КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ С РЕГУЛИРУЕМЫМ ОБЪЕМОМ РЕАКТОРА

Полезная модель относятся к машиностроительной отрасли, в частности, к области выпуска и очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.
В двигателестроении известен каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус и реактор, заполненный катализатором в виде шариков, состоящий из двух концентрически расположенных перфорированных конусов, вложенных друг в друга и соосных с впускным патрубком, расположенным в торце цилиндрического корпуса, при этом перфорации конусов выполнены в виде щелей или овалов, основание внутреннего конуса вписано в окружность впускного патрубка, при этом усеченное основание внешнего конуса прикреплено к торцу корпуса нейтрализатора со стороны впускного патрубка с расстоянием не менее 20 мм от основания внутреннего конуса (см. например патент РФ №88738 «Каталитический нейтрализатор отработавших газов»).
Недостатком известного нейтрализатора является увеличение объема реактора вследствие разницы величин линейного расширения металлических стенок реактора и объемного расширения керамических шариков катализатора. Вследствие этого незапланированного увеличения объема реактора появляются свободные объемы, в которых наблюдается подвижность шариков, их трение в процессе вибрации машины друг о друга и, как следствие унос каталитической массы и покол шариков. Это резко снижает долговечность и эффективность работы нейтрализатора.
В основу изобретения поставлена задача обеспечить эксплуатационную неподвижность шариков при любых температурах отработавших газов, повысить долговечность и эффективность нейтрализатора.
Поставленная задача решается тем, что каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус и реактор, заполненный катализатором в виде шариков, состоящий из двух концентрически расположенных перфорированных конусов, вложенных друг в друга и соосных с впускным патрубком, расположенным в торце цилиндрического корпуса, при этом перфорации конусов выполнены в виде щелей или овалов, основание внутреннего конуса вписано в окружность впускного патрубка, при этом усеченное основание внешнего конуса прикреплено к торцу корпуса нейтрализатора со стороны впускного патрубка с расстоянием не менее 20 мм от основания внутреннего конуса, при этом конусы выполнены из металлов с различным тепловым расширением - наружный конус из материала с меньшим тепловым расширением, а внутренний с большим, при этом к усеченной вершине внешнего конуса прикреплена поперечная перегородка, в которой выполнено отверстие, для размещения усеченной вершины внутреннего конуса, при этом зазор между заглушенной усеченной заглушенной вершиной внутреннего конуса и краем отверстия поперечной перегородки может уменьшаться в пределах 1,5 мм при тепловом расширении внутреннего конуса, что обеспечивает поджим шариков катализатора.
Поскольку конусы выполнены из металлов с различным тепловым расширением - наружный конус из материала с меньшим тепловым расширением, а внутренний с большим, при этом к усеченной вершине внешнего конуса прикреплена поперечная перегородка, в которой выполнено отверстие, для размещения заглушенной усеченной вершины внутреннего конуса, при этом зазор между заглушенной усеченной вершиной внутреннего конуса и краем отверстия поперечной перегородки может уменьшаться в пределах 1,5 мм при тепловом расширении внутреннего конуса, что обеспечивает поджим шариков катализатора и уменьшает их подвижность, достигается эксплуатационная неподвижность шариков при любых температурах отработавших газов, повышается долговечность и эффективность нейтрализатора.
На графическом материале изображены конструктивные схемы каталитического нейтрализатора отработавших газов двигателей внутреннего сгорания с регулируемым объемом реактора, на фиг.1 представлен вариант конструкции нейтрализатора с выпускным патрубком, расположенным в торцевой поверхности корпуса нейтрализатора и на фиг.2 вариант конструкции нейтрализатора с выпускным патрубком, расположенным на боковой поверхности корпуса нейтрализатора (если выход отработавших газов спроектирован конструктивно сбоку корпуса).
Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателей внутреннего сгорания с регулируемым объемом реактора состоит из цилиндрического корпуса 1, реактора, образованного двумя концентрически расположенными перфорированными телами вращения в форме усеченных конусов 3 и 4, вложенных друг в друга и соосных с впускным патрубком 2, основание внутреннего конуса 4 вписано в окружность впускного патрубка 2 нейтрализатора. Усеченное основание конуса 3 прикреплено к торцевой стенке корпуса нейтрализатора, заглушенная усеченная вершина конуса 4 располагается внутри отверстия в поперечной перегородке 6 с зазором 8 в пределах до 1,5 мм. Конусы изготовлены из металлов имеющих различные тепловые расширения, конус 4 из стали с малым коэффициентом теплового расширения, например, из стали 12Х18Н10Т, а внутренний конус 4 - из стали с высоким коэффициентом теплового расширения, например, из стали Ст30. Реактор заполнен катализатором в виде шариков 5, имеющих в своей пористой структуре мелкодисперсную платину, шарики засыпаются в реактор и заменяются при необходимости через отверстие закрытое пробкой 9 в торце цилиндрического корпуса 1 со стороны впускного патрубка, выпускной патрубок 7 расположен в торцевой (фиг.1) или боковой (фиг.2) поверхности корпуса нейтрализатора (если выход отработавших газов конструктивно сбоку корпуса).
Нейтрализатор работает следующим образом.
Отработавшие газы двигателя поступают в нейтрализатор через впускной патрубок 2 и попадают полость нейтрализатора образованную внутренним конусом, затем они через боковую перфорированную поверхность внутреннего конуса 4, равномерно распределяются по длине реактора заполненного шариками 5. После прохождения через реактор отработавшие газы очищаются и через перфорированную боковую поверхность внешнего конуса 3 попадают в камеру, которая связана с выпускном патрубком 7 нейтрализатора. В процессе работы двигателя происходит нагревание реактора раскаленными отработавшими газами. Так как внешний конус 3 изготавливается из легированной стали с относительно низким коэффициентом теплового расширения, а внутренний конус 4 изготавливается из углеродистой стали с относительно высоким коэффициентом теплового расширения, то при нагревании внутренний конус 4 будет объемно расширяться существенно больше, чем внешний конус 3. При этом заглушенная усеченная вершина конуса 4 будет все больше выдвигаться за пределы перегородки 6 уменьшая тепловой зазор 8. Расширяющаяся коническая боковая поверхность конуса 4 будет вдвигаться в реактор, уменьшая его объем и сокращая зазоры между шариками 5 реактора.