каталитический нейтрализатор для дизеля с регенерацией очистки

Формула изобретения

Каталитический нейтрализатор для дизеля с регенерацией очистки, содержащий корпус с внешними стальными и внутренними металлокерамическими стенками, установленными с зазором, служащим теплоизоляцией, торцевыми крышками, входным и выходным патрубками, сажевым фильтром, соосным с последовательно установленными пористыми металлокерамическими окислительным и восстановительным каталитическими блоками, поперечной перегородкой, трубчатое устройство для перепуска отработавших газов, отличающийся тем, что устройство для перепуска отработавших газов выполнено поперек корпуса встроенным в поперечную перегородку, имеющую сквозные отверстия, в виде внешней неподвижной и внутренней поворотной труб, каждая из которых снабжена окнами, обращенными в разные стороны относительно этой перегородки, причем внутренняя труба оснащена глухой перегородкой, разделяющей устройство для перепуска отработавших газов на части впуска и выпуска.

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 дизелей.

Известен каталитический нейтрализатор отработавших газов дизеля, содержащий корпус с внешними и внутренними стенками, теплоизоляцией между ними, торцевыми крышками, входным и выходным патрубками, последовательно расположенными относительно входного патрубка сажевым фильтром, пористыми металлокерамическими окислительным и восстановительным каталитическими блоками, реактором, разделенным каталитическими блоками и перегородками на отдельные полости (см. патент Российской Федерации № 2023179, МПК 5 F 01 N 3/28).

К недостаткам известного каталитического нейтрализатора отработавших газов дизеля относятся недостаточное удобство эксплуатации, так как регенерация сажевого фильтра и пористых металлокерамических окислительного и восстановительного каталитических блоков не предусмотрена без их съема; отсутствие возможности автоматизированной очистки путем организации движения обратного потока отработавших газов.

Наиболее близкими к предлагаемому изобретению по технической сущности (прототипом) является каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания с регенерацией очистки, содержащий корпус с внешними стальными и внутренними металлокерамическими стенками, установленными с зазором, служащим теплоизоляцией, торцевыми крышками, входным и выходным патрубками, последовательно и соосно расположенными относительно входного патрубка сажевым фильтром, пористыми металлокерамическими окислительным и восстановительным каталитическими блоками, поперечной перегородкой, разделяющей реактор на отдельные полости, трубчатое устройство для перепуска отработавших газов, вынесенное за пределы корпуса, форсунку, датчики давления. Каждый из каталитических блоков и сажевый фильтр оснащены индивидуальной торцевой крышкой со съемником для осуществления их регенерации. Устройство для перепуска отработавших газов выполнено в виде коллектора, установленного между внутренними полостями каталитических блоков и снабжено форсункой (см. патент Российской Федерации № 2189464, МПК⁷ F 01 N 3/023).

При использовании описанного каталитического нейтрализатора не обеспечивается удобство эксплуатации, так как для периодической регенерации сажевого фильтра и каталитических блоков требуется их съем, отсутствует возможность автоматизации очистки сажевого фильтра и каталитических блоков путем организации их очистки обратным потоком отработавших газов.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения удобства эксплуатации каталитического нейтрализатора для дизеля и обеспечение возможности автоматизации его очистки.

Для достижения указанного технического результата в каталитическом нейтрализаторе для дизеля с регенерацией очистки, содержащем корпус с внешними стальными и внутренними металлокерамическими стенками, установленными с зазором, служащими теплоизоляцией, торцевыми крышками, входным и выходным патрубками, сажевым фильтром, соосным с последовательно установленными пористыми металлокерамическими окислительным и восстановительным каталитическими блоками, поперечной перегородкой, трубчатое устройство для перепуска отработавших газов, названное устройство для перепуска отработавших газов выполнено поперек корпуса встроенным в поперечную перегородку, имеющую сквозные отверстия в виде внешней неподвижной и внутренней поворотной труб, каждая из которых оснащена окнами, обращенными в разные стороны относительно этой перегородки, причем внутренняя труба оснащена глухой перегородкой, разделяющей устройство для перепуска отработавших газов на части впуска и выпуска.

Пористые металлокерамические каталитические блоки могут быть выполнены по технологиям самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается выполнением устройства для перепуска отработавших газов встроенным в поперечную перегородку и размещением окон в его внешней неподвижной и внутренней поворотной трубах в разные стороны относительно этой перегородки. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения “новизна”.

В известных технических решениях не обнаружено совокупности отличительных признаков, характеризующих предложенное техническое решение и используемых для решения экологической задачи, поэтому предложенное техническое решение соответствует критерию “изобретательский уровень”.

Удобство эксплуатации обусловлено регенерацией сажевого фильтра и каталитических блоков без съема и разборки каталитического нейтрализатора, а автоматизация очистки каталитического нейтрализатора без остановки техники обусловлена организацией обратного потока отработавших газов через окна устройства для перепуска отработавших газов, стенки каталитических блоков и сажевый фильтр при подаче через форсунку регенерирующего раствора, например, раствора карбамида.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где изображен продольный осевой разрез каталитического нейтрализатора для дизеля с регенерацией очистки, совмещенный со схемой системы управления регенерацией очистки. На чертеже представлено положение окон устройства для перепуска отработавших газов в момент работы без регенерации, а стрелками обозначено направление движения отработавших газов при работе нейтрализатора в режиме очистки без регенерации.

Каталитический нейтрализатор для дизеля с регенерацией очистки содержит корпус 1 с внешними стальными 2 и внутренними 3 и 4 металлокерамическими стенками, установленными с зазором 5, служащим теплоизоляцией, в выступах 6 и 7 на торцевых крышках 8 и 9, закрепленных на фланцах 10 и 11 корпуса 1. В корпусе 1 внутренними поверхностями стенок 3 и 4 и торцевых крышек 8 и 9 образована полость реактора, в которой последовательно относительно направления течения отработавших газов установлены сажевый фильтр 12 с крестообразной навивкой из углеродистой нити и стальной проволоки, соосный с пористыми металлокерамическими каталитическими блоками: 13 - окислительным и 14 - восстановительным. Стенками блоков 13 и 14, поперечной перегородкой 15 с отверстиями 16 реактор разделен на отдельные полости: входную 17; первую промежуточную 18; вторую промежуточную 19, выходную 20.

Устройство для перепуска отработавших газов выполнено поперек корпуса 1 встроенным в поперечную перегородку 15 в виде внешней неподвижной трубы 21 и внутренней поворотной трубы 22. Внутренняя поворотная труба 22 оснащена глухой перегородкой 23, разделяющей устройство для перепуска отработавших газов на часть впуска с выходным патрубком 24, снабженным фланцем 25, и часть выпуска с выходным патрубком 26, снабженным фланцем 27. Во внешней неподвижной трубе 21 и во внутренней поворотной трубе 22 выполнены окна 28, 29, 30, 31, направленные в разные стороны относительно поперечной перегородки 15. При этом окна 28 и 30 прорезаны в боковых стенках внутренней поворотной трубы 22, а окна 29, 31 - в боковых стенках внешней неподвижной трубы 21. Окна 28, 29 обращены в одну сторону относительно поперечной перегородки 15, а окна 30, 31 обращены в другую сторону относительно поперечной перегородки 15.

Со стороны впуска или выпуска внутренняя поворотная труба 22 соединена с рычагом 32. Рычаг 32 соединен с механизмом поворота 33 механического, пневматического, гидравлического, электрического или другого типа. Во входном 24 и выходном 26 патрубках установлены датчики 34 и 35 давления, соединенные с микропроцессором 36, имеющим выход на электромагнитный клапан 37, установленный между насосом 38, форсунками 39 и баком 40 с регенерирующим раствором. Микропроцессор 36 также связан с механизмом поворота 33.

Каталитический нейтрализатор работает следующим образом. В режиме очистки отработавшие газы поступают по входному патрубку 24, через открытое окно 28 во входную полость 17, очищаются от твердых частиц в сажевом фильтре 12, от продуктов неполного сгорания - оксида углерода и углеводородов - при прохождении через пористый металлокерамический каталитический блок 13, поступают в первую промежуточную полость 18. Затем газы через отверстия 16 поступают во вторую промежуточную полость 19, очищаются от оксидов азота, проходя через пористый металлокерамический каталитический блок 14, попадают в выходную полость 20, направляются через открытое окно 31 и через выходной патрубок 26 поступают очищенными в окружающую среду.

В режиме регенерации, когда рычаг 32 повернут, например, на 90° и с ним повернута внутренняя поворотная труба 22, окна 28 и 31 закрыты, но открыты окна 29, 30. Открытие окон 29, 30 происходит в том случае, когда противодавление выпуску, контролируемое по разности давлений датчиков 34 и 35 микропроцессором 36 превышает, например, 600 мм вод.ст. По команде от микропроцессора 36 включается механизм поворота 33. Одновременно срабатывает клапан 37 и начинает работать насос 38. Через форсунку 39 впрыскивается в полость 19 регенерирующий раствор.

Отработавшие газы входят по патрубку 24 и поступают через окно 29 в полость 20, направляются через стенки пористого металлокерамического блока 14 в полость 19. В полости 19 и 20 форсунками 39 подается регенерирующий раствор, который испаряется и смешивается с газами, образуя парогазовую смесь, очищающую поверхности пор блоков. Из полости 19 через отверстия 16 газы направляются в полость 18, проходят через стенки пористого металлокерамического блока 13 и сажевый фильтр 12, очищая их. Далее газы направляются через окно 30 в выходной патрубок 26 частично очищенными и от оксидов азота, оксида углерода и углеводородов.

Таким образом, заявляемый каталитический нейтрализатор для дизеля достаточно долговечен, удобен в эксплуатации за счет обеспечения регенерации каталитических блоков и сажевого фильтра без съема и разборки устройства, а также позволяет автоматизировать процесс очистки каталитических блоков и сажевого фильтра.