CN112302765B - 带尾气余热回收的多级式净化三元催化装置整机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带尾气余热回收的多级式净化三元催化装置整机，包括多个三元催化器单元以及发电装置，多个三元催化器单元之间依次串接在一起；三元催化器单元包括外罩、催化转轴、三组氧化叶片组、两个第一带轮及两个隔热密封垫；催化转轴转动设于外罩内；三组氧化叶片组自上而下等间隔设于催化转轴上，每组氧化叶片组均包括三个沿周向均匀布置的螺旋叶片，每个螺旋叶片的两个表面均涂覆有催化氧化涂层；两个隔热密封垫设于外罩内，并分别套设于催化转轴的两端；两个第一带轮分别套设于催化转轴的两端；本发明使得尾气即可充分催化氧化处理，又可实现能源的回收，更经济环保，多级净化和回收，效果更好。
Description
技术领域
本发明涉及一种带尾气余热回收的多级式净化三元催化装置整机。
背景技术
三元催化器是汽车尾气排放系统中最为重要的机外净化装置，现有的汽车用三元催化器仅对汽车发动机产生的尾气进行催化氧化处理，没有对尾气能量进行回收，高温尾气中携带有大量能量而被排入大气中散失，造成资源浪费。
发明内容
本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种带尾气余热回收的多级式净化三元催化装置整机。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
一种带尾气余热回收的多级式净化三元催化装置整机，包括多个三元催化器单元以及发电装置，所述多个三元催化器单元之间依次串接在一起，所述发电装置与其中一个所述三元催化器单元传动连接。
本发明进一步地，每个所述三元催化器单元均包括外罩、催化转轴、三组氧化叶片组、两个第一带轮以及两个隔热密封垫；
所述外罩的上端设有进气口，所述外罩的下端设有出气口；所述催化转轴转动设于所述外罩内；所述三组氧化叶片组自上而下等间隔设于所述催化转轴上，每组所述氧化叶片组均包括三个沿周向均匀布置的螺旋叶片，每个所述螺旋叶片的两个表面均涂覆有催化氧化涂层；所述两个隔热密封垫设于所述外罩内，并分别套设于所述催化转轴的两端；所述两个第一带轮分别套设于所述催化转轴的两端；其中，相邻所述三元催化器单元之间分别通过一个第一钢带连接。
本发明进一步地，所述三元催化器单元的数量为奇数，其中，位于偶数位置的所述三元催化器单元倒置放置。
本发明进一步地，所述螺旋叶片是由形状记忆合金制成，且所述螺旋叶片的一端设有固定突出部，所述螺旋叶片的另一端设有滑动突出部，所述催化转轴对应每个所述螺旋叶片均开设有叶片固定孔和螺旋滑动槽，所述固定突出部套接于所述叶片固定孔内，所述滑动突出部嵌设于所述螺旋滑动槽内，其中，所述螺旋叶片具有一常温下的收缩状态以及一受热下的伸展变形状态。
本发明进一步地，所述三组氧化叶片组之间的螺旋叶片的相变温度自上而下逐渐减小。
本发明进一步地，所述三组氧化叶片组之间的催化氧化涂层的工作温度自上而下逐渐减小。
本发明进一步地，所述发电装置包括连接板、发电机、第二带轮和第二钢带，所述连接板的一端固定在所述外罩上，所述发电机固定在所述连接板的另一端，所述第二带轮套接在所述发电机的转轴上，所述第二钢带绕接在所述第二带轮和所述第一带轮上。
本发明的有益效果为：本发明通过将催化氧化涂层设置在三组氧化叶片组的各个螺旋叶片上，从而实现对尾气进行催化氧化处理的同时进行尾气能量的回收，使得尾气即可充分催化氧化处理，又可实现能源的回收，更经济环保。
本发明实现多级催化氧化尾气以及多级回收尾气能量，提高尾气净化的效果和尾气能量回收率，大大减少尾气对环境的污染。
附图说明
图1是本发明的立体图；
图2是本发明另一视角的立体图；
图3是本发明的三元催化器单元与发电装置配合的立体图；
图4是本发明的三元催化器单元与发电装置配合的另一视角的立体图；
图5是本发明的三元催化器单元与发电装置配合的部分结构的立体图；
图6是本发明的螺旋叶片的立体图；
图7是本发明的催化转轴的立体图；
附图标记说明：a1、三元催化器单元；a2、发电装置；1、外罩；11、进气口；12、出气口；2、催化转轴；21、叶片固定孔；22、螺旋滑动槽；3、氧化叶片组；31、螺旋叶片；311、固定突出部；312、滑动突出部；41、连接板；42、发电机；43、第二带轮；44、第二钢带；5、第一带轮；6、隔热密封垫；7、第一钢带。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。
如图1至图7所示，本实施例所述的一种带尾气余热回收的多级式净化三元催化装置整机，包括多个三元催化器单元a1以及发电装置a2，所述多个三元催化器单元a1之间依次串接在一起，所述发电装置a2与其中一个所述三元催化器单元a1传动连接。
实际使用时，发动机产生的尾气依次经由各个三元催化器单元a1 多级催化氧化处理，使得尾气充分催化氧化处理，提高尾气的净化效果，减少尾气对环境的污染，同时利用尾气余热经由三元催化器单元a1间接驱动发电装置a2工作，然后发电装置a2间接将尾气能量转化为电能存储起来，从而实现尾气净化和尾气能量回收同步进行，避免资源浪费。
基于上述实施例的基础上，进一步地，每个所述三元催化器单元a1均包括外罩1、催化转轴2、三组氧化叶片组3、两个第一带轮5以及两个隔热密封垫6；
所述外罩1的上端设有进气口11，所述外罩1的下端设有出气口12；所述催化转轴2转动设于所述外罩1内；所述三组氧化叶片组3自上而下等间隔设于所述催化转轴2上，每组所述氧化叶片组3均包括三个沿周向均匀布置的螺旋叶片31，每个所述螺旋叶片31的两个表面均涂覆有催化氧化涂层；所述两个隔热密封垫6设于所述外罩1内，并分别套设于所述催化转轴2的两端；所述两个第一带轮5分别套设于所述催化转轴2的两端；其中，相邻所述三元催化器单元a1之间分别通过一个第一钢带7连接，具体而言，位于偶数位置的三元催化器单元a1有两个相邻的位于奇数位置的三元催化器单元a1，装配时，该偶数位置的三元催化器单元a1的催化转轴两端上套接的第一带轮5分别各自对应通过第一钢带7与一个相邻的三元催化器单元a1的催化转轴2同一端的第一带轮5连接，如此以便各个催化转轴2保持转速相等。
本实施例的工作方式是：汽车发动机产生的尾气经由外罩1的进气口11输入外罩1内，此时高温尾气在气压下从外罩1的上端流向外罩1的下端，并推动三组氧化叶片组3内的各个螺旋叶片31旋转，三组氧化叶片组3带动催化转轴2转动，催化转轴2驱动发电装置a2工作，并将催化转轴2转动的能量转化为电能存储，即将尾气的热能间接转化电能，从而实现尾气能量的回收，同时各个螺旋叶片31两面上的催化氧化涂层与尾气接触，且各个螺旋叶片31的旋转对尾气起到搅动作用以及三组氧化叶片组3能够延长尾气通过外罩1的路径，使得尾气与催化氧化涂层充分接触，催化氧化涂层对尾气进行催化氧化处理，净化尾气，减少尾气排放后对环境的污染，经过能量回收以及净化处理后的尾气从外罩1的出气口12排出。
本实施例通过将催化氧化涂层设置在三组氧化叶片组3的各个螺旋叶片31上，从而实现对尾气进行催化氧化处理的同时进行尾气能量的回收，使得尾气即可充分催化氧化处理，又可实现能源的回收，更经济环保。
基于上述实施例的基础上，进一步地，所述三元催化器单元a1的数量为奇数，其中，位于偶数位置的所述三元催化器单元a1倒置放置。通过上述结构设置，能够在装配各个三元催化器单元a1之间串接时，无需使用外界连接管，即在装配时，位于奇数位置的三元催化器单元a1的进气口与位于偶数位置的三元催化器单元a1的出气口直接套接，位于偶数位置的三元催化器单元a1的进气口与位于奇数位置的三元催化器单元a1的出气口直接套接，以此类推，将各个三元催化器单元a1串接在一起，整体体积更小，也利于尾气能量的充分回收，避免尾气在各个三元催化器单元a1的传输过程中能量部分散失。
基于上述实施例的基础上，进一步地，所述螺旋叶片31是由形状记忆合金制成，且所述螺旋叶片31的一端设有固定突出部311，所述螺旋叶片31的另一端设有滑动突出部312，所述催化转轴2对应每个所述螺旋叶片31均开设有叶片固定孔21和螺旋滑动槽22，所述固定突出部311套接于所述叶片固定孔21内，所述滑动突出部312嵌设于所述螺旋滑动槽22内，其中，所述螺旋叶片31具有一常温下的收缩状态以及一受热下的伸展变形状态。
具体而言，在汽车发动机冷机启动时，排出的尾气温度较低，各个螺旋叶片31处于收缩状态，此时各组上的螺旋叶片31重叠率最大，尾气从外罩1内通过的路径最长，此时螺旋叶片31的螺旋升角较小，尾气通过各个螺旋叶片31驱动催化转轴2转动的转速也较低，此时尾气通量较低，排气背压较大，有利于发动机冷机启动状态下以及各个螺旋叶片31迅速升温；随着发动机暖机完成，排出的尾气温度升高，各个螺旋叶片31被加热靠近至其相变温度，其逐渐发生变形伸展，以便与大量高温尾气充分接触，此时各个螺旋叶片31的滑动突出部312各自对应沿着螺旋滑动槽22移动，以适应螺旋叶片31形变，使得螺旋叶片31沿着预定轨迹形变，此时螺旋叶片31的螺旋升角变大，尾气通量变大，催化转轴2在尾气驱动下转速升高，从而适应发动机高速运转产生的大量高温尾气的催化工况，如此通过螺旋叶片31受热产生形变，使得三元催化器单元a1在冷态时低通量、在热态时高通量的工作特性，有效减少发动机在暖机过程中低温段排放高浓度尾气，进一步减少汽车尾气污染，从而可根据发动机工况进行尾气通量进行调节。
基于上述实施例的基础上，进一步地，所述三组氧化叶片组3之间的螺旋叶片31的相变温度自上而下逐渐减小。由于尾气从进气口11至出气口12排出，温度逐渐降低，从而在外罩1内形成不同温度区域，使得三组氧化叶片组3分布在不同温度区域，如此通过设置三组氧化叶片组3的相变温度自上而下逐渐降低，以便三组氧化叶片组3的变形量能够保持一致，从而利于尾气驱动所有螺旋叶片31旋转。
基于上述实施例的基础上，进一步地，所述三组氧化叶片组3之间的催化氧化涂层的工作温度自上而下逐渐减小。如此设置，以适应外罩1内不同温度区域，利于催化氧化涂层充分催化氧化处理尾气，尾气净化效果更好。
基于上述实施例的基础上，进一步地，所述发电装置a2包括连接板41、发电机42、第二带轮43和第二钢带44，所述连接板41的一端固定在所述外罩1上，所述发电机42固定在所述连接板41的另一端，所述第二带轮43套接在所述发电机42的转轴上，所述第二钢带44绕接在所述第二带轮43和所述第一带轮5上。
实际使用时，尾气通过螺旋叶片31驱动催化转轴2转动，催化转轴2经由第一带轮5、第二带轮43、第二钢带44传动而驱动发电机42的转轴转动，然后发电机42将机械能转化为电能存储，实现尾气净化的同时进行尾气能量的回收，避免资源浪费。
以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。
Claims (4)
1.一种带尾气余热回收的多级式净化三元催化装置整机，其特征在于：包括多个三元催化器单元(a1)以及发电装置(a2)，所述多个三元催化器单元(a1)之间依次串接在一起，所述发电装置(a2)与其中一个所述三元催化器单元(a1)传动连接；
每个所述三元催化器单元(a1)均包括外罩(1)、催化转轴(2)、三组氧化叶片组(3)、两个第一带轮(5)以及两个隔热密封垫(6)；
所述外罩(1)的上端设有进气口(11)，所述外罩(1)的下端设有出气口(12)；所述催化转轴(2)转动设于所述外罩(1)内；所述三组氧化叶片组(3)自上而下等间隔设于所述催化转轴(2)上，每组所述氧化叶片组(3)均包括三个沿周向均匀布置的螺旋叶片(31)，每个所述螺旋叶片(31)的两个表面均涂覆有催化氧化涂层；所述两个隔热密封垫(6)设于所述外罩(1)内，并分别套设于所述催化转轴(2)的两端；所述两个第一带轮(5)分别套设于所述催化转轴(2)的两端；其中，相邻所述三元催化器单元(a1)之间分别通过一个第一钢带(7)连接；
所述三元催化器单元(a1)的数量为奇数，其中，位于偶数位置的所述三元催化器单元(a1)倒置放置；
所述螺旋叶片(31)是由形状记忆合金制成，且所述螺旋叶片(31)的一端设有固定突出部(311)，所述螺旋叶片(31)的另一端设有滑动突出部(312)，所述催化转轴(2)对应每个所述螺旋叶片(31)均开设有叶片固定孔(21)和螺旋滑动槽(22)，所述固定突出部(311)套接于所述叶片固定孔(21)内，所述滑动突出部(312)嵌设于所述螺旋滑动槽(22)内，其中，所述螺旋叶片(31)具有一常温下的收缩状态以及一受热下的伸展变形状态。
2.根据权利要求1所述的带尾气余热回收的多级式净化三元催化装置整机，其特征在于：所述三组氧化叶片组(3)之间的螺旋叶片(31)的相变温度自上而下逐渐减小。
3.根据权利要求1所述的带尾气余热回收的多级式净化三元催化装置整机，其特征在于：所述三组氧化叶片组(3)之间的催化氧化涂层的工作温度自上而下逐渐减小。
4.根据权利要求1所述的带尾气余热回收的多级式净化三元催化装置整机，其特征在于：所述发电装置(a2)包括连接板(41)、发电机(42)、第二带轮(43)和第二钢带(44)，所述连接板(41)的一端固定在所述外罩(1)上，所述发电机(42)固定在所述连接板(41)的另一端，所述第二带轮(43)套接在所述发电机(42)的转轴上，所述第二钢带(44)绕接在所述第二带轮(43)和所述第一带轮(5)上。
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