CN107035463B - 一种可以利用余热进行催化反应的车用消音器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可以利用余热进行催化反应的消音器。本发明主要针对发动机及类似内燃机产生大量废弃高温尾气进行处理。该装置包括消音器和螺旋换热器，消音器设有前、后共振腔，螺旋换热器为管壁上开设有若干小孔的空芯螺旋管，管内填装有催化剂。本发明既可以降低尾气排放噪音，同时可以利用尾气余热进行催化裂解反应。本发明将消音器和催化裂解结构整合到一起，空间利用高，满足汽车领域车身结构紧凑的要求；而且有利于汽车底盘空间安排，不用对车的底盘做改动。该装置应用到汽车将起到节能同时降低排放和噪音的功能。

Description

一种可以利用余热进行催化反应的车用消音器
技术领域
本发明涉及汽车能源利用技术领域，特别是涉及一种可以利用余热进行催化反应的消音器。
背景技术
发动机及类似内燃机产生大量废弃高温尾气，如果直接排入大气是不利的。一方面高温尾气是噪音源，另一方面热量流失使得能源利用效率下降。一般对这两种问题都是单独考虑。噪音通过设计消音器可以进行降噪。回收热量可以通过换热管进行余热回收，但是一般体积庞大，空间利用率不高。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种利用余热进行催化反应的车用消音器，用于消除噪音，同时利用废气余热进行催化裂解反应。
本发明所采用的技术方案是：一种利用余热进行催化反应的车用消音器，包括消音器和螺旋换热器；其中：
所述消音器包括壳体、排气入口、前共振腔、后共振腔和排气出口；所述壳体为圆柱形或椭圆柱空腔，分为前、中、后三个空腔，其前腔端为前共振腔，其后腔端为后共振腔；所述排气进口设在前共振腔端面，用于穿过前排气管；前排气管通过前共振腔、中腔接后共振腔；所述排气出口设在后共振腔端面，用于穿过后排气管；后排气管通过后共振腔、中腔接前共振腔；所述前、后排气管从空芯螺旋管内部空腔穿过，前、后排气管在中腔内的管壁上开设有若干小孔，以提供管内气体流动通道；
所述螺旋换热器设在所述壳体中腔，为传热性好的空心管绕制成的空芯螺旋管，其一端连接物料进口管，另一端和裂解气出口管相连；所述空芯螺旋管空腔内装填有微小颗粒状催化剂；
所述消音器前共振腔还开设有裂解气出口管，该出口管穿过前共振腔与中腔内的空芯螺旋管的一端相连；所述消音器后共振腔开设有物料进口管，该进口管穿过后共振腔和空芯螺旋管的另一端相连；所述裂解气出口管、空心螺旋管、物料进口管构成一条连通的管道；
工作中，汽车排出尾气，通过本消音器排气进口管，一部分进入后共振腔，一部分通过进口管上的气孔进入消音器中腔；尾气进入消音器中腔和空芯螺旋管进行热交换进行降温后通过排气出口管位于中腔的气孔进入排气出口管；进入排气出口管的气体一部分进入到消音器前共振腔实现进一步消音，一部分通过出口管流出消音器进入发动机排气管；需要裂解的物料从物料进口管进入，经空芯螺旋管内部填充的催化剂的催化裂解，吸热后变成气体，从空芯螺旋管释出，最后从裂解气出口管流出。
进一步的，所述螺旋管换热器材料采用热导性好的材料比如铜、不锈钢。
进一步的，所述物料进口管和裂解气出口管可以同螺旋管制作成一体，也可以通过焊接连接。同时由于螺旋管的绕制方式不同，可以将物料进口管和裂解气出口管设计在同侧，也可以异侧；螺旋管可以采用单螺旋结构或者多螺旋管结构。
进一步的，所述消音器外壳体可以设计成圆形或者椭圆形。
进一步的，所述进口管和出口管设在壳体的同一端。
进一步的，所述裂解气出口管、空心螺旋管的管体、物料进口管为整体制造而成。
本发明装置既可以解决噪音，同时可以利用废气余热进行催化裂解反应。该装置将消音器和催化裂解结构整合到一起，空间利用高，同时不用对车的底盘做改动。
附图说明
图1为催化裂解消音器结构简图；
本结构由如下部件构成：1-排气进口管，2-前共振腔，3-螺旋管换热器，4-后共振腔，5-物料进口管，6-排气出口管，7-消音器中腔，8-裂解气出口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
下面结合附图1对本发明进一步说明。本发明为一种可以利用余热进行催化反应的消音器。高温气体通过排气进口1进入，有部分气体进入后共振腔4进行消音，其余气体通过排气进口管上的消音器气孔进入消音器中腔7，然后尾气与螺旋管换热器3进行热交换，螺旋管内装催化剂可以将余热利用，然后尾气通过排气出口管6上的消音器气孔进入排气出口管6，排气出口管连接了前共振腔2，部分气体进入前共振腔进行再次消音，最终从排气出口6排出。而对于待催化裂解的燃料通过物料进口5进入催化管内，最终从裂解气出口8进入发动机进气管进行燃烧。消音器壳体用1mm厚的不锈钢制作成直径150mm，长度650mm的圆柱腔体。同时按照图1所示用不锈钢板焊接到壳体中形成前中后腔。消音器中腔长度550mm。螺旋管换热器3、裂解气出口8、物料进口管5采用直径30mm的铜管绕制成一体，可以减少焊接缺陷，螺旋部分直径140mm，长度500mm。螺旋管和消音器部件采用焊接工艺完成，对于换热螺旋管热应力不会影响其使用寿命。
由于螺旋管换热效率高，装填甲醇裂解催化剂后，对甲醇的裂解效率可以达到1毫升甲醇产生1.6升裂解气的效果，基本达到了甲醇裂解产生裂解气的理论值。同时由于在原消音器基础上通过螺旋管吸热将尾气温度降低，气流速度下降，尾气的噪音降低。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用余热进行催化反应的车用消音器，其特征在于，包括消音器和螺旋换热器；
所述消音器包括壳体、排气入口、前共振腔、后共振腔和排气出口；所述壳体为圆柱形或椭圆柱空腔，分为前、中、后三个空腔，其前腔端为前共振腔，其后腔端为后共振腔；所述排气入口设在前共振腔端面，用于穿过前排气管；前排气管通过前共振腔、中腔接后共振腔；所述排气出口设在后共振腔端面，用于穿过后排气管；后排气管通过后共振腔、中腔接前共振腔；所述前排气管、所述后排气管从空芯螺旋管内部空腔穿过，前、后排气管在中腔内的管壁上开设有若干小孔，以提供管内气体流动通道；
所述螺旋换热器设在所述壳体的中腔，为传热性好的空心管绕制成的空芯螺旋管，其一端连接物料进口管，另一端和裂解气出口管相连；所述空芯螺旋管空腔内装填有微小颗粒状催化剂；
所述前共振腔还开设有裂解气出口管，该裂解气出口管穿过前共振腔与中腔内的空芯螺旋管的一端相连；所述后共振腔开设有物料进口管，该物料进口管穿过后共振腔和空芯螺旋管的另一端相连；所述裂解气出口管、空芯螺旋管、物料进口管构成一条连通的管道；
物料进口管和裂解气出口管同螺旋管制作成一体，或者通过焊接连接；同时由于螺旋管的绕制方式不同，能够将物料进口管和裂解气出口管设计在同侧，或者在异侧；螺旋管能够采用单螺旋结构或者多螺旋管结构；
所述车用消音器工作中，汽车排出尾气，通过本消音器前排气管，一部分进入后共振腔消音，一部分通过前排气管上的气孔进入消音器中腔消音；尾气进入消音器中腔和空芯螺旋管进行热交换进行降温后，通过后排气管位于中腔的气孔进入后排气管；进入后排气管的气体一部分进入到消音器前共振腔实现进一步消音，一部分通过后排气管流出消音器进入发动机排气管；需要裂解的物料从物料进口管进入，经空芯螺旋管内部填充的催化剂的催化裂解，吸热后变成气体，从空芯螺旋管释出，最后从裂解气出口管流出。
2.如根据权利要求1所述车用消音器，其特征在于，螺旋换热器材料采用热导性好的材料，该材料包括铜、不锈钢。
3.如根据权利要求1所述车用消音器，其特征在于，凡是吸热裂解反应的催化剂颗粒均放入空芯螺旋管中。
4.如根据权利要求1所述车用消音器，其特征在于，所述物料进口管和裂解气出口管设在壳体的同一端。
5.如根据权利要求1所述车用消音器，其特征在于，所述裂解气出口管、空芯螺旋管的管体、物料进口管为整体制造而成。
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