CN2821170Y

CN2821170Y - 柴油发动机排气再生过滤净化消声装置

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Publication number: CN2821170Y
Application number: CN 200520045446
Authority: CN
Inventors: 吴雄良
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2015-09-29

Abstract

本实用新型柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其特点是，包括筒形外壳、设在外壳内的蜂窝状加热器、微粒捕集过滤器、以及混合氧化消声器；筒形外壳的两端分别设有与筒形外壳的内腔贯通的排气进气管和排气出气管；蜂窝状加热器包括外壳和在外壳内设置的石英球体形成蜂窝状构成；微粒捕集过滤器由蜂窝状陶瓷滤芯以及在蜂窝孔的末端设置的石英棒构成；混合氧化消声器由固定在筒形外壳后段内部中央的消声管构成，消声管的两端设有封堵头，其管壁上均布通孔。利用红外线材料石英其及蜂窝状结构，吸收废气热量产生高能量红外线对废气流加热升温，使微粒着火燃烧和氧化，自动及时清除捕集过滤器中沉积的微粒。可有效净化废气中的有害的排放污染物。

Description

柴油发动机排气再生过滤净化消声装置

技术领域

本实用新型涉及柴油发动机废气自动循环再生的装置，尤其涉及柴油发动机排气再生过滤净化消声装置。

背景技术

迄今为止，国际上目前应用最多的柴油机排气后处理技术是采用堇青石为主要原料的微粒捕集过滤器，这种微粒排集过滤器的壁面是多孔陶瓷，相邻的两个通道中，一个通道的出口侧被堵位，而另一通道的进口侧被堵住。这就迫使排气由入口开的的通道进入，穿过多孔陶瓷壁面进入相邻的出口开通道，而微粒就被过滤在通道壁口上。这种微粒捕集过滤器对碳烟的过滤效率较高。但微粒捕集过滤器只能把微粒从柴油机的排气中过滤出来沉积在孔道壁内，它自身并不能清除微粒，随着孔道内积聚的微粒不断增加，如不及时清除，就不可避免地造成排气背压增加，影响柴油机的换气充量，功率下急剧下降，燃油消耗增大，燃烧恶化，排放污染更为严重。

因此，必须及时清除微粒捕集器中的微粒，以使能继续工作，除去微粒捕集器中积存的微粒称为再生。世界各国现有采用的微粒捕集再生方法主要有如下两种：

1、如日本专利JP特许号9-280035公开的发明名称为内燃机排气净化装置所公开的利用排气热量净化废气的方法及装置，其结构如图1所示。包括壳体11和在壳体内设置的中空的石英球12以及在进气端设置的部分石英棒13构成。该专利技术虽有一定的净化效果，但由于其采用直径小于3mm以内、壁厚仅0.3mm的中空石英球技术方案，因为薄壁而导致红外线发射能量低、弱、热容量小装置筒内加热温度受排气温度的变化而波动很大，由于是中空状且又薄壁，当气泡受高温热膨胀和排气强脉动波的冲击而破壁碎裂，导至由强度脆弱的中空石英球体密集填充的整体蜂窝状结构遭到破坏无法克服中空球单体脆弱结构的根本性缺陷。

2、采用断续加热再生的方法，即微粒捕集器每工作一段时间后，采用电加热、微波加热或者燃烧器加热，消除微粒的方法。如图2所示是采用电加热再生的办法，其结构是，由蜂窝状陶瓷滤芯21以及在该蜂窝状陶瓷滤芯的蜂窝孔的末端设置的电热丝22构成。众所周知，微粒氧化的要素是高温、富氧和氧化时间。例如在氧浓度为5％以上，排气温度＞650℃以上时，微粒的氧化也需经历2min/分钟，而柴油机的排气温度特性一般在小于500℃，而车用柴油机大多在中小负荷条件下正常运行其排温一般仅在400℃以下，排气流速也很高，因而在现实条件下不采取技术创新难以烧掉微粒，如提高发动机排气温度往往又会造成燃油经济性和排放污染进一步的恶化。

而在实际使用加热再生方式时，需要一整套复杂的控制系统，同时还需要消耗额外的能量，如电能或多种燃料，使得操作复杂成本很高。再则如何控制再生温度也是一个难题，加热温度过低微粒不起燃，如温度过高会增加微粒捕集器的热应力，而产生载体破裂电阻丝损坏，甚至造成微粒捕集器烧溶等。因而再生成功率和再生效果，均不能满足简单方便、高耐久性、高可靠性的市场要求。十几年来，人们希望通过技术改进创新开发一种能在柴油机正常运行中实现简单可靠、自动循环连续再生的微粒捕集过滤净化装置。

发明内容

本实用新型是为了克服现有技术中存在的缺陷而提供的一种柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，该柴油发动机排气再生过滤净化消声装置可使柴油机排出废气的热量，利用红外线材料石英其及蜂窝状结构，吸收废气热量产生高能量红外线对废气流加热升温，使微粒着火燃烧和氧化，自动及时清除捕集过滤器中沉积的微粒。可有效净化废气中的有害的排放污染物。

为解决上述任务，本实用新型采用的解决方案是：柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其特点是，包括顺序连通的蜂窝状加热器、微粒捕集过滤器、以及混合氧化消声器；所述的蜂窝状加热器包括外壳和在外壳内设置的形成蜂窝状的石英球或石英棒或石英球和石英棒的组合体，所述的石英球为实芯球；所述的微粒捕集过滤器包括外壳、设置在外壳内的蜂窝状陶瓷滤芯以及在该蜂窝状陶瓷滤芯的蜂窝孔的末端设置的石英棒；还包括一设有排气进气管和排气出气管的筒形外壳，所述的微粒捕集过滤器设在该筒形外壳内；所述的混合氧化消声器由设置在该筒形外壳的后段内部中央的消声管构成，所述的消声管的两端设有封堵头，其管壁上均布通孔。

上述柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其中，所述的蜂窝状加热器包括由环形外壁、在该环形外壁的两端开口处设置的隔离板所形成的壳体，在该壳体内设置蜂窝状石英球体。

上述柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其中，所述的蜂窝状加热器包括由环形外壁形成的壳体，以及在该壳体内设置的排列成蜂窝状石英棒构成。

上述柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其中，所述的蜂窝状加热器包括由环形外壁和在该环形外壁的后端开口处设有隔离板形成的壳体，以及在该壳体内设置的排列成蜂窝状的石英棒和石英球构成；所述的石英棒成蜂窝状排列在所述石英球的前端。

上述柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其中，所述的蜂窝状加热器包括由环形外壁和在该环形外壁的后端开口处设有隔离板形成的壳体，以及在该壳体内设置的石英棒和石英球构成；所述的石英棒成蜂窝状排列在所述石英球的中间。

上述柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其中，所述的蜂窝状加热器包括由环形外壁和在该环形外壁的后端开口处设有隔离板形成的壳体，以及在该壳体内设置的石英棒和石英球构成；所述的石英棒成蜂窝状排列在所述石英球的周围。

上述柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其中，所述的隔离板由一层耐高温金属网和一层耐高温多孔板叠合构成。

上述柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其中，所述的隔离板由一层耐高温金属网和一层耐高温多孔板叠合构成；其中，所述的一层耐高温多孔板设置在内层，所述耐高温金属网设置在外层。

上述柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其中，所述的蜂窝状加热器设置在所述筒形外壳内部，位于微粒捕集过滤器前端。

上述柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其中，所述的蜂窝状加热器，其壳体两端设有进气管和出气管，所述的出气管与筒形外壳的进气管连通。

本实用新型装置由于采用了以上的技术方案，利用石英球或石英棒或石英球和石英棒的组合构成的形成蜂窝状结构的加热器吸收柴油机排气热量并产生高能量红外线光谱波、通过热传导和辐射对流经蜂窝状结构石英体的废气流均匀加热升温，致使到达650℃甚至800℃的着火温度充分燃烧。高温火焰传播进入到微粒捕集过滤器内将沉积在孔道壁内的微粒可燃物迅速燃烧清除，实现自动再生。同时利用废气对红外线能量的吸收升温分解氧化气体成份，使燃烧和氧化反应更充分，从而将其转变为无害气体，减少污染物成份。

附图说明

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。

图1是现有技术内燃机排气净化装置的结构示意图。

图2是现有技术微粒捕集过滤器结构示意图。

图4是本实用新型柴油发动机排气再生过滤净化消声装置中蜂窝状加热器的结构实施例之一的结构示意图。

图5是本实用新型柴油发动机排气再生过滤净化消声装置中蜂窝状加热器的结构实施例之二的结构示意图。

图6是本实用新型柴油发动机排气再生过滤净化消声装置中蜂窝状加热器的结构实施例之三的结构示意图。

图7是本实用新型柴油发动机排气再生过滤净化消声装置中蜂窝状加热器的结构实施例之四的结构示意图。

图8是图3是本实用新型柴油发动机排气再生过滤净化消声装置的气流运行示意图。

具体实施方式

请参阅图3。本实用新型柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，包括筒形外壳31、固定设在筒形外壳内的蜂窝状加热器32、微粒捕集过滤器33、以及混合氧化消声34。筒形外壳31的两端分别设有与筒形外壳的内腔贯通的排气进气管311和排气出气管312。蜂窝状加热器32包括外壳321和在外壳内填充的形成蜂窝状的石英球体322构成，具体是由环形外壁321和在该环形外壁的两端开口处设置的隔离板323、324所形成的壳体，和在壳体内设置的蜂窝状石英球体322构成。所述的隔离板323和324分别由一层耐高温金属网3231、3241和一层耐高温多孔板3232、3242叠合构成；其中，所述的一层耐高温多孔板3232和3243分别对称设置在内层，紧贴环形外壁的两端开口处；所述耐高温金属网3231、3241分别对称紧贴设置在耐高温多孔板3232和3242的外层。微粒捕集过滤器33由蜂窝状陶瓷滤芯331以及在该蜂窝状陶瓷滤芯的蜂窝孔的末端设置的石英棒332构成，所述的微粒捕集过滤器的蜂窝状陶瓷滤芯331的各蜂窝孔的连接壁上设有壁流孔333；各蜂窝孔进口端形成一隔一封堵334和开口335，所述的石英棒332设在进口端开口的蜂窝孔的末端。混合氧化消声器34由通过固定分隔板345固定在筒形外壳后段内部中央的消声管341构成，所述的消声管的两端设有封堵头342、343，其管壁上均布通孔344。

本实用新型利用石英体和石英体组合构成的蜂窝状结构加热器吸收柴油机排气热量并产生高能量红外线光谱波、通过热传导和辐射对流经蜂窝状结构石英体的废气流均匀加热升温，致使到达＞650℃的火温度充分烧烧。高温火焰传播进入到微粒捕集过滤器内将沉积在孔道壁内的微粒可燃物迅速清除实现自动再生。同时利用废气对红外线能量的吸收升温分解氧化气体成份，使燃烧和氧化反应更充分，从而将其转变为无害气体，减少污染物成份。

如图3所示，本实用新型柴油发动机排气再生过滤净化消声装置中，所述的蜂窝状加热器包括由环形外壁321、在该环形外壁的两端开口处设置的隔离板323、324所形成的壳体，在该壳体内设置蜂窝状石英球体322。

如图4所示，本实用新型柴油发动机排气再生过滤净化消声装置中，所述的蜂窝状加热器包括由环形外壁41形成的壳体，以及在该壳体内设置的排列成蜂窝状石英棒42构成。

如图5所示，本实用新型柴油发动机排气再生过滤净化消声装置中，所述的蜂窝状加热器包括由环形外壁和在该环形外壁51的后端开口处设有隔离板52形成的壳体，以及在该壳体内设置的排列成蜂窝状的石英棒53和石英球54构成；所述的石英棒成蜂窝状排列在所述石英球的前端。所述的隔离板由一层耐高温金属网521和一层耐高温多孔板522叠合构成；其中，所述的一层耐高温多孔板设在内侧，置紧靠石英球，所述耐高温金属网设置在耐高温多孔板外层。

如图6所示，本实用新型柴油发动机排气再生过滤净化消声装置中，所述的蜂窝状加热器包括由环形外壁61和在该环形外壁的前、后端开口处设有隔离板62、63形成的壳体，以及在该壳体内设置的石英棒64和石英球65构成；所述的石英棒成蜂窝状排列在所述石英球的中间。所述的两隔离板分别由一层耐高温金属网621和一层耐高温多孔板622、以及一层耐高温金属网631和一层耐高温多孔板632叠合构成；其中，所述的一层耐高温多孔板设置在内侧，紧靠石英球，所述耐高温金属网设置在耐高温多孔板外层。

如图7所示，本实用新型柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其中，所述的蜂窝状加热器包括由环形外壁71和在该环形外壁的前、后端开口处设有隔离板72、73形成的壳体，以及在该壳体内设置的石英棒74和石英球75构成；所述的石英棒成蜂窝状排列在所述石英球的周围。所述的两隔离板分别由一层耐高温金属网721和一层耐高温多孔板722、以及一层耐高温金属网731和一层耐高温多孔板732叠合构成；其中，所述的一层耐高温多孔板设置在内侧，紧靠石英球，所述耐高温金属网设置在耐高温多孔板外层。

本实用新型柴油发动机排气再生过滤净化消声装置中所述的蜂窝状陶瓷滤芯采用二氧化硅和三氧化二铝混合材料构成，其中二氧化硅的含硅量为95％～99.9％。

本实用新型柴油发动机排气再生过滤净化消声装置中所述的蜂窝状加热器中的石英球为实芯的球形或其他形状，以球形为最佳实施例，最佳尺寸为2～5mm。

本实用新型柴油发动机排气再生过滤净化消声装置中所述的蜂窝状加热器中的石英球和微粒捕集过滤器石英棒由石英材料构成，其含硅量为95％～99.9％。

请参阅图8。本实用新型柴油发动机排气再生过滤净化消声装置原理是以热反应器方式和催化剂技术为基础的优化结合。工作时利用红外线催化材料Sio2二氧化硅和Al2O3三氧化二铝吸收废气热能产生高能量红外线光谱波通过气流在本装置特殊设计的路径，经热传导、辐射均匀地对氧分子加热，引发气流各种成份的吸收升温分解、活化进行氧化反应，除对高温燃烧微粒使捕集过滤器自动在机循环再生的同时，也可使废气发生催化氧化反应，从而将其转变为无害气体，综合净化的效果显著，净化率可达90％以上。

本实用新型柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，所述的蜂窝状加热器位于微粒捕集过滤器前端，其可与微粒捕集过滤器和消声管同设置在一个筒形外壳内部，也可与微粒捕集过滤器和消声管分别设置在各自的外壳之内，由管道连接。

本实用新型柴油发动机排气再生过滤净化消声装置结构简单、使用方便、长效净化效果好，使用寿命长，不需要维护也不会引起高背压、不会产生饱和，可根据柴油机排量和排放值经匹配设计后净化指标，满足现行的新排放标准和将来严格的排放标准及其限值要求。

Claims

1、柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其特征在于，包括顺序连通的蜂窝状加热器、微粒捕集过滤器、以及混合氧化消声器；所述的蜂窝状加热器包括外壳和在外壳内设置的形成蜂窝状的石英球或石英棒或石英球和石英棒的组合体，所述的石英球为实芯球；所述的微粒捕集过滤器包括外壳、设置在外壳内的蜂窝状陶瓷滤芯以及在该蜂窝状陶瓷滤芯的蜂窝孔的末端设置的石英棒；还包括一设有排气进气管和排气出气管的筒形外壳，所述的微粒捕集过滤器设在该筒形外壳内；所述的混合氧化消声器由设置在该筒形外壳的后段内部中央的消声管构成，所述的消声管的两端设有封堵头，其管壁上均布通孔。

2、根据权利要求1所述的柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其特征在于，所述的蜂窝状加热器包括由环形外壁、在该环形外壁的两端开口处设置的隔离板所形成的壳体，在该壳体内设置蜂窝状石英球体。

3、根据权利要求1所述的柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其特征在于，所述的蜂窝状加热器包括由环形外壁形成的壳体，以及在该壳体内设置的排列成蜂窝状石英棒构成。

4、根据权利要求1所述的柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其特征在于，所述的蜂窝状加热器包括由环形外壁和在该环形外壁的后端开口处设有隔离板形成的壳体，以及在该壳体内设置的排列成蜂窝状的石英棒和石英球构成；所述的石英棒成蜂窝状排列在所述石英球的前端。

5、根据权利要求1所述的柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其特征在于，所述的蜂窝状加热器包括由环形外壁和在该环形外壁的后端开口处设有隔离板形成的壳体，以及在该壳体内设置的石英棒和石英球构成；所述的石英棒成蜂窝状排列在所述石英球的中间。

6、根据权利要求1所述的柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其特征在于，所述的蜂窝状加热器包括由环形外壁和在该环形外壁的后端开口处设有隔离板形成的壳体，以及在该壳体内设置的石英棒和石英球构成；所述的石英棒成蜂窝状排列在所述石英球的周围。

7、根据权利要求2、4、5或6所述的柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其特征在于，所述的隔离板由一层耐高温金属网和一层耐高温多孔板叠合构成。

8、根据权利要求2、4、5或6所述的柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其特征在于，所述的隔离板由一层耐高温金属网和一层耐高温多孔板叠合构成；其中，所述的一层耐高温多孔板设置在内层，所述耐高温金属网设置在外层。

9、根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其特征在于，所述的蜂窝状加热器设置在所述筒形外壳内部，位于微粒捕集过滤器前端。

10、根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的柴油发动机排气再生过滤净化消声装置，其特征在于，所述的蜂窝状加热器，其壳体两端设有进气管和出气管，所述的出气管与筒形外壳的进气管连通。