Металлический носитель катализатора

Полезная модель относится к теплопроводным носителям для катализаторов, используемых для очистки от токсичных веществ отработавших газов, например, отработавших газов двигателей внутреннего сгорания транспортных средств, а также стационарных силовых установок, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, и может найти применение при изготовлении элементов каталитических очистителей. Носитель катализатора выполнен в виде последовательно установленных металлических дисков с одинаковыми отверстиями диаметром не менее 3 мм, расположенными вдоль концентрических окружностей, находящихся друг от друга на расстоянии не более 3 упомянутых диаметров. Диски установлены в корпусе с входным и выходным патрубками и связаны четырьмя стержнями, один из которых проходит через центры, а три других сквозь края дисков, причем каждый последующий диск повернут около упомянутой оси относительно предыдущего на 15-20° и отделен от него прокладкой, выполненной в виде металлической шайбы. Крайние диски скреплены с упомянутыми стержнями концевыми элементами. Технический результат - повышение механической прочности носителя катализатора, уменьшение его аэродинамического сопротивления, улучшение эксплуатационных свойств и увеличение срока службы при одновременном упрощении и снижении стоимости его изготовления. 2 илл.

Полезная модель относится к теплопроводным носителям для катализаторов, используемых для очистки от токсичных веществ отработавших газов, например, отработавших газов двигателей внутреннего сгорания транспортных средств, а также стационарных силовых установок, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, и может найти применение при изготовлении элементов каталитических очистителей.

Известен перфорированный металлический носитель катализатора (пат. США 3994831, опубл. 1976.11.30) в форме перфорированного кольца Лессинга, сформированного из металлической ленты толщиной 0,005-0,01 дюйма и шириной 1/16-1/4 дюйма с отверстиями диаметром от 1 до 5 мм, выполненными с помощью лазерного луча. Катализатор может быть нанесен на множество перфорированных колец Лессинга, размещенных преимущественно плотным слоем в блоке выбранного размера и формы. Недостатком известного носителя катализатора является трудоемкость его изготовления, поскольку упомянутые кольца Лессинга достаточно сложны в изготовлении, а их укладка является трудоемкой, при этом достаточно сложно обеспечить ее равномерность.

Известен металлический носитель катализатора (полезная модель Китая 2573067, опубл. 2003.09.17), выполненный в виде металлического листа с чередующимися бороздами и выступами прямоугольного сечения, при этом в выступах имеются расположенные в шахматном порядке отверстия, которые позволяют организовать турбулентное движение потока выхлопного газа при размещении носителя в выхлопной трубе двигателя. Недостатком известного носителя является сложность его изготовления, а также его недостаточная устойчивость к механическим повреждениям и вибрации.

Наиболее близким к заявляемому является описанный в патенте РФ 2107171, опубл. 1998.03.20, металлический (изготовленный из никеля, кобальта, меди, железа, хрома либо их сплавов) носитель катализатора для очистителя выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания от токсичных веществ, размещенный внутри корпуса с патрубками для входа и выхода выхлопных газов и выполненный в виде пакета последовательно установленных на расстоянии 0-40 мм друг от друга плоских либо конических элементов из пористого металла (от 1 до 20) со сквозными порами диаметром 0,5-5,0 мм, на поверхность которых нанесено каталитически активное покрытие, причем суммарное аэродинамическое сопротивление пакета составляет 10-50 кПа.

К недостаткам известного носителя катализатора относится высокая стоимость используемых пористых цветных металлов, связанная со сложностью получения, их низкая механическая прочность, сокращающая срок службы каталитического устройства в целом; а также обусловленное извилистыми каналами, преимущественно малым диаметром и хаотичностью расположения сквозных пор в пористом металле, высокое сопротивление протоку газа, которое ухудшает эксплуатационные свойства каталитического устройства, сокращает срок его службы и может привести к его разрушению.

Задачей полезной модели является создание простого в изготовлении и сравнительно недорогого металлического носителя катализатора, обладающего значительной механической прочностью и высокими эксплуатационными свойствами.

Технический результат полезной модели заключается в повышении механической прочности носителя катализатора, уменьшении его аэродинамического сопротивления, улучшении эксплуатационных свойств и увеличении срока службы при одновременном упрощении и снижении стоимости его изготовления.

Указанный технический результат достигается металлическим носителем катализатора, размещенным в корпусе с патрубками для входа и выхода отработавших газов и выполненным в виде последовательно установленных плоских металлических элементов со сквозными отверстиями, в котором, в отличие от известного, указанные элементы выполнены в виде дисков с отверстиями диаметром не менее 3 мм, расположенными вдоль концентрических окружностей, находящихся друг от друга на расстоянии не более 3 упомянутых диаметров, и установлены таким образом, что их центры находятся на продольной оси симметрии корпуса, при этом упомянутые диски связаны четырьмя стержнями, один из которых проходит через центры, а три других сквозь края дисков, каждый последующий диск повернут около упомянутой оси симметрии относительно предыдущего на 15-20° и отделен от него прокладкой, выполненной в виде металлической шайбы, причем крайние диски закреплены на стержнях концевыми элементами.

Предлагаемый носитель катализатора наглядно представлен на чертежах, где на фиг.1 показана конструктивная схема предлагаемого носителя катализатора (в сечении), размещенного в корпусе очистителя выхлопных газов, на фиг.2 представлен плоский элемент носителя катализатора.

Предлагаемый носитель катализатора включает пакет идентичных металлических дисков 1, установленных в корпусе 2 с входным и выходным патрубками (на чертеже не показаны) и связанных между собой четырьмя стержнями 3, один из которых проходит по продольной оси симметрии корпуса 2 сквозь центры дисков 1, а три других пропущены сквозь диски 1 вблизи их края на равном расстоянии друг от друга и совмещены с отверстиями крайней из концентрических окружностей. Диски 1 отделены друг от друга шайбами 4 толщиной не менее 1 мм. Два крайних диска закреплены в пакете с помощью концевых элементов 5, например, гаек, навинчивающихся на выступающие концы стержней 3, снабженные винтовой нарезкой. Диски 1, изготовлены из листового металла, подходящего для использования в качестве носителя катализатора, преимущественно из стали либо алюминия, титана или их сплавов, и выполнены с отверстиями 6 одинакового размера диаметром не менее 3 мм, расположенными вдоль условных концентрических окружностей, центр которых совпадает с центром дисков 1. Расстояние между соседними отверстиями составляет 1-2 их диаметра; расстояние между условными концентрическими окружностями не превышает 3 диаметров отверстий и преимущественно равно 2 их диаметрам. Толщина металлического диска 1 составляет 1-5 мм.

Предлагаемая конструкция носителя катализатора за счет подобранного размера и упорядоченного расположения отверстий позволяет значительно снизить его аэродинамическое сопротивление и улучшить эксплуатационные свойства, одновременно обеспечивая оптимальную площадь каталитически активной поверхности и эффективную очистку формируемого турбулентного потока отработавших газов.

Жесткая конструкция предлагаемого носителя катализатора обеспечивает его механическую стабильность, устойчивость к возможным нежелательным воздействиям (толчки, удары, вибрация), в то время как выполненный из пористого металла известный носитель катализатора отрицательно реагирует на подобные воздействия, что снижает срок его возможной эксплуатации и приводит к ухудшению эксплуатационных свойств.

Каталитическое покрытие на предлагаемый носитель может быть нанесено любым известным способом; в частности, при использовании в качестве материала носителя алюминия, титана либо их сплавов перспективным является метод плазменно-электролитического оксидирования с последующими пропиткой полученного оксидного слоя, осуществляемой простым окунанием в раствор соответствующего состава, сушкой и отжигом.

Нанесение каталитического покрытия на известный носитель, выполненный из пористого металла, в ряде случаев требует специальных технических приемов, например, пропитку носителя необходимо осуществлять путем пропускания соответствующего раствора под давлением, что усложняет изготовление каталитических очистителей и приводит к увеличению их стоимости.

Металлический носитель катализатора, размещенный в корпусе с патрубками для входа и выхода выхлопных газов, выполненный в виде последовательно установленных плоских металлических элементов со сквозными отверстиями, отличающийся тем, что указанные элементы выполнены в виде дисков с отверстиями диаметром не менее 3 мм, расположенными вдоль концентрических окружностей, находящихся друг от друга на расстоянии не более 3 упомянутых диаметров, и установлены таким образом, что их центры находятся на продольной оси симметрии корпуса, при этом упомянутые диски связаны четырьмя стержнями, один из которых проходит через центры, а три других сквозь края дисков, каждый последующий диск повернут около упомянутой оси симметрии относительно предыдущего на 15-20° и отделен от него прокладкой, выполненной в виде металлической шайбы, причем крайние диски закреплены на стержнях концевыми элементами.