плоскую переднюю поверхность (4), плоскую концевую поверхность (5) и окружную боковую поверхность (6), расположенную параллельно осевому основному направлению (3), наклонно к которому при этом расположена по меньшей мере передняя поверхность (4) или концевая поверхность (5), и выполненный из по меньшей мере двух составляющих его секций (9), каждая из которых имеет по меньшей мере одну плоскую и перпендикулярную осевому основному направлению (3) торцевую поверхность (10) и у которых эти их перпендикулярные торцевые поверхности (10) обращены друг к другу.

Изобретение относится к способу изготовления сотового элемента, имеющего проточные для потока отработавших газов (ОГ) каналы. Сущность изобретения: способ изготовления металлического сотового элемента (1) с покрытием (2) заключается в подготовке по меньшей мере одного по меньшей мере частично гофрированного металлического слоя (3), выполнении первого цикла нанесения покрытия (2) на по меньшей мере один из числа по меньшей мере одного металлического слоя (3) таким образом, что его отдельные участки (4) остаются обнаженными.

Изобретение относится к системе снижения токсичности отработавших газов. Сущность изобретения: система снижения токсичности отработавших газов (ОГ) дизельных двигателей (1), в которой предусмотрены по меньшей мере один катализатор (3) окисления, один распылитель (6) восстановителя и один катализатор (9) восстановления, которые совместно расположены в одном корпусе (5) с первой боковой камерой (15) вблизи его первого торца (16) и второй боковой камерой (17) вблизи его второго торца (18).

Изобретение относится к электронагреваемому сотовому элементу. Сущность изобретения: электронагреваемый сотовый элемент (1) с каналами (2), имеющий нагревательный диск (3) с первым (4) и вторым (5) пакетами слоев из электропроводного материала, скрученными друг с другом и электрически изолированными друг от друга, при этом первый пакет (4) слоев образует первый путь (8) тока, предназначенный для пропускания электрического тока для первого нагревательного контура (10), а второй пакет (5) слоев образует второй путь (9) тока, предназначенный для пропускания электрического тока для второго нагревательного контура (11).

Изобретение относится к металлическим сотовым элементам, используемым в системах снижения токсичности отработавших газов. Сущность изобретения: металлический слой с антидиффузионными структурами из стойкой к высокотемпературной коррозии стали, который имеет продольное направление (Q), верхнюю сторону (2), нижнюю сторону (3) и толщину (d) в пределах от 0,015 до 0,1 мм, а также имеющий проходящие примерно в его продольном направлении (Q) прерывистые микропрофильные структуры (4, 5).

Способ предназначен для глушения шума в движущемся газовом потоке. Способ состоит в том, что газовый поток звуковой частоты, характеризующийся определенной величиной амплитуды давления, в пакете ленточных спиралей разбивается спиралями на отдельные одинакового направления вращения потоки, взаимодействующие между собой и поверхностями спиралей с сохранением общего прямоточного направления.

Изобретение относится к области двигателестроения и предназначено для судовых дизелей. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к глушителям шума выхлопа двигателей внутреннего сгорания (ДВС). .

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в выпускных трактах ДВС. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в глушителях шума выхлопа двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано для глушения шума выхлопа газов в двигателе внутреннего сгорания, в поршневом компрессоре гашения искр, дожигания, удаления из газов твердых и жидких частиц и охлаждения газов.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано для глушения шума выпуска газов двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к автомобильной и моторостроительной промышленности и может быть использовано в выпускных трактах двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено преимущественно для глушения шума выпуска газа в двигателях внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к выхлопной системе для транспортного средства, содержащего систему «stop-start» (пуск-остановка) двигателя. Сущность изобретения: транспортное средство содержит двигатель с воспламенением от сжатия, снабженный средством управления двигателем, и нейтрализатор для обработки выхлопных газов. Средство управления двигателем определяет режима холостого хода и, после определения того, что режим холостого хода существует, полностью останавливает двигатель. Нейтрализатор содержит монолит сотового носителя, покрытый каталитической реактивной грунтовкой, содержащей один или более благородных металлов. Каталитическая реактивная грунтовка расположена между первой, верхней по потоку зоной реактивной грунтовки и второй, нижней по потоку зоной реактивной грунтовки. Слой реактивной грунтовки в первой, верхней по потоку зоне реактивной грунтовки является смежным со слоем реактивной грунтовки во второй, нижней по потоку зоне реактивной грунтовки. Термическая масса в первой, верхней по потоку зоне реактивной грунтовки меньше, чем термическая масса во второй, нижней по потоку зоне реактивной грунтовки. Общее заполнение благородного металла в первой, верхней по потоку зоне реактивной грунтовки больше, чем общее заполнение благородного металла во второй, нижней по потоку зоне реактивной грунтовки. Монолит сотового носителя имеет общую длину, при которой первая, верхняя по потоку зона реактивной грунтовки ограничена у верхнего по потоку конца входным концом монолита сотового носителя, а у нижнего по потоку конца - точкой между 20% и 40% от общей длины монолита носителя, если измерять от входного конца. Техническим результатом изобретения является обеспечение повышенной активности окислительного нейтрализатора при обработке выхлопного газа. 10 з.п. ф-лы, 1 ил. 1 табл.
Наверх