каталитический нейтрализатор

Формула изобретения

Каталитический нейтрализатор, содержащий корпус с внешней и внутренней двойными стенками, тепловой изоляцией между ними, входным и выходным патрубками с фланцами, коаксиально установленными металлокерамическими пористыми окислительным и восстановительным каталитическими блоками, полым сажевым металлокерамическим пористым фильтром, установленным соосно с каталитическими блоками, каналом для подвода вспомогательного газа, отличающийся тем, что внутренняя двойная стенка корпуса выполнена в виде металлокерамических пористых блоков, установленных с зазором между их внешней поверхностью и внутренней поверхностью стенки корпуса, являющейся одновременно тепловой изоляцией, а канал для подвода газа разделен на полости, одна из которых предназначена для подачи окислителя в зону окисления между внутренней поверхностью окислительно-каталитического блока и внешней поверхностью сажевого металлокерамического пористого фильтра, а другая - для подачи вспомогательного газа в зону восстановления между внутренней поверхностью окислительного каталитического блока и внешней поверхностью восстановительного каталитического блока.

Описание изобретения к патенту

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, напримерб, по патенту РФ N 1716177, кл. F 01 N 3/28, содержащие корпус с двойными стенками и теплоизоляцией между ними, торцевые крышки, входные и выходные патрубки с фланцами, каталитические блоки, устройства для изменения направления движения газов, внутренние перегородки в корпусе.

Недостатками известных нейтрализаторов является то, что отсутствуют среды, обеспечивающие полные окислительные и восстановительные процессы, что снижает эффективность каталитической очистки газов.

Известны также каталитические нейтрализаторы отработавших газов (см. патент РФ N 2023179, кл. 5 F 01 N 3/28), содержащие корпус с внешней и внутренней двойными стенками и теплоизоляцией между ними, торцевые крышки, входной и выходной патрубки с фланцами, коаксиально установленные металлокерамические пористые окислительный и восстановительный каталитический блоки, внутренние перегородки, каналы для подвода вспомогательного газа, полый сажевый металлокерамический пористый фильтр.

Недостатками описанного нейтрализатора является то, что эффективность каталитической очистки газов низка вследствие избытка кислорода в зоне восстановления окислов азота и недостатка кислорода в зоне окисления, что снижает качество 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 известном каталитическом нейтрализаторе, содержащем корпус с внешней и внутренней двойными стенками, тепловой изоляцией между ними, входным и выходным патрубками с фланцами, коаксиально установленными металлокерамическими пористыми окислительным и восстановительным каталитическими блоками, полым сажевым металлокерамическим пористым фильтром, установленным соосно c каталитическими блоками, каналом для подвода вспомогательного газа, внутренняя двойная стенка корпуса выполнена в виде металлокерамических пористых блоков, установленных с зазором между их внешней поверхностью и внутренней поверхностью стенки корпуса, являющимся одновременно тепловой изоляцией, а канал для подвода газа разделен на полости, одна из которых предназначена для подачи окислителя в зону окисления между внутренней поверхностью окислительного каталитического блока и внешней поверхностью сажевого металлокерамического пористого фильтра, а другая - для подачи вспомогательного газа в зону восстановления между внутренней поверхностью окислительного каталитического блока и внешней поверхностью восстановительного каталитического блока.

Такое выполнение каталитического нейтрализатора для двигателя с воспламенением от искры позволяет обеспечить улучшение очистки отработавших газов, организовать более качественный процесс очистки газов от окислов азота, оксидов углерода, углеводородов и сажи за счет более полного прохождения реакций окисления при участии вспомогательных газов.

На чертеже изображен продольный по оси разрез каталитического нейтрализатора.

Предлагаемый каталитический нейтрализатор содержит корпус 1 с фланцами 2, входным 3 и выходным 4 патрубками, оснащенными фланцами 5 и 6, торцевую крышку 7. Торцевая крышка 7 и внешняя двойная стенка корпуса 1 образуют внутреннюю полость нейтрализатора. Внутри корпуса 1 размещена разделительная перегородка 8 с установочными ребрами 9 и проходными окнами 10. На установочных ребрах 9 и установочных буртах 11 на торцевой крышке 7 корпуса соосно размешены полый сажевый металлокерамический пористый фильтр 12, окислительно-разделительные пористые металлокерамические блоки 13 и 14, образующие внутреннюю стенку корпуса 1, и металлокерамический восстановительный блок 15. Корпус 1 снабжен подводящим патрубком 16 с каналом для подвода газа, разделенным перегородкой 8 на канал подачи окислителя 17 и канал подачи вспомогательного газа 18. Внутренняя поверхность корпуса 1, торцевой крышки 7 и внешняя поверхность пористого блока 13 образуют теплоизолирующую полость 19, служащую одновременно для подвода окислителя, например воздуха, в зону окисления в полости 20, образованную внутренней поверхностью блока 13, внешней поверхностью сажевого фильтра 12 торцевой крышкой 7 и внутренней перегородкой 8. Внутренняя поверхность сажевого фильтра 12 и перегородка 8 образуют входную полость 21. Внутренняя поверхность корпуса 1, перегородка 8 и внешняя поверхность окислительно-разделительного блока 14 образуют теплоизолирующую полость 22, служащую одновременно для подвода вспомогательного газа. Поверхность разделительной перегородки 8, внутренняя поверхность окислительно-разделительного блока 14, наружная поверхность восстановительного блока 15 образуют окислительно-восстановительную полость 23 (зона восстановления). Стенки внутренней перегородки 8 вместе с внутренними поверхностями восстановительного блока 15 образуют выходную полость 24 нейтрализатора.

Каталитический нейтрализатор работает следующим образом. Отработавшие газы через патрубок 3 входят в полость 21, проходят через сажевый фильтр 12. По каналу 17 в полость 19 подается воздух. Воздух подается только на режимах нагрузок свыше 50% от номинальной, в полость 20 поступают очищенные сажевым фильтром 12 отработавшие газы, а через пористые стенки окислительно-разделительного блока 13 поступает воздух, что способствует окислительным процессам у внутренней поверхности блока 13 и в целом в полости 20. Далее отработавшие газы через проходные окна 10 в разделительной перегородке 8 поступают в полость 23, на режимах нагрузок свыше 25% в полость 23 через пористую стенку окислительно-разделительного блока 14 из полости 22 поступает вспомогательный газ, например, аммиак, способствующий окислительным процессам вблизи внутренней поверхности блока 14, в полости 23, а также реакциям по восстановлению оксидов азота в структуре блока 15. Пройдя через пористые стенки блока 15, газы попадают в выходную полость 24 и через выходной патрубок 4 выходят в очищенном виде из нейтрализатора.

При отсутствии подачи воздуха или вспомогательного газа в полостях 19 и 22 образуются газовые подушки, служащие тепловой изоляцией. В результате очистки содержание оксидов азота понижается на 50%, сажи - на 95%, углеводородов - на 70%, оксида углерода - на 75%.