PL217451B1 - Wkład metalowy katalizatora spalin, zwłaszcza dla silników spalinowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wkład katalizatora spalin, zwłaszcza dla silników spalinowych, wyposażony w nośnik czynnej chemiczne substancji neutralizującej szkodliwe związki znajdujące się w spalinach.

Znane jest z polskiego opisu patentowego nr PL168680 urządzenie do katalitycznego oczyszczania spalin, zwłaszcza do silników pojazdów samochodowych, z metalowym korpusem nośnym, złożonym z kilku warstw blach falistych lub gładkich i falistych oraz płaszcza, który otacza ten metalowy korpus nośny i jest z nim połączony. Blachy te mają gładkie odcinki końcowe, które zachodząc nawzajem na siebie, usytuowane są jako zewnętrzna warstwa przy obwodzie metalowego korpusu nośnego i są połączone z płaszczem za pomocą co najmniej jednej spoiny. W innej odmianie tego urządzenia korpus złożony jest z kilku warstw blach falistych lub gładkich i falistych oraz z płaszcza, który otacza ten metalowy korpus. Blachy te mają gładkie odcinki końcowe, które wzajemnie zachodzą na siebie i usytuowane są jako zewnętrzna warstwa przy obwodzie metalowego korpusu nośnego, a ponadto ten metalowy korpus nośny jest zamocowany w płaszczu przez pierścienie mocujące, które czołowo stykają się z zewnętrzną warstwą.

Znane jest również z polskiego opisu patentowego nr PL 170289 urządzenie do oczyszczania gazów silników spalinowych wyposażone w skrzynkową obudowę z otworami wlotowym i wylotowym, wypełnioną pakietem ułożonych przemiennie płaskich plisowanych kształtek z blachy, pokrytych warstwą przejściową z katalizatorem. Kształtki płaskie i plisowane mają jednakowe wymiary i postać prostokąta ze ściętymi wierzchołkami oraz trapezowymi wycięciami na krótszych bokach od strony wlotu i wylotu gazu, przy czym rowki kształtki plisowanej przebiegające równolegle do dłuższego boku, mają jednakową głębokość, zaś szerokość równą tylko w pasie środkowym, odpowiadającym średnicy otworu wlotowego gazu, i rosnącą symetrycznie ku krańcom kształtki, a ponadto rowki przebiegają wzdłuż linii wygiętej łukiem w kierunku wlotu i wylotu gazu. Ponadto kształtki płaskie i plisowane mają zaokrąglone występy na narożach i/lub w połowie ich dłuższych boków, które mogą być zaopatrzone w otwory na pręty mocujące.

Znany jest również sposób wytwarzania i wzmocnienia komórkowej bryły katalizatora służącej do oczyszczania gazu odlotowego, według opisu patentowego nr PL 159280. Sposób ten zrealizowano przez utworzenie spiralnej ulowej bryły z umieszczonej na przemian jedna nad drugą fałdowanej i płaskiej taśmy folii. W ten sposób tworzy się bryłę ulową bez osi albo blachy głównej co zapobiega się rozejściu bryły ulowej i wzajemnemu ocieraniu się taśm z folii przez zastosowanie przynajmniej jednej podpory przeprowadzonej przez bryłę ulową. Dla podpory wierci się otwór przez bryłę ulową, w który następnie wstawia się podporę. Natomiast bryła ulowa w przekroju poprzecznym ma w zasadzie postać owalną.

Znany jest ponadto z amerykańskiego zgłoszeniowego opisu patentowego nr US 2006/272377, wkład metalowy wytwarzany w taki sposób, że korpus w formie plastra miodu wytworzony jest przez spiralne zwijanie płaskiego arkusza wykonanego z taśmy metalowej i arkusza falistego uzyskanego przez sfałdowanie płaskiego arkusza. W stanie złożonym jest wprowadzony do cylindrycznej obudowy, przy czym zespala się miejsca kontaktu między płaską blachą i blachą falistą przestrzennego korpusu o przekroju w formie siatki i między korpusem oraz w formie plastra miodu i obudową przez lutowanie twarde, zgrzewanie lub zgrzewanie dyfuzyjne. Następnie kanały przelotowe pokrywa się warstwą substancji czynnej chemicznie i w ten sposób wytwarzane jest urządzenie do kontroli gazów spalinowych pełniące funkcję czyszczącą. Według tego wynalazku blacha, stanowiąca część urządzenia do kontroli gazów spalinowych posiada wiele otworów utworzonych w długiej metalowej taśmie. Każdy z otworów jest uformowany przez wygięcie żebra w kierunku strony jednej powierzchni z blachy, a przestrzenny korpus, który jest uformowany przez spiralne zwinięcie użebrowanej wielootworowej blachy ma przekrój w postaci sieci i wprowadzony jest do obudowy. Blacha wytwarzana jest sposobem w którym co najmniej otwory z żebrem utworzone są w długiej taśmie metalowej, gdzie wiele linii nacięć w kształcie litery U utworzonych jest w jednej blasze, każdy z występów uformowanych na bazie odpowiednich linii nacięć jest selektywnie wygięty w dowolną lub na obie strony blachy w celu utworzenia żebra wystającego w kierunku wygięcia, a część otoczona liniami nacięć jest otwarta tworząc otwór z żebrem.

Sposób wytwarzania użebrowanej wielootworowej blachy polega na tym, że otwory z żebrem formowane są w długiej metalowej taśmie, przy czym długa metalowa taśma jest w sposób ciągły dostarczana między walec perforujący, który wyposażony jest na zewnętrznej powierzchni obwodowej w wiele wystających ostrzy, które mogą formować linie nacięć w kształcie litery U w blasze i wygięte

PL 217 451 B1 występy uformowane na bazie linii nacięć na zewnątrz. Walec odbierający, który znajduje się naprzeciw walca perforującego i wyposażony jest na powierzchni zewnętrznej w wiele rowków, które mogą chwilowo przyjmować wystające ostrza uformowane na walcu perforującym i wypusty wygięte przez wystające ostrza, przy czym linie nacięć w kształcie litery U formowane są w blasze z użyciem wystających ostrzy, każdy z wypustów uformowanych na bazie linii nacięć jest wygięty na zewnątrz tworząc żebro, część otoczona linią ma nacięcia jest otwarta i tym sposobem utworzony jest otwór z żebrem.

Znany jest z japońskiego opisu patentowego nr JP 3154639 inny metalowy nośnik katalizatora, składający się ze zwiniętej spiralnie metalowej blachy falistej, na powierzchni której znajdują się wzniesienia i zagłębienia, który posiada przynajmniej jeden rząd wypustek pomiędzy wzniesieniami i zagłębieniami opisanej metalowej blachy falistej. Cechą charakterystyczną spiralnie zwiniętego metalowego nośnika katalizatora są stałe odległości pomiędzy poszczególnymi wzniesieniami i poszczególnymi zagłębieniami metalowej blachy falistej. W odmianie rozwiązania tego wynalazku metalowy nośnik katalizatora, składający się ze zwiniętej spiralnie pofalowanej metalowej blachy, na powierzchni której znajdują się wypukłości i wklęśnięcia, ma co najmniej jeden rząd wypustek pomiędzy wypukłościami i wklęśnięciami metalowej blachy falistej. Cechą charakterystyczną spiralnie zwiniętego metalowego nośnika katalizatora są stałe odległości pomiędzy poszczególnymi wypukłościami i poszczególnymi wklęśnięciami metalowej blachy falistej.

W polskim zgłoszeniu patentowym nr PL P.333700 przedstawiono sposób wytwarzania i wzmocnienia bryły katalizatora służącej do oczyszczania gazu odlotowego. Sposób realizuje się poprzez utworzenie spiralnej bryły z umieszczonych na przemian jedna nad drugą pofalowanej i płaskiej taśmy z folii tak, że tworzą one kanały przepływowe, w którym przed zwinięciem w spiralną bryłę na pofalowanej i płaskiej taśmie z folii wykonuje się nacięcia prostopadle do kanałów przepływowych wyznaczonych przez linie fal taśmy pofalowanej tak, aby po zwinięciu ich w bryłę blokowały się wzajemnie w kierunku równoległym do kanałów przepływowych. Nacięcia i ich końce na taśmie pofalowanej wykonuje się parami korzystnie na tych samych falach po obu jej stronach i przegina się do środka, natomiast odpowiadające im pary nacięć i ich końce na taśmie płaskiej przegięte są w tę samą stronę. W odmianie sposobu nacięcia na taśmie pofalowanej oraz nacięcia na taśmie płaskiej wykonuje się względem siebie symetrycznie. W innej odmianie sposobu taśmę płaską nacina się tak, aby rozstaw wykonanych na niej par nacięć był nieco większy od odpowiadającego mu rozstawu nacięć na taśmie pofalowanej, a rozstaw przegiętych końców nacięć na taśmie płaskiej był mniejszy od rozstawu nacięć na taśmie pofalowanej.

Znane ze stanu techniki wkłady metalowe katalizatora charakteryzują się prostoliniowymi kanałami przelotowymi, a ich wewnętrzne powierzchnie są gładkie, co powoduje, że strumienie gazu przelatujące przez nie mają kontakt z katalizatorem nałożonym na te powierzchnie tylko z ich zewnętrzną warstwą, przez co reakcje chemiczne oczyszczające gazy spalinowe zachodzą tylko w zewnętrznych warstwach strumieni, co z kolei wpływa na obniżenie sprawności oczyszczania gazów w układzie wydechowym samochodu, a ten parametr jest najistotniejszym elementem charakteryzującym wyrób do katalitycznego oczyszczania gazów. Ponadto wkłady skonstruowane są z wielu elementów. Duża ilość elementów wymaga połączenia ich ze sobą w jedną całość, przy pomocy spawania, i przez to powoduje znaczne obniżenie ich trwałości, co wpływa na koszty ich wytwarzania, a co za tym idzie, na cenę wyrobu końcowego.

Istota rozwiązania zagadnienia technicznego według wynalazku polega na tym, że perforowana taśma ma wytłoczone wygarbienia o kształcie powierzchni, jak tarka kuchenna do cięcia warzyw lub jak rybia łuska, przy czym jedna połowa wygarbień wytłoczona jest ku górnej powierzchni taśmy i druga połowa wygarbień wytłoczona jest ku dolej powierzchni taśmy, na przemian w rzędach.

W odmianie istoty rozwiązania zagadnienia technicznego według wynalazku perforowane odcinki taśm mają wytłoczone wygarbienia o kształcie powierzchni, jak tarka kuchenna do cięcia warzyw lub jak rybia łuska, przy czym jedna połowa wygarbień wytłoczona jest ku górnej powierzchni taśmy i druga połowa wygarbień wytłoczona jest ku dolnej powierzchni taśmy, na przemian w rzędach.

Dzięki wynalazkowi główny element wkładu katalizatora, perforowana taśma, który stanowi nośnik czynnej chemicznie substancji neutralizującej szkodliwe związki zawarte w spalinach, jest konstrukcją niezwykle prostą technologicznie, wykonaną z jednego odcinka metalowej taśmy w postaci cienkiej folii lub pakietu pokrojonych odcinków taśmy w postaci cienkiej folii ułożonych w stos. Taśma według wynalazku jest perforowana bezodpadowo, wykazuje dużą trwałość, a przede wszystkim charakteryzuje się większą sprawnością oczyszczania spalin.

Strumień gazów spalinowych skierowany do obudowy trafia na czoło wkładu i natychmiast jest rozszarpany przez wystające nad powierzchniami zwiniętej taśmy wygarbienia o kształcie powierzch4

PL 217 451 B1 ni, jak tarka kuchenna do cięcia warzyw lub jak rybia łuska przechodzą przez labirynt przelotowych przewodów. Te rozszarpane części strumienia przemieszczają się dalej ku wylotowi z katalizatora, ale po drodze napotykają następne wystające wygarbienia o kształcie powierzchni, jak tarka kuchenna do cięcia warzyw lub jak rybia łuska, co powoduje, że występuje burzliwy przepływ strumienia spalin. Powoduje to, że cała zawartość szkodliwych związków zawartych w spalinach przepływająca przez wkład metalowy ma bezpośredni kontakt ze środkiem chemicznym naniesionym na powierzchnie wkładu, czyli katalizatorem, co daje gwarancje skutecznej neutralizacji szkodliwych substancji zawartych w tych gazach.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania pokazano na rysunku na którym fig. 1 przedstawia fragment perforowanej taśmy, w rzucie aksonometrycznym z widokiem górnej powierzchni taśmy oraz przedstawia zaznaczony kołem powiększony fragment powierzchni taśmy z nacięciami i wygarbieniami o kształcie powierzchni, jak tarka kuchenna do cięcia warzyw lub jak rybia łuska, fig. 2 fragment perforowanej taśmy, w rzucie aksonometrycznym z widokiem dolnej powierzchni taśmy oraz przedstawia zaznaczony kołem powiększony fragment powierzchni taśmy z nacięciami i wygarbieniami o kształcie powierzchni, jak tarka kuchenna do cięcia warzyw lub jak rybia łuska, fig. 3 - spiralnie zwinięty zwój z perforowanej metalowej taśmy, w widoku z góry od strony wlotu spalin oraz przedstawia zaznaczony kołem powiększony fragment zwiniętego zwoju perforowanej metalowej taśmy z nacięciami i wygarbieniami o kształcie powierzchni, jak tarka kuchenna do cięcia warzyw lub jak rybia łuska, fig. 4 - schematycznie przepływ spalin przez wkład katalizatora.

Wkład metalowy katalizatora spalin zawiera obudowę zaopatrzoną w otwór wlotowy spalin i otwór wylotowy spalin, wewnątrz obudowy znajduje się bryła o przekroju poprzecznym kołowym, owalnym, prostokątnym albo bryła o kształcie zbliżonym do jednej z tych figur, w postaci spiralnie zwiniętego zwoju z perforowanej metalowej taśmy 1, korzystnie ze stopu chromowo-aluminiowego w postaci folii o grubości od 0,05 mm do 0,11 mm, o perforowanych nacięciach 2 i 3 z każdej strony powierzchni taśmy zakończonych wytłoczeniami, które stanowią wygarbienia o kształcie powierzchni jak tarka kuchenna do cięcia warzyw lub jak rybia łuska, przy czym jedna połowa wygarbień wytłoczona jest ku górnej powierzchni taśmy i druga połowa wygarbień wytłoczona jest ku dolej powierzchni taśmy, na przemian w rzędach. Perforację taśmy wykonuje się znanymi środkami technicznymi, to jest przy użyciu pras mechanicznych mimośrodowych, hydraulicznych albo walcowych i odpowiednich matryc i stempli zamocowanych na tych prasach.

Podczas zwijania perforowanej taśmy, krawędzie wygarbień trafiają pomiędzy wolne przestrzenie powierzchni taśmy i są tak usytuowane, że wszystkie wewnętrzne powierzchnie wytłoczeń są skierowane w tę samą stronę, to jest w stronę wlotu spalin do katalizatora. Zewnętrzne krawędzie wygarbień są jednocześnie przegrodami rozdzielającymi od siebie poszczególne zwoje taśmy albo pakiety taśm, zespolone trwale ze sobą i z obudową przez twarde lutowanie, spawanie, zgrzewanie lub zgrzewanie dyfuzyjne.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Wkład metalowy katalizatora spalin, zwłaszcza dla silników spalinowych zawierający obudowę zaopatrzoną w otwór wlotowy i otwór wylotowy, przy czym wewnątrz obudowy znajduje się spiralnie zwinięty zwój z perforowanej metalowej taśmy o grubości folii od 0,05 mm do 0,11 mm, o perforowanych nacięciach, z każdej strony powierzchni taśmy zakończonych wytłoczeniami, znamienny tym, że perforowana taśma ma wytłoczone wygarbienia (2) i (3) o kształcie powierzchni, jak tarka kuchenna do cięcia warzyw lub jak rybia łuska, przy czym jedna połowa wygarbień wytłoczona jest ku górnej powierzchni taśmy i druga połowa wygarbień wytłoczona jest ku dolej powierzchni taśmy, na przemian w rzędach.

2. Wkład metalowy katalizatora spalin, zwłaszcza dla silników spalinowych zawierający obudowę zaopatrzoną w otwór wlotowy i otwór wylotowy, przy czym wewnątrz obudowy znajduje się zestaw pakietów z odcinków perforowanej metalowej taśmy o grubości folii od 0,05 mm do 0,11 mm, o perforowanych nacięciach, z każdej strony powierzchni taśmy zakończonych wytłoczeniami, znamienny tym, że perforowane odcinki taśm mają wytłoczone wygarbienia (2) i (3) o kształcie powierzchni, jak tarka kuchenna do cięcia warzyw lub jak rybia łuska, przy czym jedna połowa wygarbień wytłoczona jest ku górnej powierzchni taśmy i druga połowa wygarbień wytłoczona jest ku dolnej powierzchni taśmy, na przemian w rzędach.