КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

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 Н46А2, включающий цилиндрический корпус и реактор, заполненный катализатором в виде шариков, состоящий из двух концентрически расположенных перфорированных тел вращения, соосных с впускным патрубком, расположенным в торце цилиндрического корпуса (см., напр., Лиханов В.А. и Сайкин A.M. Снижение токсичности автотракторных дизелей. - М.: Агропромиздат, 1991 г., стр.12).
Недостатком известного нейтрализатора является неравномерное распределение полных давлений отработавших газов по длине реактора. Торцевая стенка корпуса нейтрализатора, расположенная против входа, тормозит скоростной поток газов, поэтому около этой стенки полное давление выше, т.к. оно складывается из статической и динамической составляющих полного давления, а в начале реактора давление состоит только из статической составляющей, в результате скорости и направления движения отработавших газов различны, а шарики катализатора работают в разных условиях и неравномерно изнашиваются, вследствие чего уменьшается эффективность очистки и повышается концентрация токсичных веществ в отработавших газах. Во время технического обслуживания при замене катализатора получается, что одни шарики уже выработали свой ресурс, а другие нет, вследствие чего происходит перерасход платины, являющейся активным элементом шариковых катализаторов.
В основу изобретения поставлена задача обеспечить равномерное распределение отработавших газов по всей площади катализатора и добиться равномерной нагрузки на реактор по всей его длине, а также качественную очистку отработавших газов и снижение в них концентрации токсичных веществ.
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 тел вращения, соосных с впускным патрубком, расположенным в торце цилиндрического корпуса, тела вращения имеют вид вложенных друг в друга усеченных конусов, при этом их поверхности перфорированы отверстиями в виде щелей или овалов, минимальный размер которых не меньше ¾ диаметра шарика катализатора, причем основание внутреннего конуса вписано в окружность впускного патрубка нейтрализатора, а основание внешнего конуса расположено на расстоянии не менее 20 мм от внутреннего, при этом усеченные основания конусов прикреплены к противоположному торцу корпуса нейтрализатора или к поперечной перегородке, закрывающей выход с усеченных торцов конусов, причем расстояние от вершины внешнего усеченного конуса до вершины внутреннего, измеренного по диаметру не должно превышать 45 мм.
Поскольку в каталитическом нейтрализаторе отработавших газов двигателей внутреннего сгорания тела вращения имеют вид вложенных друг в друга усеченных конусов, при этом их поверхности перфорированы отверстиями в виде щелей или овалов, минимальный размер которых не меньше ¾ диаметра шарика катализатора, причем основание внутреннего конуса вписано в окружность впускного патрубка нейтрализатора, а основание внешнего конуса расположено на расстоянии не менее 20 мм, при этом усеченные основания конусов прикреплены к противоположному торцу корпуса нейтрализатора или к поперечной перегородке, закрывающей выход с усеченных торцов конусов, причем расстояние от вершины внешнего усеченного конуса до вершины внутреннего, измеренного по диаметру, не должно превышать 45 мм, обеспечивается равномерное распределение отработавших газов по всей площади катализатора и равномерная нагрузка на реактор по всей его длине, качественная очистка отработавших газов и снижение в них концентрации токсичных веществ.
На графическом материале изображены конструктивные схемы каталитического нейтрализатора отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.
Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателей внутреннего сгорания 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, а основание внешнего конуса 3 расположено на расстоянии не менее 20 мм от внутреннего конуса 4, усеченные основания конусов прикреплены к противоположному торцу корпуса нейтрализатора 8 или к поперечной перегородке 6, закрывающей выход с усеченных торцов конусов, на расстоянии не более 45 мм, измеренном по диаметру, между вершинами внутреннего усеченного конуса 5 и внешнего усеченного конуса 4, 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, в торцевой или боковой поверхности корпуса нейтрализатора (если выход отработавших газов конструктивно сбоку корпуса) расположен выпускной патрубок 7.
Нейтрализатор работает следующим образом.
Отработавшие газы двигателя поступают в нейтрализатор через впускной патрубок 2 и попадают во внутреннюю коническую полость нейтрализатора, затем они через боковую перфорированную поверхность внутреннего конуса 4 равномерно распределяются по длине реактора, заполненного шариками 5, который воспринимает динамическую часть скоростного напора отработавших газов, это достигается тем, что толщина слоя шариков увеличивается от основания к усеченным концам конусов, при этом получаем равномерный износ шариков. После прохождения через реактор отработавшие газы очищаются и через перфорированную боковую поверхность внешнего конуса 3 попадают в камеру, которая ведет к выпускному патрубку 7 нейтрализатора.
Такая конструкция нейтрализатора способствует равномерному распределению отработавших газов по всей площади катализатора, снижению аэродинамического сопротивления и при высокой эффективности очистки отработавших газов и снижению в них концентрации токсичных веществ способствует равномерному износу шариков катализатора.