PL169477B1 - Katalizator do katalitycznej obróbki spalin PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Katalizator do katalitycznej obróbki spalin, zwlaszcza spalin silników spalinowych, zawierajacy obudowe, która jest zaopatrzona przy wlocie do przestrzeni wewnetrznej we wlot majacy os oraz w wylot, przy czym w przestrzeni wewnetrznej obudowy jest umie- szczony przepuszczajacy gaz korpus i powierzchnia kierujaca, która znajduje sie w odstepie od krawedzi wspomnianego wlotu, aby zawracac spaliny, wplywajace przez wlot do przestrzeni wewnetrznej, znamienny tym, ze wlot (3d) obu- dowy (3) katalizatora (1,10, 20, 30,40, 50,60, 70, 80, 90, 100, 110) posiada powierzchnie wewnetrzna (3f) z lukowo rozszerzajacym sie odcinkiem powierzchni przejsciowej (3h) w przekroju przebiegajacym przez os (2). RZECZPOSPOLITA POLSKA Urzad Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej Fig.1 PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy katalizatora do katalitycznej obróbki spalin, zwłaszcza od oczyszczania i/lub odkażania spalin silników spalinowych, przykładowo silników benzynowych, to znaczy do zwalczania zanieczyszczeń, poprzez przemianę na drodze chemicznej reakcji.

Znane z praktyki katalizatory do katalitycznego oczyszczania spalin benzynowych silników spalinowych samochodów mają obudowę z płaszczem o przekroju poprzecznym w przybliżeniu kołowym lub eliptycznym albo owalnym i z dwoma ściankami końcowymi, które w środku są zaopatrzone w cylindryczne króćce i rozszerzają się bardziej lub mniej stożkowo w kierunku płaszcza. Jeden króciec służy przy tym jako wlot, a drugi jako wylot. W obudowie jest umieszczony korpus, który posiada wiele przelotów równoległych do osi wzdłużnej. Korpus posiada nośnik składający się głównie z ceramiki lub stali, który jest pokryty katalitycznym aktywnym materiałem, zawierającym co najmniej jeden metal szlachetny.

Podczas pracy spaliny doprowadzane do katalizatora po przepłynięciu cylindrycznego wlotu przepływają do pustki, znajdującej się pomiędzy nim a korpusem, która jest ograniczona przez, bardziej lub mniej stożkowo rozszerzającą się ścianę końcową i ewentualnie jeszcze przez krótki odcinek płaszcza, w postaci kołowego lub eliptycznego albo owalnego cylindra. Spaliny tworzą w tej pustce strumień, który jest skierowany do strony czołowej korpusu, zwróconej do wlotu. Tego rodzaju kierowanie spalin do katalizatora powoduje silne turbulencje i duże straty ciśnienia.

Wspomniany strumień tak oddziaływuje, że prędkość przepływu oraz szybkość zmian przepływu w korpusie są niejednorodne, a w jego środkowym obszarze przekroju poprzecznego, leżącym w jednej linii z otworem wlotowym, są istotnie większe niż w skrajnych obszarach przekroju poprzecznego. Ponieważ droga przepływu w korpusie jest względnie długa, a poza tym względnie duża część spalin o większej prędkości przepływu poprzez środkowy obszar przekroju poprzecznego korpusu, powodując przy tym duże straty ciśnienia. Względnie duże straty ciśnienia, powstające pomiędzy wlotem a korpusem i w samym korpusie, powodują ze swojej strony względnie duże straty mocy silnika spalinowego. W korpusie o objętości odpowiadającej w przybliżeniu pojemności skokowej silnika, straty ciśnienia wywoływane w katalizatorze wynoszą rzędu 10 kPa, przez co w silnikach spalinowych samochodów średniej klasy mocy straty mogą przykładowo wynosić od 2 do 3 kW.

Opisana niejednorodność szybkości zmian przepływu w korpusie przynosi także niedogodność, że korpus w środkowych obszarach przekroju poprzecznego jest wielokrotnie silniej obciążony niż w skrajnych obszarach przekroju poprzecznego. Aby pomimo niejednorodności rozdziału

169 477 strumienia na powierzchni przekroju poprzecznego, osiągnąć wystarczające oczyszczenie spalin, korpus musi być dobrany jako większy niż to jest potrzebne przy jednorodnym rozdziale strumienia. Przez to katalizator, zwłaszcza z powodu wysokiej ceny metalu szlachetnego, tworzącego katalitycznie aktywną warstwę, jest bardzo drogi.

Z opisu patentowego GB nr 2062 487 znane katalizatory, w których spaliny pomiędzy wyjściem wlotu a powierzchnią wlotową korpusu są zawracane. Obudowa tych katalizatorów posiada cylindryczny płaszcz, a do jego końców przylegają stożkowe ściany, zwężające się na zewnątrz. Wlot i wylot obudowy stanowi cylindryczna, współosiowa do osi obudowy rura. W obudowie jest umieszczony cylindrycznie wydrążony, przepuszczający gaz korpus, którego średnica wewnętrzna w przybliżeniu jest równa średnicy zewnętrznej rury. W kilku takich katalizatorach rura, tworząca wlot, wystająca do pustki otoczonej pierścieniowym korpusem, jest w obszarze tej pustki zaopatrzona w otwory i w przybliżeniu przy powierzchni czołowej korpusu, zwróconej do wylotu, jest zamknięta przez ścianę zamykającą. Spaliny wypływające przez wlot są zbierane przez ścianę zamykającą, zmieniają kierunek i przepływają następnie przy powierzchni wewnętrznej korpusu. Tego rodzaju zbieranie i zmienianie kierunku gazu spalinowego powoduje jednak turbulencje i duże straty ciśnienia. Poza tym w pustce, otoczonej przez korpus, powstaje duży osiowy spadek ciśnienia, który ze swojej strony może powodować niejednorodny rozdział spalin w korpusie. Jak już wspomniano niejednorodny rozdział spalin przepływających przez korpus, podwyższa straty ciśnienia powstające w korpusie.

W katalizatorze, widocznym na ostatnich figurach wspomnianego opisu GB nr 2062 487, rura tworząca wlot, przy cieńszym końcu jednej ze stożkowych ścian końcowych, wchodzi do przestrzeni wewnętrznej obudowy. Pomiędzy cylindrycznym płaszczem obudowy a zewnętrzną powierzchnią płaszcza pierścieniowego korpusu znajduje się zewnętrzna, pierścieniowa pustka. W przestrzeni wewnętrznej obudowy, na stronie korpusu zwróconej do wlotu, jest umieszczony element kierujący. On posiada wierzchołek wystający do ujścia wlotu i tworzący stożkową powierzchnię kierującą, która jest nachylona pod kątem 45° do osi obudowy. Element kierujący kieruje spaliny, przepływające przez wlot do przestrzeni wewnętrznej obudowy na zewnątrz, do zewnętrznej pustki. Spaliny przepływające ze względnie dużą prędkością od wlotu do przestrzeni wewnętrznej obudowy mogą jednak przy krawędzi, tworzącej brzeg ujścia wlotu, odrywać się od ścianek obudowy tak, że strumień przepływu skłonny jest do tworzenia turbulencji, która może powodować większe straty ciśnienia. Tworzenie turbulencji i straty ciśnienia są poza tym wzmacniane przez wierzchołek elementu kierującego. Jak już wyjaśniono straty ciśnienia lub spadki ciśnienia powstające w katalizatorze, powodują straty mocy silnika spalinowego, do którego jest przyłączony katalizator.

Ponieważ stożkowe ściany końcowe obudowy katalizatora, znanego ze wspomnianego opisu GB nr 2062487, tworzą z osią odnośnej obudowy, kąt wynoszący tylko 35° do 40°, to obudowa w porównaniu z osiowymi wymiarami korpusu katalizatora jest względnie długa. Jest to niekorzystne, zwłaszcza w katalizatorach przeznaczonych do zabudowy w układach wydechowych samochodów lub innych pojazdów silnikowych, ponieważ dysponują one małą przestrzenią zabudowy.

Zadaniem leżącym u podstaw wynalazku jest stworzenie katalizatora, który usuwałby niedogodności znanych katalizatorów, a zwłaszcza żeby przy określonych obrabianych ilościach spalin na jednostkę czasu powodował małe straty ciśnienia i osiągał jednorodny rozdział przepływu w korpusie, który powinien być o małej objętości i o korzystnym kształcie.

Zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że wlot obudowy posiada powierzchnię wewnętrzną z łukowo rozszerzającym się odcinkiem powierzchni przejściowej w przekroju przebiegającym przez oś korzystnie odcinek powierzchni przejściowej jest połączony z tworzącą kąt z osią powierzchnią wewnętrzną zwróconą do powierzchni kierującej.

W korzystnym wykonaniu odcinek powierzchni przejściowej jest symetryczny do osi i, że promień krzywizny odcinka powierzchni przejściowej przekroju, wynosi co najmniej 10% średnicy wewnętrznej wlotu, przy najwęższym końcu odcinka powierzchni przejściowej.

Uprzywilejowanie, promień krzywizny wynosi co najmniej 20% średnicy wewnętrznej.

169 477

Zgodnie z wynalazkiem powierzchnia kierująca w rzucie równoległym do osi wystaje ze wszystkich stron ponad krawędź wylotu i razem z powierzchnią wewnętrzną umieszczoną naprzeciwko w odstępie i przylegającą do krawędzi wylotowej wlotu budowy, ogranicza przestrzeń wewnętrzną dla spalin przepływających pomiędzy wlotem a powierzchnią wlotową korpusu, że umieszczone naprzeciwko siebie odcinki powierzchni kierującej i powierzchni wewnętrznej tworzą z osią kąt, wynoszący co najmniej 60°, a odcinek powierzchni przejściowej jest symetryczny do osi i że odstęp powierzchni kierującej od powierzchni wewnętrznej wynosi co najmniej 10%, a najwyżej 100% średnicy wewnętrznej wlotu, przy najwęższym końcu odcinka powierzchni przejściowej.

Uprzywilejowanie, wspomniany odstęp wynosi co najmniej 15%, a najwyżej 70% średnicy wewnętrznej lub wynosi co najmniej 15%, a najwyżej 25% średnicy wewnętrznej.

Korzystnie pusta przestrzeń wewnętrzna na swojej stronie zwróconej do przepuszczającego gaz korpusu jest ograniczona przez powierzchnię kierującą, której krawędź posiada od osi odstęp, który wynosi co najmniej 1,5 krotność średnicy wewnętrznej, względnie odstęp ten wynosi co najmniej 2,5 krotność średnicy wewnętrznej.

Zgodnie z wynalazkiem powierzchnia kierująca i powierzchnia wewnętrzna są zasadniczo płaskie i prostopadłe do osi. Korzystnie obudowa posiada płaszcz, a korpus posiada zewnętrzną powierzchnię wlotową i wewnętrzną powierzchnię wlotową, otaczającą pustą wewnętrzną przestrzeń oraz przeloty dla spalin, prowadzące od jednej do drugiej wspomnianej powierzchni płaszcza i że pomiędzy płaszczem obudowy a zewnętrzną powierzchnią wlotową korpusu znajduje się pusta przestrzeń zewnętrzna, która jest połączona z pustą przestrzenią zawracającą.

W innym wykonaniu katalizatora w obudowie jest umieszczony korpus utworzony z dwóch pierścieniowych elementów z powierzchnią zewnętrzną i powierzchnią wewnętrzną, a pomiędzy płaszczem i powierzchnią zewnętrzną znajduje się pusta zewnętrzna przestrzeń, rozciągająca się na ich szerokości i że pusta przestrzeń wewnętrzna, otoczona przez wewnętrzną powierzchnię płaszcza pierwszego pierścieniowego elementu jest oddzielona przez element kierujący, posiadający powierzchnię kierującą, od pustej przestrzeni wewnętrznej otoczonej przez powierzchnię wewnętrzną drugiego pierścieniowego elementu, przy czym pusta przestrzeń wewnętrzna jest połączona z wylotem.

W jeszcze innym wykonaniu obudowa posiada element kierujący, utworzony z co najmniej dwóch tarcz, z których co najmniej jedna posiada otwór przelotowy, a ich powierzchnie kierujące się umieszczone pomiędzy pierwszą ścianą końcową i powierzchnią wlotową korpusu.

W innym wykonaniu katalizatora wlot powierzchni wewnętrznej, przylegającej do odcinka powierzchni przejściowej posiada rozszerzający się stożkowo w jego kierunku odcinek, który tworzy z osią kąt, wynoszący najwyżej 25°.

Korzystnie katalizator posiada wylot ukształtowany korzystnie tak samo jak wlot.

W korzystnym wykonaniu korpus jest ukształtowany w postaci tarcz, które w przekroju poprzecznym mają postać fali, a ich linie wierzchołkowe sąsiadujących ze sobą tarcz krzyżują się ze sobą.

Spaliny, przepływające przez wlot do przestrzeni wewnętrznej obudowy, mogą być dlatego zawracane przez powierzchnię kierującą, umieszczoną naprzeciwko wlotu, bez odrywania się od odcinka powierzchni przejściowej, dzięki czemu w dalekim stopniu lub nawet całkowicie unika się powstawania turbulencji. Straty ciśnienia, powstające w przepływie, są wyrażone bezwymiarową liczbą, tak zwanym współczynnikiem strat ciśnienia, który powinien być równy stosunkowi pomiędzy rozpatrywaną stratą ciśnienia a ciśnieniem spiętrzenia spalin, przepływających przez wlot katalizatora.

Katalizatory według wynalazku mają współczynnik, stanowiący miarę dla strat ciśnienia powstających przy zmianie kierunku spalin, mniejszy od 1, korzystnie mniejszy od 0,6 lub nawet mniejszy od 0,5.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uproszczony przekrój osiowy przez katalizator z obudową i w niej umieszczonym korpusem, stanowiącym cylindrycznie wydrążony pierścień, fig. 2 - przekrój wzdłuż linii II-II na fig. 3 - wykrój z korpusa według fig. 1, w powiększonej podziałce, fig. 4 -wykres uwidaczniający straty ciśnienia w zależności od różnych stosunków wymiarowych, fig. 5 od 7 - przekroje przez różne katalizatory, fig. 8 - widok z góry na katalizator według fig. 7, fig. 9 i 10 - przekroje przez inne katalizatory, fig. 11 - widok z góry na katalizator według fig. 10, fig. 12 - 14 przekrój osiowy przez

169 477 inne katalizatory, fig. 15 - przekrój poprzeczny wzdłuż linii XV-XV na fig. 14, a fig. 16-19 przekroje osiowe przez inne katalizatory.

Katalizator 1, widoczny na fig. 1 i 2, posiada obudowę 3 o metalowych ścianach, przykładowo ze stali nierdzewnej, która ogranicza przestrzeń wewnętrzną i zamykają gazoszczelnie od otoczenia. Ścianka obudowy 3 jest korzystnie ukształtowana obrotowo symetrycznie wobec osi 2 i posiada cylindryczny płaszcz 3a, współosiowy do osi 2, w którym oba jego końce, a więc promieniowe ścianki końcowe 3b, 3c tworzą z osią 2 kąt prosty. Każda ścianka końcowa 3b, 3c jest w środku zaopatrzona w króciec przyłączeniowy, wystający od niej na zewnątrz, który służy jako wlot 3d, względnie jako wylot 3e. Wlot 3d ma powierzchnię wewnętrzną 3f z cylindrycznym odcinkiem 3g, który przez odcinek powierzchni przejściowej 3h, odgięty na zewnątrz w przekroju osiowym od osi 2, jest połączony z powierzchnią wewnętrzną 3i ścianki końcowej 3b prostopadłą do osi 2, która jest płaska oraz gładka. Powierzchnia wewnętrzna wylotu 3e jest ukształtowana tak samo lub podobnie do powierzchni wewnętrznej wlotu 3d. Zazwyczaj obudowa 3, pokazana schematycznie na fig. 1 jako jednoczęściowy korpus, w rzeczywistości składa się z co najmniej dwóch części, szczelnie połączonych między sobą przez spawanie.

W obudowie 3 jest umieszczony i zamocowany rdzeń 7 utworzony z pierścieniowego lub tulejowego, przepuszczającego gaz korpusu. Korpus 7 posiada cylindryczną zewnętrzną powierzchnię płaszcza 7a, cylindryczną wewnętrzną powierzchnię płaszcza 7b. Obie powierzchnie płaszcza 7a, 7b są następnie oznaczone jako wewnętrzna powierzchnia wlotowa i zewnętrzna powierzchnia wylotowa. Korpus 7 jest utworzony z określonej ilości widocznych z fig. 3 elementów pierścieniowych w postaci tarcz 9 i 11, które stykają się ze sobą i są umieszczone na przemian. Każda tarcza 9, 11 posiada profil, względnie przekrój poprzeczny w postaci fali, zawierający określoną ilość równolegle wzajemnie przebiegających fal. Na fig. 2 i 3 linie wierzchołkowe półfal tarczy 9 są oznaczone 9a, a tarczy 11 są oznaczone 11a. Przy tym zaznacza się, że w rzeczywistości istnieje znacznie więcej linii wierzchołkowych półfal, jak to zaznaczono na fig. 2. Fale różnych tarcz 9 przebiegają zawsze równolegle do siebie, natomiast fale różnych tarcz 11 przebiegają również zawsze równolegle do siebie i krzyżują się pod kątem prostym z równoległymi do osi 2 falami tarczy 9. Dwie wzajemnie sąsiadujące tarcze 9,11 stykają się w miejscach skrzyżowań swoimi przeciwnie wystającymi wierzchołkami fal, a więc otrzymuje się na ich powierzchniach wiele regularnie rozdzielonych miejsc stykowych, w przybliżeniu w rodzaju punktów. W pozostałych obszarach powierzchni, nie mających tych punktowych miejsc stykowych, pomiędzy dwoma, wzajemnie sąsiadującymi tarczami istnieje wolna przstrzeń pośrednia, która tworzy przeloty 12 w korpusie 7. Przeloty 12 przebiegają w ogólności wzdłuż promieniowych płaszczyzn, prostopadłych do osi 2 i umożliwiają przepływ obrobionych spalin w bardziej lub mniej promieniowych kierunkach od powierzchni wlotowej 7a do powierzchni wylotowej 7b. Należy zauważyć, że spaliny przepływające przez korpus 7 częściowo oraz miejscowo bardziej lub mniej opływają pofalowane powierzchnie tarcz 9, 11 i oczywiście także dookoła miejsc stykowych, w których tarcze wzajemnie parami stykają się tak, że kierunek przepływu spalin w korpusie 7 jest płaski tylko w ogólności i nie jest dokładnie promieniowy.

Każda tarcza 9,11 posiada nośnik, który jest utworzony z blachy pofalowanej, przykładowo ze stali nierdzewnej. Na tym nośniku, z obu stron jest umieszczona powłoka z tlenku aluminium, służąca do powiększenia powierzchni, która ze swojej strony jest pokryta warstwą katalitycznie aktywnego materiału, którego co najmniej jedna warstwa stanowi metal szlachetny, przykładowo platyna i/lub rodan.

Grubość blachy pofalowanej, tworzącej nośnik wynosi przykładowo około 0,04 do 0,05 mm. Warstwy tlenku aluminium, umieszczone z obu stron nośnika są przykładowo cieńsze lub najwyżej mają grubość zbliżoną do grubości nośnika. Powłoki katalitycznie aktywnego materiału są cieńsze od nośnika i także cieńsze od warstw tlenku aluminium. Wysokość fal tarczy, mierzona od grzbietu do grzebietu fali, przykładowo wynosi w przybliżeniu od 1 do 1,5 mm.

Tarcze, ograniczające korpus 7 z jego obu stron czołowych, przykładowo mogą być równe, grubsze od tarcz 9,11 lub ewentualnie również pofalowane. Zazwyczaj tarcze, umieszczone po obu stronach czołowych korpusu 7 do wyboru są tylko na swoich wewnętrznych stronach lub obustronnie zaopatrzone z powłokę z tlenku aluminium i metalu szlachetnego, lub też jej nie posiadają,.

169 477

Ukształtowanie korpusu 7 z pofalowanych tarcz 9, 11 o względnie małej grubości, umożliwia osiągnięcie wystarczającej wytrzymałości i wysoką stateczność, a jednocześnie powoduje, że całkowita objętość przelotów 8 dla spalin w stosunku do objętości całego korpusu 7 jest względnie duża i przykładowo wynosi co najmniej 60% lub nawet co najmniej 70% aż do 90% objętości całego korpusu 7. Profilowanie w postaci tarcz, pozwala więc na uzyskanie dużej powierzchni.

Korpus 7 stroną czołową, znajdującą się na prawo na fig. 1, w przypadku gdy nie posiada pofalowanej powierzchni czołowej, przylega szczelnie do ścianki końcowej 3c. Do jego strony czołowej, znajdującej się na lewo na fig. 1 ,j est zamocowana płaska, przykładowo metalowa tarcza, stanowiąca element kierujący 6, którego średnica odpowiada średnicy zewnętrznej korpusu 7. Strona elementu kierującego 6, zwrócona do ścianki końcowej 3b obudowy 3 tworzy płaską, gładką i prostopadłą do osi 2, a więc powierzchnię kierującą 6a, znajdującą się w odstępie od ścianki końcowej 3b.

Różne tarcze 9,11 korpusu 7 w dowolny sposób połączone między sobą na stałe, przykładowo w miejscach styku lub co najmniej częściowo, są między sobą zgrzewane, spawane albo lutowane. Element kierujący 6 może być również przyspawany lub przylutowany do .sąsiadującej z nim tarczy korpusu 7.

W celu zamocowania do ścianki obudowy rdzenia utworzonego z korpusu 7 i elementu kierującego 6, są przewidziane, przykładowo pokazane tylko na fig. 2, elementy mocujące 8 w postaci śrub, przebiegających równolegle przez korpus 7. Elementy mocujące 8 przykładowo mogą być przyspawane do elementu kierującego 6 i do ścianki końcowej 3c lub zamocowane rozłączalnie za pomocą nakrętek. Elementy mocujące 8 mają także wystawać do ścianki końcowej 3b i być do niej zamocowane nierocłąccalnie lub rozłączalnie. Tarcza korpusu 7, znajdująca się przy ściance końcowej 3c może być także do niej przyspawana lub przylutowana, ale wtedy element kierujący 6 jest zbyteczny.

Wlot 3d ogranicza otwór wlotowy 4, który posiada płaską powierzchnią wylotową 4a, która przechodzi w powierzchnię wewnętrzną 3i. Obszar przestrzeni wewnętrznej obudowy 3, ograniczony po jednej stronie przez powierzchnię kierującą 6a, a po przeciwległej stronie przez powierzchnię wewnętrzną 3i, równoległą do powierzchni kierującej 6a i powierzchnię wylotową 4a, tworzy przestrzeń pustą, w której są zawracane spaliny, zwana dalej, również i w innych postaciach wykonania pustką zawracającą 5, która łączy otwór wlotowy 4 z pierścieniową zewnętrzną przestrzenią pustą, zwaną dalej również i innych postaciach wykonania pustką zewnętrzną 5a znajdującą się pomiędzy powierzchnią wewnętrzną płaszcza 3a i zewnętrzną powierzchnią wlotową 7a korpusu 7 oraz krawędzią elementu kierującego^. We wnętrzu korpusu 7 znajduje się wewnętrzna przestrzeń pusta, zwana dalej pustką wewnętrzną 5b, która z jednej strony jest przez element kierujący 6 szczelnie zamknięta przed pozostałą przestrzenią wewnętrzną obudowy 3, a zwłaszcza przed pustką zawracającą 5. Pustka wewnętrzna 5b jest połączona z otworem wylotowym 4b, znajdującym się w wylocie 3e. Prześwit wlotu 3d jest równy średnicy kołowo-cylindrycznego odcinka 3g powierzchni wewnętrznej 3f i przylegającego do niego koniec odcinek powierzchni przejściowej 3h. Średnica ta jest następnie oznaczona jako średnica wewnętrzna di otworu wlotowego 4. Odcinek powierzchni przejściowej 3h, w przekroju osiowym pokazanym na fig. 1, posiada promień krzywizny r. Powierzchnia kierująca 6a ma odstęp h od leżącej na przeciwko powierzchni wewnętrznej 3i. Średnica zewnętrzna korpusu 7 i jednakowej wielkości średnica elementu kierującego 6 jest oznaczona jako da. Średnica wewnętrzna korpusu 7, to znaczy średnica pustki wewnętrznej 5b jest oznaczona db.

Jak już wspomniano, elementy mocujące 8 mogą wystawać aż do ścianki końcowej 3b i stosownie do tego przechodzić przez pustkę zawracającą 5. W tym przypadku pustka zawracająca 5 wprawdzie nie całkowicie, ale jeszcze wystarczająco posiada dużo wolnej przestrzeni, natomiast w przypadku, gdy elementy mocujące 8 sięgają tylko od ścianki końcowej 3c do elementu kierującego 6, to pustka zawaacająca a jesa 5,&ο wado wolna. Doayczy to także pustkp zewn5z. Jednakże zwraca się uwagę, że korpus 7 na swojej powierzchni wylotowej 7b może być przez nie pokazane środki trzymające, przykładowo przez promieniowe lub wystające na zewnątrz występy i/lub żebra, utrzymywany na płaszczu 3a obudowy 3, albo na nim podparty i/lub mocno zamocowany. Jeżeli tego rodzaju środki trzymające są przewidziane, to pustka zewnętrzna 5a jest tylko częściowo wolna i ewentualnie przez środki trzymające nawet podzielona na pustki częściowe, które muszą

169 477 być połączone przez pustkę zawracającą 5 z otworem wlotowym 4. Zwraca się także uwagę, że metalowe ściany obudowy 3 wewnątrz i/lub na zewnątrz mogą być zaopatrzone w niepokazaną izolację cieplną. Jeżeli katalizator 1 jest zabudowany w układzie wydechowym benzynowego silnika spalinowego samochodu, to wlot 3d i wylot 3e są połączone z przewodami, które w przybliżeniu mają prześwit równy otworowi wlotowemu 4 i wylotowemu 4b. Spaliny podczas pracy silnika przepływają przez katalizator 1 w sposób zaznaczony na fig. 1 i 2 strzałkami. Spaliny wpływają przez otwór wlotowy 4 w przybliżeniu równolegle do osi 2 i są następnie zawracane przez powierzchnię kierującą 6a tak, że one przepływają przez pustkę zawracającą 5 w bardziej lub mniej promieniowych kierunkach do osi 2 na zewnątrz aż do krawędzi elementu kierującego 6. Spaliny są następnie zawracane w ogólności w osiowym kierunku tak, że one przepływają do pustki zewnętrznej 5a. Z niej docierają przez powierzchnię wlotową 7a do korpusu 7, przy czym są one rozdzielone na różne przeloty 12. Obie pustki 5 i 5a tworzą razem komorę - dyfuzor dla spalin. Spaliny, rozdzielone na różne przeloty 12, przepływają przez nie w promieniowych kierunkach do wewnątrz, przy czym przez katalityczną obróbkę są oczyszczane i/lub redukowane. Podczas katalitycznej obróbki w znany sposób dwutlenek węgla oraz węglowodory utleniają się, czyli spalają się, a tlenek azotu redukuje się, czyli przemienia się w azot i tlen. Spaliny przepływające z różnych przelotów 12 do pustki wewnętrznej 5b, służącej jako komora zbiorcza, są w niej zbierane, zawracane w osiowym kierunku i kierowane do otworu wylotowego 4b, przez który opuszczają katalizator 1.

Jeżeli spaliny przepływają przez wlot 3d do właściwej przestrzeni wewnętrznej obudowy 3, to są one kierowane przez powierzchnię kierującą 6 i wpływają do pustki zawracającej 5, powodując przy tym straty ciśnienia, które są uzależnione od stosunku h/di i stosunku r/di. Na fig. 4 jest pokazany wykres, na którym na odciętej jest stosunek h/di, a na rzędnej współczynnik z, określający straty ciśnienia powstające przy zawracaniu spalin w pustce zawracającej 5. Wykres zawiera trzy krzywe, które są przyporządkowane stosunkom r/di równym 0,2,0,3 i 0,5. Według wykresu współczynnik z, przy małych wartościach stosunku h/di mniejszych od około 0,1, jest większy od 1, a straty ciśnienia są odpowiednio większe od ciśnienia spiętrzenia spalin, przepływających przez wlot. Przy wzrastających stosunkach h/di współczynnik z najpierw spada stromo i przy wartościach stosunku h/di leżących pomiędzy 0,15 a 0,2 osiąga minimum, a następnie powoli wzrasta. Zgodnie z trzema krzywymi na wykresie powiększenie stosunku r/di z 0,2 do 0,5 powoduje małą redukcję współczynnika z, przy czym minimalna wartość z w zależności od r/di, wynosi około 0,4 do 0,5.

Dlatego odstęp h wynosi korzystnie co najmniej 10%, a lepiej co najmniej 15% średnicy wewnętrznej di. Odstęp h wynosi korzystnie najwyżej 25% di, chociaż w razie konieczności, jak to będzie dalej wyjaśnione, może być także większy i przykładowo wynosić najwyżej 50% lub najwyżej 70%, a nawet do 100% di. Promień krzywizny r może wynosić co najmniej 10% lub co najmniej 20%, a w przypadku większej ilości miejsca aż do około 50% średnicy wewnętrznej di lub nawet wielokrotnie więcej aż do 100%. Przy tego rodzaju wymiarach h i r, zgodnie z wykresem współczynnik z osiąga wartość najwyżej około 1 lub nawet tylko 0,4 do 0,5.

Średnica elementu kierującego 6 i identyczna z nią średnica da korpusu 7 może być większa od sumy di + 2r i korzystnie jest co najmniej trzy razy lub co najmniej cztery razy, lub nawet w przybliżeniu pięć razy większa od średnicy wewnętrznej di. Krawędź powierzchni kierującej 6a ma odstęp od osi 2, który korzystnie wynosi co najmniej 1,5 krotności lub co najmniej 2-krotność lub nawet w przybliżeniu 2,5 krotność di. Średnica wewnętrzna płaszcza 3a jest korzystnie o tyle większa od średnicy zewnętrznej da korpusu 7, o ile powierzchnia przekroju poprzecznego pustki zewnętrznej 5a, w przekroju poprzecznym prostopadłym do osi 2, jest co najmniej trzy razy, a jeszcze lepiej pięć razy lub nawet w przybliżeniu dziesięć razy większa od powierzchni przekroju poprzecznego otworu wlotowego 4. Prędkość przepływu spalin w pustce zewnętrznej 5a jest istotnie mniejsza od prędkości przepływu w otworze wlotowym 4 i w części przewodu połączonego z powierzchnią wylotową 4a. Zapewnia to, że straty ciśnienia powstające w pustce zewnętrznej 5a są tylko nieznacznie większe od strat ciśnienia powstających w pustce zawracającej 5 tak, że ciśnienie w całej pustce zewnętrznej 5a jest praktycznie stałe i że spaliny są jednakowo rozdzielone na wszystkie przeloty 12 korpusu 7.

169 477 9

Średnica wewnętrzna di korpusu 7 jest większa od średnicy wewnętrznej di otworu wlotowego 4, korzystnie co najmniej równa sumie di + 2r i przykładowo co najmniej o 50%, a jeszcze lepiej o 100% większa od di. Ponieważ spaliny w korpusie 7 przepływają co najmniej w ogólności w promieniowych kierunkach, prostopadłych do kierunku przepływu, to wielkości powierzchni przekroju poprzecznego korpusu 7, zmieniają się wzdłuż drogi przepływu, pomiędzy wielkością powierzchni wlotowej 7a a wielkością powierzchni wylotowej 7b korpusu 7. Wielkości obu powierzchni 7a, 7b są określone przez średnice da lub db i osiowe wymiary korpusu 7. Powierzchnia wlotowa 7a jest korzystnie co najmniej pięć razy, co najmniej dziesięć razy lub nawet co najmniej dwadzieścia razy większa od powierzchni przekroju poprzecznego otworu wlotowego 4 i od powierzchni przekroju poprzecznego otworu wylotowego 4b. Powierzchnia wylotowa 7b jest korzystnie co najmniej trzy razy, lepiej co najmniej pięć razy lub nawet co najmniej dziesięć razy większa od powierzchni przekroju poprzecznego otworu wlotowego 4 i otworu wylotowego 4b.

Jeżeli przykładowo korpus 7, w odniesieniu do średnicy wewnętrznej di, posiada wymiary, oznaczone na fig. 1 i 2, a mianowicie gdy średnica zewnętrzna da korpusu 7 wynosi w przybliżeniu 6-krotną, a średnica wewnętrzna db korpusu 7 w przybliżeniu wynosi 3-krotność średnicy wewnętrznej di, i gdy osiowy wymiar korpusu 7 jest w przybliżeniu równy średnicy wewnętrznej di, to powierzchnia wlotowa 7a korpusu 7 jest w przybliżeniu 24 razy, a powierzchnia wylotowa 7b korpusu 7 jest w przybliżeniu 12 razy większa od powierzchni przekroju poprzecznego otworu wlotowego 4. Przy tego rodzaju wymiarach korpusu 7, stosunek pomiędzy powierzchnią przekroju poprzecznego, przebiegającą poprzecznie do promieniowego kierunku przepływu, a powierzchnia przekroju poprzecznego otworu wlotowego 4, jest co najmniej na większej części korpusu 7 większa w przybliżeniu pięć do piętnastu od stosunku pomiędzy powierzchnią przekroju poprzecznego korpusu 7 a powierzchnią przekroju poprzecznego otworu wlotowego katalizatora, w znanych katalizatorach o osiowo przepływowym korpusie.

Jak już opisano, objętość przelotów 12 korpusu 7 wynosi przykładowo 70% do około 90% całej objętości korpusu 7 tak, że udział objętości przelotów 12 w całej objętości korpusu 7 jest względnie duży. Spaliny, jak wspomniano, są równomiernie rozdzielane na wszystkie przeloty 12 korpusu 7. Z tego względu prędkość przepływu spalin w korpusie 7 katalizatora 1 według wynalazku jest proporcjonalnie znacznie mniejsza niż w znanych katalizatorach, mających osiowo przepływowy korpus.

W katalizatorze 1, opisanym na fig. 1 do 3, straty ciśnienia powstające nie tylko przy wylocie spalin do pustki zawracającej 5, ale także straty ciśnienia powstające pomiędzy wylotem otworu wejściowego 4 a powierzchnią wlotową 7a korpusu 7, są stosunkowo małe, znacznie mniejsze niż w znanych katalizatorach. Straty ciśnienia powstające w całym katalizatorze 1, przy jednakowych ilościach spalin na jednostkę czasu i przy w przybliżeniu jednakowych objętościach korpusu 7, są w odniesieniu do strat ciśnienia powstających w znanych katalizatorach o osiowym przepływie korpusu, zmniejszone o około 20% do 70%. Jednakowy rozdział spalin na różne przeloty 12 powoduje, że zmiany szybkości przepływu i wydatek jednostkowy, to znaczy gęstość produktu x prędkość przepływu, przy powierzchni wlotowej 7a korpusu 7, na wszystkich przelotach 12, jest w przybliżeniu jednakowej wielkości. Wydatek jednostkowy wzdłuż promieniowej drogi przepływu do wewnątrz jest wprawdzie większy, jednakże w każdej cylindrycznej powierzchni przekroju poprzecznego, przebiegającej poprzecznie od kierunku przepływu przez korpus 7, na całej powierzchni przekroju poprzecznego jest stały. Przez taki jednorodny przepływ przez korpus 7 osiąga się optymalnie wykorzystanie katalitycznie aktywnego materiału korpusu 7 i dzięki temu umożliwia przy określonej ilości obrabianych spalin, zmniejszenie objętości korpusu 7 wobec objętości korpusu o osiowym przepływie znanych katalizatorów. Dzięki temu można także zredukować ilość potrzebnego katalitycznie aktywnie materiału, to znaczy metalu szlachetnego tak, że katalizator według wynalazku jest korzystniej wytwarzany od znanych katalizatorów.

Katalizatory przedstawione na fig. 5-19 i dalej opisane mają w przeważającej mierze tak samo oznaczone i spełniające takie same funkcje poszczególne części składowe, dlatego też dalej przedstawione opisy katalizatorów nie zawsze zawierają informację o wszystkich oznacznikach podanych na tych figurach.

169 477

Katalizator 10, pokazany na fig. 5, posiada obudowę 3, która jest ukształtowana jednakowo jak obudowa z fig. 1 i posiada cylindryczny płaszcz 3a i dwa króćce przyłączeniowe, które służą jako wlot 3d lub wylot 3e. We wnętrzu obudowy 3 jest umieszczony korpus 7, przy czym obudowa 3 i korpus 7 mają wspólną oś 2 i są wobec niej symetryczne obrotowo. Korpus 7 odpowiada korpusowi 7 z fig. 1 z tym, że obie jego powierzchnie 7a, 7b są w kierunku od wlotu 3d do wylotu 3e nachylone stożkowo na zewnątrz, tworzą z osią 2 jednakowy kąt. Na stronie czołowej korpusu 7, zwróconej do wlotu 3d, jest umieszczony element kierujący 6, w postaci płaskiej tarczy, mającej płaską powierzchnię kierującą 6a, która posiada stożkową krawędź, przylegającą gładko do powierzchni płaszcza 3a. Katalizator 10 jest więc ukształtowany podobnie do katalizatora 1 i posiada podobne właściwości.

Katalizator 20 widoczny na fig, 6, posiada obudowę 3, która jest ukształtowana obrotowo symetrycznie wobec osi 2 oraz ukształtowana podobnie jak obudowa 3 z fig, 1 i 5 i posiada cylindryczny płaszcz 3a, dwie ściany końcowe 3b, 3c, wlot 3d, wylot 3e oraz powierzchnię wewnętrzną 3i, utworzoną na powierzchni wewnętrznej ściany końcowej 3b. Obudowa 3 zawiera korpus 7, który w tej odmianie katalizatora, jest utworzony z dwóch pierścieniowych elementów o jednakowej średnicy zewnętrznej, mianowicie pierwszego elementu 13 o większej średnicy wewnętrznej i drugiego elementu 14 o mniejszej średnicy wewnętrznej. Oba elementy 13,14 posiadają, cylindryczną zewnętrzną powierzchnię płaszcza 13a lub Ma, cylindryczną wewnętrzną powierzchnię płaszcza 14b lub 13b i dwie płaskie powierzchnie czołowe. Oba elementy 13,14 posiadają takie same przeloty jak korpus 7 według fig. 1-3 i są przepuszczalne dla gazu zasadniczo w promieniowych kierunkach. Pierwszy element 13 przylega swoją powierzchnią czołową do ściany końcowej 3b, natomiast drugi element 14 przylega do ściany końcowej 3c. Pomiędzy zwróconymi do siebie powierzchniami czołowymi obu elementów 13,14 jest umieszczony element kierujący 6, utworzony z płaskiej tarczy. Obszar środkowy powierzchni elementu kierującego 6, zwróconej do ściany końcowej 3b i znajdującej się w osiowym rzucie wewnątrz pierścieniowego pierwszego elementu 13, służy jako powierzchnia kierująca 6a. Oba elementy 13, 14 są połączone na stałe i przykładowo połączone co najmniej szczelnie ze ścianami końcowymi 3b, 3c i elementem kierującym 6 i przykładowo mają jednakową średnicę zewnętrzną da tak, że ich zewnętrzne powierzchnie płaszcza 13a, Ma, a także krawędź elementu kierującego 6 leżą w jednej linii. Średnica wewnętrzna dc pierwszego elementu 13 jest większa od sumy di + 2r, przy czym di i r mają jednakowe znaczenie jak w katalizatorze 1. Średnica wewnętrzna dc pierwszego elementu 13 przykładowo jest większa od średnicy wewnętrznej db drugiego elementu 14.

Średnica dc jest korzystnie co najmniej trzy razy lub jeszcze lepiej co najmniej cztery razy lub ewentualnie nawet co najmniej pięć razy większa od średnicy wewnętrznej di. Odpowiednio do tego krawędź powierzchni kierującej 6a, mająca również średnicę dc, ma odstęp do osi 2, który korzystnie wynosi co najmniej 1,5 razy lub lepiej co najmniej 2 razy albo ewentualnie nawet co najmniej 2,5 razy średnicy wewnętrznej di. Stosownie do tego pierwszy element 13 ma istotnie mniejszą objętość od drugiego elementu 14.

Wlot 3d ogranicza otwór wlotowy 4, który przy powierzchni wylotowej 4a wchodzi do pustki zawracającej 5, która jest ograniczona na jednej stronie przez powierzchnię kierującą 6, a po drugiej, przeciwległej stronie, przez powierzchnię wewnętrzną 3i oraz przez powierzchnię wylotową 4a. Pustka zawracająca 5 jest utworzona przez wewnętrzną przestrzeń pustą, otoczoną przez wewnętrzną powierzchnię płaszcza 13b pierwszego elementu 13. Pomiędzy płaszczem 3a a obydwoma elementami 13, 14 oraz elementem kierującym 6 jest utworzona pustka zewnętrzna 5b, rozciągająca się przez obie zewnętrzne powierzchnie płaszcza 13a, 14a. Pustka wewnętrzna 5b, zamknięta przez drugi element 14 przez element kierujący 6, pomijając połączenie przez przeloty w obu elementach 13, 14, jest gazoszczelnie oddzielona. Pustka zewnętrzna 5b jest połączona z otworem wylotowym 4b, ograniczającym wylot 3e.

Podczas pracy katalizatora 20 spaliny przepływają, zgodnie ze strzałkami na fig. 6, przez otwór wlotowy 4 do pustki zawracającej 5 i z niej są promieniowo kierowane na zewnątrz. Spaliny przechodzą przez wewnętrzną powierzchnię płaszcza 13b w pierwszym elemencie 13 i przepływają przez niego promieniowo do pustki zewnętrznej 5a. Z niej spaliny przepływają do zewnętrznej powierzchni płaszcza Ma drugiego elementu 14. Następnie spaliny przepływają przez niego promieniowo do wewnątrz, do pustki wewnętrznej 5b i wypływają przez otwór wylotowy 4b z obudowy 3.

169 477

W katalizatorze 20 wewnętrzna powierzchnia płaszcza 13b pierwszego elementu 13 i zewnętrzna powierzchnia płaszcza 14a drugiego elementu 14 są oznaczone dalej jako powierzchnia wlotowa 13b lub 14a, a zewnętrzna powierzchnia płaszcza 13b i wewnętrzna powierzchnia płaszcza 14b służą jako powierzchnia wylotowa 13a lub 14b. Odstęp h powierzchni kierującej 5 od powierzchni wewnętrznej 3i i od powierzchni wylotowej 4a jest równy osiowemu wymiarowi korpusu 7, czyli elementów 13 i 14. Dzięki temu, że jego osiowy wymiar jest wystarczająco duży, to stosunek h/di może być ewentualnie większy od wartości, przy której współczynnik z (fig. 4) posiada minimum. Stosunek h/di przykładowo może być mniejszy od 1 i wynosić najwyżej 0,7. Współczynnik z, osiągany przy zawracaniu spalin w pustce zawracającej 5, jest zawsze mniejszy od 1, a straty ciśnienia odpowiednio mniejsze od ciśnienia spiętrzenia spalin, przepływających przez otwór wlotowy 4. Ewentualnie odstęp h może wynosić najwyżej 50% lub najwyżej 25% średnicy wewnętrznej di tak, że wartość stosunku h/di znajduje się, jak w katalizatorze 1, co najmniej w przybliżeniu w minimum krzywej, oznaczonej na fig. 4. Spaliny przy przepływie przez elementy 13, 14 są jednakowo rozdzielane, ponieważ spaliny po wpłynięciu do obudowy 3 najpierw przepływają przez element 13, o względnie mniejszej objętości, to pierwszy element 13 przy rozruchu silnika spalinowego, połączonego z katalizatorem 20, szybciej ogrzewa się do temperatury, potrzebnej do wywołania pożądanych chemicznych reakcji. Pierwszy element 13 stosownie do tego służy jako korpus rozruchowy, aby w fazie rozruchu szybko wywołać katalityczną obróbkę spalin. Jeżeli po fazie rozruchu oba elementy 13, 14 mają temperaturę, potrzebną do katalitycznej obróbki, to katalityczna obróbka w większej części odbywa się w drugim elemencie 14, posiadającym większą objętość, który służy jako element główny. Katalizator 20 posiada podobne właściwości jak katalizator 1.

Katalizator 30, pokazany na fig. 7 i 8, posiada obudowę 3, która zawiera płaszcz 3a w postaci krótkiego, w przybliżeniu owalnego lub eliptycznego cylindra, dwie płaskie ściany końcowe 3b, 3c, wlot 3d i wylot 3e. Wlot 3d i wylot 3e mają wygięte króćce, to znaczy zakrzywioną rurę, z odcinkiem prostopadłym do ściany końcowej 3b, przykładowo według fig. 7 wystającym pionowo do góry, który przez łuk jest połączony z wolnym odcinkiem końcowym, równoległym do ściany końcowej 3b. Odcinki wlotowe, wystające od ściany końcowej 3b, przykładowo w widoku z góry na fig. 8, są ukształtowane symetrycznie, w lustrzanym odbiciu, wobec płaszczyzny przechodzącej przez krótką oś owalu lub elipsy, albo płaszcza 3a. Wygięty wlot 3d, z którego na fig. 7 jest zaznaczony tylko odcinek, jest prostopadły do ściany końcowej 3b. Wolne odcinki końcowe wlotu 3d i wylotu 3e przykładowo leżą w jednej linii, a ich otwory 4,4b są skierowane przeciwnie. Kołowo-cylindryczny odcinek, prostopadły do ściany końcowej 3b przez rozszerzający się odcinek przejściowy jest połączony ze ścianą końcową 3b. Powierzchnia wewnętrzna 3f wlotu 3d posiada stosownie do tego cylindryczny odcinek 3g, równoległy od osi 2 i odcinek powierzchni przejściowej 3h, w przekroju wygięty na zewnątrz i przebiegający wzdłuż osi 2, który łączy cylindryczny odcinek 3g z powierzchnią wewnętrzną 3i ściany końcowej 3b.

Pierścieniowy korpus 7, umieszczony i zamocowany w obudowie 3, posiada zewnętrzną powierzchnię wlotową 7a o owalnym lub eliptycznym zarysie i wewnętrzną powierzchnię wylotową 7b, która przykładowo jest również owalna lub eliptyczna i równoległa do powierzchni 7a. Korpus 7 posiada przeloty, w ogólności równoległe do ścian końcowych 3b, 3c, prowadzące od jego zewnętrznej powierzchni wlotowej 7a do jego wewnętrznej powierzchni wylotowej 7b i przykładowo, analogicznie jak korpus 7 z fig. 1, jest utworzony z pofalowanych tarcz. Korpus 7 przylega na stałe i co najmniej punktowo szczelnie do ściany końcowej 3c i jest na swojej stronie czołowej, odwróconej od niej, połączony z elementem kierującym 6, który stanowi tarcza, a jej strona, zwrócona do ściany końcowej 3b, tworzy płaską powierzchnię kierującą 6a. Wylot 3e, przez otwór, istniejący w ścianie końcowej 3b jest szczelnie wyprowadzony do przestrzeni wewnętrznej obudowy 3 i przykładowo przez odcinek przejściowy, rozszerzający się łukowo na zewnątrz, jest szczelnie połączony w otworze elementu kierującego 6, przy czym ten otwór, w widoku z góry pokazanym na fig. 8, znajduje się w obszarze zamkniętym wewnętrzną powierzchnią wylotowej 7b.

Otwór wlotowy 4, ograniczony przez wlot 3d uchodzi przy powierzchni wylotowej 4a do pustki zawracającej 5, znajdującej się pomiędzy powierzchnią kierującą 6a a przeciwległą powierzchnią wewnętrzną 3i, która jest połączona z pustką zewnętrzną 5a, istniejącą pomiędzy płaszczem 3a a zewnętrzną powierzchnią wlotowy 7a. Pustka wewnętrzna 5b, zamknięta przez wewnętrzną powierzchnię wylotowy 7b, jest połączona z otworem wylotowym 4b, ograniczonym

169 477 przez wylot 3e. Stosunek pomiędzy odstępem h powierzchni kierującej 6a a powierzchnią wewnętrzną 3i i średnicą wewnętrzną di wlotu 3f, przykładowo może być w przybliżeniu tak duży jak w katalizatorze 1. W katalizatorze 30, odstęp krawędzi powierzchni kierującej 6a od osi 2 wlotu 3d dla różnych miejsc krawędzi jest różny. Krawędź powierzchni kierującej 6a znajdującej się najbliżej osi 2 ma odstęp od osi 2, który korzystnie wynosi co najmniej 1,5 krotność, ewentualnie co najmniej 2 krotność lub nawet co najmniej 2,5 krotność średnicy wewnętrznej di.

Podczas gdy katalizatory 1, 10, 20 przykładowo mogły być zabudowane w układach wydechowych samochodów osiami 2, przebiegającymi równolegle do kierunku jazdy, to katalizator 30 może być przykładowo tak zabudowany w układzie wydechowym samochodu, że cylindryczny odcinek 3g wlotu 3d i odcinek osi 2 przynależący do tego odcinka powierzchni wewnętrznej 3g, przebiega prostopadle do kierunku jazdy i w przybliżeniu pionowo. Katalizator 30 posiada podobne właściwości co katalizator 1.

Katalizator 40, widoczny na fig. 9, posiada obudowę 3 z płaszczem 3a, dwoma ścianami końcowymi 3b, 3c, wlotem 3d i wylotem 3e. W obudowie 3 jest umieszczony pierścieniowy korpus 7 z zewnętrzną powierzchnią wlotową 7a i wewnętrzną powierzchnią wylotową 7b. Płaszcz 3a obudowy 3 i korpus 7 mają przykładowo jednakowy lub podobny zarys, jak odpowiednie części katalizatora 30 z fig. 7 i 8. Tak samo wlot 3d i wylot 3e, pokazane tylko częściowo, a znajdujące się powyżej ściany końcowej 3b na fig. 9, mogą być ukształtowane podobnie jak w katalizatorze 30.

Katalizator 40 odróżnia się od katalizatora 30 tym, że powierzchnia kierująca 6a jest utworzona przez powierzchnię wewnętrzną ściany końcowej 3c i że korpus 7 przylega do ściany końcowej 3b. Do strony czołowej korpusu 7, odwróconej od ściany końcowej 3b, jest zamocowany element zamykający 15, w postaci tarczy, którego strona zwrócona do powierzchni kierującej 6a tworzy płaską powierzchnię 15a, umieszczoną w odstępie od powierzchni kierującej 6a. Poza tym wlot 3d, szczelnie wyprowadzony przez otwór w ścianie końcowej 3b, do przestrzeni wewnętrznej obudowy 3, wystaje ponad obszar przestrzeni zamkniętej przez wewnętrzną powierzchnię wylotową 7b korpusu 7 i jest szczelnie połączony w otworze, znajdującym się w elemencie zamykającym 15. W katalizatorze 4<0 pustka zawracająca 5 znajduje się odpowiednio pomiędzy ścianą końcową 3c a elementem zamykającym 15. Katalizator 40 może być zabudowany w podobny sposób jak katalizator 30. Podczas pracy katalizatora 40 spaliny przepływają z wlotu 3d do pustki zawracającej 5 i wokół krawędzi powierzchni 15a, która w porównaniu do średnicy wewnętrznej wlotu 3d, posiada w przybliżeniu jednakowy, najmniejszy odstęp od osi wlotu 3d, podobnie jak w katalizatorze 30.

Wymiar h odpowiada w przybliżeniu wymiarowi 4 z fig. 7 i 8.

Katalizator 50, widoczny na fig. 10 i 11 posiada obudowę 3, której płaszcz 3a tworzy cylinder o zarysie nieznacznie odbiegającym od koła, w przybliżeniu eliptycznym lub owalnym i ewentualnie w przybliżeniu asymetrycznym. Obudowa 3 na obu końcach płaszcza 3a posiada płaską ścianę końcową 3b, 3c. Ściana końcowa 3b jest zaopatrzona w zakrzywioną rurę, tworzącą wlot 3d, wystającą od niej na zewnątrz, umieszczoną nierozłącznie niewspółśrodkowo, wygiętą na swoim wolnym końcu. Jej cylindryczny odcinek, znajdujący się przy ścianie końcowej 3b jest współosiowy do odcinka osi 2 wlotu 3d, prostopadłego do ściany końcowej 3b i przez odcinek przejściowy 3h, który rozszerza się łukowo w przekroju przebiegającym wzdłuż osi 2, jest połączony ze ścianą końcową 3b. Płaszcz 3a jest zaopatrzony w wystający na zewnątrz króciec, służący jako wylot 3e. W obudowie 3 jest umieszczony pierścieniowy korpus 7, który przykładowo jest współosiowy do osi 2. Korpus 7 posiada cylindryczną zewnętrzną powierzchnię wlotową 7a, cylindryczną wewnętrzną powierzchnią wylotową 7b i dwie, w ogólności płaskie strony czołowe, które są na stałe i szczelnie połączone ze ścianami końcowymi 3b, 3c. Korpus 7 jest zaopatrzony w nieprzedstawione promieniowe przeloty. W tej odmianie katalizatora powierzchnia kierująca 6a jest utworzona w tym obszarze powierzchni wewnętrznej ściany końcowej 3c, który jest zamknięty przez pierścieniowy korpus 7, leżący pod kątem prostym do ścian końcowych 3b, 3c. Powierzchnia wewnętrzna 3i jest utworzona przez obszar powierzchni wewnętrznej ściany końcowej 3b, zamknięty przez korpus 7.

Wlot 3d ogranicza otwór wlotowy 4, który przy powierzchni wylotowej 4a wchodzi do pustki zawracającej 5, znajdującej się pomiędzy powierzchnią kierującą 6a oraz powierzchnią 3i i zamkniętej przez wewnętrzną powierzchnię wylotową 7b. Pomiędzy płaszczem 3a obudowy 3, a zewnętrzną powierzchnią wlotową 7a korpusu 7 znajduje się pustka zewnętrzna 5a, która jest

169 477 połączona z otworem wylotowym 4b, ograniczonym wylotem 3e. Jak jest widoczne z fig. 11 odstęp pustki zewnętrznej 5a, mierzony promieniowo do osi 2 w miejscu obwodu leżącym na przeciwko wylotu 3e, jest minimalny i od tego miejsca ciągle wzrasta wzdłuż obwodu, w obu kierunkach aż do wylotu 3e.

Wolne odcinki końcowe wlotu 3d i wylotu 3e katalizatora 50 skierowane są w przeciwne strony, przy czym przynależące do nich odcinki osi 2 wlotu 3d lub wylotu 3e są wzajemnie równoległe i przestawione wobec siebie. Katalizator 50 przykładowo może być w ten sposób zabudowany w układzie wydechowym samochodu, że ścianki końcowe 3b, 3c i wolne odcinki wlotu i wylotu są równoległe do kierunku jazdy. Na fig. 10 jest zaznaczona średnica wewnętrzna di cylindrycznego odcinka wylotu, wystającego od ściany końcowej 3b i odstęp h powierzchni kierującej 6a od powierzchni wewnętrznej 3i i powierzchni wlotowej 4a. Stosunek h/di w katalizatorze 50, jak i w katalizatorze 20 może być większy od optymalnej wartości i może wynosić mniej od 1, a przykładowo najwyżej lub w przybliżeniu 0,7.

Podczas pracy katalizatora 50 spaliny przepływają zgodnie ze strzałkami, podanymi na fig. 10. Spaliny docierają przez otwór wlotowy 4 do pustki zawracającej 5, w niej są kierowane zasadniczo w promieniowym kierunku do osi 2, przepływają przez przeloty w korpusie 7 i docierają do pustki zewnętrznej 5a, w której są zbierane spaliny wypływające z przelotów, przy czym co najmniej większa część spalin przepływa wzdłuż odcinka obwodowego zewnętrznej powierzchni wlotowej 7a, aż do otworu wylotowego 4b i przez niego wypływa. Katalizator 50 ma podobne właściwości jak katalizator 1 i inne opisane katalizatory.

Katalizator 60, widoczny z fig. 12 posiada obudowę 3 z osią 2. Płaszcz 3a obudowy 3 jest przykładowo cylindryczny i symetryczny wobec osi 2. Obudowa 3 posiada dwie promieniowe ściany końcowe 3b, 3c, prostopadłe do osi 2, z których jedna jest zaopatrzona we wlot 3d, a druga w wylot 3e, które, jak w katalizatorze 1 posiadają króćce z cylindrycznymi odcinkami powierzchni wewnętrznej i które przez odcinek powierzchni przejściej 3b, rozszerzający się łukowo w przekroju osiowym, są połączone z powierzchnią wewnętrzną ściany końcowej 3b lub 3c. Powierzchnia wewnętrzna ściany końcowej 3b tworzy powierzchnię wewnętrzną 3i.

Katalizator 60 posiada cylindryczny korpus 7, zamocowany w obudowie 3, którego powierzchnia płaszczowa jest szczelnie połączona z płaszczem 3a obudowy 3. Korpus 7 w osiowym kierunku przepuszcza gaz i na swoim jednym końcu, zwróconym do wlotu 3d, posiada płaską zewnętrzną powierzchnię wlotową 7a, a na swoim drugim końcu płaską wewnętrzną powierzchnię wylotową 7b. Korpus 7 przykładowo posiada ceramiczny lub metalowy nośnik, znanego rodzaju, z osiowymi przelotami, pokryty katalitycznie aktywnym materiałem.

W przestrzeni wewnętrznej obudowy 3, pomiędzy ścianą końcową 3b a korpusem 7 jest umieszczony element kierujący 6, stanowiący płaską tarczę, która jest w odstępie nie tylko od ściany końcowej 3b ale także w odstępie od korpusu 7 i której strona zwrócona do ściany końcowej 3b tworzy powierzchnię kierującą 6a. Pomiędzy krawędzią elementu kierującego 6 a płaszczem 3a obudowy 3 istnieje przestrzeń pośrednia. Element kierujący 6 jest, nie pokazanymi elementami mocującymi, zamocowany do płaszcza 3 i/lub do ściany końcowej 3b obudowy 3. Element kierujący 6 w przypadku mocowania elementami mocującymi nie posiada otworów i jest gazoszczelny.

Otwór wlotowy 4 ograniczony przez wlot 3d wchodzi, przy powierzchni wlotowej 4a, leżącej w jednej płaszczyźnie z powierzchnią 3i, do pustki zawracającej 5, znajdującej się pomiędzy powierzchnią kierującą 6a a powierzchnią 3i, która jest połączona wokół krawędzi elementu kierującego 6 ze znajdującą się pomiędzy nim a zewnętrzną powierzchnią wlotową 7a, czołową pustką zewnętrzną 5. Pomiędzy ścianą końcową 3c a wewnętrzną powierzchnią wylotową 7b znajduje się czołowa pustka wewnętrzna 5b, która jest połączona z otworem wylotowym 4b, ograniczonym przez wylot 3e. Stosunek pomiędzy osiowym odstępem h powierzchni kierującej 6a od powierzchni 3i oraz powierzchni wylotowej 4a i pomiędzy średnicą wewnętrzną cylindrycznego odcinka wlotu 3d, leży w jednakowych obszarach wartości, jak w katalizatorze 1. Stosunek pomiędzy promieniem krzywizny r odcinka powierzchni przejściowej 3h, łączącego cylindryczny odcinek powierzchni wewnętrznej wlotu z powierzchnią wewnętrzną 3i, do średnicy wewnętrznej wlotu, leży również w obszarze podanym dla katalizatora 1. Odstęp zwróconych do siebie powierzchni korpusu 7 i elementu kierującego 6 jest korzystnie większy od odstępu powierzchni 3i, 6a.

169 477

Podczas pracy spaliny przepływające przez otwór wlotowy 4 do pustki zawracającej 5 są zawracane przez powierzchnię kierującą 6a w kierunku promieniowym do osi 2 i przepływają wokół krawędzi elementu kierującego 6 do pustki zewnętrznej 5a, następnie w osiowym kierunku przez korpus 7 do pustki wewnętrznej 5b i z niej przez otwór wylotowy 4b z obudowy 3 na zewnątrz. Spaliny wypływające do obudowy 3 katalizatora 60 są zawracane, jak w katalizatorze 1, z małą stratą ciśnienia, a w pustce zewnętrznej 5 są jednakowo rozdzielane na powierzchni wlotowej 207a.

Katalizator 70, pokazany na fig. 13, posiada obudowę 3, która przykładowo symetryczna do osi 2 i posiada cylindryczny płaszcz 3a oraz dwie ściany końcowe 3b, 3c, z wlotem 3d i wylotem 3e. Wlot 3d i wylot 3e, jak w przykładzie z katalizatorem 1 lub 201, składa się z króćca z cylindrycznym odcinkiem, który przez rozszerzający się łukowo odcinek przejściowy 3h jest połączony z odnośną ścianą końcową 3b lub 3c. Ściany końcowe 3b, 3c w katalizatorze 70 są jednak nachylone i mają przylegający do odcinka przejściowego 3h stożkowy odcinek główny, który na swoich zewnętrznych końcach przez odcinek przejściowy jest połączony z płaszczem 3a. Wewnętrzna powierzchnia ściany końcowe 3b tworzy powierzchnię wewnętrzną 3i. W obudowie 3 jest umieszczony korpus 7, który posiada zewnętrzną powierzchnię wlotową 7a oraz wewnętrzną powierzchnię wylotową 7b i jest w osiowym kierunku przepuszczalny dla gazu. Element kierujący 6a, umieszczony pomiędzy ścianą końcową 3b a korpusem 7 posiada powierzchnię kierującą 6a, zwróconą do ściany końcowej 3b. Odcinek powierzchni kierującej 6a, leżący naprzeciwko stożkowego odcinka ściany końcowej 3b jest również stożkowy, natomiast w przekroju przebiegającym przez oś 2 jest równoległy do przeciwległej powierzchni 3i. Środkowy odcinek powierzchni kierującej 6a, znajdujący się w osiowym rzucie w obszarze wlotu 3d, jest przykładowo w ten sposób zaokrąglony w przekroju stożkowym, że on przylega do stożkowego odcinka, ale może być on również stożkowy, płaski lub prostokątny do osi 2. Obszar krawędziowy powierzchni kierującej 6a przykładowo jest odgięty w kierunku do korpusu 7. Otwór wlotowy 4, ograniczony przez wlot 3b do przestrzeni wewnętrznej obudowy 3. Powierzchnia kierująca 6a, jak i w powyżej opisanych katalizatorach, znajduje się za otworem wlotowym 4, to znaczy znajduje się na stronie odwróconej do płaskiej powierzchni wylotowej 4a. Jest także możliwe, aby środkowy odcinek powierzchni kierującej 6a nieznacznie wystawał do otworu wlotowego 4a. W tym przypadku powierzchnia kierująca 6a oczywiście pozostaje w odstępie co najmniej od krawędzi powierzchni wylotowej 4a i od leżącej naprzeciwko powierzchni wewnętrznej 3i. Obszar przestrzeni, znajdujący się pomiędzy powierzchnią kierującą 6a a powierzchnią wewnętrzną 3i służy jako pustka zawracająca 5. Powierzchnia kierująca 6a i powierzchnia wewnętrzna 3i lub dokładniej mówiąc stożkowe odcinki tych powierzchni tworzą z powierzchnią wylotową 4a kąt, wynoszący najwyżej 30° i stosownie do tego z osią 2 kąt co najmniej 60°, przykładowo od co najmniej 70° do najwyżej 85°. Zwraca się uwagę, że odstęp powierzchni kierującej 6a od powierzchni wewnętrznej 3i i od krawędzi powierzchni wylotowej 4a, w katalizatorze 70 odpowiada zwykłej definicji odstępu odległości najkrótszych odcinków łączących pomiędzy leżącymi naprzeciwko siebie powierzchniami i że ten odstęp mierzony nie jest równoległy do osi 2, lecz prostopadle do powierzchni 6a, 3i. Stosunek pomiędzy w ten sposób zmierzonym odstępem, a średnicą wewnętrzną wlotu 3d jest jednakowy jak w katalizatorze 1 dla stosunku h/di. Katalizator 70 jest ukształtowany podobnie jak katalizator 60.

Katalizator 80, pokazany częściowo na fig. 14 i 15, jest w dalekim stopniu ukształtowany podobnie jak katalizator 70 i posiada obudowę 3 z wlotem 3d, który jest symetryczny do osi 2. Obudowa 3 zawiera korpus 7, przepuszczalny dla gazu w osiowym kierunku, którego płaska powierzchnia czołowa służy jako zewnętrzna powierzchnia wlotowa 7a. Obudowa 3 zawiera tarczowy element kierujący 6 z powierzchnią kierującą 6a. Element kierujący 6 odróżnia się od elementu kierującego 6 katalizatora 70 tym, że posiada wiele otworów 15, które są rozdzielone wokół osi 2, na zewnątrz pierścieniowego obszaru powierzchniowego, który otacza bezotworowy, wewnętrzny, środkowy obszar, którego średnica jest co najmniej równa średnicy wewnętrznej di wlotu 3d i korzystnie jest większa od niej. Średnica otworów 15 jest istotnie mniejsza od średnicy wewnętrznej di i przykładowo wynosi najwyżej 20% di. Wspólna powierzchnia otworów 15 wynosi korzystnie najwyżej 30%, przykładowo 5 do 25% całej powierzchni kierującej 6a.

Podczas pracy katalizatora 80 spaliny przepływają przez wlot 3d do przestrzeni wewnętrznej obudowy 3 i w pustce zawracającej 5 są przez powierzchnię kierującą 6a zawracane w przybliżeniu w pionowym kierunku. Większa część spalin przepływa, jak w katalizatorze 70, wokół krawędzi

169 477 elementu kierującego 6 do pustki zewnętrznej 5a, znajdującej się pomiędzy nim a korpusem 7. Część spalin przepływa jednak z pustki zawracającej 5 przez otwory 15 do pustki zewnętrznej 5a i jest rozdzielana równomiernie na powierzchni przekroju poprzecznego korpusu 7.

Katalizator 90, pokazany częściowo na fig. 16, posiada korzystnie cylindryczną obudowę 3 z płaszczem 3a, ścianą końcową 3b i wlotem 3d, który jest symetryczny do osi 2. Obudowa 3 zawiera korpus 7 z płaską powierzchnią wlotową 7a, przepuszczający gaz w osiowym kierunku. Obudowa 3 zawiera element kierujący 6, utworzony z dwóch płaskich tarcz. Główna tarcza kierująca 16 posiada powierzchnię kierującą 6a i w środku jest zaopatrzona w otwór 18, współosiowy do osi 2, którego średnica jest mniejsza od średnicy wewnętrznej di wlotu 3d i przykładowo wynosi 10% do 50% di. Pomiędzy tarczą kierującą 16 a powierzchnią wlotową 7a jest umieszczona dodatkowa płaska tarcza 17, znajdująca się w odstępie nie tylko od tarczy kierującej 16, ale także odzwróconą do wlotu 3d i do tarczy kierującej 16 i poza otworami, służącymi do jej zamocowania nie posiada żadnych innych otworów. Tarcza kierująca 16 wystaje swoim całym obwodem poza dodatkową tarczę kierującą 17.

Spaliny, wypływające przez wlot 3d do przestrzeni wewnętrznej obudowy 3 w swojej większej części, w odcinku wylotowym wlotu 3d i w pustce zawracającej 5, istniejącej pomiędzy ścianą końcową 3b a tarczą kierującą 16, są zawracane w przybliżeniu w promieniowym kierunku i następnie przepływają wokół krawędzi kierującej 16 do powierzchni wlotowej 7a. Część spalin wpływających przez wlot 3d, przepływa przez środkowy otwór 15 w tarczy kierującej 16 i przez dodatkową tarczę kierującą 17 jest zawracana w przybliżeniu w promieniowym kierunku i przepływa wokół jej krawędzi do powierzchni wlotowej 7a.

Katalizator 100, pokazany częściowo na fig. 17, posiada obudowę 3, której ściana końcowa 3b jest w środku zaopatrzona we wlot 3d. Obudowa 3 zawiera korpus 7 z płaską zewnętrzną powierzchnią wlotową 7a, przepuszczający gaz w osiowym kierunku i element kierujący 6, utworzony z trzech płaskich tarcz 16, 17, 21. Tarcza kierująca 16 posiada powierzchnię kierującą 6a, zwróconą do ściany końcowej 3b i w środku posiada otwór 18. Pomiędzy główną tarczą kierującą 16 a korpusem 7 są umieszczone dwie dodatkowe tarcze kierujące 17,21. Te trzy tarcze kierujące 16, 17,21 są umieszczone we wzajemnym odstępie od ściany końcowej 3b i od powierzchni płaszcza 3a. Dodatkowa tarcza kierująca 17, znajdująca się pomiędzy główną tarczą kierującą 16 a dodatkową tarczą kierującą 21, posiada powierzchnię kierującą 17a, a w środku otwór 19. Dodatkowa tarcza kierująca 21 posiada powierzchnię kierującą 21a i poza otworami służącymi do jej zamocowania nie posiada żadnych innych otworów. Wymiary zewnętrzne tarcz kierujących 16, 17,21 zmieniają się w kierunku od głównej tarczy kierującej 16 do najdalszej dodatkowej tarczy kierującej 21, znajdującej się przy korpusie 7. Średnica otworu 18 jest korzystnie mniejsza od średnicy wewnętrznej wlotu 3d, a średnica otworu 19 jest mniejsza od średnicy otworu 18.

Podczas pracy katalizatora 100 część spalin wpływających przez wlot 3d do wnętrzna obudowy 3 jest zawracana przez powierzchnię kierującą 6a. Pozostałe spaliny przepływają przez otwór

18. Część tych spalin jest następnie zawracana przez powierzchnię kierującą 17a elementu kierującego 17, a część spalin przepływa przez otwór 19 i następnie jest zawracana przez powierzchnię kierującą tarczy kierującej 21.

Katalizator 110, widoczny z fig. 18 posiada obudowę 3 z wlotem 3d i wylotem 3e. W płaszczu 3a obudowy 3 jest umieszczony pierścieniowy korpus 7, przepuszczający gaz w osiowym kierunku, z płaską zewnętrzną powierzchnią wlotową 7a i płaską wewnętrzną powierzchnią wylotową 7b. Przestrzeń pusta otoczona przez korpus 7 jest, na jego końcu zwróconym do wlotu 3d, szczelnie zamknięta przez element kierujący 6. On posiada na swojej stronie, zwróconej do wlotu 3d, płaską powierzchnię kierującą 6a, przechodzącą w powierzchnię wlotową 7a. Powierzchnia kierująca 6a może być także umieszczona bliżej wlotu 3d, niż powierzchnia wlotowa 7a.

Podczas pracy katalizatora 110 spaliny wpływające przez wlot 3d do przestrzeni wewnętrznej obudowy 3 są zawracane przez powierzchnię kierującą 6a w promieniowym kierunku, a następnie przepływają w osiowym kierunku przez korpus 7.

Katalizator 120, pokazany częściowo na fig. 19, posiada obudowę 3 z płaską ścianą końcową 3b, w której środku znajduje się wlot 3d. Jego powierzchnia wewnętrzna 3f posiada cylindryczny odcinek 3g, do którego przylega rozszerzający się stożkowo odcinek 3k. Jego drugi koniec, przez

169 477 odcinek powierzchni przejściowej 3h, rozszerzający się w przekroju osiowym, jest połączony z płaską, promieniową powierzchnią wewnętrzną 3i, utworzoną przez powierzchnię wewnętrzną ściany końcowej 3b. W płaszczu 3a obudowy 3 jest umieszczony element kierujący 6 z płaską powierzchnią kierującą 6a, zawróconą do powierzchni wewnętrznej 3i. W obudowie 3 jest umieszczony korpus 7, zaznaczony linią kreskowo-punktową, który przykładowo może być podobnie ukształtowany jak korpus 7 z fig. 1. Na fig. 19 di* oznacza średnicę powierzchni wewnętrznej 3f wlotu 3d, di oznacza średnicę stożkowego odcinka 3k na początku powierzchni przejściowej 3h. W tej postaci wykonania katalizatora średnica wewnętrzna di jest trochę większa od prześwitu wlotu 3d, który jest równy średnicy wewnętrznej di^x. Na fig. 19 jest także oznaczony promień krzywizny r i odstęp h, które mają jednakowe znaczenie, jak w opisanych wcześniej przykładach wykonania. Stosunki r/di i h/di w katalizatorze 120 przykładowo mieszczą się w przybliżeniu w zakresie jak w katalizatorze 1. Kąt, utworzony przez stożkowy odcinek 3k z osią 2, wynosi korzystnie najmniej 5°, korzystnie najwyżej 25°, a przykładowo 10° do 20°. Długość 1 stożkowego odcinka 3k wynosi korzystnie co najmniej 100% i korzystnie najwyżej 300% średnicy di^x. Dzięki stożkowemu odcinkowi 3k, rozszerzającemu się w kierunku przepływu może być dodatkowo zmniejszony opór przepływu. Współczynnik z, przykładowo przy stosunku r/di wynoszącym w przybliżeniu 0,3, przy minimum krzywej, która odpowiada krzywej przedstawionej na fig. 4, leży w zakresie od 0,3 do 0,4.

W zasadzie stosunki r/di i h/di odnoszą się nie tylko do katalizatora 120, widocznego z fig. 19, ale także do katalizatorów, opisanych za pomocą fig. 5 do 18 i leżą w jednakowych zakresach jak w katalizatorze 1, opisanym za pomocą fig. 1 do 3. Odpowiednio dotyczy to także wymiarów powierzchni kierującej 6a i częściowo także innych wymiarów.

Katalizatory i ich zastosowania mogą podlegać modyfikacjom. Przykładowo cechy różnych katalizatorów mogą być między sobą-kombinowane. Płaszcze obudowy i korpusy katalizatorów 10,20,50,60,70,80,90,100,110,120 mogą przykładowo posiadać jak katalizator 30 zarys owalny lub eliptyczny. Odwrotnie płaszcze obudów i korpusy katalizatorów 30, 40 mogą być ukształtowane o zarysie kołowym. Ewentualnie płaszcze obudów i korpusy mogą mieć zarys wielokąta. W katalizatorach 30 i 40 ujścia wlotu 3d lub wylotu 3e w widoku, odpowiadającym fig. 8, umieszczone w środku ściany bocznej 3b obudowy 3 i/lub wewnętrzne powierzchnie wylotowe 7b mogą być ukształtowane cylindrycznie lub współosiowo do osi odcinka wlotu 3d lub wylotu 3e, połączonego ze ścianą końcową i odstającego od niej. Wlot 3d katalizatora 40 może ewentualnie prowadzić przez dodatkowy otwór, znajdujący się na korpusie 7.

Katalizator 20 przykładowo może być tak dalece zmieniony, że średnica wewnętrzna obu korpusów 13,14może być jednakowa i/lub średnica zewnętrzna obu korpusów 13,14może różnić się wielkością. Prosty wlot i/lub wylot katalizatorów 1, 10 i innych opisanych katalizatorów, np. katalizatora 30 może być zaopatrzony w wygięcie łukowe. Odwrotnie wygięcie łukowe przy wlotach katalizatorów 30, 40, 50 mogą być pominięte. Jest to zwłaszcza wtedy korzystne, gdy katalizator jest przewidziany do zabudowy w samochodzie, którego silnik spalinowy posiada wylot spalin skierowany prostopadle do kierunku jazdy. Wlot katalizatora może być wtedy przez krótkie, zasadniczo proste połączenie, połączony z wylotem spalin silnika spalinowego, a wylot katalizatora, przez przewód równoległy do kierunku jazdy przebiegający do tyłu bardziej lub mniej prosto, jest połączony z tłumikiem układu wydechowego.

Odcinki krawędziowe powierzchni kierujących 6a i powierzchni wewnętrznej 3i stosowane w katalizatorach 10, 20, 30, 50 mogą być wygięte jak w katalizatorze 70. Odpowiednio dotyczy to także powierzchni kierujących 6a katalizatorów z fig. 14 do 19. Powierzchnie kierujące 6a lub powierzchnie wewnętrzne 3i są wtedy zasadniczo, to znaczy z wyjątkiem wygiętych odcinków krawędziowych, płaskie i prostopadłe do osi wlotów 3d.

W katalizatorze 1 ewentualnie można zamienić funkcje wlotu i wylotu tak, że spaliny przepływają przez katalizator przeciwnie do strzałek na fig. 1.

Przy elementach kierujących 16 (fig. 16, 17) mogą być przewidziane otwory, odpowiadające otworom 15 elementu kierującego 6 z fig. 14 i 15. Stożkowy element kierujący 6, widoczny z fig. 13 może być również zaopatrzony w otwory, umieszczone analogicznie do otworów 15 i/lub w środkowy otwór, przy czym w tym ostatnim przypadku, analogicznie jak przy katalizatorach, pokazanych na fig. 16 i 17, powinien być przewidziany co najmniej jeden stożkowy dodatkowy

169 477 element kierujący. Wloty 3d i ewentualnie wyloty 3e katalizatorów z fig. 1 do 18 mogą być zaopatrzone w stożkowy odcinek powierzchni wewnętrznej, który jest ukształtowany analogicznie do stożkowego odcinka powierzchni wewnętrznej 3k katalizatora pokazanego na fig. 19.

Zamiast korpusu 7 według fig. 3, utworzonego z bezpośrednio przylegających do siebie pofalowanych tarcz 9, 11, może być aymicdzo dwoma takimi tarczami umieszczona płaska, perforowana tarcza. Tarcze 9, 11 mogą być ewentualnie także tak umieszczone, że ich fale wzajemnie nie krzyżują się pod kątem prostym, lecz krzyżują się pod innym kątem, który korzystnie wynosi co najmniej około 40°, przykładowo co najmniej 60°.

W celu utworzenia korpusu 7 przepuszczającego gaz w osiowym kierunku (fig. 12 - 18), pierścienie mogą być zaopatrzone w wieniec z promieniowo przebiegającymi falami, które wtedy muszą być szersze. Pomiędzy dwoma tego rodzaju tarczami może być umieszczona płaska lub zaopatrzona w kołowe fale, ewentualnie pofalowana, pierścieniowa tarcza. W korpusie 7 (fig. 1,5 -10,19), przepuszczającym gaz w promieniowym kierunku, zamiast tarcz z metalowymi nośnikami może zastosować nośniki z materiału ceramicznego, który jest zaopatrzony w promieniowe przeloty.

Ewentualnie korpus 7 może być przewidziany w postaci pierścienia lub taki, którego przeloty 12 tworzą z jego osią 2 nie kąt prosty, ale kąt, który korzystnie powinien wynosić korzystnie co najmniej około 45°, przykładowo co najmniej 60°. Przeloty 12 wtedy przebiegają w ogólności wzdłuż powierzchni stożkowej. Ewentualnie wtedy wewnętrzna powierzchnia płaszcza 3a i zewnętrzna powierzchnia korpusu 7 może być tak ukształtowana w postaci stożka, że one są prostopadłe do przelotów 12 z nich wychodzących, a więc tworzą z prostopadłą do osi 2 płaszczyzną promieniową kąt, który korzystnie wynosi co najmniej 45°, przykładowo co najmniej 60° i jest równy kątowi, utworzonemu przez przeloty 12 z osią 2.

Claims (16)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Katalizator do katalitycznej obróbki spalin, zwłaszcza spalin silników spalinowych, zawierający obudowę, która jest zaopatrzona przy wlocie do przestrzeni wewnętrznej we wlot mający oś oraz w wylot, przy czym w przestrzeni wewnętrznej obudowy jest umieszczony przepuszczający gaz korpus i powierzchnia kierująca, która znajduje się w odstępie od krawędzi wspomnianego wlotu, aby zawracać spaliny, wpływające przez wlot do przestrzeni wewnętrznej, znamienny tym, że wlot (3d) obudowy (3) katalizatora (1,10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80,90, 100, 110) posiada powierzchnię wewnętrzną (3f) z łukowo rozszerzającym się odcinkiem powierzchni przejściowej (3h) w przekroju przebiegającym przez oś (2).
2. 2. Katalizator według zastrz. 1, znamienny tym, że odcinek powierzchni przejściowej (3h) jest połączony z tworzącą kąt powierzchnią wewnętrzną (3i), zwróconą w kierunku do powierzchni kierującej (6a).
3. 3. Katalizator według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, że odcinek powierzchni przejściowej (3h)jest symetryczny do osi (2) i że promień krzywizny (r) odcinka powierzchni przejściowej (3h) wynosi co najmniej 10% średnicy wewnętrznej (di) wlotu (3d), przy najwęższym końcu odcinka powierzchni przejściowej (3h).
4. 4. Katalizator według zastrz. 3, znamienny tym, że promień krzywizny (r) wynosi co najmniej 20% średnicy wewnętrznej (di).
5. 5. Katalizator według zastrz. 2, znamienny tym, że powierzchnia kierująca (6a) w rzucie równoległym do osi (2) wystaje ze wszystkich stron ponad krawędź wylotu (3e) i razem z powierzchnią wewnętrzną (3i), umieszczoną naprzeciwko w odstępie i przylegającą do krawędzi wylotowej wlotu (3d) obudowy (3), ogranicza przestrzeń wewnętrzną (5) dla spalin przepływających pomiędzy wlotem (3d) a wewnętrzną powierzchnią wlotową (7a) korpusu (7), że umieszczone naprzeciwko siebie odcinki powierzchni kierującej (6a) i powierzchni wewnętrznej (3i) tworzą z osią (2) kąt wynoszący co najmniej 60°, a odcinek powierzchni przejściowej (3h) jest symetryczny do osi (2) i że odstęp (h) powierzchni kierującej (6a) od powierzchni wewnętrznej (3i) wynosi co najmniej 10%, a najwyżej 100% średnicy wewnętrznej (di) wlotu (3d), przy najwęższym końcu odcinka powierzchni przejściowej (3h).
6. 6. Katalizator według zastrz. 5, znamienny tym, że odstęp (h) wynosi co najmniej 15%, a najwyżej 70% średnicy wewnętrznej (di).
7. 7. Katalizator według zastrz. 5, znamienny tym, że odstęp (h) wynosi co najmniej 15%, a najwyżej 25% średnicy wewnętrznej (di).
8. 8. Katalizator według zastrz. 5, znamienny tym, że pusta przestrzeń wewnętrzna (5) na swojej stronie zwróconej do przepuszczającego gaz korpusu (7) jest ograniczona przez powierzchnię kierującą (6a), której krawędź posiada od osi (2) odstęp, który wynosi co najmniej 1,5 krotność średnicy wewnętrznej (di).
9. 9. Katalizator według zastrz. 5, znamienny tym, że odstęp krawędzi powierzchni kierującej (6a) od osi (2) wynosi co najmniej 2,5 krotność średnicy wewnętrznej (di).
10. 10. Katalizator według zastrz. 9, znamienny tym, że powierzchnia kierująca (6a) i powierzchnia wewnętrzna (3i) są zasadniczo płaskie i prostopadłe do osi (2).
11. 11. Katalizator według zastrz. 5, znamienny tym, że obudowa (2) posiada płaszcz (3a), a korpus (7) posiada zewnętrzną powierzchnię wlotową (7a) i wewnętrzną powierzchnię wlotową (7b), otaczającą pustą wewnętrzną przestrzeń (5b) oraz przeloty (12) dla spalin, prowadzące od jednej do drugiej powierzchni (7a, 7b) i że pomiędzy płaszczem (3a) obudowy (3) a zewnętrzną powierzchnią wlotową (7a) korpusu (7) znajduje się pusta przestrzeń zewnętrzna (5a), która jest połączona z pustą przestrzenią zawracającą (5).
12. 12. Katalizator według zastrz. 5, znamienny tym, że w obudowie (3) katalizatora (20) jest umieszczony korpus (7) utworzony z dwóch pierścieniowych elementów (13,14) z powierzchnią zewnętrzną (13a, 14a) i powierzchnią wewnętrzną (13b, 14b), a pomiędzy płaszczem (3a) i

    169 477 powierzchnią zewnętrzną (13a, 14a) znajduje się pusta przestrzeń zewnętrzna (5a), rozciągająca się na ich szerokości i że pusta wewnętrzna przestrzeń (5), otoczona przez wewnętrzną powierzchnię płaszczową (13b) pierwszego pierścieniowego elementu (13) jest oddzielona przez element kierujący (6), posiadający powierzchnię kierującą (6a), od pustej przestrzeni wewnętrznej (5b), otoczonej przez powierzchnię wewnętrzną (14b) drugiego pierścieniowego elementu (14), przy czym pusta przestrzeń wewnętrzna (5b) jest połączona z wylotem (3e).
13. 13. Katalizator według zastrz. 5, znamienny tym, że obudowa (3) katalizatora (90,100) posiada element kierujący (6), utworzony z co najmniej dwóch tarcz (16,17; 21), z których co najmniej jedna posiada otwór przelotowy (18,19), a ich powierzchnie kierujące (16a, 17a) są umieszczone pomiędzy pierwszą ścianą końcową (3b) i wewnętrzną powierzchnią wlotową (7a) korpusu (7).
14. 14. Katalizator według zastrz. 1, znamienny tym, że wlot (3d) powierzchni wewnętrznej (3f) katalizatora (120) przylegającej do odcinka powierzchni przejściowej (3h), posiada rozszerzający się stożkowo w jego kierunku odcinek (3k), który tworzy z osią (2) kąt, wynoszący najwyżej 25°.
15. 15. Katalizator według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada wylot (3e) ukształtowany korzystnie tak samo jak wlot (3d).
16. 16. Katalizator według zastrz. 5, znamienny tym, że korpus (7) jest ukształtowany w postaci tarcz (9, 11), które w przekroju poprzecznym mają postać fali, a linie wierzchołkowe (9a, 11a) sąsiadujących ze sobą tarcz (9,11) krzyżują się ze sobą.