DE2004909A1

DE2004909A1 - Therokatalytischer Neutrahsator fur Ab gase von Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2004909A1
Application number: DE19702004909
Authority: DE
Inventors: Sergei Sergeewitsch Konorew Michail Maximowitsch Swerdlowsk Filatow (Sowjetunion) M
Original assignee: INSTITUT GORNOGO DELA SWERDLOWSK (SOWJETUNION)
Current assignee: INSTITUT GORNOGO DELA SWERDLOWSK (SOWJETUNION)
Priority date: 1970-02-04
Filing date: 1970-02-04
Publication date: 1971-08-12

Description

THERMOKATALYTISCHER NEUTRALISATOR FÜR ABGASE VON VERBRENNUNGSMOTOREN Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbrennungs -motoren, genauer auf thermokatalytische Neutralisatoren.
Am vorteilhaftesten kann der Neutralisator nach der Erfindung fur Dieselmotoren verwendet werden.
Bekannt sind thermokatalytische Neuttalisatoren der Dieselmotoren,die eine zyklonartige Separationskammer enthalten, die oben mit dem Auspufftopf des Dieselmotors in Verbindung steht.Der untere Teil der Separationskammer steht mit dem unteren Teil der katalytischen Kammer in Verbindung,die ein ritter enthält, auf dem sich die Körnchen des Katalysators befinden,der die Oxydation des Kohlenoxydgases und anderer toxischer Komponenten fördera.Beim Strömen in dem Verbindungs -wq der Separationskammer und der katalytischen Kammer werden in die Abgase heiße Verbrennungsprodukte von einer Brennereinrichtung eingeführt,die eine Duse für den Flüssigkraftstoff enthält und mit einem Geblase in Ver -bindung steht ( siehe beispielsweise das englische Patent Nr. 1012076 von 1965 oder das französische Patent Nr.1382418 von 1969 ).Beim Durchtritt der Gase durch den Katalysator gehen dessen Körnchen in den Schwebezustand über,was den Oxydationsgrad des Kohlenoxydgases erhöht.
Es ist verstandlich,daz es zur Arbeit des oben erwähnten Neutralisators bekannten Typs erforderlich ist, daß der Druck der Luft,die der Brennereinrichtung zu -geführt wird,den maximalen Auspuffdruck des Dieselmotors übersteigt.Jedoch entsteht beim Einhalten dieser Beding1lng ein erhöhter Druck,der den Austritt der Abgase des Dieselmotors in die Atmosphäre verhindert.In den Zeit -punkten der Vermischung dieser Abgase mit den von der Brennereinrichtung kommenden VerbrennungsprodAi-ten erlischt die Einrichtung oft.Ein Teil der Leistung des Dieselmotors wird für die Uberwindung des Gegendruckes aufgewendet.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung der erwähnten Schwierigkeit.
Damit gehört zur Erfindung die Schaffung eines solchen thermokatalytischen Neutralisators der Abgase der Verbrennungsmotoren, in dem die Verbrennungs -produkte, die von der Brenner einrichtung kronen, mit den Abgasen des Verbrennungsmotors nicht vermisht werden.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines thermokatalytischen Neutralisators gelöst,dessen zyklonartige Separations -kammer oben mit dem Auspufftopf,unten aber mit dem unteren Teil der katalytischen Kammer in Verbindung steht,die mit der Atmosphäre verbunden ist.Zur Heizung der Abgase vor ihrem Eintritt in die katalytische Kammer ist eine Brennereinrichtung vorgesehen.ln dem Neutralisator ist erfindungsgemäß im Verbindungswege der Separationskammer und der katalytischen Kammer ein Wärmeaustauschapparat angeordnet,in dem der Wärmeaustausch zwischen den Verbrennungsprodukten, die von der Brennereinrichtung kommen, und den Abgasen des Motors mittels Warmeübergang durch die Wand erSolgt,während der Austrittskanal des Wärme -austauschapparates für die Verbrennungsprodukte in die Atmosphäre herausgeführt ist.Infolgedessen wird die Vermischung der Verbrennungsprodukte und der Abgase verhindert.
In der vorzugsweisen Ausführungsform des heutralisators röhrenformig wird erfindungsgemß der Wärmeaustauschapparat zweckmäßig # ausgeführt;die Röhren dieses Apparates werden quer zur Längsachse der Brennereinrichtung und langs einer Spirale angebracht,wghrend die erwahnte Längsachse tangential zur Peripherie der erwähnten Spirale angeordnet wird.
Hierbei wird der Strömungswiderstand des Wärmeaus -tauschapparates auf ein Minimum reduziert.
Zur teilweisen oder vollständigen Neutralisation des Kohlenoxydgases in den Verbrennungsprodukten,die von der Brennereinrichtung kommen und den Wärmeaustauschapparat verlassen,wird zweck'ßißer'.Veise im Austrittskanal dieses Apparates für die Verbrennungsprodukte eine zusätzliche katalytische Kammer montiert.
In nicht minder zweckmäßiger Weise wird in der zusätzlichen katalytischen Kammer ein Gitter vorgesehen, auf dem zweckmäßig die Körnchen des Katalysators gelagert werden,während das Gitter selbst hinter dem erwähnten Austrittskanal des Wärmeaustauschapparates angeordnet wird.
Hierbei wird zweckmäßigerweise zwischen dem Gitter und der erwähnten Austrittsöffaung eine gasleitende profilierte Scheibe montiert,bei der der zentrale und der periphere Teil am meisten über das Gitter vorspringen.Diese Scheibe dient zur Veränderung der Bewegungsrichtung des Stroms der Verbrennungsprodukte und gleichmäßigen Verteilung dieser Produkte längs dem Gitter.
Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung ausgerüsteten besteht darin,daß die Leistung des so Motors nicht minder als um O,5S ansteigt.
Nachstehend folgt eine eingehende Beschreibung der vorzugsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Neutralisators unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen; in den Zeichnungen zeigt: Fig.1 - Neutralisator gemäß der ErSindung,Längsschnitt; Fig.2 - Schnitt nach II - II in Fig. 1 Fig.3 - Schnitt nach III - III in Fig. 1.
Der thermokatalytische Neutralisator enthält eine zylindrische katalytische Hauptkammer 1 ( Fig. 1 ),die innerhalb und gleichachsig mit einem zylindrischen Gehäuse 2 des Neutralisators mit Hilfe eines Flansches 3 montiert ist,mit dem sich diese Kammer auf dem Gehäuse stützt.
Oben und unten ist die katalytische Kammer 1 durch Gitter 4 bzw. 5 verdeckt.Auf dem unteren Gitter 5 sind Körnchen eines Katalysators 6 angebracht,die Kugeln darstellen,deren Durchmesser 3 - 5mm betragt und die aus Manganerz ausgefukrt sind,das nach bekanntem Verfahren behandelt wurde wobei auf der Oberflache der Kugeln eine Schicht von Palladium oder Platin vorhanden ist. Zwischen der oberen ivatalysatorschicht und dem oberen Gitter 4 bleibt ein Spalt,der die Uberführung der Kugeln in den Schwebezustand erlaubt, wen durch den Katalysator die Abgase des Motors ( in der Zeichnung nicht abgebildet ) strözen,der mit dem Neutralisator ausgerüstet ist.
An einen Flansch 7 des unteren Teiles der katalytischen Hauptkammer 1 ist ein Warmeaustauschapparat 8 mit Hilfe eines Flansches 9 in seinem oberen Teil angeschlossen.
Der Wärmeaustauschapparat 8 enthalt oben und unten Röhreabretter Io bzw. 11,in denen Röhren 12 montiert sind, die entlang der Längsachse des Neutralisators und långs einer Spirale ( Fig.2 ) angeordnet sind.Quer zu den Röhren 12 und tangential zur Peripherie der erwähnten Spirale liegt die Längsachse einer Brennereinrichtung 13 ( Fig.1, 2 ),die in einem an das Gehäuse 2 des Neutrali -sators angeschweißten Stutzen 14 montiert ist. Das Austrittsende der Brennereinrichtung 13 befindet sich in einem Stutzen 15,der an das Gehäuse des Wärmeaustausch -apparates 8 angeschweißt ist.Bei dieser Anordnung der Brennereinrichtung und der Anordnung der Röhren des ärmeaustauschapparates längs einer Spirale ist der Strömungswiderstand des Viärmeaustauschapparates minimal.
Die Brennereinrichtung 13 enthalt eine sphärische Verbrennungskarnrßer 1Q,in die Düsen 17 für den Flüssig -kraftstoff und eine elektrische Zündvorrichtung 18 einge -führt sind. In einem zylindrischen Gehäuse 19 der Brenner -einrichtung ist ein Flammrohr 20 montiert,dessen Außen -durchmesser etwas geringer als der Innendurchmesser des Gehäuses 19 ist.Das Gehäuse 19 ist mit einem (aus den Zeichnungen nicht ersichtlichen) Gebläse verbunden,das Luft zum Flammrohr 20 und in den Ringspalt zwischen dem Gehäuse 19 und dem Flammrohr 20 unter Druck iördert.Am Eingang in das Flammrohr 20 ist ein Wirbler 21 ( Fig.1 ) montiert,wahrend in den Wänden des Flammrohres 20 ffnungen 22 zum Lufteinlaß in das Heizrohr vorgesehen sind.
Auf dem Wege des brennenden Gas - Luft - Gemisches im Flammrohr 20 ist ein Kegel 23 montiert,der als Brenn -stabilisator dient.Heiße Verbrennungsprodukte strömen aus der Brennereinrichtung 13 in den Wärmeaustauschapparat 8,wo sie sich in einem spiralformigen Kanal bewegen,der von den Röhren 12 des MWärmeaustauschapparates 8 gebildet ist.Hierbei erhitzen sich die Röhren 12.Die abgekühlten Verbrennungsprodukte strömen nach unten zum Austritts -stutzen 24,der im mittleren Teil des unteren Röhrenbrettes 11 liegt und als Zwischenkanal zum Ausstoßen dieser Produkte in die Atmosphäre dient.
Zum Einlassen der Abgase in den Neutralisator ist ein Einlagstutzen 25 ( Fig.1 und 3 ) vorgesehen,der tangential bezüglich der Innenfläche des zylindrischen Gehäuses 2 angeordnet ist.Zwischen der katalytischen Hauptkammer 1 und dem Wärmeaustauschapparat 8 einerseits und der Innenfläche des zylindrischen Gehäuse 2 des Neutralisators andererseits ist eine zyklonartige Ring - Separationskammer 26 vorhanden.Die in den Abgasen des Motors befindlichen glühenden Teilchen legen in der Separations -kammer einen spiralförmigen Weg zuruck,wobei sie a1inhiich in den unteren Teil des Neutralisators in Richtung auf den Wärmeaustauschapparat 8 zu sinken.Hierbei fallen die erwShAten Teilchen am Boden aus,wodurch die Arbeits -bedingungen des Katalysators 6 verbessert werden.
Danach ströinen die Abgase in die Röhren 12 des Wärmeaustauschapparates 8,wo sie durch Warme,die durch die Brennereinrichtung erzeugt wird,mittels Wärmeübergang durch die Wandle dieser Röhren erhitzt werden.Hierbei ist der unmittelbare Kontakt der Verbrcnnungsprodukte,die aus der Brennereinrichtung kommen,mit den Abgasen,die aus dem Motor kommen,ausgeschlossen.
in dem Warmeaustauscher werden die abgase bis auf eine Temperatur von 350 - 400°C erhitzt,die zur effektiven Neutralisation des Kohlenoxydgases in der katalytischen Hauptkammer 1 notwendig ist.
Aus der katalytischen Kammer 1 treten die unschädlich gemachten Gase in den Hohlraum eines Deckels 27 des Neutralisators aus und werden durch eine Auslaßöffnung 28 in diesem Deckel in die Atmosphäre entfernt.
Im Deckel 27 ist ein Stutzen 29 montiert,der durch eine oeffnung in zentralen Teil des oberen Gitters 4 der katalytischen Hauptkamner 1 durchgeführt ist.Dieser Stutzen dient zur Aufgabe des Katalysators in die Kammer 1.Der Stutzen 29 ist durch einen Stopfen 30 verschlossen.
Im unteren Teil des Neutralisators ist unter dem Wärmeaustauschapparat 8 eine zylindrische katalytische Zusatzkamlner 31 montiert.Der obere Teil 31a dieser Kammer stellt einen Teil des Bodens des Neutralisatorgehäuses 2 dar,wahrend der untere Teil 31 b abnehmbar ausgeführt ist und an den oberen Teil ansteckbar ist.Das Hauptteil des unteren Teiles 31 b ist ein Gitter 32,auf dessen zentralem Teil eine gasleitende profilierte Scheibe 33 montiert ist, bei der der zentrale Teil 33 a und der periphere Teil 33 b am meisten über das Gitter vortreten.Die Scheibe 33 ist unter dem Austrittsstutzen 24 des Wärmeaustauschapparates 8 angeordnet.Auf den Gitter 72 sind um die Scheibe 33 herum Körnchen des Katalysators 6 gestreut,die analog den Körnchen des Katalysators ausgeftihrt sind,der in der katalytischen Hauptkammer 1 eingebracht ist.
Die Scheibe 33 dient zur Veranderung der Bewegung -richtung der Verbreiiriungsprodukte,die aus dem Wärmeaus -tauschapparat kommen, und zur gleichmäßigen Verteilung dieser Produkte langs dem Gitter 32.Als Folge davon treten die Verbrennungsprodukte in den Katalysator 6 mit relativ geringer Geschwindigkeit ein,werden neutralisiert und verlassen den Neutralisator durch die oeffnungen in dem Gitter 32.
Als I3eutralisator kann begreiflicherweise auch ein anderes Material mit den erforderlichen Eigenschatoen angewendet werden.

Claims

PATENTANSPRCHE:

'7 Thermokatalytischer Neutralisator furAbgase von Verbrennungsmotoren, der eine zyklonartige Separationskammer, die oben mit dem Auspufftopf und unten mit dem unteren Teil der katalytischen Kammer in Verbindung steht,die mit der Atmosphäre verbunden ist, sowie eine Brennerein -richtung zur Heizung der Abgase des Verbrennungsmotors vor ihrem Eintrittin die katalytische Kammer enthält, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in dem Verbindungsweg der Separationskammer (26) und der katalytischen Kammer (1) ein Wärmeaustauschapparat (8) angeordnet is+,in dem der Wärmeaustausch zwischen den Verbrennungsprodukten,die von der Brennereinrichtung (13) kommen,und den Abgasen des Verbrennungsmotors mittels Wärmeübergang durch die Wand erfolt,während der Austrittskanal (24) des Wärmeaustauschapparates für die von der Brennere inri chtung (13) kommenden Verbrennungsprodukte mit der Atmosphäre verbunden ist.
2. Neutralisator nach AnRpruchid a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t,daß der Wärmeaustauschapparat (8) röhrenförmig ausgebildet ist;die Rohren (12) dieses Apparates liegen quer zur Längsachse der Brennerein -richtung (3) und langs einer Spirale,während die erwähnte Längsachse tangential bezuglich der Peripherie der erwähnten Spirale liegt.
3. Neutralisator nach Ansprüchen 1 und 2,d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in dem Austrittskanal des Wärmeaustauschapparates für die von der Brennerein -richtung (13) kommenden Verbrennungsprodukte eine zusätzliche katalytische Kammer (31) montiert ist.
4. Neutralisator nach anspruch 3,d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die zusatzliche katalytische Kammer (31) ein Gitter (32) enthält,auf dem Körnchen des Katalysators (6) liegen und das unter dem Austrittskanal (24) des Wärmeaustauschapparates (8) angeordnet ist, während zwischen dem Gitter (32) und dem erwähnten Austrittskanal (24) eine gasleitende profilierte Scheibe (33) montiert ist,bei der der zentrale Teil (33á) und der periphere Teil (33b) am meisten über das Gitter (32) vortreten.

L e e r s e i t e