Термический нейтрализатор отработавших газов дизеля

 

Изобретение относится к устройствам снижения токсичности отработавших газов (ОГ) дизелей. Термический нейтрализатор ОГ дизеля содержит цилиндрический корпус с двойными (внешней и внутренней) стенками и теплоизоляцией между ними, тангенциально установленный входной патрубок, выходной патрубок, циклон из жаростойкой стали, электрическую спираль, уложенную в диэлектрике, который установлен на опоре, экран для защиты электрической спирали от сажевых частиц. Нижняя часть корпуса выполнена съемной и загерметизирована с корпусом посредством прокладки из негорючего материала. Спираль связана с блоком управления и датчиком температуры ОГ. Использование термического нейтрализатора позволяет снизить тепловые потери в нейтрализаторе благодаря установке циклона с теплоизолирующими зазорами, повысить эффективность работы электрической спирали за счет блока управления спиралью и датчика температуры ОГ, а также производить очистку нейтрализатора от сажи благодаря имеющейся съемной части. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам снижения токсичности отработавших газов (ОГ) дизелей.

Известен термический нейтрализатор (дожигатель) ОГ двигателей внутреннего сгорания (ДВС) (авт.св. N 785535 от 27.05.77). Нейтрализатор содержит корпус и размещенные в нем две впускные камеры, каждая из которых снабжена впускными патрубками. Имеется противоточный теплообменник с двумя группами каналов - прямыми и обратными, сообщенный с камерами, а также полость выпуска ОГ, соединенная с выпускным патрубком.

Дожигание ОГ в термическом нейтрализаторе определяется температурой в реакционном объеме и временем пребывания в нем ОГ.

Недостатком этого нейтрализатора является его неэффективная работа в начальный период после запуска двигателя, на режимах малых нагрузок и холостого хода из-за невозможности поддерживания оптимальной температуры в его реакторе на данных режимах.

Наиболее близким техническим решением является термический нейтрализатор ОГ дизеля (заявка ФРГ N 3504299, кл. F 01 N 3/08, 1986 - прототип), содержащий цилиндрический теплоизолированный корпус с тангенциально установленным входным патрубком и выходной патрубок, циклон, размещенный внутри корпуса с двойными стенками на выходном патрубке, входной и выходной патрубки сообщены с циклоном, а на опоре, прикрепленной к нижней внутренней части корпуса, расположена электрическая спираль, над которой установлен экран, защищающий ее от сажевых частиц, отсепарированных циклоном.

Однако недостатками этого устройства являются высокие тепловые потери из-за недостаточности применения только одной теплоизоляции, неэффективное использование электрической спирали (электрического подогревателя) ввиду невозможности ее автоматического включения и отключения в зависимости от температуры ОГ, а также невозможность обслуживания нейтрализатора (очистка от сажи) из-за неразъемности конструкции.

Технической задачей изобретения является снижение тепловых потерь в нейтрализаторе, повышение эффективности работы электрического подогревателя, а также возможность обслуживания нейтрализатора.

Эта задача решается в термическом нейтрализаторе ОГ дизеля, содержащем цилиндрический теплоизолированный корпус с тангенциально установленным входным патрубком, и выходной патрубок, циклон, размещенный внутри корпуса с двойными стенками на выходном патрубке, входной и выходной патрубки сообщены с циклоном, на опоре, прикрепленной к нижней внутренней части корпуса расположена электрическая спираль, над электрической спиралью установлен экран, защищающий ее от сажевых частиц, отсепарированных циклоном, где согласно изобретению циклон выполнен из жаростойкой стали, закреплен с теплоизолирующими зазорами по отношению к внутренним стенкам корпуса, спираль связана с блоком управления и датчиком температуры отработавших газов дизеля, при этом нижняя часть цилиндрического корпуса выполнена съемной и загерметизирована с корпусом посредством прокладки из негорючего материала, а экран для защиты электрической спирали от сажевых частиц выполнен из жаростойкой стали и имеет вид пластин с прорезями и с диаметром, большим внутреннего диаметра цилиндрического корпуса, установленной своими краями в разъемную часть корпуса и зажатой посредством болтов.

Сущность изобретения заключается в том, что с целью снижения тепловых потерь в нейтрализаторе циклон установлен с теплоизолирующими газовыми зазорами, позволяющими использовать "эффект термоса", то есть создать дополнительную газовую прослойку с целью увеличения температуры внутри циклона.

Кроме того, посредством блока управления по сигналу датчика температуры ОГ дизеля производится включение и отключение электрической спирали в зависимости от температуры ОГ.

И, наконец, для возможности обслуживания термического нейтрализатора нижняя часть корпуса выполнена съемной.

Техническое решение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен разрез термического нейтрализатора ОГ дизеля; на фиг. 2 - экран для защиты электрической спирали от сажевых частиц.

Термический нейтрализатор ОГ дизеля включает в себя цилиндрический корпус с внешними 1 и внутренними 2 стенками и теплоизоляцией 3 (например, минеральная вата) между ними, имеющий входной 4 и выходной 5 патрубки. Причем входной патрубок 4 установлен тангенциально по отношению к циклону 6. Циклон 6, изготовленный из жаростойкой стали, закреплен (например, приварен) на выходном патрубке 5 с зазором от внутренних стенок 2.

В нижней части корпуса термического нейтрализатора в диэлектрике 7 (керамика, фарфор) расположена электрическая спираль 8, выполненная, например, из нихрома. Диэлектрик 7, имеющий форму диска, в концентричные канавки которого уложена электрическая спираль 8, установлен на опоре 9, верхняя часть которой выполнена в форме тарелки, прикрепленной к нижней части корпуса.

Электрическая спираль 8 подключена к бортовой сети машины и ее включение осуществляется автоматически с помощью блока 10 управления электрической спиралью по сигналу датчика 11 температуры ОГ. Спираль включается в работу при температуре ниже 600^oC.

Для защиты электрической спирали 8 от забивания сажевыми частицами, выходящими из циклона вместе с ОГ, над спиралью установлен защитный экран 12, представляющий собой пластину из жаростойкой стали, диаметр которой больше внутреннего диаметра корпуса, с прорезями для свободного прохождения тепла, излучаемого электрической спиралью 8, и беспрепятственного транспортирования несгоревших частиц сажи, выпадающих в осадок из ОГ, в нижнюю часть корпуса. Экран 12 для защиты электрической спирали от сажевых частиц устанавливается краями в разъемную часть корпуса и зажимается с помощью стяжных болтов 13 крепления нижней части корпуса.

Герметизация нижней съемной части и корпуса достигается с помощью прокладки 14 из негорючего материала.

Устройство работает следующим образом: ОГ поступают по тангенциальному входному патрубку 4 в циклон 6, установленный внутри цилиндрического корпуса с теплоизолирующими зазорами по отношению к внутренним стенкам 2. Поток ОГ, проходя через циклон 6, приобретает вращательное движение и направляется к экрану для защиты электрической спирали от сажевых частиц 12 и отражаясь от него, поток разворачивается на 180^o и через выходной патрубок 5 покидает реакционный объем термического нейтрализатора. При своем движении в нейтрализаторе ОГ интенсивно перемешиваются, контактируют с внутренними стенками 2 корпуса, со стенками циклона 6, получают тепловую энергию, излучаемую электрической спиралью 8, и тем самым достигают рабочей температуры, необходимой для эффективного дожигания продуктов неполного сгорания, в том числе и сажи. При достижении необходимой температуры 600^oC спираль отключается, дальнейшее протекание процесса осуществляется за счет нагрева газа от внутренних стенок 2 корпуса, стенок циклона 6 и тепломассообмена с ранее нагретыми ОГ.

Кроме того, поступающие в циклон 6 с ОГ твердые частицы под действием центробежных сил перемещаются к его внутренней поверхности и далее транспортируются потоком газа в нижнюю часть корпуса. В результате поворота газового потока несгоревшие частицы сажи оседают на экране 12 для защиты электрической спирали от сажевых частиц и на дне нейтрализатора.

Преимущество предложенного термического нейтрализатора состоит в том, что благодаря установке циклона с теплоизолирующими газовыми зазорами по отношению к внутренним стенкам снижаются тепловые потери в реакционной зоне нейтрализатора, а за счет наличия блока управления и датчика температуры ОГ дизеля, связанных с электрической спиралью, поддерживается оптимальная температура в нейтрализаторе.

Формула изобретения

Термический нейтрализатор отработавших газов дизеля, содержащий цилиндрический теплоизолированный корпус с тангенциально установленным входным патрубком и выходной патрубок, циклон, размещенный внутри корпуса с двойными стенками на выходном патрубке, входной и выходной патрубки сообщены с циклоном, а на опоре, прикрепленной к нижней внутренней части корпуса, расположена электрическая спираль, над электрической спиралью установлен экран, защищающий ее от сажевых частиц, отсепарированных циклоном, отличающийся тем, что циклон выполнен из жаростойкой стали, закреплены с теплоизолирующими зазорами по отношению к внутренним стенкам корпуса, спираль связана с блоком управления и датчиком температуры отработавших газов дизеля, при этом нижняя часть цилиндрического корпуса выполнена съемной и загерметизирована с корпусом посредством прокладки из негорючего материала, а экран для защиты электрической спирали от сажевых частиц выполнен из жаростойкой стали и имеет вид пластины с прорезями и с диаметром большим внутреннего диаметра цилиндрического корпуса, установленной своими краями в разъемную часть корпуса и зажатой посредством болтов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2