КОМПЛЕКСНЫЙ ГЛУШИТЕЛЬ-ОЧИСТИТЕЛЬ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ
COMPLEX MUFFLER-CLEANER OF EXHAUST GASES

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и, в частности, к устройствам для шумоглушения и очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.
Известен пластинчатый глушитель шума, содержащий корпус, снабженный съемной крышкой и звукопоглощающими пластинами, состоящими из звукопоглотителей и боковых стенок, выполненных из сетки [А.с. СССР №1321857, МКл. F01N 7/18, 1/24, 1987].
Основным недостатком известного устройства является невозможность очистки выхлопных газов от вредных компонентов, что снижает экологическую эффективность его работы.
Более близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, которое одновременно выполняет функцию шумоглушителя, содержащее корпус с входным и выпускным патрубками и фильтрующей вставкой, состоящей из перфорированных пластин, между которыми помещены, разделенные сетчатыми элементами, слои металлической путанки и активированного угля [А.с. СССР №1705602, МКл. F01N 3/08, 1992].
Основными недостатками известного устройства являются невозможность очистки отработавших газов от оксидов азота и оксидов серы, которые не сорбируются активированным углем, его низкая механическая прочность и невозможность регенерации, что уменьшает срок эксплуатации известного устройства и снижает эффективность его работы.
Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности комплексного глушителя-очистителя отработавших газов.
Технический результат достигается тем, что предлагаемый комплексный глушитель-очиститель отработавших газов включает корпус, снабженный диффузором и конфузором с входным и выпускным патрубками, съемной крышкой, фильтрующей вставкой, состоящей из плоских, зигзагообразных и конусных перфорированных кожухов, соединенных между собой с образованием между ними и внутренней поверхностью корпуса, диффузора, конфузора и съемной крышки полости, при этом между плоскими перфорированными кожухами крышки и днища корпуса установлены, соприкасаясь с ними и параллельно движению отработавших газов, вертикальные зигзагообразные контейнеры с перфорированными стенками, образующие между собой зигзагообразные газовые каналы, а вышеуказанные полость и зигзагообразные контейнеры заполнены гранулами шлаковой пемзы, изготовленной из металлургических шлаков с модулем основности М>1 и диаметром гранул от 5 до 10 мм.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид комплексного глушителя-очистителя отработавших газов (КГООГ), на фиг.2, 4 - разрез, на фиг.3 - узел А (компоновка КГООГ и устройство контейнеров).
КГООГ содержит корпус 1, снабженный диффузором и конфузором 2 и 3 с входным и выпускным патрубками 4 и 5 соответственно, съемной крышкой 6, фильтрующую вставку, состоящую из плоских 7 и 8, зигзагообразных 9 и 10, конусных 11 и 12 перфорированных кожухов, соответственно, соединенных между собой с образованием между ними и внутренней поверхностью корпуса 1, диффузора 2, конфузора 3 и съемной крышки 6 полости 13, при этом между плоскими перфорированными кожухами 7 и 8 съемной крышки 6 и днища корпуса 1 установлены, соприкасаясь с ними и параллельно движению отработавших газов, вертикальные зигзагообразные контейнеры 14 с перфорированными стенками, образующие между собой зигзагообразные газовые каналы 15, а полость 13 и зигзагообразные контейнеры 14 заполнены гранулами пемзы 16, изготовленной из металлургических шлаков с модулем основности М>1 и диаметром гранул от 5 до 10 мм.
2
2
3
x
x
x
x
2
3
3
2
4
Предлагаемый КГООГ работает следующим образом. Отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания через входной патрубок 4 поступают в диффузор 2, где они частично контактируют с гранулами 16, через отверстия в перфорированном конусном кожухе 11, их скорость резко падает и они равномерно распределяются по зигзагообразным газовым каналам 15, где двигаются также зигзагообразно, что значительно турбулизует их потоки и позволяет проникать через отверстия в стенках вертикальных перфорированных зигзагообразных контейнеров 14, заполненных гранулами 16 шлаковой пемзы диаметром от 5 до 10 мм, изготовленной из основных металлургических шлаков (диаметр гранул 16 назначен из условий максимального заполнения полости 13 и зигзагообразных контейнеров 14 и стандартной номенклатуры размеров гранул шлаковой пемзы). Шлаковая пемза, изготовленная из основных металлургических шлаков, представляет собой материал с высокопористой механически прочной структурой (прочность на сдавливание до 2,7 МПа), состоящий из оксида кальция, оксида кремния, оксида алюминия и частично из оксида магния (CaO, SiО, АlО, МnО) с модулем основности М>1 [Строительные материалы. Справочник. Под ред. Болдырева А.С. и др. - М.: Стройиздат, 1989, с.423; Домокеев А.К. Строительные материалы. - М.: Высш. школа, 1989, с.163]. Высокое значение модуля основности придает гранулам 16 основные свойства, позволяющие сорбировать на их поверхности вещества, обладающие кислыми свойствами, к которым относятся и вредные примеси, которые присутствуют в отработавших газах (NO, SO, CO), а высокая пористость их структуры позволяет использовать гранулы 16 шлаковой пемзы в качестве эффективного звукопоглощающего материала [В.Н. Богословский и др. Отопление и вентиляция, Ч.II. - М.: Стройиздат, 1978, с.391]. Кроме того, исходя из своего состава, гранулы 16 шлаковой пемзы устойчивы к коррозионному воздействию кислых компонентов выхлопных газов, широко доступны и относительно дешевы. Поток отработавших газов, проходя зигзагообразные газовые каналы 15 и многократно попадая на поверхность гранул 16 и вовнутрь их, очищается от вредных примесей (NO, SO, СО), которые сорбируются на поверхности и внутри гранул 16. Адсорбированные из отработавших газов оксиды азота и серы в порах гранул 16 обладают повышенной реакционной способностью, обусловленной их взаимодействием с поверхностью адсорбента - гранул 16 шлаковой пемзы [Неницеску К. Общая химия. - М.: Мир, 1968, с.298], поэтому окисляются кислородом (кислород присутствует в отработавших газах в результате избытка воздуха, подаваемого на сжигание топлива) со скоростью большей, чем в газовой фазе с образованием легко растворимых в воде NO и SO. Полученные оксиды азота и серы, в свою очередь, взаимодействуют с частицами воды, образующейся в порах гранул 16 в результате капиллярной конденсации паров воды, находящихся в отработавших газах, с образованием соответствующих кислот HNO и НSO. Кроме того, на поверхности и в порах гранул 16 оседают мелкодисперсные частицы (сажа и пр.), после чего очищенные отработавшие газы из газовых каналов 15 поступают в конфузор 3, где также частично контактируют с гранулами 16 через отверстия в перфорированном конусном кожухе 12 и через выходной патрубок 5 выбрасываются в атмосферу. При этом одновременно с процессом очистки отработавших газов в КГООГ происходит глушение их шума путем поглощения звука высокопористой структурой гранул 16, которые находятся не только в зигзагообразных контейнерах 14, но и покрывают изнутри все стенки корпуса 1 и крышку 6.
При падении активности гранул 16 их подвергают регенерации. Процесс регенерации заключается в очистке поверхности и пор гранул 16 от мелкодисперсных частиц и абсорбированных молекул вредных примесей и осуществляется путем промывки гранул 16 теплой водой (штуцера для подачи воды и ее удаления на фиг.1-3 не показаны).
Размеры КГООГ, а также суммарный объем гранул 16, число перфорированных зигзагообразных контейнеров 16, их длина, высота и ширина, ширина полости 13 и газовых каналов 15 определяются в зависимости от мощности двигателя внутреннего сгорания, расхода топлива, требуемых степени очистки и потери уровня звуковой мощности отработавших газов.
Таким образом, предлагаемый комплексный глушитель-очиститель отработавших газов позволяет без применения дорогих и опасных химических реагентов очистить отработавшие газы от вредных примесей и одновременно снизить до требуемого уровень их звуковой мощности, используя в качестве адсорбента и шумопоглотителя гранулы шлаковой пемзы, изготовленной из основных металлургических шлаков с модулем основности М>1.