УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
DEVICE FOR DECREASING CONCENTRATION OF HARMFUL SUBSTANCES OF EXHAUST GAS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Оно касается очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания для снижения концентрации содержащихся в них вредных веществ, поступающих в атмосферу.
Известны различные устройства снижения концентрации вредных веществ в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания, представленные в патентах Российской Федерации №№2184858, 2205966, в патентах №№5243819, 5396764, выданных в США, в заявках №№2787137, 2810370, 2821117, опубликованных во Франции.
Наиболее близким аналогом является устройство для снижения концентрации вредных веществ в отработавших газах дизельного двигателя внутреннего сгорания, изображенное в патенте Российской Федерации №2190767, F01N 3/20. Оно содержит корпус с впускным и выпускным отверстиями, нейтрализатор отработавших газов, установленный в корпусе, байпасный канал, размещенный внутри нейтрализатора и соединенный с одной стороны с впускным отверстием, а с другой стороны - с окружающей средой. В этом устройстве очистки отработавших газов нейтрализатор примыкает к наружной стенке корпуса, из-за чего получается значительный перепад в нем температуры вдоль его радиуса от байпасного канала, по которому проходит неочищенный отработавший газ, до наружной стенки корпуса, контактирующей с окружающей средой. Из-за неодинаковой температуры в нейтрализаторе ухудшается эффективность очистки им пропускаемого через него отработавшего газа.
Задача - создание простого и надежного устройства, обеспечивающего эффективное снижение концентрации вредных веществ в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания.
Решение этой задачи обеспечено тем, что устройство для снижения концентрации вредных веществ отработавших газов двигателя внутреннего сгорания содержит корпус с впускным и выпускным отверстиями, образующий камеру, в которой установлены в патронах каталитический реактор и фильтр дисперсных частиц, между патронами установлено сделанное с ребордой кольцо с уплотнительным элементом, вставленное в патрон фильтра и соединенное сваркой с патроном каталитического реактора, со стороны выпускного отверстия корпуса в патроне фильтра установлены другое кольцо с уплотнительным элементом и сделанное в виде обруча кольцо, выступающее из патрона фильтра, патрон фильтра соединен с кольцевой перфорированной деталью, сделанной в виде соединенной со стенкой корпуса чаши, край которой расположен в одной плоскости с краем кольца, сделанного в виде обруча, а патрон каталитического реактора соединен с подставками, уложенными на стенку корпуса.
При расположении каталитического реактора и фильтра в связанных между собой патронах, размещенных внутри камеры, образованной в корпусе, они контактируют с горячим отработавшим газом как с проходящим внутри них, так и с проходящим в пространстве между патронами и стенкой корпуса, отделенной от патронов перфорированной деталью, что обеспечивает одинаковую температуру в каталитическом реакторе по его толщине для обеспечения оптимальных условий для каталитической обработки в нем вредных веществ для снижения их содержания в отработавших газах до приемлемого уровня, допустимого по норме, предусмотренной требованиями экологии. Кроме того, при указанном выполнении устройства снижения концентрации вредных веществ упрощается его сборка, так как патроны каталитического реактора и фильтра при сборке можно надежно устанавливать вертикально, опирая их и перфорированной деталью, и кольцом в виде обруча, вставленным в патрон фильтра.
Упомянутые подставки, соединенные с патроном каталитического реактора, сделаны из металлической ленты, изогнутой в виде трапеции и примыкающей концами к патрону каталитического реактора.
На фиг.1 представлено устройство для снижения концентрации вредных веществ отработавших газов дизельного двигателя, продольный разрез. На фиг.2 устройство для снижения концентрации вредных веществ отработавших газов показано в поперечном разрезе по А-А.
Представленное на фиг.1 устройство для снижения концентрации вредных веществ в отработавших газах дизельного двигателя содержит металлический корпус 1, состоящий из цилиндрической обечайки 2 и выпуклых крышек 3, 4 с фланцами 5, 6 для крепления корпуса. В крышках 3, 4 расположены соответственно впускное отверстие 7 и выпускное отверстие 8. В камере 9, образованной в корпусе 1, расположен нейтрализатор вредных веществ отработавших газов двигателя, состоящий из каталитического реактора 10 и фильтра 11 дисперсных частиц, последовательно установленных в патронах 12 и 13. Патроны 12, 13 сделаны в виде цилиндрической оболочки с открытыми концами, охватывая по окружности каталитический реактор и фильтр, сделанные в виде цилиндра. Между патронами 12, 13 установлено кольцо 14 С-образного профиля со вставленным в его кольцевую выемку уплотнительным элементом 15, примыкающим к торцу фильтра 11. На периферии кольца 14 сделана реборда 16, то есть кольцевой выступ. Кольцо 14 вставлено в патрон 13 фильтра 11, упираясь в него в его торец ребордой 16, и соединено с ним сваркой. С кольцом 14 с его плоским торцом соединен сваркой патрон 12 каталитического реактора 10. Со стороны выпускного отверстия 8 корпуса, то есть со стороны задней крышки 4, в патроне 13 фильтра установлены рядом друг с другом другое кольцо 17 С-образного профиля с расположенным в нем уплотнительным элементом и выступающее из патрона 13 фильтра кольцо 18, сделанное из листового материала в виде обруча. Кольцо 18 соединено сваркой с патроном 13. Между кольцами 14 и 17, а именно между расположенными в них уплотнительными элементами, примыкающими к торцам фильтра, в патроне 13 расположен упругий уплотнительный элемент 19, охватывающий фильтр 11 по внешней поверхности. Патрон 13 фильтра соединен сваркой с кольцевой перфорированной деталью 20, которая сделана в виде чаши со сквозными отверстиями 21, соединенной сваркой с обечайкой 2 корпуса 1. Деталь 20 сделана из листового материала с отбортовкой, примыкающей к стенке корпуса. Край детали 20, обращенный к задней крышке 4 корпуса, расположен в одной плоскости с краем кольца 18, выступающего из патрона фильтра. Расположение края перфорированной детали 20 и выступающего края кольца 18 в одной плоскости обеспечивает устойчивость нейтрализатора в вертикальном положении при его сборке, хранении и транспортировке.
Патрон 12 каталитического реактора соединен с подставками 22, уложенными на стенку корпуса 1, то есть на обечайку 2. Каждая подставка 22 сделана из металлической гибкой ленты, изогнутой в виде трапеции и примыкающей концами к патрону каталитического реактора (фиг.2). Подставки 22 расположены равномерно вокруг патрона 12 и соединены с ним сваркой. При выполнении подставок 22 из металлической ленты, изогнутой в виде трапеции, обеспечено плотное их прилегание при сборке к обечайке 2 корпуса.
При работе двигателя внутреннего сгорания отработавший газ через впускное отверстие 7 входит для его очистки в камеру 9 корпуса 1 и проходит параллельными потоками через каталитический реактор 10 и фильтр 11 нейтрализатора и через кольцевое пространство между нейтрализатором и обечайкой корпуса 1. В нейтрализаторе в его каталитическом реакторе 10 и в фильтре 11 происходит обезвреживание находящихся в отработавшем газе вредных веществ и их поглощение фильтром. При этом горячий отработавший газ, проходя в пространстве вокруг нейтрализатора, поддерживает необходимую высокую температуру в каталитическом реакторе 10 для обеспечения эффективного обезвреживания вредных веществ отработавшего газа. После прохода через отверстия 21 в перфорированной детали 20 перед выходом наружу в окружающую среду через выпускное отверстие 8 отработавший газ смешивается с очищенным газом, выходящим из фильтра, в результате чего концентрация вредных веществ в отработавшем газе двигателя значительно уменьшается.
Созданное устройство для снижения концентрации вредных веществ в отработавших газах дизельного двигателя имеет простую и технологичную конструкцию со сравнительно небольшой металлоемкостью, в которой детали надежно соединены между собой только сваркой. Вследствие размещения нейтрализатора внутри камеры в корпусе на расстоянии от его стенки в кольцевом потоке горячего отработавшего газа созданы оптимальные температурные условия работы каталитического реактора, обеспечивающие эффективную очистку отработавшего газа от вредных веществ.