ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТ САЖИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к системам очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, и может быть использована в выпускной системе, преимущественно, дизельного двигателя, для снижения дымности его выхлопа.
Известна конструкция электрического фильтра, содержащая осадительный и коронирующий электрод, блок высоковольтного питания и цилиндрический электроизолятор. С целью повышения надежности процесса горения коронного разряда, напротив торца электроизолятора на коронирующем электроде установлен диск отклонения потока газов, а электроизолятор снабжен коаксиальным диэлектрическим экраном, образующем с внешней поверхностью электроизолятора кольцевой канал, через который под давлением подается продувочный воздух. [1]
Основным недостатком данной конструкции является то, что коронирующий электрод установлен в зоне впускного канала, где большая скорость отработавших газов, а, следовательно, процесс зарядки частиц сажи будет малоэффективен. К тому же осадительный электрод выполнен в виде цилиндра, имеющего гладкую внутреннюю поверхность, что будет способствовать вторичному уносу сажевых частиц.
Известна конструкция электрического фильтра для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, принятая в качестве прототипа предлагаемого устройства, содержащая впускной и выпускной каналы, коронирующие, некоронирующий электроды и сажесборник, подключенные к источнику высоковольтного питания. [2]
Основным недостатком такой конструкции является то, что коронирующие электроды и сажесборник располагаются в зоне входного
канала, где большая скорость потока отработавших газов двигателя, а значит, процессы предварительной зарядки и осаждения частиц сажи будут малоэффективными, вследствие малого времени нахождения последних в этой зоне. Недостатком также является отсутствие элементов конструкции, снижающих возможность загрязнения поверхности коронирующих электродов и электроизоляторов от сажевых частиц и других отложений, что может привести к нарушению режима горения коронного разряда, а, следовательно, к снижению степени очистки отработавших газов двигателя.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в создании более эффективного и надежного в работе электрического фильтра для улавливания сажевых частиц.
Технический результат от его использования заключается в повышении степени очистки от выбросов сажи отработавших газов двигателя внутреннего сгорания и обеспечении стабильности процесса электрической зарядки сажевых частиц, за счет использования защиты коронирующих электродов и электроизоляторов от сажевых и других отложений.
Указанный технический результат достигается тем, что в электрическом фильтре для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания от сажи, содержащем впускной и выпускной каналы, коронирующие, некоронирующие электроды и сажесборник, подключенные к источнику высоковольтного питания, напротив впускного канала по ходу движения отработавших газов на центральной оси установлен подвижный стакан, с размещенной внутри него металлической путанкой, связанный с перегородкой упругим элементом и соединенный посредством диэлектрических пластин с коронирующими электродами, которые снабжены очистителями сажи, выполненные в виде пружины, плотно охватывающей их поверхность. При этом в зоне выпускного канала расположен большой сажесборник, а перед ним по ходу движения
отработавших газов установлен малый сажесборник, которые целесообразно подключать к разным полюсам источника высоковольтного питания.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез электрического фильтра для очистки от сажи отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, а на фиг.2 - вид А на фиг.1, а на фиг.3 - вид Б на фиг.1.
Устройство состоит из стального корпуса 1 цилиндрической формы, крепящегося к штатной трубе глушителя двигателя. Электрический фильтр содержит впускной канал 22, коронирующие 20 и некоронирующие 8 электроды, подключенные через диэлектрические втулки 9 к источнику высоковольтного питания 10. Некоронирующие электроды 8 имеют форму цилиндра и закреплены в перегородке 21, расположенной на оси 2 и сделанной из диэлектрического материала. Напротив впускного канала 22 установлен подвижный стакан 4, внутри которого находится металлическая путанка 3. Стакан связан с перегородкой 21 пружиной 19, и соединяется через диэлектрические пластины 5 с коронирующими электродами 20, которые имеют возможность перемещаться в направляющих 6, между которыми установлены очистители сажи 7.
В зоне выпускного канала 13 установлены большой 14 и малый 15 сажесборники, выполненные в виде цилиндра с торцевой перегородкой и подключенные к разным полюсам источника высоковольтного питания 10. Малый сажесборник 15 распологается напротив выпускного канала 13 и крепится к планке 18 через диэлектрические шайбы 16. Большой сажесборник 14 находится в зоне выпускного канала, и соединяется с корпусом фильтра болтами 12 через диэлектрические втулки 11. Корпус электрофильтра выполнен разъемным, части которого соединяются через уплотнительную прокладку 17.
С целью увеличения степени очистки устройства, за счет снижения скорости выхлопных газов на участке горения коронного разряда, напротив
впускного канала 22 по ходу движения отработавших газов установлен подвижный стакан 4, связанный с перегородкой 21 упругим элементом 19, служащим для гашения скорости пульсирующего потока выхлопных газов двигателя. Для поддержания стабильности режима горения коронного разряда внутри подвижного стакана размещена мелкая металлическая путанка 3, выполняющая роль уловителя аэрозолей моторного масла и конденсата, содержащихся в выхлопе двигателя. Для предотвращения загрязнения сажей наружных поверхностей коронирующих электродов 20, последние проходят внутри очистителей 7, и могут перемещаться в них за счет действия на подвижный стакан давления потока отработавших газов двигателя. Для более полного улавливания сажевых частиц и предотвращения вторичного их уноса в атмосферу, в зоне выпускного канала установлены два сажесборника 14 и 15, подключенных к разным полюсам источника высоковольтного питания 10.
Устройство работает следующим образом. Отработавшие газы через впускной канал 22 поступают в электрический фильтр. Ввиду того, что напротив впускного канала установлены поперечная перегородка 21 и подвижный стакан 4 происходит заметное снижение скорости отработавших газов двигателя на участке горения коронного разряда, что является необходимым условием для эффективного протекания процесса электрической зарядки частиц сажи. При подаче высокого напряжения к коронирующим электродам 20, между ними и некоронирующими электродами 8 зажигается коронный разряд, в результате чего межэлектродный промежуток будет заполнен в основном отрицательно заряженными ионами газа. Отработавшие газы двигателя ионизируются в поле отрицательной короны, т.е. частицы сажи приобретают отрицательный заряд (вследствие адсорбции на них отрицательных ионов). Это обусловлено тем, что подвижность отрицательных ионов выше, чем положительных. Помимо отрицательно заряженных частиц сажи в потоке газов будут
присутствовать частицы, несущие положительный заряд. Это вызвано тем, что часть сажевых частиц под действием электрического поля высокой напряженности достигает поверхности некоронирующего электрода, и отдают свой отрицательный потенциал вследствие очень малого удельного сопротивления сажи. В результате частицы получают положительный заряд некоронирующего электрода, отталкиваются от него и возвращаются в поток отработавших газов.
С потоком отработавших газов заряженные сажевые частицы поступают в зону выпускного канала 13, где последовательно проходят через большой 14 и малый 15 сажесборники. Такое расположение сажесборников будет способствовать более полному улавливанию сажи, так как поток газов при выходе в атмосферу совершает разворот на 360°, тем самым прижимая своей струей осевшие частицы сажи к торцевым перегородкам сажесборников. Учитывая, что большой сажесборник 14 подключен к положительному полюсу, а малый сажесборник 15 к отрицательному полюсу источника высоковольтного питания 10, частицы сажи, имеющие противоположный заряд по отношению к потенциалу сажесборника, осаждаются на его поверхности, а очищенные отработавшие газы двигателя через выпускной канал 13 выходят в атмосферу. По мере накопления сажи, необходимо производить очистку сажесборника, для чего конструкция электрофильтра выполнена разъемной.
Разработанная конструкция электрического фильтра позволяет увеличить степень очистки от сажи отработавших газов двигателей внутреннего сгорания по сравнению с ближайшими аналогами и обеспечить стабильность процесса электрической зарядки и осаждения сажевых частиц.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1174574 А кл. F 01 N 3/10, 1985 г.
2. Авторское свидетельство СССР №1714169 А1 кл. F 01 N 3/08, 1992 г.