Устройство для обезвреживания токсичности выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания

Полезная модель относится к системам подачи топлива двигателей внутреннего сгорания ДВС. Задачами создания полезной модели являются увеличение степени очистки продуктов сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания. Технический результат глубокая очистка выхлопных газов. Технический результат заключается в том, что предложенный катализатор минерал шунгит обладает очень высокими сорбционными свойствами. Решение указанных задач достигнуто в устройстве для обезвреживания токсичных выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, внутри которого размещен нейтрализатор, содержащий контейнер с катализатором тем, что согласно полезной модели в качестве активного вещества использован минерал шунгит. Минерал шунгит может быть использован в виде крошки. Контейнер может быть выполнен из перфорированного стального листа и содержать две торцовые и боковую стенки, отверстия перфорации выполнены меньше, чем размер крошки минерала шунгит. Контейнер может быть выполнен быстрозаменяемым. Торцовые стенки могут быть выполнены овальной формы. Торцовые стенки могут быть выполнены круглой формы. Контейнер может быть выполнен в виде сетчатой капсулы, в которой размещена крошка минерала шунгит, имеющая размеры больше размеров ячейки сетки. Контейнер может быть выполнен быстрозаменяемым. Устройство может содержать емкостью с водою, снабженной шунгитовым активатором, выходной патрубок которой соединен через дозатор с входным патрубком корпуса нейтрализатора, а второй выходной патрубок емкости с водой соединен с выходным патрубком корпуса. Выходной патрубок корпуса может быть через дополнительный патрубок соединен с впускным трактом двигателя внутреннего сгорания. 1 с.п.-кт ф-лы, 10 зав. п.- та, илл 17.

Полезная модель относится к транспорту, преимущественно к двигателям внутреннего сгорания - ДВС, конкретно к их выхлопным системам.

Известен нейтрализатор отработавших газов ДВС по патенту РФ на изобретение 2205964, МПК F01N 3/00, опубл. 10.06.2003 г., прототип.

Признаки общие у предложенного технического решения и прототипа: корпус с входным и выходным патрубками, внутри которого размещен нейтрализатор, содержащий контейнер с активным веществом.

Недостатки

- малая эффективность катализатора,

- отсутствие возможности замены катализатора.

Задача создания полезной модели уменьшение выхлопа в атмосферу вредных веществ.

Достигнутый технический результат: повышение активности катализатора.

Решение указанных задач достигнуто в устройстве для обезвреживания токсичных выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, внутри которого размещен нейтрализатор, содержащий контейнер с катализатором, тем, что согласно полезной модели в качестве активного вещества использован минерал шунгит. Минерал шунгит может быть использован в виде крошки. Контейнер может быть выполнен из перфорированного стального листа и содержать две торцовые и боковую стенки, отверстия перфорации выполнены меньше, чем размер крошки минерала шунгит. Контейнер может быть выполнен быстрозаменяемым. Торцовые стенки могут быть выполнены овальной формы. Торцовые стенки могут быть выполнены круглой формы. Контейнер может быть выполнен в виде сетчатой капсулы, в которой размещена крошка минерала шунгит, имеющая размеры больше размеров ячейки сетки. Контейнер может быть выполнен быстрозаменяемым. Устройство может содержать емкостью с водою, снабженной шунгитовым активатором, выходной патрубок которой соединен через дозатор с входным патрубком корпуса нейтрализатора, а второй выходной патрубок емкости с водой соединен с выходным патрубком корпуса. Выходной патрубок корпуса может быть через дополнительный патрубок соединен с впускным трактом двигателя внутреннего сгорания.

Сущность полезной модели поясняется на чертежах фиг. 117, где:

- на фиг. 1 представлен чертеж устройства,

- на фиг. 24 приведен разрез А-А,

- на фиг. 5 приведено устройство с перегородкой,

- на фиг. 6 приведено устройство с расположением входного и выходного патрубков в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях,

- на фиг. 7 показан вид В, с глухой торцовой стенкой,

- на фиг. 8 представлен вид В с перфорированной торцовой стенкой,

- на фиг. 9 приведена конструкция центратора,

- на фиг. 10 приведен вариант устройства в виде сетчатой капсулы, в которой размещена крошка минерала шунгит,

- на фиг. 11 приведена сетчатая капсула,

- на фиг. 12 и 13 приведен каркас сетчатой капсулы,

- на фиг. 14 приведен вариант устройства с быстрозаменяемым контейнером,

- на фиг. 15 приведена схема устройства с впрыском воды,

- на фиг. 16 приведен второй вариант устройства с впрыском воды,

- на фиг. 17 приведена схема устройства с отбором выхлопных газов.

Описание устройства в статике

Данная полезная модель описана на фиг. 117. Предложенное устройство содержит корпус 1, с входным и выходным патрубками 2 и 3. Корпус 1 содержит две торцовые стенки 4 и 5 и боковую стенку 6. Корпус 1 может быть выполнен в поперечном сечении в форме эллипса (фиг. 2 и 3) или круглой форы (фиг. 4).

Внутрь корпуса 1 вставлен контейнер 7 с катализатором 8, в качестве которого примененен минерал шунгит. Катализатор 8 может быть применен виде кусков неопределенной формы или в виде крошки.

Шунгит

Шунгит образовался из органических донных отложений - сапропеля. Эти органические осадки, прикрываемые сверху все новыми наслоениями, постепенно уплотнялись, обезвоживались и погружались в глубины земли. Под влиянием сжатия и высокой температуры шел медленный процесс метаморфизации. В результате этого процесса образовался распыленный в минеральной матрице аморфный углерод в виде характерных именно для шунгита глобул. Первые эпизодические описания горных пород «черной Олонецкой земли» были предприняты Н.Я. Озерецковым в 1792 году и Н.К. Комаровым в 1848 году. В 1877 году А.А. Иностранцев определил породу как новый крайний член в ряду природных некристаллических углеродов, не являющихся каменным углем и дал название - шунгит по названию Заонежского села Шуньга, где порода впервые была обнаружена и действовала штольня.

В 1928-1937 годах на базе созданного государственного треста «Шунгит» осуществлялось изучение шунгитовых пород как предполагаемых аналогов горючих углей, были проведены первые структурные исследования.

Чистый шунгит встречается в природе довольно редко, в основном в виде тонких, до 30 см шириной, прожилков. Чаще он присутствует в качестве примеси в шунгитовых сланцах и доломитах, распространенных по всему Заонежью - от Гирваса на западе до Толвуи и Шуньги на востоке.

Основные запасы шунгитов находятся на территории Заонежского полуострова и вокруг северной оконечности Онежского озера, промышленная их ценность определена наиболее полно для месторождений «Шуньгское», «Максово», «Зажогино», а также «Нигозерское» и «Мягрозерское». Прогнозные ресурсы по всем месторождениям составляют около 1 млрд. тонн.

К настоящему времени разведано «Коксуйское месторождение» в Казахстане с подтвержденным запасом 49 млн. тонн.

Физические свойства

Плотность - 2,25-2,84 г/см³; пористость - 0,5-5%; прочность на сжатие 100-276 МПа; модуль упругости (E) - 0,31105 МПа. Электропроводен, электропроводность - (1-3)×103 См/м; теплопроводность - 3,8 вт/м·К. Среднее значение коэффициента теплового расширения в интервале температур от +20 до +600°C - 12×10^-6 K^-1. Теплотворная способность 7500 ккал/кг.

Порода обладает сорбционными и каталитическими свойствами.

Шунгитовое вещество не является просто аморфным углеродом, а представляет собой смесь разнообразных углеродных аллотропов, чьи небольшие решетки соединены аморфным углеродом.

Химический состав шунгита, используемого в качестве сорбента или катализатора приведен Оксид алюминия 4%, оксид железа 1%, оксид кремния 36%, остальное - углерод.

Благодаря относительной легкости получения разнообразных углеродных аллотропов. шунгит категоризирован как перспективный материал для развития нанотехнологий и является объектом изучения в институтах нанотехнологий.

Шунгит содержит как твердый углерод, так и значительные количества оксида кремния; оба эти компонента в нем представлены весьма химически активными формами. В связи с этим он может быть использован в металлургии как восстановитель и - одновременно - как SiO₂-содержащий флюс и источник кремния (например, при производстве чугуна, феррохрома, ферросиликохрома или карбида кремния)

Шунгит применяется в строительстве, металлургии и медицине.

Контейнер 7 (фиг. 57) может быть выполнен в виде перфорированной стальной оболочки 9 и содержать две торцовые стенки 10 и 11. В стальной оболочке 9 выполнены отверстия 12, при этом диаметр отверстий 12 перфорации выполнены меньше, чем размер крошки минерала шунгит.

Контейнер 7 (фиг. 1 и 7) установлен на центраторах 13, которые могут быть выполнены из пластин «П»-образной формы. Внутри корпуса 1 может быть выполнена перегородка 14, которая делит его внутреннюю полость на две полости переднюю 15 и заднюю 16 (фиг. 5 и 6). При этом возможны два варианта установки выходного патрубка 3 или соосно с входным патрубков 2 (фиг. 5) или перпендикулярно ему (фиг. 6).

На торцовых стенках 10 и 11 могут быть выполнены отверстии 17.

Второй вариант исполнения контейнера 7 приведен на фиг. 1012. В этом случае контейнер 7 выполнен в виде сетчатой капсулы 18, в которой размещен катализатор 8 в виде крошки минерала шунгит, имеющая размеры больше размеров ячейки сетки 19. При этом сетка 19 может быть положена на каркас, образованный лонжеронами 20 и стрингерами 21.

Для замены контейнера 7 он должен быть выполнен быстросъемным, для этого, например, можно сделать корпус 1 частично разборным. Один из вариантов (фиг. 12) предусматривает установку торцовой стенки 4 в корпусе 1 на резьбе 22.

Устройство может содержать емкость с водой 23 (фиг. 13), имеющую выходной патрубок 24, к которому присоединена трубка 25, снабженной шунгитовым активатором 26 (емкость заполненная крошкой минерала шунгит), трубка 25 через дозатор 27 соединена с входным патрубком 2 корпуса 1 нейтрализатора. Входной патрубок 2 подсоединен к системе выхлопа 28 двигателя внутреннего сгорания 29.

Возможен вариант (фиг. 16), когда второй выходной патрубок 30 емкости с водой 23 соединен трубкой 31 с выходным патрубком 3 корпуса 1.

В третьем варианте (фиг. 17) выходной патрубок 3 корпуса 1 (фиг. 17) трубкой 32 через дополнительный патрубок 33 соединен с впускным трактом 28 двигателя внутреннего сгорания 29.

Описание работы устройства

Корпус 1 устройства при помощи входного патрубка 2 присоединяют к системе выхлопа 29 двигателя внутреннего сгорания 30 (фиг. 15). При работе двигателя внутреннего сгорания продукты сгорания через входной патрубок 1 поступают внутрь корпуса 1, потом через отверстия 12 попадают на поверхность катализатора 8, очищаются от окислов азота, окислов углерода и твердых примесей. Очищенные выхлопные газы сбрасываются в выхлопной патрубок 3 и далее в атмосферу. При наличии бака с водой 23 и системы впрыска воды (фиг. 15 и 16) вода впрыскивается внутрь корпуса 1, тем самым охлаждает катализатор 8. При наличии трубки 32 (фиг. 17) часть продуктов сгорания подается на вход во впускной тракт 34 для улучшения распыла топлива.

Применение полезной модели позволило уменьшить количество токсичных веществ в выхлопных газах за счет применения высокоэффективного катализатора шунгита и возможности быстрой смены нейтрализатора.

1. Устройство для обезвреживания токсичных выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус с входным и выходным патрубками, внутри которого размещен нейтрализатор, содержащий контейнер с катализатором, отличающееся тем, что в качестве катализатора использован минерал шунгит.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что минерал шунгит использован в виде крошки.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что контейнер выполнен из перфорированного стального листа и содержит две торцевые и боковую стенки, отверстия перфорации выполнены меньше, чем размер крошки минерала шунгит.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что контейнер выполнен быстрозаменяемым.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что торцевые стенки выполнены овальной формы.

6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что торцевые стенки выполнены круглой формы.

7. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что контейнер вьшолнен в виде сетчатой капсулы, в которой размещена крошка минерала шунгит, имеющая размеры больше размеров ячейки сетки.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что контейнер выполнен быстрозаменяемым.

9. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит емкость с водой, снабженной шунгитовым активатором, выходной патрубок которой соединен через дозатор с входным патрубком корпуса нейтрализатора, а второй выходной патрубок емкости с водой соединен с выходным патрубком корпуса.

10. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что выходной патрубок корпуса через дополнительный патрубок соединен с впускным трактом двигателя внутреннего сгорания.