Способ нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

 

Изобретение позволяет повысить эффективность очистки. Отработавшие газы проходят по впускному патрубку 1, где в кольцевом сопле формируется кольцевой поток, который, ускоряясь, попадает в корпус 4. За пределами цилиндрического хвостовика переднего рассекателя 3 вокруг проволочного коронирующего электрода (Э) 8 внутри кольцевого потока газов создается разрежение. Снаружи кольцевого потока, т.е. внутри цилиндра игольчатого коронирующего Э, также создается разрежение. В корпусе 4 горит диполярная корона. При этом у Э 8 горит положительная корона и внутренняя часть кольцевого потока обрабатывается положительными ионами. У Э 9 горит отрицательная корона, поэтому наружная поверхность кольцевого потока обрабатывается отрицательными ионами. При выходе из корпуса 4 кольцевой поток газов попадает на задний рассекатель, затем проходит через заднее кольцевое сопло и через выпускной патрубок 5 выходит за пределы устройства. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„BU„„1470985 (51)4 F 01 N 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИД=ТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4125078/25-06 (22) 29.09.86 (46) 07.04.89. S . К 13 (71) Ворошиловградский машиностроительный институт (72) А.M.Красносельский (53) 621.43.068.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 977842, кл, F Ol N 3/08, 1978. (54) СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить эффектрвность очистки. Отработавшие газы проходят по впускному патрубку

1, где в кольцевом сопле формируется кольцевой поток, который, ускоряясь, попадает в корпус 4. За пределами цилиндрического хвостовика переднего рассекателя 3 вокруг проволочного коронирующего электрода (Э) 8 внутри кольцевого потока газов создается разрежение, Снаружи кольцевого потока, т,е. внутри цилиндра игольчатого коронирующего Э, также создается разрежение. В корпусе 4 горит диполярная корона. При .этом у Э 8 горит положительная корона, и внутренняя часть кольцевого потока обрабатывается положительными ионами. У Э 9 горит отрицательная корона, поэтому наружная поверхность кольцевого потока обрабатывается отрицательньФи ионами.

При выходе из корпуса 4 кольцевой поток газов попадает на задний рассека- а тель, затем проходит через заднее кольцевое сопло и через выпускной патрубок 5 выходит за пределы устройства. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1470985

Изобретение относится к машиностроению, а именно к нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания .

Цель изобретения — повышение эффективности.

На фиг.l изображено устройство для осуществления предлагаемого способа нейтрализации отработавших газов, продольный разрез, на фиг.2 разрез А-А на фиг.l; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.l; на фиг.4 — разрез

В-В на фиг.l..

Устройство содержит впускной пат" 15 рубок 1, имеющий конический расширяющийся участок и цилиндрический хвостовик. Во впускном патрубке 1 на продольных ребрах 2 размещен передний рассекатель 3 в виде конуса с цилинд- 20 рическим хвостовиком. Рассекатель 3 с впускным патрубком 1 образует переднее кольцевое сопло. Впускной патрубок l соединен с корпусом 4, который в свою очередь соединен с выпуск- 25 ным патрубком 5, имеющим конический сужающийся участок. В выпускном патрубке 5 на продольных ребрах б установлен задний рассекатель 7 в виде цилиндра с коническим хвостовиком. 30

Выпускной патрубок 5 и рассекатель 7 образуют заднее кольцевое сопло. Между передним 3 и задним 7 рассекателями внутри кольцевого потока установлен проволочный коронирующий электрод 8, выполненный в виде стержня, соединенный с положительным полюсом высоковольтного источника. Использование проволочного коронирующего электрода 8 обусловлено тем, что 40 внутри кольцевого потока полость с пониженным давлением весьма ограничена в радиальном направлении и в случае игольчатого коронирующего электрода иголки могут выходить на грани-45 цу кольцевого потока и даже попадать в его толщу. А это резко снижает .эффективность электрической обработки и резко повышает энергетические затраты по указанным причинам. 50

В корпусе 4 снаружи кольцевого потока установлен игольчатый коронирующий электрод 9, представляющий собой металлический цилиндр, на внутренней 15 поверхности которого радиально размещены иглы. Коронирующий электрод

9 соединен с отрицательным полюсом высоковольтного источника.

При работе устройства отработавшие газы проходят по впускному патрубку 1, где в кольцевом сопле формируется кольцевой поток, который здесь ускоряется и затем попадает в корпус 4. За пределами цилиндрического хвостовчка переднего рассекателя 3 вокруг проволочного коронирующего электрода 8 внутри кольцевого потока газов создается разрежение.

Снаружи кольцевого потока, т.е. внутри цилиндра игольчатого коронирующего электрода 9, также создается разрежение.

В корпусе 4 горит диполярная корона. При этом у. проволочного коронирующего электрода 8 горит положительная корона, образованная положительным коронным разрядом, и внутренняя часть кольцевого потока обрабатывается положительными ионами. У игольчатого коронирующего электрода 9 горит отрицательная корона, образованная отрицательным коронным разрядом, поэтому наружная поверхность кольцевого потока обрабатывается отрицательными ионами и электронами. Такой вид ионной обработки обеспечивает ее комплексный характер, а следовательно, и большую эффективность. Продол" жительность непосредственной обработки определяется длиной проволочного коронирующего электрода 8 и игольчатого коронирующего электрода 9. Однако последующая "косвенная" ионная обработка продолжается и после выхода кольцевого потока отработавших газов из зоны горения биполярной короны, так как разноименные ионы остаются в потоке еще некоторое время и создают там свое собственное электри" ческое поле. При выходе из корпуса 4 кольцевой поток газов попадает на задний рассекатель, затем проходит через заднее кольцевое сопло и через выпускной патрубок 5 выходит за пределы устройства.

Поперечное сечение межэлектродного промежутка больше поперечного сечения кольцевого потока отработавших газов. При движении кольцевого потока газов в межэлектродном промежутке

его внутренняя и внешняя поверхности увлекают за собой соседние неподвижные слои газа и уносят их из областей, в которых размещены оба коронирующих электрода. Так как в обе зоны, из которых газ выносится, нет допол1470985 нительной подачи газа, то в этих зонах создается разрежение. Кроме того, не менее важным фактором, дополнительно способствующим созданию раэре5 жения в зонах положительной и отрицательной короны, является "электрический ветер". Он возникает в результате того, что из положительной короны в сторону отрицательного электрода движутся положительные ионы, а из отрицательной короны в сторону положи-! тельного электрода движутся отрица,тельные ионы и электроны, т.е. эти заряженные частицы совершают направ- 15 ленное движение вдоль силовых линий электрического поля разрядного промежутка. При движении заряженные частицы сталкиваются с нейтральными моле кулами. При столкновении происходит 2р обмен кинетической энергией, т.е. заряженные частицы отдают им часть своей кинетической энергии. В результате этого часть нейтральных молекул также приобретает направленное движе- 25 ние, по направлению совпадающее с направлением движения соответствующих заряженных частиц. Все эти процессы приводят к отводу дополнительной части нейтрального газа из эоны 30 горения положительной короны и отрицательной короны.

Совместное воздействие эжекции и

"электрического ветра" создает качественно новый эффект при отсасыва- 35 нии газа из эоны положительной короны и из зоны отрицательной короны, что дает возможность резко повыси1ь эффективность ионной обработки отработавших газов и при этом резко снизить энергетические затраты.

Зоны с пониженным давлением разделяются кольцевым потоком выхлопных газов, представляющим собой третью зону, зону повышенного давления. На- 45 личие зоны повышенного давления позволяет стабилизировать биполярный коронный разряд и обеспечить его стабильное горение при максимальной мощности разряда для данных условий.

Стабилизирующим фактором здесь является быстро движущийся кольцевой поток газов, обеспечиванщий резкое повышение давления газа от разреженного состояния до атмосферного и рез-. ° кое изменение скорости движения газа от минимальной, обусловленной эжекцией и электрическим ветром", до максимальной в быстро движущемся кольцевом потоке выхлопных газов.

Резкое. повышение давления и скорости газа препятствует полнол»у пробою межэлектродйого промежутка и переходу коронного разряда в искровый или ду.говой. А незначительная толщина кольца позволяет заполнить межэлектроднья промежуток главным образом газоразрядной плазмой. Это повышает производительность газового разряда, как фактора, обеспечивающего в результате ионной обработки активацию химических процессов нейтрализации токсичных компонентов в отработавших газах, Вынос положительной короны и отриЭ цательной короны за пределы набегающего потока дает еще одно важное .преимущество — отсутствие явления

"сдувания" короны. Это является основным фактором, который обеспечивает стабильное горение коронного разряда в целом. А стабильное горение в свою очередь улучшает ионную обработку газов и одновременно снижает затраты электрической энергии.

Формула и з обретения

1. Способ нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания путем обработки потока газов .при помощи коронного разряда в межэлектродном промежутке, о т л и " ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности, поток газов преобразуют в кольцевой поток с образованием в межэлектродном промежутке двух зон пониженного давления и одной зоны повышенного давления, причем две зоны пониженного давления разделены кольцевым потоком газов, который образует зону повышенного давления, в одной из зон пониженного давления создают положительный коронный разряд, а в другой — отрицательный коронный разряд.

2. Устройство нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус с впускным и выпускным патрубками и размещенные в нем коронирукщие электроды, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности, в корпусе размещены передний и задний рассекатели для образования кольцевого потока газов, причем один из коронирующих электродов выполнен в

1470985

А-л

Фи.г. 2

ФигЗ

Составитель О,немцов

Техред М.Ходанич Корректор И.Муска

Редактор И. Горная

Заказ 1571/40 Тираж 456 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 1П1 виде стержня и расположен внутри кольцевого потока газов, а другой коронирующий электрод выполнен игольчатым и расположен снаружи кольцево5 . ro потока газов.

3. Устройство по п,2, о т л и— ч .а ю щ е е с я тем, что впускной патрубок выполнен с коническим расширяющимся IIQ ходу потока газов 10 участком, в котором на продольных ребрах коаксиально с зазором размещен передний рассекатель, выполненный в виде конуса с цилиндрическим хвостовиком. 15

4. Устройство по пп.2 и 3, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что выпускной патрубок выполнен с коническим сужакщимся по ходу потока газа участком, в котором на продольных ребрах

K0BKcHcLJlbHo с зазором размещен задний рассекатель, выполненный в виде цилиндра с коническим хвостовиком.

5. Устройство по п,2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что игольчатый коронирующий электрод выполнен в виде металлической цилиндрической втулки, на внутренней поверхности которой радиально размещены иглы.