RU2013111C1

RU2013111C1 - Device for cleaning exhaust gases of internal-combustion engine

Info

Publication number: RU2013111C1
Authority: RU
Inventors: Я.И. Иммиев; М.М. Муртазалиева; С.Я. Иммиева; Р.Ш. Ашурбеков
Original assignee: Иммиев Яхья Иммиевич
Priority date: 1991-01-14
Filing date: 1991-01-14
Publication date: 1994-05-30

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: device for cleaning exhaust gases of internal-combustion engine provided with exhaust pipe has filter element made of porous ceramic material and fluid tank placed above filter element and communicating with the latter; according to invention, it is provided in addition with perforated tube and its filter element is cylinder mounted coaxially in engine exhaust pipe; perforated tube is arranged coaxially in filter element cylinder. EFFECT: improved exhaust gas cleaning efficiency, enlarged functional capabilities enabling it to be used in automotive, chemical, metal-working, food, biological, construction, and other industries. 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для очистки отработавших газовых смесей, и может быть наиболее эффективно использовано для очистки выхлопного газа в двигателях внутреннего сгорания, имеющих выхлопную трубу, от различных вредных примесей, содержащих в составе канцерогенные полициклические углеводороды. The invention relates to mechanical engineering, in particular to devices for cleaning exhaust gas mixtures, and can be most effectively used for cleaning exhaust gas in internal combustion engines having an exhaust pipe from various harmful impurities containing carcinogenic polycyclic hydrocarbons.

Известно устройство для очистки отработавших газов, включающее конфузорно-диффузорный канал с входным и выходным патрубками, бункер сбора жидкости, перфорированный контактный элемент в виде плоского цилиндра с соосными отверстиями [1] . A device for cleaning exhaust gases, including a confuser-diffuser channel with inlet and outlet pipes, a fluid collection hopper, a perforated contact element in the form of a flat cylinder with coaxial holes [1].

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции при множестве сменных фильтрующих элементов, установленных внутри канала, высокое сопротивление потоку газа и значительные эксплуатационные затраты по обслуживанию и ремонту. The disadvantages of the known device are the design complexity with many replaceable filter elements installed inside the channel, high resistance to gas flow and significant operating costs for maintenance and repair.

Известно устройство для очистки газа, содержащее корпус с входным и выходным каналами. Корпус устройства выполнен без диффузора и внутри него установлена перфорированная трубка, размещенная по ходу газов [2] . A device for cleaning gas, comprising a housing with inlet and outlet channels. The device body is made without a diffuser and a perforated tube is installed inside it, placed along the gases [2].

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и значительные энергозатраты. The disadvantages of the known device are the complexity of the design and significant energy consumption.

Известно также устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, имеющего выхлопную трубу, наиболее близкое к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту, содержащее фильтрующий элемент из пористого керамического материала и емкость с жидкостью, размещенную над фильтрующим элементом и сообщенную с ним [3] . It is also known a device for cleaning the exhaust gases of an internal combustion engine having an exhaust pipe closest to the invention in terms of technical nature and the achieved effect, containing a filter element made of porous ceramic material and a container with liquid placed above the filter element and communicated with it [3].

Недостатком известного устройства является низкая эффективность очистки отработавших газов. A disadvantage of the known device is the low efficiency of exhaust gas cleaning.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки отработавших газов. The purpose of the invention is to increase the efficiency of purification of exhaust gases.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, имеющего выхлопную трубу, содержащее фильтрующий элемент из пористого керамического материала и емкость с жидкостью, размещенную над фильтрующим элементом и сообщенную с ним, согласно изобретению снабжено перфорированной трубкой, фильтрующий элемент выполнен в виде цилиндра, установленного соосно с выхлопной трубой двигателя, причем перфорированная трубка размещена соосно в цилиндре фильтрующего элемента. The goal is achieved in that the device for cleaning the exhaust gases of an internal combustion engine having an exhaust pipe containing a filter element made of porous ceramic material and a container with a liquid located above the filter element and communicated with it, according to the invention is equipped with a perforated tube, the filter element is made in in the form of a cylinder mounted coaxially with the exhaust pipe of the engine, and the perforated tube is placed coaxially in the cylinder of the filter element.

В отличие от известного в предлагаемом техническом решении устройство снабжено перфорированной трубкой, фильтрующий элемент выполнен в виде цилиндра, установленного соосно с выхлопной трубой двигателя, причем перфорированная трубка размещена соосно в цилиндре фильтрующего элемента. Таким образом, заявляемое устройство для очистки отработавших газов соответствует критерию "новизна". In contrast to the known in the proposed technical solution, the device is equipped with a perforated tube, the filter element is made in the form of a cylinder mounted coaxially with the exhaust pipe of the engine, and the perforated tube is placed coaxially in the cylinder of the filter element. Thus, the claimed device for purification of exhaust gases meets the criterion of "novelty."

Следующим отличием предлагаемого технического решения является увеличение продолжительности процесса испарительного охлаждения раскаленного газового потока за счет того, что фильтрующий элемент выполнен в виде цилиндра и установлен соосно с выхлопной трубой двигателя на его протяжении. При этом достигаются равномерные обтекание и омывание всей поверхностной площади фильтрующего элемента отработавшим газовым потоком, что обеспечивает соответствие критерию "существенные отличия". The next difference of the proposed technical solution is to increase the duration of the process of evaporative cooling of the hot gas stream due to the fact that the filter element is made in the form of a cylinder and is installed coaxially with the exhaust pipe of the engine along its length. In this case, uniform flow and washing of the entire surface area of the filter element by the exhaust gas stream is achieved, which ensures compliance with the criterion of "significant differences".

Сущность изобретения заключается в том, что устройство снабжено перфорированной трубкой, фильтрующий элемент выполнен в виде цилиндра, установленного соосно с выхлопной трубой двигателя на его протяжении, причем перфорированная трубка размещена соосно в цилиндре фильтрующего элемента. При этом увеличивается продолжительность процесса испарительного охлаждения раскаленного газового потока и обеспечиваются равномерные обтекание и омывание всей поверхностной площади фильтрующего элемента этим потоком. В результате интенсифицируются процессы осаждения аэрозольных частиц из продуктов сгорания топлива в охлажденном газовом потоке и переноса из потока молекул вредных газов к поверхности свежей испарившейся частицы жидкости с последующей их абсорбцией и нейтрализацией, что является положительным эффектом. The essence of the invention lies in the fact that the device is equipped with a perforated tube, the filter element is made in the form of a cylinder mounted coaxially with the exhaust pipe of the engine along its length, the perforated tube placed coaxially in the cylinder of the filter element. This increases the duration of the process of evaporative cooling of a hot gas stream and ensures uniform flow and washing of the entire surface area of the filter element with this stream. As a result, the deposition of aerosol particles from fuel combustion products in a cooled gas stream and the transfer of harmful gas molecules from the stream to the surface of a freshly evaporated liquid particle with their subsequent absorption and neutralization are intensified, which is a positive effect.

В известном техническом решении фильтрующий элемент выполнен в виде диска со сквозными отверстиями и установлен на всем поперечном сечении потока отработавших газов. При этом продолжительность контакта отработавших газов с увлажненной поверхностью фильтрующего элемента, а также процесс испарительного охлаждения газа сведены к минимуму. Кроме того, отработавшим газовым потоком омывается только лицевая поверхность фильтрующего элемента и проходы для газа, что составляет менее 70% всей увлажненной поверхностной площади фильтрующего элемента. В результате снижается эффективность очистки и испарительного охлаждения раскаленного газового потока в выхлопной трубе двигателя. In a known technical solution, the filter element is made in the form of a disk with through holes and is installed on the entire cross section of the exhaust gas stream. At the same time, the duration of contact of the exhaust gases with the moistened surface of the filter element, as well as the process of evaporative cooling of the gas are minimized. In addition, only the front surface of the filter element and gas passages are washed by the exhaust gas stream, which is less than 70% of the entire moistened surface area of the filter element. As a result, the efficiency of cleaning and evaporative cooling of the hot gas stream in the exhaust pipe of the engine decreases.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства. The drawing shows a General view of the proposed device.

Устройство содержит корпус 1 с входным и выходным каналами 2 и 3. Соосно с корпусом 1 размещен фильтрующий элемент 4, выполненный в виде цилиндра с заключенной в его толще и на протяжении перфорированной трубкой 5. Посредством трубопровода 6 и дозатора 7 перфорированная трубка 5 соединена с емкостью 8 для жидкости. Фильтрующий элемент 4 снабжен опорными элементами 9, необходимыми при его размещении и креплении соосно и на протяжении корпуса 1 выхлопной трубы двигателя внутреннего сгорания. The device comprises a housing 1 with input and output channels 2 and 3. Coaxially with the housing 1 there is a filter element 4 made in the form of a cylinder enclosed in its thickness and throughout the perforated tube 5. By means of the pipe 6 and dispenser 7, the perforated tube 5 is connected to the container 8 for fluid. The filter element 4 is equipped with supporting elements 9 necessary for its placement and mounting coaxially and throughout the housing 1 of the exhaust pipe of the internal combustion engine.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Фильтрующий элемент 4 закрепляют соосно и на протяжении корпуса 1 выхлопной трубы двигателя внутреннего сгорания. Емкость 8, расположенная в укромном месте двигателя над фильтрующим элементом 4 и соединенная трубопроводом 6 с перфорированной трубкой 5, наполняют жидкостью (известковая вода или известковая вода с добавлением 1-2% стирального порошка, 2-3% -ный раствор этаноламина, чистая водопроводная вода и др. ) и открывают кран дозатора 7 для подготовки фильтрующего элемента 4 к работе, т. е. пропитки и увлажнения его поверхностной площади. The filter element 4 is fixed coaxially and throughout the housing 1 of the exhaust pipe of the internal combustion engine. Capacity 8, located in a secluded place of the engine above the filter element 4 and connected by a pipe 6 with a perforated tube 5, is filled with liquid (lime water or lime water with the addition of 1-2% washing powder, 2-3% ethanolamine solution, pure tap water and others) and open the dispenser valve 7 to prepare the filter element 4 for operation, i.e., impregnation and moisturization of its surface area.

В период эксплуатации устройства раскаленный поток отработавшего газа двигателя, проходя по корпусу 1 выхлопной трубы, обтекает и омывает всю равномерно увлажненную поверхность фильтрующего элемента 4. При этом раскаленный газовый поток по всей длине выхлопной трубы смешивается с испаряемой с поверхности фильтрующего элемента жидкостью и охлаждается. По ходу движения парогазовой смеси высокодисперсные частицы влаги, осаждаясь на смолистых и других аэрозольных частицах в газовом потоке, обеспечивают укрупнение и осаждение их как внутри корпуса выхлопной трубы, так и после выхода из него, а также нейтрализацию вредных газов (окись углерода, сернистые газы и др. ). При этом по сравнению с известным техническим решением многократно увеличивается продолжительность процесса испарительного охлаждения отработавшего газа в двигателях внутреннего сгорания и, тем самым, эффективность его очистки от вредных аэрозолей и газов. During operation of the device, a hot stream of engine exhaust gas, passing through the exhaust pipe body 1, flows around and washes the entire uniformly moistened surface of the filter element 4. In this case, the hot gas stream along the entire length of the exhaust pipe is mixed with the liquid evaporated from the surface of the filter element and is cooled. In the course of the vapor-gas mixture, highly dispersed moisture particles, deposited on tarry and other aerosol particles in the gas stream, provide for their enlargement and deposition both inside the exhaust pipe body and after leaving it, as well as neutralization of harmful gases (carbon monoxide, sulfur dioxide and other). Moreover, compared with the known technical solution, the duration of the process of evaporative cooling of the exhaust gas in internal combustion engines and, thereby, the efficiency of its cleaning from harmful aerosols and gases is significantly increased.

Благодаря теплообмену между раскаленным газовым потоком из продуктов сгорания топлива и холодной влажной поверхностью фильтрующего элемента обеспечивается интенсивное испарение жидкости с поверхности фильтра. Due to the heat exchange between the hot gas stream from the fuel combustion products and the cold wet surface of the filter element, intensive evaporation of the liquid from the filter surface is ensured.

При увлажненной поверхностной площади фильтрующего элемента, равной 1200-1500 см², скорости движения газового потока 5,5-6 м/с и его температуре 85-95^оС расход испаряемой жидкости составляет 5-6 мл/мин, а эффективность очистки отработавшей газовой смеси от аэрозолей достигает 80-85% при нейтрализации вредных газов, например окиси углерода, на 40-50% . Обеспечивается также снижение температуры выхлопного газа на 15-20^оС и более.With a moistened surface area of the filter element equal to 1200-1500 cm ² , the gas flow velocity is 5.5-6 m / s and its temperature is 85-95 ^о С, the flow rate of the evaporated liquid is 5-6 ml / min, and the efficiency of cleaning the exhaust gas mixtures from aerosols reaches 80-85% while neutralizing harmful gases, such as carbon monoxide, by 40-50%. Provided also decrease the exhaust gas temperature at 15-20 ^{° C} or more.

Устройство в процессе эксплуатации не засоряется, что обеспечивает его устойчивую работу, не требует эксплуатационных затрат по обслуживанию и ремонту, его легко изготовить и смонтировать в условиях автомобильных парков. The device does not become clogged during operation, which ensures its stable operation, does not require operating costs for maintenance and repair, it is easy to manufacture and assemble it in the conditions of car parks.

Разработанное техническое средство, разбавляя нейтрализует плотные концентрации вредных отработавших газов, осаждает продукты сгорания топлива, увлажняет и осаждает пылевые частицы, образующиеся в период движения автотранспорта, чем обеспечивает охрану воздушного бассейна от загрязнений. The developed technical means, diluting it, neutralizes dense concentrations of harmful exhaust gases, precipitates the products of fuel combustion, moisturizes and precipitates the dust particles generated during the movement of vehicles, which protects the air basin from pollution.

Claims

DEVICE FOR CLEANING EXHAUST GASES OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE, having an exhaust pipe containing a filter element of porous ceramic material and a container with a liquid located above the filter element and communicated with the latter, characterized in that, with the aim of increasing efficiency, it has a perforated filter the element is made in the form of a cylinder mounted coaxially in the exhaust pipe of the engine, and the perforated tube is placed coaxially in the cylinder of the filter element.