ДОЖИГАТЕЛЬ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ

Полезная модель относится к средствам дожигания продуктов неполного сгорания топлива, содержащихся в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания, например, дизельных.
Известен дожигатель выхлопных газов реализованный в нейтрализаторе отработавших газов, который содержит корпус с впускным и выпускным патрубками, два катализатора на сотовой основе, дожигатель отработавших газов, рабочие полости обоих катализаторов сообщены между собой кольцевым каналом, выполненным с возможностью поворота потока на 180° в месте размещения дожигателя [А.С. СССР №1746000, МПК F01N 3/10 опубл. 07.07.1992., БИ №25, авторы Ивлиев А.В. и др. «Нейтрализатор отработавших газов»].
Недостатком дожигателя выхлопных газов является низкое качество очистки выхлопных газов от продуктов неполного сгорания топлива.
Известен дожигатель выхлопных газов реализованный в нейтрализаторе отработавших газов, который содержит корпус, впускной и выпускной патрубки, завихритель, дожигатель и катализатор на сотовом носителе, размещенный в корпусе, причем нейтрализатор содержит носитель активного вещества, который выполнен в виде цилиндра с отверстиями малого диаметра в верхней части, с установленным внутри него нагревательным элементом и съемной пробкой, а дожигатель имеет две ступени, каждая из которых представляет собой электрический нагреватель, выполненный в виде сетки, но с разной величиной ячеек и закрепленный в корпусе нейтрализатора [Патент РФ №2175391, МПК F01N 3/02 опубл. 27.10.01., БИ №30, авторы Гордивский В.Н. и др. «Нейтрализатор отработавших газов»].
Недостатком дожигателя выхлопных газов является низкое качество очистки выхлопных газов от продуктов неполного сгорания топлива.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение качества очистки выхлопных газов от продуктов неполного сгорания топлива.
Технический результат достигается тем, что в дожигателе выхлопных газов, состоящем из корпуса с крышкой с завихрителем с входным и осевым выходным патрубками, нагревательного элемента, корпус в нижней части выполнен с бункером в форме усеченного конуса с осевым патрубком выхода сажи, в бункере установлен на ножках отбойник, крышка корпуса дожигателя выполнена с тангенциально расположенным входным патрубком, улиточным завихрителем и осевым выходным патрубком, а нагревательный элемент выполнен в форме цилиндрической металлической сетки, которая установлена соосно корпусу с зазором к нему и закреплена через изоляторы к крышке и бункеру с образованием зазора между бункером и цилиндрической металлической сеткой. Нагревательный элемент в форме цилиндрической металлической сетки покрыт с одной стороны или с двух сторон проводящей или не проводящей электрический ток керамикой и выполнен из токопроводящей керамики в форме усеченного конуса с меньшим основанием кверху, а размер ячеек в нагревательном элементе в форме цилиндрической металлической сетки выполнен с уменьшением сверху вниз.
Постановка в дожигатель выхлопных газов крышки с тангенциально рассположенным входным патрубком и улиточным завихрителем позволяет направить выхлопные газы непосредственно в зону их дожигания, обеспечивает создание центробежных сил, выбрасывающих продукты неполного сгорания топлива и сажи из газового потока на стенку корпуса, тем самым увеличивая время пребывания продуктов неполного сгорания топлива в зоне дожигания.
Выполнение нагревательных элементов в форме цилиндрической металлической сетки позволяет формировать газовый поток, основная часть которого движется между цилиндрической сеткой и корпусом, тем самым локализовать место дожигания.
Расположение нагревательных элементов вдоль корпуса по всей его длине обеспечивает дожигание продуктов неполного сгорания топлива по всей длине корпуса, а при прохождение выхлопных газов через нагревательный элемент в его нижней части, обеспечивает дожигание микроразмерных продуктов неполного сгорания топлива.
Выполнение нагревательных элементов в форме цилиндрической металлической сетки, которая покрыта с одной стороны или с двух сторон проводящей или не проводящей электрический ток керамикой или полностью из токопроводящей керамики позволяет увеличить температуру дожигания.
Выполнение ячеек цилиндрической сетки увеличивающимися сверху вниз, а также выполнение сетки в форме полого усеченного конуса, установленной меньшим основанием к верху создает градиент температуры выхлопных газов по высоте сетки, что повышает качество дожигания продуктов неполного сгорания топлива по мере продвижения их вдоль стенки корпуса.
На фиг.1 представлен дижигатель выхлопных газов, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.
Дожигатель выхлопных газов состоит из корпуса 1, крышки 2 с тангенциально рассположенным входным патрубком 3, улиточным завихрителем 4 и осевым выходным патрубком 5, бункера 6 с отбойником 7 и патрубком выхода сажи 8, нагревательного элемента в форме цилиндрической сетки 9, которая установлена соосно корпусу и с зазором к нему и закреплена через изоляторы 10 к бункеру 6 и крышке 2.
Дожигатель выхлопных газов работает следующим образом.
Выхлопные газы поступают в дожигатель через входной тангенциально расположенный патрубок 3, который установлен на входе в улиточный завихритель 4 крышки 2. Выйдя из улиточного завихрителя, газовый поток попадает в пространство между корпусом 1 и нагревательным элементом 9, закручивается в спираль и движется далее по нисходящей винтовой линии вдоль стенок корпуса 1.
При движении выхлопных газов по нисходящей винтовой линии между корпусом и нагревательным элементом под действием центробежной силы происходит отброс продуктов неполного сгорания топлива на стенку корпуса.
По мере продвижения выхлопных газов вдоль нагревательного элемента продукты неполного сгорания топлива нагреваются до температуры самовоспламенения и выгорают до сажи.
Нагревательный элемент закреплен через изоляторы 10 к крышке 2 и бункеру 6. Высота изоляторов между бункером и нагревательным элементом выбирается из условия образования зазора между бункером и нагревательным элементом для свободного прохождения сажи в бункер.
Достигнув стенок корпуса, сажа теряет свою кинетическую энергию и падает в бункер 6 через зазор между нагревательным элементом и бункером, а очищенный от продуктов неполного сгорания выхлопной газ проходит через нагревательный элемент, поворачивается на 180° и выводится из устройства через осевой выходной патрубок 5.
Для предотвращения вторичного сажеуноса на пути выхода сажи из бункера 6 установлен с зазором на ножках отбойник 7, который выполнен конусообразным. Мелкодисперсные частицы сажи, не попавшие в бункер 6, ударившись о конусообразную поверхность отбойника 7, теряют свою кинетическую энергию на поверхности отбойника и скатываются по его поверхности вниз, откуда далее направляются к патрубку выхода сажи 8.
Для увеличения температуры дожигания продуктов неполного сгорания топлива, нагревательный элемент выполнен в форме цилиндрической металлической сетки 9, покрыт с одной стороны или с двух сторон проводящей или не проводящей электрический ток керамикой, а также может быть выполнен полностью из токопроводящей керамики.
Для увеличения температуры в дожигателе размер ячеек нагревательного элемента в форме цилиндрической металлической сетки выполнен уменьшающимся сверху вниз. С этой же целью нагревательный элемент из металлической сетки может быть выполнен в форме усеченного конуса с меньшим основанием кверху.
В этом случае по мере продвижения выхлопных газов с продуктами неполного сгорания топлива вдоль стенки корпуса температура выхлопных газов будет увеличиваться, что приведет к более полному выгоранию продуктов неполного сгорания топлива.
Предлагаемое устройство позволяет повысить качество очистки выхлопного газа от продуктов неполного сгорания топлива в 2-2,5 раза, в частности таких как, оксид углерода (не менее 75%), несгоревших углеводородов (не менее 87%) и сажи (не менее 95%).