FI80504B - Anordning foer vaetskeneutralisering av avgaser fraon en foerbraenningsmotor. - Google Patents

Description

1 80504

Polttomoottorin pakokaasujen nesteneutralointilaite Tämä keksintö koskee moottorinrakennustekniikkaa ja erityisesti polttomoottorin pakokaasujen nesteneutraloin-5 tilaitetta.

Keksintöä voidaan käyttää parhaiten hyödyksi sellaisten puristussytytyksisten polttomoottoreiden pakokaasujen puhdistamiseksi, joita käytetään omalla käyttövoimalla liikkuvissa laitteissa ja koneissa alueilla, joissa 10 ilmankierto ja ilmanvaihto ovat rajoitetut, esim. kaivoksissa, louhoksissa, varastoissa, suljetuissa tuotantotiloissa yms.

Pakokaasujen puhdistuksen tehostamisen ongelmasta on tullut nykyisin tärkeä kansainvälisesti katsoen, koska 15 yhä enemmän käytetään omalla dieselkäyttövoimalla kulkevia koneita alueilla, joissa ilmanvaihto on rajoitettu, varsinkin kaivoksissa ja louhoksissa. Maanalaisen kaivostoiminnan parannettu tehokkuus riippuu suuresti omalla dieselkäyttövoimalla kulkevien koneiden laajamittaisesta 20 käyttöönotosta, joiden koneiden hyviä ominaisuuksia ovat omavaraisuus, ohjattavuus ja suuri tehokkuus. Tällaisten koneiden eräs suuri haitta on kuitenkin vaara ilman saastumisesta kaivoksessa pakokaasujen myrkyllisten aineosien takia. Siksi on käytännössä mahdotonta lisätä dieselvoi-25 maila kulkevien koneiden käyttöä ratkaisematta kysymystä, kuinka pakokaasujen myrkyllisyys voitaisiin pienentää.

Tämän ongelman ratkaisuyritykset ovat johtaneet kuplintatyyppisten nesteneutralointilaitteiden kehittämiseen (ks. SU-keksijäntodistus 587 265). Nesteneutraloin-30 tilaite käsittää yleensä kotelon, joka on täytetty määrätylle tasolle vedellä ja jossa on reiällinen tuloputki upotettuna veteen ja kytkettynä polttomoottorin pakoput-keen, ja poistoputki, joka on sijoitettu veden pinnan yläpuolelle ja joka on tarkoitettu päästämään ulos pakokaasut 35 kotelosta ympäröivään ilmaan.

2 80504

Koska pakokaasut nousevat tässä neutralointilait-teessa kuplina reiällisestä tuloputkesta vesikerroksen läpi, tulevat pakokaasuissa olevat, liukenevat ja kostuvat kaasumaiset, nestemäiset ja kiinteät, myrkylliset ai-5 neet sidotuiksi ja kaasut itse tulevat jäähdytetyiksi. Mutta kuplintatyyppiset nesteneutralointilaitteet eivät käytännöllisesti katsoen pidätä liukenemattomia aineosia, kuten typpioksidia NO ja hiilimonoksidia CO, eikä huonosti kostuvia aineita, esim. myrkyllisiä aineosia, kuten syö-10 pää synnyttävää bens(a)pyreeniä, sisältävää nokea, vaikka juuri nämä aineet ovat kaikkein myrkyllisimpiä aineosia pakokaasuissa.

Kannattaa mainita tässä yhteydessä, että mitkään nesteneutralointilaitteet, eivät edes uusimmat mallit, 15 pidätä sellaisia kaasumaisia, liukenemattomia aineosia kuten NO:ta ja CO:ta, kun vettä käytetään neutralointi-nesteenä. Mitä tulee sellaisiin aineisiin kuin nokeen ja bens(a)pyreeniin, nesteneutralointilaitteet voivat pidättää ne tehokkaasti.

20 Nesteneutralointilaitteen tunnetussa mallissa vettä kulkeutuu asteittain mukana poistuvien pakokaasujen kanssa höyrynä tai pieninä pisaroina ympäröivään ilmaan sitä enemmän mitä kauemmin polttomoottori toimii. Kun veden pinta neutralointilaitteen kotelossa laskee ja vesi saas-25 tuu enemmän, huononee pakokaasujen puhdistusteho selvästi .

Kuplintatyyppisten nesteneutralointilaitteiden rakenteen jatkettu parantaminen (ks. esim. Salzgitter-yhtiön valmistaman nesteneutralointilaitteen rakennetta julkai-30 susta "Polttomoottoreiden myrkyllisyys ja keinoja sen vähentämiseksi", CMEA-asiantuntijoiden menettelyjä; Moskovassa pidetyn symposiumin osanottajien raportti, julkaisija "NAUKA", venäjänkielinen, v. 1966, sivut 235-236; kuvio 7), jota harrastettiin erityisesti -50 ja -70-lukujen 35 välisenä aikana, koski erityisesti ongelmaa kuinka lisätä 3 80504 vettä työastiaan neutralointilaitteen kotelossa (sen poistumisen korvaamiseksi) vara-astista sekä nesteneutraloin-tilaitteilla varustettujen koneiden toiminta- ja huolto-olosuhteiden parantamista.

5 Kuplintatyyppinen, tunnettu neutralointi laite, jon ka Salzgitter-yhtiö valmistaa, sisältää myös poistoputkel-la varustetun kotelon, mutta työastian lisäksi, jossa pakokaasut puhdistetaan antamalla niiden kuplia neutraloin-tinestekerroksen läpi, tämä kotelo sisältää myös apuasti-10 an, jossa on vastaava lisäputki ja laskuhana neutraloin-tinesteen tason säätämiseksi käsin työastiassa tason laskiessa käytössä. On ilmeistä, että tämä rakenne on ratkaissut tietyssä määrin ongelman kuinka säilyttää pakokaasujen puhdistuksen tehokkuus moottorin toiminnan aikana. 15 Mutta pakokaasujen puhdistusaste, joka saavutetaan tämän rakenteen omaavalla nesteneutralointilaitteella tällaisten eniten myrkyllisten ja syöpää synnyttävien aineosien kanssa kuin noen (hiilimustan) ja bens(a)pyreenin osalta, on hyvin alhainen, enintään 10-30 %. Lisäksi tämä tunnettu 20 rakenne on suhteellisen monimutkainen, raskas ja tilaa vievä; sen huoltaminen on työlästä, sen aerodynaaminen vastus on verraten suuri ja se menettää paljon neutraloin-tinestettä poistumisen kautta.

Eräs parhaita ja pisimmälle kehitettyjä tunnetuis-25 ta nesteneutralointilaitteista (ks. US-patentti 3 967 941) käsittää kaksi koteloa, jotka on asennettu peräkkäin pakokaasujen virtaussuunnassa ja jotka täytetään neutralointinesteellä ja jotka ovat yhteydessä kaasujohdon kautta kehitetyn lämmönvaihtopinnan kanssa. Pienemmässä, 30 yläjuoksun puoleisessa kotelossa suoritetaan pakokaasujen ylikyllästys neutralointinesteen (veden) höyryllä ja pienillä pisaroilla. Kun pakokaasut etenevät ensimmäisestä kotelosta toiseen, ne Jäähtyvät yhdistävässä kaasujohdos-sa, ja tämän jäähtymisen myötä tapahtuu noen koagulointi 35 (ts. nokihiukkaset tarttuvat yhteen ja niiden koko kasvaa) 4 80504 sekä vesihöyryn lauhtumista, jolloin nokihiukkaset toimivat lauhtumisen keskipisteinä. Lauhtumisprosessin seurauksena vesihöyryä tiivistyy useimmille nokihiukkasille muodostaen pieniä vesipisaroita. Pakokaasujen toisionestepuh-5 distuksen tapahtuessa toisessa kotelossa ja niiden kulkiessa myöhemmin erittäin tehokkaan, polyuretaanivaahdolla täytetyn mekaanisen suodattimen läpi, tulevat pienet vesipisarat olennaisesti täydellisesti erotetuiksi pako-kaasuvirrasta, mikä merkitsee, että noki tulee tehokkaasti 10 pidätetyksi.

Mutta nesteneutralointilaitteen edellä kuvatulla rakenteella on vakavia haittoja, jotka johtuvat sen suhteellisen suuresta painosta ja koosta, suuresta aerodynaamisesta vastuksesta, monimutkaisesta rakenteesta ja kal-15 liista huollosta, johon sisältyy ennen muuta pakko vaihtaa päivittäin suodattava polyuretaanivaahto, joka pidättää valtaosan nokihiukkasista.

Mainitut tekijät huonontavat sitä taloudellista tulosta, joka saavutetaan käyttämällä tätä tunnettua 20 neutralointilaitetta, varsinkin dieselvoimalla kulkevissa koneissa, jotka työskentelevät maanalaisessa ympäristössä.

Lisäksi tunnetaan nesteneutralointilaite (ks. SU-keksijäntodistus 706 552), joka tunnetaan suhteellisen 25 yksinkertaisesta rakenteesta, helpommasta huollosta ja riittävän tehokkaasta pakokaasujen puhdistuksesta noesta, ja jonka toiminta perustuu pakokaasujen ja neutralointi-nesteen dynaamiselle vuorovaikutukselle.

Tämä tunnettu neutralointilaite käsittää kotelon, 30 joka on täytetty neutralointinesteellä ja joka on yhteydessä pakokaasujohdon kanssa, joka sisältää suuttimen sijoitettuna neutralointinesteen pinnan alle ja sisältäen konvergoivan osan, kavennuksen ja diffusöörin sijoitettuina peräkkäin pakokaasujen virtaussuunnassa. Suuttimen ka-35 vennuksen alueella on ainakin yksi johto neutralointi- 5 80504 nesteen syöttämiseksi pakokaasuvirtaan ja tämä johto on yhteydessä kotelon sisätilan kanssa. Tässä nesteneutra-lointilaitteessa on suodatin, joka pidättää pakokaasujen kiinteät ja nestemäiset aineosat ja joka on asennettu 5 suuttimesta alajuoksun puolelle pakokaasujen tielle. Suodatin on upotettu neutralointinesteeseen ja siinä on huokoinen, rakeinen tai muunlainen suodatusväliaine.

Diffuusöörin pään pinta on umpinainen ja sen sivu-seinät ovat reiälliset etäisyyden "1” päässä pään umpinai-10 sesta pinnasta. Moottorin käydessä pakokaasut tulevat neutralointilaitteen kavennukseen, jossa pakokaasuvirta imee sisään neutralointinestettä. Koska pakokaasujen nopeus on verraten suuri suhteessa neutralointinesteeseen, tulee tämä tehokkaasti sumutetuksi ja höyrystetyksi ja 15 nokihiukkasten ja pienten nestepisaroiden välinen vuorovaikutus on luonteeltaan iskun tapainen. Kun höyryn ja kaasun seos myöhemmin jäähtyy neutralointinestekerrokses-sa, tiivistyy nesteen höyryjä nokihiukkasille muodostaen pieniä pisaroita, jotka jäävät tehokkaasti suodattimeen 20 ennen kuin pakokaasut poistuvat ympäröivään ilmaan.

Mutta viimeksi kuvatulle nesteneutralointilaitteel-le on tunnusomaista suuri aerodynaaminen vastus, koska tulo- ja poistojohdoissa yleensä esiintyvää paineen alenemista pahentavat painehäviöt, jotka johtuvat pakokaasu-25 jen ja neutralointinesteen seoksen kulkemisesta diffusöö-rin sivuseinän reikien kautta ja kuplimisesta nestemassan läpi, ja myöskin häviöt huokoisen tai kuituisen suodattimen kohdalla.

Lisäksi tälle tunnetulle neutralointilaitteelle on 30 tunnusomaista suhteellisen suuri nopeus, jolla liuos kulkee pois, koska siinä suodatinta lukuunottamatta ei ole mitään välinettä, joka voisi tehostaa nestehöyryjen tiivistymistä ja tehostaa pienten pisaroiden eroamista. Huokoinen tai kuituinen suodatin ei ole tehokkain keino puh-35 distaa pakokaasuvirtaa noesta ja muista kiinteistä hiuk- 6 80504 kasista tai erottaa pieniä nestepisaroita, mutta se on verraten kallis ja se vaatii paljon työtä joko sen pesemiseksi ja kunnostamiseksi tai sen vaihtamiseksi uuteen.

Neutralointilaitteen rakenteen kaikkien osien si-5 jainti yhdessä kotelossa voisi olla haitta joissakin tapauksissa, kuten tietyissä kompakteissa, maanalaisissa koneissa, joiden käytettävissä oleviin tiloihin se ei mahtuisi suurentamatta näitä koneita ja tekemättä niitä monimutkaisemmiksi. Tällöin voi olla käytännöllisempää asentaa 10 nesteneutralointilaitteen yksittäisiä osia eri käytettävissä oleviin kohtiin eikä samaan koteloon, riippuen maanalaisen koneen rakenteesta.

Neutralointilaitteen mittoja koskevat tiukat vaatimukset estävät suurten nopeuksien saavuttamisen pakokaa-15 sujen puhdistuksessa ja pienten pisaroiden erotuksessa.

Esillä olevan keksinnön eräänä tavoitteena on kehittää polttomoottoreiden pakokaasujen nesteneutralointi-laite, jossa suodattimen rakenteen pitäisi saada aikaan polttomoottorin pakokaasujen puhdistuksen ja pisaroiden 20 erotuksen tehostuksen, nesteneutralointilaitteen kokonais-mittojen ja painon ollessa pienemmät, sen toiminnan ja huollon yksinkertaisemmat ja neutralointilaitteen sijoituksen ajoneuvoon ollessa helpompi.

Tähän tavoitteeseen päästään polttomoottorin pako-25 kaasujen nesteneutralointilaitteella, joka käsittää kotelon, joka on tarkoitettu täytettäväksi neutralointiliuok-sella ja joka on yhteydessä pakokaasujohdon kanssa, jossa on suutin, jossa on konvergoiva osa, kavennus ja diffusöö-ri sijoitettuina peräkkäin pakokaasujen tielle, ja suodat-30 timen kiinteiden ja nestemäisten aineosien keräämiseksi pakokaasuista, joka suodatin on sijoitettu alajuoksun puolelle suuttimesta pakokaasujen tielle ja neutralointi-liuoksen pinnan yläpuolelle, jolloin suuttimessa on ainakin yksi putki ja tähän liittyvä johto neutralointiliuok-35 sen syöttämiseksi pakokaasuvirtaan, joka putki on yhtey- 7 80504 dessä kotelon sisätilaan, jolle keksinnön mukaisesti on tunnusomaista, että putki neutralointiliuoksen syöttämiseksi on sijoitettu suuttimen konvergoivan osan alueelle, ja suodatin on sykloni, jonka ensimmäinen, puhdistettujen 5 pakokaasujen poistamiseen tarkoitettu putki on yhteydessä ulkoilmaan ja jonka toinen kerättyjen kiinteiden ja nestemäisten aineosasten poistamiseen tarkoitettu putki on yhteydessä kotelon sisätilaan sen pohjaosassa, joka on tehty upokkaan muotoiseksi.

10 Tässä kuvattava polttomoottorin pakokaasujen neste- neutralointi laitteen rakenne saa aikaan pakokaasujen kiinteiden ja nestemäisten aineiden tehokkaamman poiston, rakenteen paremmat aerodynaamiset ominaisuudet paikallisten vastusten pienennettyjen arvojen johdosta, mikä sisäl-15 tää nestemassan läpi tapahtuvan pakokaasujen kuplinnan eliminoimisen, joka kuplina "puhtaassa" muodossaan aiheuttaa suurimman osan neutralointilaitteen aerodynaamisesta vastuksesta, ja myös pienten pisaroiden tehokkaamman pidätyksen, pienemmät mitat ja pienemmän painon, helpomman 20 toiminnan ja huollon ja helpomman sijoittamisen itsestään liikkuvaan ajoneuvoon.

Polttomoottorin pakokaasujen tehokkaampi puhdistus saavutetaan nesteneutralointilaitteen parannetun rakenteen ansiosta, varsinkin koska on parannettu pakokaasuvir-25 ran nopeutta suuttimen konvergoinnin kohdalla, määrittämällä vastapainoarvo ja neutralointinesteen ja pakokaasujen sumutus ja sekoitus sekä myös tehostetun lämmön ja massan vaihdon ansiosta.

Käyttämällä suodatinta syklonin muodossa vaikuttaa 30 myös pakokaasujen puhdistusta tehostavasti varmistamalla kiinteiden ja nestemäisten aineiden täydellisempi pidätys verrattuna huokoisiin, rakeisiin ja muihin tunnettuihin suodattimiin.

Keksinnön mukaisen nesteneutralointi laitteen raken-35 teen avulla on mahdollista sijoittaa suutin ja syk- 8 80504

Ioni neutralointilaitteen kotelon ulkopuolelle, mikä pi-lentää nokihiukkasten ja neutralointinesteen ja sen höyryjen välisen vuorovaikutuksen aikaa ja laajentaa sen pinta-alaa, mikä tehostaa nokihiukkasten koagulointiproses-5 siä, höyryjen tiivistymistä niiden päälle ja näin muodostuvien pienten pisaroiden kokojen myöhempää kasvua, mikä myös osaltaan tehostaa syklonin suorittamaa näiden hiukkasten ja pienten pisaroiden pidätystä.

Poistamalla jatkuvasti sykloniin jääneet nestemäi-10 set ja kiinteät aineet ylläpidetään syklonin jatkuvasti tehokas suoritus sen koko kestoaikana.

Keksinnön mukaisen neutralointilaitteen rakenteella on pienempi tilavuus ja paino, pienet mitat ja se soveltuu asennettavaksi käytännöllisesti katsoen mihin ta-15 hansa ajoneuvoon.

Vaihdettavien suodatuspanosten puuttuminen ja pidätettyjen nestemäisten ja kiinteiden aineiden jatkuva poisto alentavat laitteen huolto- ja käyttökuluja.

Voi olla sopivaa sijoittaa suutin laitteen syklonin 20 sisältävän kotelossa olevan neutralointinesteen pinnan alle.

Tässä toteutusmuodossa on neutralointilaitteen mitat ja paino saatu mahdollisimman pieniksi ja sen rakenne ja valmistus ovat yksinkertaisemmat johtuen yhdysjohtojen 25 pienemmästä määrästä ja ylimääräisistä runko-osista.

Voi myös olla sopivaa sijoittaa suutin laitteen koteloon, niin että konvergoiva osa ja kavennus ovat neutralointinesteen pinnan alla ja diffusöörin poistoaukko on yhteydessä kotelon sisätilan kanssa neutralointinesteen 30 pinnan yläpuolella, jolloin sykloni on kotelon sisällä.

Keksinnön mukaisen nesteneutralointilaitteen rakenteen tämä toteutusmuoto saa aikaan toisaalta neutralointinesteen syöttönopeuden helpomman säädön pakokaasuvirtaan riippuen moottorin nopeudesta ja kuormasta ja toisaalta 35 se lisää neutralointilaitteen suorituksen luotettavuutta 9 80504 ja pienentää sen aerodynaamista vastusta. Nämä tekijät ja se seikka, että nesteen syöttönopeus suuttimen kautta pa-kokaasuvirtaan on vain vähän riippuvainen neutralointines-teen tasosta kotelossa, varmistavat neutralointiisitteen 5 tehokkaan suorituksen riippumatta koneen käytön pituudesta työvuoron aikana.

Etuja tarjoaa myös sellainen toteutusmuoto, jossa syklonin pituusakseli on yhdensuuntainen neutralointines-teen pinnan kanssa ja syklonin seinä, joka on neutraloin-10 tinesteen pintaan päin, on reiällinen ja suljettu kuoreen jonka sisätila on yhteydessä neutralointilaitteen kotelon sisätilan kanssa tämän pohjaosassa.

Syklonin kotelon seinän pohjaosan rei'itykset on sijoitettu vaakasuorasti koteloon ja ne eliminoivat nes-15 teen sekundäärisen mukanakulkeutumisen syklonin seiniltä, koska neste poistetaan ensin kuoren sisätilaan ja sitten neutralointilaitteen kotelon pohjaosaan.

Neutralointilaitteen kotelon pohjaosa on alue, johon sakka kerääntyy. Sakan estämiseksi kulkemasta neutra-20 lointinesteeseen itsestään liikkuvan koneen liikkuessa voi olla sopivaa erottaa kotelon pohjaosa sen pääosasta suodatusosalla. Tämä parantaa entisestään pakokaasujen puhdistuksen tehokkuutta ja vakavuutta sekä pienentää sen neutralointinesteen määrää, joka kulkeutuu pieninä pisa-25 roina pakokaasuvirran mukana.

Polttomoottorin pakokaasujen nesteneutralointilai-te, joka on rakennettu keksinnön mukaisesti, varmistaa toimiessaan ko. dieselmoottorin koko nopeus- ja kuormitus-alueella pakokaasujen nokipitoisuuden pienennyksen 40-30 70 %:n verran ja nokihiukkasten pinnalle adsorboitujen, syöpää synnyttävien polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen, mm bens(a)pyreenin, poiston. Kaikki tämä saavutetaan vähentämällä neutralointinesteen mukanakulkeutumista, yksinkertaisemman rakenteen helpomman toiminnan ja huollon 35 kera ja lisäksi laite on helppo sijoittaa itsestään liik- ίο 80 504 kuvaan koneeseen. Keksinnön mukaisen neutralointilaitteen aerodynaaminen vastus on 500-1200 mm H20.

Keksinnön muut tavoitteet ja edut käyvät ilmi sen toteutusmuotojen seuraavasta kuvauksesta, jossa viitataan 5 oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää kaaviomaista läpileikkauskuvantoa pituussuunnassa keksinnön mukaisesta nesteneutralointi-laitteesta, kuvio 2 esittää pituussuunnassa läpileikkauskuvan- 10 toa keksinnön mukaisesta nesteneutralointilaitteesta, jossa suutin on sijoitettu neutralointinesteen pinnan alle, kuvio 3 esittää lähemmin aluetta A, jossa neutra-15 lointineste syötetään pakokaasuvirtaan, kuvio 4 esittää pituussuunnassa läpileikkauskuvantoa keksinnön mukaisesta neutralointilaitteesta, jossa suuttimen konvergoiva osa ja kavennus on sijoitettu neutralointinesteen pinnan alle, ja 20 kuvio 5 esittää isommassa mittakaavassa osaa kek sinnön mukaisesta neutralointilaitteesta, jossa syklonin pituusakseli on yhdensuuntainen rinnakkain neutralointi-nesteen pinnan kanssa ja syklonin seinä, joka on neutralointinesteen pintaa kohti, on reiällinen.

25 Piirustuksissa keksinnön mukainen polttomoottorin pakokaasujen nesteneutralointilaite on tarkoitettu asennettavaksi itsestään liikkuvaan ajoneuvoon, jota käytetään maan alla, ja se käsittää kotelon 1 (kuvio 1), johon syötetään neutralointinestettä, esim. vettä, ja joka on 30 yhteydessä pakokaasujen syöttöjohdon kanssa, ja suodattimen 2, joka pidättää kiinteät ja nestemäiset aineet pakokaasuista, esim. noen ja pienet vesipisarat. Syöttöjohto sisältää suuttimen 3, jossa on konvergoiva osa 4, kavennus 5 ja diffusööri 6 sijoitettuina peräkkäin pakokaasu-35 jen tielle. Kotelon 1 sisätila on yhteydessä suuttimen 3 11 80504 virtauskanavan 7 kanssa johdon 8 kautta, jonka toinen pää on yhdistetty kotelon sisätilaan ja toinen pää on kytketty osaan 9, joka säätää neutralointinesteen virtaus nopeuteen ja joka on yhteydessä johdon 10 kautta ainakin yhden 5 johdon 11 kanssa, joka syöttää neutralointinesteen pako-kaasuvirtaan. Johto 11 on kuvattavassa toteutusmuodossa suuttimen 3 konvergoivan osan 4 alueella. Suodatin 2 on sijoitettu neutralointinesteen pinnan yläpuolelle ja sillä on sinänsä tunnetun syklonin muoto (ks. esim. kirjoitusta 10 "Kaasujen puhdistus märillä suodattimilla" tekijät V.N. Uzhov, A.Yu. Valdberg, julk. KHIMIYA, Moskova, 1972, venäjänkielinen, kuvio XI.8) ja se on sijoitettu alajuoksun puolelle suuttimesta 3 pakokaasujen tielle yhteyteen tan-gentiaalisen tuloaukkonsa 12 kautta suuttimen 3 kanssa 15 johdon 13 kautta. Sykloni (suodatin) 2 on yhdistetty ensimmäisen putken 14 kanssa, joka on tarkoitettu poistamaan puhdistetut pakokaasut ja joka on yhteydessä ympäristön ilman kanssa, ja toisen putken 15 kanssa, joka poistaa nestemäiset ja kiinteät aineet ja on yhteydessä kotelon 1 20 sisätilan kanssa tämän pohjaosassa 16. Kotelo 1 on varustettu kaatokaulalla 17 sen sisätilan täyttämiseksi neutra-lointinesteellä ja kierreliitännällä 18 saastuneen neutra-lointiliuoksen ja sakan poistamiseksi.

Neutralointiisitteen käytön aikana suljetaan kaa-25 tokaula kannella 17a ja laskuliitäntä 18 suljetaan kier-retulpalla 18a.

Nesteneutralointilaitteen tämän järjestelyn avulla saadaan aikaan sen osayksikköjen riippumaton asennus ja sen yksinkertaisempi toiminta, huolto ja korjaus.

30 Pakokaasujen neutralointilaite toimii seuraavalla tavalla. Kun moottori (ei-näytetty) käy, tulevat pakokaasut suuttimeen 3, jossa staattinen paine laskee, niin että neutralointiliuos tulee syötetyksi syöttöjohdon 11 kautta pakokaasuvirtaan, jolloin mitä suurempi on neutra-35 lointiliuoksen syöttönopeus sitä suurempi on pakokaasu- i2 80504 jen syöttönopeus, ts. sitä suurempi on niiden virtausnopeus. Koska vallitsee huomattava lämpötilaero ja nopeus-ero pakokaasujen ja neutralointinesteen virtausten kesken, tulee jälkimmäinen aktiivisesti sumutetuksi ja haihdute-5 tuksi. Nesteen haihdutuksen johdosta ja koska virtaus laajenee diffusöörissä 6 ja johdossa 13 tapahtuu lämmön siirto, tulee seos jäähdytetyksi. Kun seos jäähtyy, alkaa nes-tehöyryjen tiivistyminen nokihiukkasille ja tämä prosessi on sitä voimakkaampi mitä suurempi on pakokaasujen kosit) teuspitoisuus ja seoksen jäähtymisen aste ja sitä pidempi on seoksen kulkutie ja -aika ennen kuin se tulee suodat-timeen 2. Nesteen ei-haihdutettu osa muodostaa sillä välin tilavan suodattimen, joka pidättää nokihiukkaset tehokkaasti .

15 Pakokaasut, jotka on kyllästetty neutralointines teen höyryillä ja pienillä pisaroilla, jotka kantavat pidätetyt kiinteät hiukkaset, tulevat suodattimeen 2 johdosta 13 tangentiaalisen tuloaukon 12 kautta. Suodattimessa 2 puhdistetut pakokaasut poistuvat ulkoilmaan ensimmäisen 20 poistoputken 14 kautta ja pidätetyt nokihiukkaset ja pienet pisarat virtaavat omalla painollaan toisen poistoputken 15 kautta neutralointinesteen täyttämän kotelon 1 pohjaosaan 16. On sopivaa erottaa kotelon 1 pohjaosa 16 sen pääsisätilasta suodatusosalla.

25 Se suuri tehokkuus, jolla puhdistetaan pakokaasut noesta ja vesiliukoisista, kaasumaisista aineista, esim. rikkioksideista, aldehydeista, ketoneista, fenoleista, typpioksidista ja muista, keksinnön mukaisessa nesteneut-ralointilaitteessa, johtuu siitä, että pakokaasujen puh-30 distus suoritetaan sumutetulla nesteellä, mikä antaa suurimman kosketusalan pakokaasujen ja neutralointinesteen kesken.

Kun on tärkeää sijoittaa keksinnön mukainen nes-teneutralointilaite pieneen tilaan itsestään liikkuvassa 35 koneessa, on sopivaa käyttää kuvion 2 näyttämää toteutus-muotoa.

i3 80504 Tässä toteutusmuodossa on suutin 3 sijoitettu neut-ralointinesteen pinnan alle kotelossa 1, jossa on myös suodatin 2. Neutralointilaitteen rakenteen tässä muodossa sen mitat ja paino on saatu mahdollisimman pieniksi joskin 5 sen aerodynaaminen vastus on hieman suurempi.

Neutralointinesteen tehokkaamman hajotuksen aikaansaamiseksi syöttöjohto 11 sisältää sumuttimen 19 (kuvio 3). Neutralointilaitteen toiminta on samanlainen kuin edellä kuvattu, mutta tässä toteutusmuodossa neutraloin-10 tineste syötetään pakokaasuvirtaan sumuttimen kautta.

Sovellutuksissa, joissa keksinnön mukainen neste-neutralointilaite on asennettava itsestään liikkuvaan koneeseen, jossa on polttomoottori ja jossa pakokaasujen vastapaineen arvo on kriittinen tai tarkoin rajoitettu, 15 esim. turboahdetuissa moottorissa, voi olla sopivaa sijoittaa suuttimen 3 konvergoiva osa 4 ja kavennus 5 neutralointinesteen pinnan alle, jolloin diffusöörin 6 pois-toaukko 20 (kuvio 4) on yhteydessä kotelon 1 tilan 21 kanssa joka on neutralointinesteen pinnan yläpuolella. 20 Tässä toteutusmuodossa on suodatin 2 sijoitettu koteloon 1. Tiettyjä etuja on muunnoksella, jossa syklonisuodatti-men 2 pituusakseli ulottuu rinnakkain neutralointinesteen pinnan kanssa. Tämän toteutusmuodon syklonin seinä 22 (kuvio 5), joka on neutralointinesteen pintaan päin, on 25 rei'itetty 23 läpi ulottuvilla rei'illä.

Viimeksi mainittu seinä 22 on suljettu kuoreen 24, jonka sisätila 25 on johdon 15 (kuvio 1) kautta yhteydessä kotelon 1 sisätilan kanssa tämän pohjaosassa 16. Viimeksi mainittu osa 16 voi olla irrotettava kuvion 5 mukaisesti. 30 Koska kotelon pohjaosa on alue, johon sakkaa kerääntyy, siinä voi olla kokooja 26 (kuvio 5), joka on kiinnitetty koteloon 1 kierreliitännällä (ei näytetty kuviossa 5). Sakan estämiseksi kulkemasta kokoojasta 26 kotelon 1 sisätilaan on jälkimmäinen erotettu kokoojan 26 sisätilas-35 ta suodatusosalla 27.

i4 80504

Kotelon 1 sisätilaan on asennettu pisarat kääntävät panelit 28 ja 29, jotka on sijoitettu pakokaasujen tielle yläjuoksun puolelle syklonisuodattimen 2 tuloaukosta 12 ja asennettu kotelon 1 sisäseinälle. Lähimpänä suodatinta 5 2 olevassa levyssä 29 on sen yläosan läpi tehty aukko 30 pakokaasujen johtamiseksi syklonisuodatinta 2 kohti, jolloin sen alin osa on upotettu neutralointinesteeseen toimiakseen vakauttajana.

Viimeksi kuvatun toteutusmuodon nesteneutralointi-10 laite toimii periaatteessa samalla tavalla kuin edellä kuvatut toteutusmuodot. Moottorin käydessä pakokaasuvirta ajaa neutralointiliuoksen johdosta 31 (kuvio 4) ja suut-timen 3 virtauskanavasta 7 kotelon 1 sisätilaan. Kyllästettynä neutralointinesteen höyryillä ja pienillä pisa-15 roilla, jotka kantavat pidätetyt kiinteät hiukkaset ja kaasumaiset, vesiliukoiset aineet, pakokaasu poistuu dif-fusööristä 6 ja menee tilaan 21, jossa se on vuorovaikutuksessa kääntöpanelien 28 (kuvio 5) ja 29 kanssa. Neutralointinesteen suuria pisaroita tulee erotetuksi näil-20 le paneleille 28 ja 29 inertiavoimien vaikutuksesta, jotka kehittyvät, kun pakokaasuvirta kulkee panelin 28 ympäri ja kääntyy mennäkseen sisään panelin 29 aukosta 30. Sitten pakokaasuvirta, jossa on neutralointinesteen sumutettuja, pieniä pisaroita, menee syklonin tangentiaaliseen tuloauk-25 koon 12, jossa keskipakovoimat saavat aikaan neutralointinesteen erotuksen pakokaasuvirrasta. Neutralointinesteen erotetut pienet pisarat, jotka sisältävät pakokaasujen nokihiukkasia ja vesiliukoisia, kaasumaisia aineosia, vir-taavat omalla painollaan reikien 23 kautta kuoren 24 sisä-30 tilaan 25, josta virtaus kulkee niinikään omalla painollaan johdon 15 kautta kokoojaan 26.

Keksinnön mukainen nesteneutralointilaite jäähdyttää pakokaasuja tehokkaasti, pidättää kipinät ja kiinteät hiukkaset, absorboi pakokaasujen vesiliukoiset aineosat, 35 kuten rikkioksidit, aldehydit, typpidioksidin, ketonit, fenolit, ja puhdistaa myös pakokaasut noesta.

Claims (13)

15 80504

1. Polttomoottorin pakokaasujen nesteneutralointi-laite, joka käsittää kotelon (1), joka on tarkoitettu täy- 5 tettäväksi neutralointiliuoksella ja joka on yhteydessä pakokaasujohdon kanssa, jossa on suutin (3), jossa on kon-vergoiva osa (4), kavennus (5) ja diffusööri (6) sijoitettuina peräkkäin pakokaasujen tielle, ja suodattimen (2) kiinteiden ja nestemäisten aineosien keräämiseksi pakokaa-10 suista, joka suodatin (2) on sijoitettu alajuoksun puolelle suuttimesta (3) pakokaasujen tielle ja neutralointi-liuoksen pinnan yläpuolelle, jolloin suuttimessa (3) on ainakin yksi putki (11) ja tähän liittyvä johto (8) neut-ralointiliuoksen syöttämiseksi pakokaasuvirtaan, joka put-15 ki on yhteydessä kotelon (1) sisätilaan, tunnettu siitä, että putki (11) neutralointiliuoksen syöttämiseksi on sijoitettu suuttimen (3) konvergoivan osan (4) alueelle, ja suodatin (2) on sykloni, jonka ensimmäinen, puhdistettujen pakokaasujen poistamiseen tarkoitettu putki (14) 20 on yhteydessä ulkoilmaan ja jonka toinen kerättyjen kii-teiden ja nestemäisten aineosasten poistamiseen tarkoitettu putki (15) on yhteydessä kotelon (1) sisätilaan sen pohjaosassa (16,26), joka on tehty upokkaan muotoiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nesteneutraloin-25 tilaite, tunnettu siitä, että suutin (3) on sijoitettu neutralointilaitteen kotelossa (1) olevan neutralointiliuoksen pinnan alle, kotelon (1) sisältäessä syklonin.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nesteneutraloin-30 tilaite, tunnettu siitä, että suutin (3) on sijoitettu neutralointilaitteen kotelon (1) sisälle, jolloin sen konvergoiva osa (4) ja kavennus (5) on sijoitettu neutralointiliuoksen pinnan alle ja diffusöörin (6) pois-toaukko (20) on yhteydessä kotelon (1) sisätilaan (21) 35 neutralointinesteen pinnan yläpuolella, syklonin sijaitessa kotelossa (1). ie 80504

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen nes-teneutralointilaite, tunnettu siitä, että syklonin pituusakseli on yhdensuuntainen neutralointiliuoksen pinnan kanssa, ja syklonin seinä (22), joka on neutraloin- 5 tiliuoksen pintaan päin, on reiällinen ja on suljettu kuoreen (24), jonka sisätila (25) on yhteydessä neutraloin-tilaitteen kotelon (1) sisätilaan sen pohjaosassa (16).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen nes-teneutralointilaite, tunnettu siitä, että suodatin 10 (2) käsittää kaksi porrasta, joista ensimmäinen, joka on inertiaporras, on järjestetty neutralointiliuoksen pinnan yläpuolelle ja se käsittää peräkkäisesti paneelit (28, 29); ja joista toinen porras on syklonin muodossa, joka on järjestetty paneelien (28, 29) jälkeen pakokaasujen 15 virtaustielle.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nesteneutraloin-tilaite, tunnettu siitä, että upokkaan (26) pohja on varustettu liitännällä (18) ja tulpalla (18a) sakan poistamiseksi tietyin väliajoin.

7. Patenttivaatimuksen 1 tai 6 mukainen nesteneut- ralointilaite, tunnettu siitä, että upokas (26) on irrotettava.

8. Patenttivaatimuksen 1 tai 6 mukainen nesteneut-ralointilaite, tunnettu siitä, että suodatuselin 25 (27) on irrotettava.

9. Patenttivaatimuksen 1 tai 5 mukainen nesteneut- ralointilaite, tunnettu siitä, että ainakin toinen paneeleista (28, 29) on upotettu neutralointiliuokseen stabiloijaksi ja että siinä on ainakin yksi neutralointi- 30 liuoksen pinnan yläpuolelle järjestetty kanava (30) pako-kaasuvirtauksen läpikulkua varten.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nesteneutraloin-tilaite, tunnettu siitä, että ainakin yksi suut-timen (3) putki (11) on sijoitettu suuttimeen (3) sen pa- 35 kokaasuvirtaukseen kohtisuorasti suuttimen (3) akselia kohti. i7 80504

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nesteneutra-lointilaite, tunnettu siitä, että johto (8) neut-ralointiliuoksen syöttämiseksi suuttlmen (3) pakokaasuvir-taan käsittää säätöelimen (9) moottorin toimintatilasta 5 riippuvan virtausnopeuden määrittämiseksi.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nesteneutraloin-tilaite, tunnettu siitä, että kotelo (1), suutin (3) ja sykloni (2) ovat erillisiä kokonaisuuksia, jotka on liitetty toisiinsa putkilla.

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nesteneutraloin- tilaite, tunnettu siitä, että upokas (26) on erotettu kotelon (1) sisätilasta suodatuselimellä (27). 18 80504 Patentkravs