УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к системам очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, и может быть использована в выпускной системе дизельных двигателей, для снижения выброса сажи и вредных веществ.
Известно устройство для снижения токсичности выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, в котором выхлопные газы от двигателя поступают в камеру, в которой обрабатываются электрическими импульсами высокого напряжения от блока тиристорного зажигания и затем водяной аэрозолью от впрыскивателя. Влагу с растворенными в ней примесями конденсируют на пластине и собирают в отстойной емкости, сажу собирают на сетке вблизи электродов и систематически удаляют, а очищенные выхлопные газы выпускают в окружающую среду. [Авторское свидетельство СССР №1188343 кл. F01N 3/08, 1983]
Недостатком такой конструкции является высокая скорость потока отработавших газов проходящих, через электроды и впрыскиватель аэрозоли, что значительно уменьшает число заряженных и обработанных аэрозолью сажевых частиц и как следствие низкая степень очистки от содержащихся в отработавших газах вредных веществ.
Известно устройство, принятое в качестве прототипа, содержащее вертикально установленный цилиндрический корпус с впускным патрубком, разделенным на два канала и выпускным патрубком, кольцевую диафрагму, центральную трубу слива жидкости, кожух, с верхней и нижней торцевыми стенками. Выпускной патрубок при помощи поперечной перегородки с наружным кольцевым выступом разделен на два участка и снабжен секцией с закручивающими козырьками, расположенной со стороны входного участка выпускного патрубка и секцией с закручивающими козырьками, размещенной со стороны выходного среза выпускного патрубка. Входной
участок выпускного патрубка выполнен в виде диффузора. [Авторское свидетельство СССР №1810404 кл. F01N 3/02, 1993]
Недостатком такой конструкции является ее сложность, возможность очистки только увлажненной среды, т.е. пара или пароводяной смеси, а так низкая степень очистки от содержащихся в отработавших газах вредных веществ.
Задача на решение которой направлена полезная модель и технический результат от ее использования заключается в упрощении конструкции устройства и повышении качества очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, устанавливаемых на мобильных энергетических средствах, от выбросов сажи и вредных веществ.
Технический результат от использования полезной модели заключается в улучшении экологических показателей дизельного двигателя внутреннего сгорания, снижения выброса сажи и вредных веществ, за счет применения конструкции, позволяющей производить очистку как неувлажненной, так и увлажненной парогазовой смеси.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, содержащем две камеры, одна из камер представляет собой центробежный каплеуловитель, содержащий впускной и соосный выпускной патрубок, конический завихритель и трубу слива жидкости, отличающееся тем, что перед каплеуловителем установлена аэрозольная камера, расположенная по ходу движения газов, содержащая впускной и соосный выпускной патрубки конической формы, причем во впускном патрубке коаксиально установлен завихритель лопаточного типа, а в корпусе камеры установлены форсунки для подачи аэрозоли, при этом между камерами установлен эжектор.
Целесообразно лопатки завихрителей выполнить под углом, обеспечивающим завихрение потока отработавших газов, а так же установить форсунки радиально на расстоянии 120°, под углом к вертикали и горизонтали, обеспечивающим насыщение и закручивание потока газа.
Предлагаемое устройство состоит из двух сообщающихся камер: аэрозольной камеры и центробежного каплеуловителя.
Устройство аэрозольной камеры
Аэрозольная камера 1 представляет собой полый цилиндр, с торцов которого установлены впускной и выпускной патрубки 2, 3, имеющие форму конуса с усечением. Патрубки 2, 3 с обоих сторон имеют фланцы для крепления их к выпускному коллектору дизельного двигателя, эжектору 6 и корпусу аэрозольной камеры 1. Внутри впускного патрубка 2 коаксиально установлен конический завихритель 4 лопаточного типа.
В корпус аэрозольной камеры 1 вмонтированы три форсунки 5, расположенные радиально, относительно оси корпуса 1, на расстоянии 120°. Форсунки 5 имеют угол наклона по вертикали и по горизонтали, такой, чтобы направление форсунок 5 совпадало с направлением вращения потока отработавших газов на выходе из завихрителя 4.
Устройство каплеуловителя
Каплеуловитель 7 представляет собой полый цилиндр, с торцов которого установлены впускной и выпускной патрубки 8, 10. Выпускной патрубок 10 представляет собой отрезок трубы круглого сечения, один из концов которой выполнен с коническим сужением. С переднего конца, по ходу движения газов цилиндрический корпус 7 закрыт впускным патрубком 8. С заднего конца цилиндрический корпус 7 закрыт задней торцевой крышкой 11. Конструкция впускного патрубка 8 каплеуловителя аналогична конструкции впускного патрубка 2 аэрозольной камеры. В задней части корпуса 7 каплеуловителя, в плоскости между выпускным патрубком 10 и корпусом 7, установлена труба для отвода жидкости 12, представляющая собой штуцер, вваренный в корпус под углом 45°.
Устройство работает следующим образом. Отработавшие газы от дизельного двигателя поступают из выпускного коллектора во впускной патрубок аэрозольной камеры 2. Проходя через конический завихритель 4 поток газа приобретает направленное вращательное движение. Затем
вихревой поток проходит обработку водяной аэрозолью форсунками 5, установленными радиально в корпусе аэрозольной камеры 1. При этом происходит превращение образовавшихся капель в пар в закрученном потоке, а так же очищение продуктов сгорания при их контактном взаимодействии с каплями жидкости. Впрыск аэрозоли осуществляется с частотой работы двигателя и регулируется электронным блоком управления 13. Одновременный впрыск эмульсии по меньшей мере тремя форсунками 5 придает дополнительный вращательный импульс движущемуся потоку. Пройдя аэрозольную обработку, отработавшие газы выводятся из корпуса 1 аэрозольной камеры через выпускной патрубок 3 и, пройдя через эжектор 6, смешиваясь с атмосферным воздухом, поступают во впускной патрубок 8 центробежного каплеуловителя, где, проходя через конический завихритель 9 поток приобретает направленное вращательное движение. Приток атмосферного воздуха, поступающего через эжектор 6, снижает температуру закрученной парогазовой смеси и способствует конденсации из нее капель воды. При этом жидкая фаза и посторонние не газообразные примеси под действием центробежных сил сепарируются на внутренней стенке корпуса 7 центробежного каплеуловителя, а пар и очищенный газ поступают в выпускной патрубок 10. Жидкая фаза попадает в полость между выпускным патрубком 10, корпусом 7 и задней торцевой стенкой 11, после чего удаляется через трубу для отвода жидкости 12. Очищенный газ выводится через выпускной патрубок 10 в атмосферу.
Использование предлагаемой полезной модели позволит улучшить экологические показатели дизельного двигателя, снизить выбросы сажи и вредных веществ в атмосферу.