Каталитический нейтрализатор отработавших газов с регулируемым объемом реактора
Полезная модель относятся к машиностроительной отрасли, в частности, к области выпуска и очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, включает цилиндрический корпус и реактор, заполненный катализатором в виде шариков. Реактор состоит из двух концентрически расположенных перфорированных тел вращения, соосных с впускным патрубком, расположенным в торце цилиндрического корпуса. Тела вращения, образующие реактор, имеют вид вложенных друг в друга усеченных конусов. Поверхности тел вращения перфорированы отверстиями в виде щелей или овалов. Основание внутреннего конуса вписано в окружность впускного патрубка нейтрализатора. Усеченное основание внешнего конуса прикреплено к торцу корпуса нейтрализатора со стороны впускного патрубка с расстоянием не менее 20 мм от основания внутреннего конуса. Усеченные конусы выполнены из металлов с различным тепловым расширением - наружный конус из материала с меньшим тепловым расширением, а внутренний с большим. К усеченной вершине внешнего конуса прикреплена поперечная перегородка, в которой выполнено отверстие, для размещения заглушенной усеченной вершины внутреннего конуса. Зазор между заглушенной усеченной вершиной внутреннего конуса и краем отверстия поперечной перегородки может уменьшаться в пределах 1,5 мм. При тепловом расширении внутреннего конуса, обеспечивается поджим шариков катализатора и уменьшение их подвижности. 1 н.п.ф., 2 ил.
Полезная модель относятся к машиностроительной отрасли, в частности, к области выпуска и очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.
В двигателестроении известен каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус и реактор, заполненный катализатором в виде шариков, состоящий из двух концентрически расположенных перфорированных конусов, вложенных друг в друга и соосных с впускным патрубком, расположенным в торце цилиндрического корпуса, при этом перфорации конусов выполнены в виде щелей или овалов, основание внутреннего конуса вписано в окружность впускного патрубка, при этом усеченное основание внешнего конуса прикреплено к торцу корпуса нейтрализатора со стороны впускного патрубка с расстоянием не менее 20 мм от основания внутреннего конуса (см. например патент РФ 
88738 «Каталитический нейтрализатор отработавших газов»).
Недостатком известного нейтрализатора является увеличение объема реактора вследствие разницы величин линейного расширения металлических стенок реактора и объемного расширения керамических шариков катализатора. Вследствие этого незапланированного увеличения объема реактора появляются свободные объемы, в которых наблюдается подвижность шариков, их трение в процессе вибрации машины друг о друга и, как следствие унос каталитической массы и покол шариков. Это резко снижает долговечность и эффективность работы нейтрализатора.
В основу изобретения поставлена задача обеспечить эксплуатационную неподвижность шариков при любых температурах отработавших газов, повысить долговечность и эффективность нейтрализатора.
Поставленная задача решается тем, что каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус и реактор, заполненный катализатором в виде шариков, состоящий из двух концентрически расположенных перфорированных конусов, вложенных друг в друга и соосных с впускным патрубком, расположенным в торце цилиндрического корпуса, при этом перфорации конусов выполнены в виде щелей или овалов, основание внутреннего конуса вписано в окружность впускного патрубка, при этом усеченное основание внешнего конуса прикреплено к торцу корпуса нейтрализатора со стороны впускного патрубка с расстоянием не менее 20 мм от основания внутреннего конуса, при этом конусы выполнены из металлов с различным тепловым расширением - наружный конус из материала с меньшим тепловым расширением, а внутренний с большим, при этом к усеченной вершине внешнего конуса прикреплена поперечная перегородка, в которой выполнено отверстие, для размещения усеченной вершины внутреннего конуса, при этом зазор между заглушенной усеченной заглушенной вершиной внутреннего конуса и краем отверстия поперечной перегородки может уменьшаться в пределах 1,5 мм при тепловом расширении внутреннего конуса, что обеспечивает поджим шариков катализатора.
Поскольку конусы выполнены из металлов с различным тепловым расширением - наружный конус из материала с меньшим тепловым расширением, а внутренний с большим, при этом к усеченной вершине внешнего конуса прикреплена поперечная перегородка, в которой выполнено отверстие, для размещения заглушенной усеченной вершины внутреннего конуса, при этом зазор между заглушенной усеченной вершиной внутреннего конуса и краем отверстия поперечной перегородки может уменьшаться в пределах 1,5 мм при тепловом расширении внутреннего конуса, что обеспечивает поджим шариков катализатора и уменьшает их подвижность, достигается эксплуатационная неподвижность шариков при любых температурах отработавших газов, повышается долговечность и эффективность нейтрализатора.
На графическом материале изображены конструктивные схемы каталитического нейтрализатора отработавших газов двигателей внутреннего сгорания с регулируемым объемом реактора, на фиг.1 представлен вариант конструкции нейтрализатора с выпускным патрубком, расположенным в торцевой поверхности корпуса нейтрализатора и на фиг.2 вариант конструкции нейтрализатора с выпускным патрубком, расположенным на боковой поверхности корпуса нейтрализатора (если выход отработавших газов спроектирован конструктивно сбоку корпуса).
Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателей внутреннего сгорания с регулируемым объемом реактора состоит из цилиндрического корпуса 1, реактора, образованного двумя концентрически расположенными перфорированными телами вращения в форме усеченных конусов 3 и 4, вложенных друг в друга и соосных с впускным патрубком 2, основание внутреннего конуса 4 вписано в окружность впускного патрубка 2 нейтрализатора. Усеченное основание конуса 3 прикреплено к торцевой стенке корпуса нейтрализатора, заглушенная усеченная вершина конуса 4 располагается внутри отверстия в поперечной перегородке 6 с зазором 8 в пределах до 1,5 мм. Конусы изготовлены из металлов имеющих различные тепловые расширения, конус 4 из стали с малым коэффициентом теплового расширения, например, из стали 12Х18Н10Т, а внутренний конус 4 - из стали с высоким коэффициентом теплового расширения, например, из стали Ст30. Реактор заполнен катализатором в виде шариков 5, имеющих в своей пористой структуре мелкодисперсную платину, шарики засыпаются в реактор и заменяются при необходимости через отверстие закрытое пробкой 9 в торце цилиндрического корпуса 1 со стороны впускного патрубка, выпускной патрубок 7 расположен в торцевой (фиг.1) или боковой (фиг.2) поверхности корпуса нейтрализатора (если выход отработавших газов конструктивно сбоку корпуса).
Нейтрализатор работает следующим образом.
Отработавшие газы двигателя поступают в нейтрализатор через впускной патрубок 2 и попадают полость нейтрализатора образованную внутренним конусом, затем они через боковую перфорированную поверхность внутреннего конуса 4, равномерно распределяются по длине реактора заполненного шариками 5. После прохождения через реактор отработавшие газы очищаются и через перфорированную боковую поверхность внешнего конуса 3 попадают в камеру, которая связана с выпускном патрубком 7 нейтрализатора. В процессе работы двигателя происходит нагревание реактора раскаленными отработавшими газами. Так как внешний конус 3 изготавливается из легированной стали с относительно низким коэффициентом теплового расширения, а внутренний конус 4 изготавливается из углеродистой стали с относительно высоким коэффициентом теплового расширения, то при нагревании внутренний конус 4 будет объемно расширяться существенно больше, чем внешний конус 3. При этом заглушенная усеченная вершина конуса 4 будет все больше выдвигаться за пределы перегородки 6 уменьшая тепловой зазор 8. Расширяющаяся коническая боковая поверхность конуса 4 будет вдвигаться в реактор, уменьшая его объем и сокращая зазоры между шариками 5 реактора.
Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус и реактор, заполненный катализатором в виде шариков, состоящий из двух концентрически расположенных перфорированных конусов, вложенных друг в друга и соосных с впускным патрубком, расположенным в торце цилиндрического корпуса, при этом перфорации конусов выполнены в виде щелей или овалов, основание внутреннего конуса вписано в окружность впускного патрубка, при этом усеченное основание внешнего конуса прикреплено к торцу корпуса нейтрализатора со стороны впускного патрубка, с расстоянием не менее 20 мм от основания внутреннего конуса, отличающийся тем, что конусы выполнены из металлов с различным тепловым расширением - наружный конус из материала с меньшим тепловым расширением, а внутренний с большим, при этом к усеченной вершине внешнего конуса прикреплена поперечная перегородка, в которой выполнено отверстие, для размещения заглушенной усеченной вершины внутреннего конуса, при этом зазор между заглушенной усеченной вершиной внутреннего конуса и краем отверстия поперечной перегородки может уменьшаться в пределах 1,5 мм при тепловом расширении внутреннего конуса, для поджима шариков катализатора и уменьшения их подвижности.
