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 низкая степень 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, состоящий из корпуса с крышкой с улиточным завихрителем с тангенциальным входным и осевым выходным патрубками, конусообразного бункера с отбойником на ножках и патрубком выхода сажи, нагревательного элемента, осевой выходной патрубок выполнен удлиненным по внутрь корпуса, соосно патрубку и с зазором к нему установлена по всей его длине коронирующая сетка с радиальными коронирующими иглами, вдоль внутренней стенки корпуса установлен осадительный электрод в форме цилиндра, соосно корпусу с зазором к нему установлены не менее двух нагревательных элементов, которые выполнены в форме цилиндрической металлической сетки, установлены коаксиально образуя термическую камеру и закреплены своими нижними концами к бункеру и к отбонику, причем нагревательные элементы, коронирующая сетка и осадительный электрод закреплены своим верхними концами через изолятор к крышке устройства.
Расположение нагревательных элементов вдоль корпуса по всей его длине и размещение их друг в друге с образованием термической камеры обеспечивает дожигание мелкодисперсных продуктов неполного сгорания топлива по всей длине корпуса.
Размещение в корпусе коронирующей сетки с коронирующими иглами и осадительного электрода обеспечивает создание электрического поля в зоне дожигания, что позволяет ионизировать выхлопные газы и направлять их в зону дожигания на осадительный электрод.
Наличие в корпусе коронирующей сетки с коронирующими иглами и осадительного электрода обеспечивает генерацию озона из выхлопных газов в зоне дожигания, который является сильным окислителем, в результате чего интенсифицируется процесс дожигания выхлопных газов.
На фиг.1 представлен дожигатель выхлопных газов, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.
Дожигатель выхлопных газов состоит из корпуса 1 выполненного из изоляционного материала, крышки 2 с тангенциальным входным патрубком 3, улиточным завихрителем 4 и осевым выходным патрубком 5, который установлен соосно корпусу по всей его длине, бункера 6 с отбойником 7 и патрубком выхода сажи 8, коронирующей сетки 9 в форме цилиндра с радиальными коронирующими иглами 10, установленной соосно выходному патрубку и с зазором к нему, осадительного электрода 11 в форме цилиндра, который установлен в корпусе, не менее двух нагревательных элементов 12 в форме цилиндрической сетки, установленных соосно корпусу и с зазором к нему, которые закреплены нижним концом через изоляторы 13 к бункеру и отбойнику, изоляционной пластины 14, к которой своими верхними концами закреплены коронирующая сетка, нагревательные элементы и осадительный электрод.
Дожигатель выхлопных газов работает следующим образом.
Выхлопные газы поступают в корпус 1 дожигатель через входной тангенциально расположенный патрубок 3, который установлен на входе в улиточный завихритель 4 крышки 2. Выйдя из улиточного завихрителя 4, газовый поток попадает в межэлектродное пространство между осадительным электродом 11 и коронирующей сеткой 9 с коронирующими иглами 10, закручивается в спираль и движется далее по нисходящей винтовой линии вдоль стенок корпуса 1.
При движении выхлопных газов по нисходящей винтовой линии между корпусом 1 и нагревательным элементом 12 под действием центробежной силы происходит отброс продуктов неполного сгорания топлива на осадительный электрод 11.
При прохождении газа со взвешенными дисперсными частицами и аэрозолями в межэлектродном пространстве дисперсные частицы и аэрозоли приобретают отрицательный заряд и под действием электрического поля перемещаются к положительно заряженному осадительному электроду 11, при этом происходит генерация озона из составляющих выхлопных газов, который является сильным окислителем. Дисперсные частицы приобретают отрицательный заряд при помощи коронирующих игл 10, с которых происходит сход электронов в сторону осадительного электрода 11, по направлению вектора электрического поля.
Вдоль стенки корпуса 1 установлены нагревательные элементы 12 в количестве не менее двух, которые выполнены в форме цилиндрической металлической сетки. Нагревательные элементы 12 образуют термическую камеру, температура в которой выше, чем за ее пределами. Нагревательные элементы 12 установлены один внутри другого с зазором друг к другу и с зазором и соосно корпусу 1. Внутренний нагревательный элемент закреплен своим нижним концом через изоляторы 13 к отбойнику 7, а наружный - к бункеру 6. Нагревательные элементы 12, коронирующая сетка 9 и осадительный электрод 11 закреплены своим верхним концом через изоляционную пласитну 14 к крышке 2 дожигателя.
Осадительный 11 и коронирующий 9 электроды подсоединены к источнику питания напряжением 10 кВ, а нагревательные элементы 12 подсоединены к источнику питания напряжением 24 В.
По мере продвижения выхлопных газов вдоль нагревательного элемента 12 продукты неполного сгорания топлива нагреваются до температуры самовоспламенения и выгорают до сажи, а наличие озона в зоне дожигания выхлопных газов ускоряет процесс доокисления с образованием наиболее устойчивых оксидов.
Достигнув осадительного электрода 11, 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 нагревательные элементы 12, 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.
По мере продвижения выхлопных газов по нисходящей винтовой линии вихревой поток ослабевает, теряет свою форму и попадает в термическую камеру. Мелкодисперсные продукты неполного сгорания топлива, не попавшие в бункер, проходят в термическую камеру в ее нижней части, выгорают до сажи и падают в бункер.
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%).