Устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ БЕТЬАРУСЬ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(737 Патентообладатель Могилевский технологический институт (ВТ)(57) 1. Устройство для очистки отработавших га- В дтдддцддрд зов двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус с впускным и выпускным патрубками, полый испаритель, перфорированный в своей верхней части и размещенный соосно с зазором внутри корпуса между патрубками, емкость с жидкостью, сообщенную с испарителем, теплообменник и сменный фильтрующий элемент, отличающееся тем, что теплообменник расположен в зазоре между корпусом и испарителем и подключен к последнему, а корпус установлен внутри емко зти, концентрично относительно ее. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплообменник выполнен в виде змеевика с со открытым верхним концом, расположенным у Ь- входа выпускного патрубка. 4 3. Устройство по 11.1, отличающееся тем, что Р сменный фильтрующий элемент расположен в выпускном патрубке.Изобретение относится к области машиностроения, в частности, двигателестроения. а именно, к устройствам для очистки отработавших газов двигателя внутреннею сгорания.Известно устройство для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания,содержащее корпус, входной и выходной патрубки. впускную и выпускную камеры,оси которых параллельны между собой. реактор, установленный между камерами. заполненный гранулами катализатора и выполненный в виде змеевика, теплообменник, размещенный в выпускной камере,подключенный к реактору и выполненный в виде змеевика, при этом реактор установлен наклонно под острыми углами по отношению к продольным горизонтальным осям камер и через теплообменник подключен к системе обогрева кабины водителя, а реактор и теплообменник заполнены охлаждающей жидкостью.Однако в этом известном устройстве имеет место невысокая эффективность отшстки отработавших газов по той причине, что внутри устройства отсутствует парообразование и осаждение сажи при смешивании газов с паром.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемому изобретению является устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус с впускным и выпускным патрубками, полый испаритель, перфорированный в своей верхней части и размещенный соосно с зазором внутри корпуса между патрубками, емкость, заполненную жидкостью и соединенную с испарителем, теплообменник и сменный фильтрующий элемент 1 1.Эффективность очистки этого устройства повышается за счет наличия парообразовании и смешения газов с водяным паром.Вместе с тем и в этом устройстве имеет место невысокая степень очистки газов из-за неразвитых поверхностей нагрева и неинтенсивного по этой причине парообразовании.Кроме того, теплообменник не участвует в процессе парообразовании.Кроме того, через сменный фильтрующий элемент не проходит весь поток отработавших газов.Техническая задача изобретения - повышение эффективности очистки отработавших газов.Поставленная задача положительно решается тем, что в устройстве для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания,содержащем корпус с впускным и выпускным патрубками, полый испаритель, перфорированный в своей верхней части и размещенный соосно с зазором внутри корпуса между пат 10рубками, емкость с жидкостью, сообщенную с испарителем, теплообменник и сменный фильтрующий элемент, согласно изобретению, теплообменник расположен в зазоре между корпусом и испарителем и подключен к последнему, а корпус установлен внутри емкости, концентрично относительно нее.Кроме того, сменный фильтрующий мент расположен в выпускном патрубке.Расположение теплообменника в кольцевом зазоре между корпусом и испарителем и подключение теплообменника к испарителю и установка корпуса внутри емкости концентрично ОТНОСИТСЛЬНО НЕС П 03 ВОЛЯКП 3 НаЧИТПЬН 0 УВЕличить поверхность нагрева, интенсифицировать процесс парообразовании за счет эффективного теплообмена и тем самым повысить эффективность очистки.Если теплообменник расположен не в кольцевом зазоре между корпусом и испарителем,а, например, установлен под испарителем, и не подключен к последнему, то в этом сшучае теплообменник работает менее эффективно,т.к. скорость движения и температура газов под испарителем ниже, при этом теплообменник не участвует в процессе парообразовании. По этой причине эффективность устройства снижается.Если корпус установлен не внутри емкости и неконцентрично, то в этом случае корпус И емкость не являются поверхностью нагрева и не участвуют в процессе парообразовании, что в конечном итоге, снижает эффективность очистки газов.Выполнение теплообменника в виде змеевика с открытым верхним концом, расположенным у входа выпускного патрубка, позволяет вводить водяной пар непосредственно в поток отработавших газов и тем самым повысить стеПНЬ ОЧИСТКИ.Если теплообменник выполнен не в виде змеевика, а, например, в виде рубашки, то в этом случае поверхность нагрева (теплообмена) будет меньше, что снизит эффективность очистки.Если верхний конец не открытый, а. например, закрытый, то в этом случае водяной пар не будет смешиваться с потоком газов и эффективность очистки упадет.Если-верхний конец змеевика открыт, но расположен не у входа выпускного патрубка,а, например, ниже, то в этом случае ухудшится смещение пара с потоком газов и эффективность очистки снизится.Расположение сменного фильтрующего эле ЭПС 60 мента в выпускном патрубке позволяет про 5 ВТ 1178 С 1 впускать через фильтр весь поток газов, что повышает эффективность очистки.Если фильтр расположен не в выпускном патрубке. а, например, на боковых стенках корпуса. то в этом случае через фильтр будет проходить только часть газов, что приведет к снижению эффективности очистки.Только соблюдение всех отличительных признаков позволяет максимально интенсифицировать процесс парообразования, эффективно смешивать пар с газами, пропускать весь поток газов через фильтрующий элемент, что, в целом, приводит к повышению эффективности работы устройства.На чертеже показана принципиально-конструктивная схема устройства для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания.Устройство содержит цилиндрический корпус 1 со вставками в виде усеченных конусов,соосные впускной 2 и выпускной 3 патрубки,полый испаритель 4, размещенный соосно с зазором внутри корпуса между патрубками и имеющий в нижней части конический дефлектор, а в верхней части перфорированный усеченный конус, емкость 5, конструктивно совмешенную с корпусом 1 и соединенную с испарителем 4 при помощи соединительной трубки 6, теплообменник 7, выполненный в виде змеевика и установленный с зазором между корпусом 1 и испарителем 4. Теплообменник 7 подключен нижним концом к испарителю 4, а верхний открытый конец его отогнут и введен в поток выхлопных газов.Испаритель 4 и теплообменник-змеевик 7 крепятся внутри корпуса при помощи дистанционных шпилек 8. Емкость 5, испаритель 4 и теплообменник 7 заполнены жидкостью, соединены между собой по принципу сообщающихся сосудов и образуют единую теплообменную систему. Емкость 5 имеет в верхней части кран холодной воды 9 и в нижней частн кран слива воды 10. Впускной патрубок 2 входит на некоторое расстояние внутрь корпуса, т.о. образовано пространство для сбора конденсата, имеющее кран слива конденсата 11.В выпускном патрубке 3 установлен стакан со сменным фильтрующим элементом 12, выполненным из пористого волокнистого материала.Впускньпи патрубком 2 устройство подключено к выхлопному колглекттору двигателя внутреннего сгорания, а вьшустснъш патрубком 3 - к выхлопной трубе автомобиля (на чертеже не показано).Таким образом, образована достаточно компактная и простая конструкция устройства для очистки выхлопных газов, имеющая высокую эффективность работы.Устройство для очистки выхлопных газов раБотает следующим образом.ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ ДВИГЭТСЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОрания образующиеся отработавшие газы по впускному патрубку 2 поступают в корпус 1,отбрасываются на периферию коническим дефлектором полого испарителя 4, проходят по щелям между емкостью 5, теплообменникомзмеевиком 7 и испарителем 4, а также между витками змеевика, интенсивно нагревают жидкость в испарителе и змеевике до температуры кипения, а также подогревают ее в емкости 5,перемешиваются в верхней части корпуса с получаемым паром, очищаются от сажи и некоторых дРУГИх вредных примесей и через фильтрующий элемент 12, в котором осаждаются сконденсировавшие на себе пар примеси,выбрасываются очищенные в атмосферу. Благодаря развитой поверхности теплообмена выхлопные газы интенсивно охлаждаются,скорость их движения снижается и, следовательно, происходит дополнительное уменьшение уровня шума и токсичности выхлопных газов.Холодная жидкость поступает в устройство через кран 9, подогревается в емкости 5, горячая поступает через соединительную трубку 6 в испаритель 4 и далее в теплообменник 7, в которых она доводится до температуры кипения и интенсивно испаряется. Получаемый пар выходит через перфорированную верхнюю часть полого испарителя 4 и через открытый верхний конец змеевика 7 и перемешивается с выхлопными газами. При этом пары жидкости активно адсорбируют вредные примеси выхлопных газов, находящиеся в различных агрегатных состояниях и являющиеся Центрами конденсации паров. Происходит образование конденсата и достаточно крупных конгломератов. Далее капли конденсата с примесями и механические включения несгоревших углеводородов осаждаются фильтрующим элементом 12.При этом некоторое количество конденсатастекает вниз корпуса в область, образованную впускным патрубком 2 и нижним усеченным конусом корпуса 1, из которой сливается через кран 11. Несконденсировавшийся пар выбрасывается вместе с поТОКОМ 0 ЧИЩенных выхлопных газов в атмосферу.Жидкость из системы смкость-испаритсль- В целом данная конструкция выгодно отштатеплообменник сливается в случае необходи- ется высокой поверхностью нагрева и коьшактно мости через кран 10. сгыо, а, спецоватотпдно, и эффсктивноспаъо работы.Заказ 1429 Тираж 20 экз. Государственное патентное ведомство Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скориньт, 66.