НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

Полезная модель относится к средствам нейтрализации токсичных составляющих выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, например, дизельных.
Известен нейтрализатор 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 [Патент РФ №1746000, МПК F01N 3/10, опубл. 07.07.1992., БИ №25, авторы Ивлиев А.В. и др. «Нейтрализатор отработавших газов»].
Недостатком нейтрализатора отработавших газов является низкое качество очистки выхлопных газов от продуктов неполного сгорания топлива.
Известен нейтрализатор 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 нейтрализатора отработавших 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 нейтрализаторе отработавших газов, состоящем из корпуса с крышкой, входного и выходного патрубков, нагревательного элемента, нижняя часть цилиндрического корпуса совмещена с бункером в форме усеченного конуса с осевым патрубком выхода сажи, в верхней части корпуса выполнен выходной патрубок, а в нижней его части выполнен тангенциальный входной патрубок, по оси корпуса размещена лампа ультрафиолетового излучения, которая закреплена в крышке корпуса, нагревательный элемент выполнен в форме цилиндрической металлической сетки, которая установлена соосно корпусу и с зазором к нему и закреплена через изоляторы к крышке и бункеру с образованием зазора между бункером и цилиндрической металлической сеткой. Входной тангенциальный патрубок установлен под острым углом к корпусу нейтрализатора. Нагревательный элемент в форме цилиндрической металлической сетки выполнен или покрыт с внутренней стороны чистым диоксидом титана с кристаллической структурой анатаза или диоксидом титана, содержащий один или несколько переходных металлов (платина, палладий).
Выполнение входного патрубка тангенциальным и его размещение в нижней части корпуса обеспечит подачу завихренного воздуха в нейтрализотор, позволит направить выхлопные газы непосредственно в зону их дожигания, обеспечит наличие центробежных сил, выбрасывающих продукты неполного сгорания топлива из газового потока на стенку корпуса, тем самым увеличит время пребывания продуктов неполного сгорания топлива в зоне дожигания.
Выполнение выходного патрубка в верхней части корпуса обеспечит сохранение вихревого потока создаваемого входным патрубком, тем самым обеспечит движение выхлопных газов между стенкой корпуса и нагревательным элементом.
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.
Размещение в корпусе нейтрализатора лампы ультрафиолетового излучения с длиной волны более 0,25 мкм позволит проводить процесс фотокаталитической нейтрализации выхлопных газов дизеля.
Выполнение нагревательного элемента в форме цилиндрической металлической сетки изготовленного или покрытого с внутренней стороны чистым диоксидом титана с кристаллической структурой анатаза или диоксидом титана, содержащий один или несколько переходных металлов (платина, палладий) ускорит процесс фотокаталитической нейтрализации токсичных составляющих выхлопных газов.
На фиг.1 представлен нейтрализатор отработавших газов, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.
Нейтрализатор отработавших газов состоит из корпуса 1 с тангенциальным входным патрубком 2 в его нижней части и выходным патрубком 3 в его верхней части, крышки 4 с лампой ультрафиолетового излучения 5 с длиной волны более 0,25 мкм, конусообразной формы бункера 6 с осевым патрубком выхода сажи 7, нагревательного элемента 8 в форме цилиндрической сетки, которая установлена соосно корпусу и с зазором к нему и закреплена через изоляторы 9 к бункеру и крышке.
Нейтрализатор отработанных газов работает следующим образом.
Выхлопные газы поступают в нейтрализатор отработавших газов через входной тангенциальный патрубок 2, который установлен в нижней части корпуса 1. Выйдя из тангенциального входного патрубка, газовый поток попадает в пространство между корпусом 1 и нагревательным элементом 8, закручивается в спираль и движется далее по восходящей винтовой линии вдоль стенок корпуса 1.
При движении выхлопных газов по восходящей винтовой линии между корпусом и нагревательным элементом под действием центробежной силы происходит отброс продуктов неполного сгорания топлива на стенку корпуса.
Достигнув стенок корпуса, продукты неполного сгорания топлива теряют свою кинетическую энергию и падают в бункер 6 через зазор между нагревательным элементом и бункером. Очищенный от продуктов неполного сгорания выхлопной газ выводится из нейтрализатора через осевой выходной патрубок 3, а сажа выводится из бункера через патрубок выхода сажи 7.
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 9 к крышке 4 и бункеру 6. Высота изоляторов между бункером и нагревательным элементом выбирается из учета образования зазора между бункером и нагревательным элементом достаточного для свободного прохождения сажи в бункер.
2
2
2
2
2
Выхлопные газы при выходе из входного тангенциального патрубка 2 попадают под воздействие мягкого ультрафиолетового излучения с длиной волны более 0,25 мкм, которое создает лампа ультрафиолетового излучения 5 установленная по оси корпуса нейтрализатора и закрепленная в крышке 4 корпуса. При этом происходит рекомбинация атомов экологически опасных составляющих выхлопных газов, приводящая к образованию наиболее устойчивых молекул: N, CО, PbО, HO, NO, NО.
Для ускорения процесса рекомбинации атомов экологически опасных соединений нагревательный элемент в форме цилиндрической сетки может быть выполнен или покрыт с внутренней стороны чистым диоксидом титана с кристаллической структурой анатаза или диоксидом титана, содержащий один или несколько переходных металлов (платина, палладий).
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%), сажи (не менее 95%) и нейтрализовать токсичные составляющие выхлопных газов.