RU2553591C1 - Device for purification of waste gases - Google Patents

Device for purification of waste gases Download PDF

Info

Publication number
RU2553591C1
RU2553591C1 RU2014130339/06A RU2014130339A RU2553591C1 RU 2553591 C1 RU2553591 C1 RU 2553591C1 RU 2014130339/06 A RU2014130339/06 A RU 2014130339/06A RU 2014130339 A RU2014130339 A RU 2014130339A RU 2553591 C1 RU2553591 C1 RU 2553591C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
springs
exhaust gas
washers
central body
waste gases
Prior art date
Application number
RU2014130339/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Григорий Иванович Павлов
Анатолий Васильевич Кочергин
Анатолий Евгеньевич Калиновский
Павел Викторович Накоряков
Альфия Илдусовна Ахметшина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority to RU2014130339/06A priority Critical patent/RU2553591C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2553591C1 publication Critical patent/RU2553591C1/en

Links

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: device for purification of waste gases contains element of twisting waste gas stream, catalytic element, made in form of spiral 2, two washers 8, and is introduced body 4. Element of stream twisting is made in form of screw-shaped central body 3 with applied on its surface catalyst, ends of which are fastened to washers 8 and connected with round disks with slots 1, 5. Catalytic element is made in form of small springs 7 of different shape with vastly developed surface and located in cavity of body 4 between coils of screw-shaped central body 3 for neutralisation of harmful substances in waste gases. Part of springs 7 is covered with catalyst of oxidative action, part - with one of reduction action.
EFFECT: increased efficiency of device for waste gases purification by neutralisation of harmful emissions in waste gases.
1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к каталитическим нейтрализаторам отработанных газов, и может быть использовано как в двигателях внутреннего сгорания, так и в любом топливосжигающем оборудовании с выбросом продуктов сгорания.The invention relates to mechanical engineering, namely to catalytic converters of exhaust gases, and can be used both in internal combustion engines and in any fuel-burning equipment with the emission of combustion products.

Известен нейтрализатор отработанных газов, содержащий установленный в корпусе каталитический элемент, выполненный в виде спирали (заявка Японии 52-10698, МПК F01N 3/00, 1977).Known exhaust gas catalyst containing a catalytic element mounted in the housing, made in the form of a spiral (application of Japan 52-10698, IPC F01N 3/00, 1977).

Данное устройство как нейтрализатор функционирует неэффективно. Это объясняется тем, что вдоль осевой зоны нейтрализатора проскакивают непрореагировавшие вредные газы.This device as a converter does not function effectively. This is due to the fact that unreacted harmful gases slip along the axial zone of the converter.

Известно устройство (Патент RU 2135787, МПК F01N 3/28), выбранное в качестве прототипа, содержащее каталитический элемент, выполненный в виде спирали, элемент закручивания потока отработанных газов, выполненный в виде спирали, расположенный внутри каталитического элемента, две шайбы, соединенные между собой стяжками.A device is known (Patent RU 2135787, IPC F01N 3/28), selected as a prototype, containing a catalytic element made in the form of a spiral, an element for swirling the exhaust gas stream made in the form of a spiral located inside the catalytic element, two washers interconnected screeds.

Недостатком данного устройства является большая концентрация вредных выбросов в приосевой зоне газового потока, за счет недостаточной нейтрализации вредных выбросов, что ведет к снижению эффективности устройства очистки отработанных газов.The disadvantage of this device is the high concentration of harmful emissions in the axial zone of the gas stream, due to insufficient neutralization of harmful emissions, which reduces the efficiency of the exhaust gas purification device.

Решаемой задачей изобретения является повышение эффективности устройства очистки отработанных газов за счет нейтрализации вредных выбросов, например в двигателях внутреннего сгорания при движении в выхлопной системе.The object of the invention is to increase the efficiency of an exhaust gas purification device by neutralizing harmful emissions, for example, in internal combustion engines when driving in an exhaust system.

Техническим результатом от использования заявляемого изобретения является повышение эффективности устройства очистки отработанных газов путем нейтрализации вредных выбросов в отработанных газах.The technical result from the use of the claimed invention is to increase the efficiency of an exhaust gas purification device by neutralizing harmful emissions in exhaust gases.

Техническая задача решается тем, что устройство очистки отработанных газов содержит элемент закручивания потока отработанных газов, каталитический элемент, выполненный в виде спирали, две шайбы, и введен корпус, элемент закручивания потока выполнен в виде винтообразного центрального тела с нанесенным на его поверхность катализатором, концы которого прикреплены к шайбам и соединены с круглыми дисками со щелями, при этом каталитический элемент выполнен в виде мелких пружинок разной формы с сильно развитой поверхностью и расположенных в полости корпуса между витками винтообразного центрального тела для нейтрализации вредных веществ в отработанных газах, причем часть пружинок покрыта катализатором окислительного действия, часть - восстановительного.The technical problem is solved in that the exhaust gas purification device comprises an exhaust gas flow swirling element, a catalytic element made in the form of a spiral, two washers, and a housing is introduced, the flow swirling element is made in the form of a screw-shaped central body with a catalyst deposited on its surface, the ends of which attached to the washers and connected to round disks with slots, while the catalytic element is made in the form of small springs of various shapes with a highly developed surface and located in body cavities between the turns of a helical central body to neutralize harmful substances in the exhaust gases, and some of the springs are coated with an oxidizing catalyst, and some are reductive.

Для пояснения технической сущности изобретения рассмотрим фиг. 1 - устройство очистки отработанных газов, где:To clarify the technical nature of the invention, consider FIG. 1 - exhaust gas purification device, where:

1, 5 - круглые диски со щелями;1, 5 - round discs with slots;

2 - каталитический элемент в виде спирали;2 - a catalytic element in the form of a spiral;

3 - винтообразное центральное тело;3 - helical central body;

4 - корпус;4 - case;

6 - щели;6 - cracks;

7 - пружинки;7 - springs;

8 - шайбы;8 - washers;

9 - болты крепления.9 - fastening bolts.

Устройство очистки отработанных газов состоит из каталитического элемента 2, выполненного в виде спирали. Внутри спирали размещено винтообразное центральное тело 3, концы которого прикреплены к шайбам 8. Для обеспечения свободного прохода отработанных газов в шайбах 8 выполнены отверстия. К шайбам 8 прикреплены диски 1, 5 со щелями 6. Полость корпуса 4 между витками винтообразного центрального тела 3 заполнена пружинками 7. Пружинки 7 выполнены из никеля или никельсодержащего материала. Возможно выполнение пружинок 7 из палладия или сплава, содержащего серебро. Весьма эффективным является изготовление пружинок 7 из материала, содержащего хром, никель, титан. Для получения сильно развитой поверхности пружинок 7 их протравливают кислотой. На часть пружинок 7 наносится катализатор окислительного действия, а на часть - восстановительного.The exhaust gas purification device consists of a catalytic element 2, made in the form of a spiral. Inside the spiral, a helical central body 3 is placed, the ends of which are attached to the washers 8. To ensure free passage of the exhaust gases, openings are made in the washers 8. Disks 1, 5 with slots 6 are attached to the washers 8. The cavity of the housing 4 between the turns of the screw-shaped central body 3 is filled with springs 7. The springs 7 are made of nickel or nickel-containing material. It is possible to make springs 7 from palladium or an alloy containing silver. Very effective is the manufacture of springs 7 from a material containing chromium, nickel, titanium. To obtain a highly developed surface of the springs 7 they are etched with acid. An oxidizing catalyst is applied to a portion of the springs 7, and a reduction catalyst is applied to a portion.

Винтообразное центральное тело 3 может быть выполнено из обычной конструкционной стали, или из никельсодержащего материала, или из никеля. Винтообразное центральное тело 3 обеспечивает одинаковую гравиметрическую плотность пружинок 7 по всему сечению устройства. Кроме того, винтообразное центральное тело 3 способствует закручиванию потока отработанных газов, но, как и пружинки 7, его покрывают катализатором, что позволяет повысить степень очистки отработанных газов. Форма пружинок 7 (цилиндрическая, коническая, сферическая и др.) и размеры пружинок 7 определяются исходя из объема каталитического блока и потребной площади для нанесения катализатора. Устройство очистки отработанных газов содержит корпус 4, выполненный из тонкого листа нержавеющей стали.The spiral-shaped central body 3 can be made of ordinary structural steel, or of a nickel-containing material, or of nickel. The helical central body 3 provides the same gravimetric density of the springs 7 over the entire cross section of the device. In addition, the helical central body 3 contributes to the swirling of the exhaust gas flow, but, like the springs 7, it is coated with a catalyst, which allows to increase the degree of purification of the exhaust gases. The shape of the springs 7 (cylindrical, conical, spherical, etc.) and the dimensions of the springs 7 are determined based on the volume of the catalytic unit and the required area for applying the catalyst. The exhaust gas purification device comprises a housing 4 made of a thin sheet of stainless steel.

Устройство очистки отработанных газов работает следующим образом.The exhaust gas purification device operates as follows.

При использовании по назначению устройство очистки отработанных газов устанавливают и фиксируют, например, в полости глушителя (во внутреннем объеме резонатора).When used as intended, the exhaust gas purification device is installed and fixed, for example, in the silencer cavity (in the internal volume of the resonator).

Работа устройства очистки отработанных газов при очистке отработанных газов двигателя внутреннего сгорания происходит следующим образом. Дымовые газы из двигателя внутреннего сгорания через выпускной коллектор попадают в выхлопную систему. При натекании отработанных газов на винтообразное центральное тело 3 поток закручивается и перемещается по спиральной траектории, соответствующей ходу винта, который придает потоку выхлопных (отработанных) газов траекторию движения, при которой он контактирует с поверхностью пружинок 7, разогревая их и прижимая к круглому диску со щелями 5. За счет катализа на поверхностях пружинок 7 и винтообразного центрального тела 3 начинает протекать химическая реакция, позволяющая снизить содержание газообразных вредных веществ.The operation of the exhaust gas purification device when cleaning the exhaust gases of an internal combustion engine is as follows. Flue gases from the internal combustion engine through the exhaust manifold enter the exhaust system. When the exhaust gas flows onto the helical central body 3, the flow swirls and moves along a spiral path corresponding to the screw, which gives the flow of exhaust (exhaust) gases a trajectory in which it contacts the surface of the springs 7, heating them and pressing them against the circular disk with slots 5. Due to catalysis on the surfaces of the springs 7 and the helical central body 3, a chemical reaction begins to occur, which allows to reduce the content of gaseous harmful substances.

Пружинки 7 обеспечивают интенсивный тепломассообмен и сглаживают пульсации газовоздушного потока, что улучшает процесс очистки отработанных газов от вредных примесей. Реакции окисления эффективно начинают протекать уже в начальный момент времени, так как при взаимодействии отработанных газов с никельсодержащими каталитическими пружинками 7 последние быстро нагреваются до рабочего состояния. Присутствие в материале пружинок хрома и титана позволяет повысить степень очистки отработанных газов.The springs 7 provide intensive heat and mass transfer and smooth out the pulsations of the gas-air flow, which improves the process of purification of exhaust gases from harmful impurities. Oxidation reactions effectively begin to proceed already at the initial moment of time, since during the interaction of exhaust gases with nickel-containing catalytic springs 7, the latter quickly heat up to a working state. The presence of chromium and titanium springs in the material allows to increase the degree of purification of exhaust gases.

Через определенный период эксплуатации пружинки 7 очищают от механических примесей. Для этого из глушителя вынимают устройство очистки отработанных газов, открепляют круглые диски со щелями 1, 5 и высыпают пружинки 7. После очистки и проверки их состояния пружинки 7 повторно помещают в полость корпуса 4 между витками винтообразного центрального тела 3, круглые диски со щелями 1, 5 прикрепляют к шайбам 8. При необходимости в устройство очистки отработанных газов добавляются новые пружинки 7, покрытые катализатором. Эти пружинки 7 поставляются как расходный материал для глушителей-нейтрализаторов.After a certain period of operation, the springs 7 are cleaned of mechanical impurities. To do this, remove the exhaust gas purification device from the muffler, detach the round disks with slots 1, 5 and pour out the springs 7. After cleaning and checking their condition, the springs 7 are re-placed in the cavity of the housing 4 between the turns of the screw-shaped central body 3, the round disks with slots 1, 5 are attached to the washers 8. If necessary, new springs 7 coated with a catalyst are added to the exhaust gas purification device. These springs 7 are supplied as consumables for mufflers.

Степень очистки может регулироваться установкой пружинок 7 определенного количества, размеров и вида каталитического покрытия.The degree of purification can be controlled by installing springs 7 of a certain amount, size and type of catalytic coating.

Проверка работоспособности устройства очистки отработанных газов и оценка его эффективности проводилась на двигателе внутреннего сгорания автомобиля ГАЗ-31029, переоборудованного для работы на метане. Результаты испытаний без использования устройства очистки и с использованием устройства очистки отработанных газов приведены в табл. 1.The performance check of the exhaust gas purification device and its efficiency were evaluated on the internal combustion engine of the GAZ-31029 automobile, converted for working on methane. The test results without using a purification device and using an exhaust gas purification device are given in table. one.

Figure 00000001
Figure 00000001

Испытания проводились на разных режимах оборота двигателя (1700, 2060 об/мин). Как видно из таблицы 1, использование устройства очистки отработанных газов позволяет улучшить экологические показатели по всем вредным веществам, содержащимся в отработанных газах (NOx, СН, СО), в несколько раз. Содержание оксидов азота NOx уменьшается при n=1700 об/мин от 1518 ррm до 2,1 ррm, а при n=2060 об/мин от 1689 ррm до 2,3 ррm. Содержание углеводородов СН уменьшается при n=1700 об/мин от 532 ррm до 0,67 ррm, а при n=2060 об/мин от 679 ррm до 0,7 ррm. Содержание окиси углерода СН уменьшается при n=1700 об/мин от 932 ррm до 4,2 ррm, а при n=2060 об/мин от 1002 ррm до 4,3 ррm.The tests were carried out at different modes of engine revolution (1700, 2060 rpm). As can be seen from table 1, the use of an exhaust gas purification device can improve environmental performance for all harmful substances contained in the exhaust gas (NO x , CH, CO), several times. The content of nitrogen oxides NO x decreases at n = 1700 rpm from 1518 ppm to 2.1 ppm, and at n = 2060 rpm from 1689 ppm to 2.3 ppm. The hydrocarbon content of CH decreases at n = 1700 rpm from 532 ppm to 0.67 ppm, and at n = 2060 rpm from 679 ppm to 0.7 ppm. The carbon monoxide content of CH decreases at n = 1700 rpm from 932 ppm to 4.2 ppm, and at n = 2060 rpm from 1002 ppm to 4.3 ppm.

Необходимо отметить, что использование данного устройства не ограничивается применением его только на двигателях внутреннего сгорания. Оно с успехом может быть использовано при эксплуатации любого топливосжигающего оборудования с выбросом продуктов сгорания в атмосферу.It should be noted that the use of this device is not limited to its use only on internal combustion engines. It can be successfully used in the operation of any fuel-burning equipment with the emission of combustion products into the atmosphere.

По сравнению с известными аналогами конструктивные особенности заявляемого устройства очистки отработанных газов позволяют повысить ее эффективность путем нейтрализации вредных выбросов в отработанных газах, за счет химической реакции между отработанными газами и катализатором на поверхностях пружинок и винтообразного центрального тела.Compared with known analogues, the design features of the inventive exhaust gas purification device can increase its efficiency by neutralizing harmful emissions in the exhaust gases, due to the chemical reaction between the exhaust gases and the catalyst on the surfaces of the springs and the helical central body.

Также устройство очистки отработанных газов просто в изготовлении, надежно в эксплуатации, обладает ремонтопригодностью, характеризуется небольшими габаритами.Also, the exhaust gas purification device is easy to manufacture, reliable in operation, maintains maintainability, is characterized by small dimensions.

Claims (1)

Устройство очистки отработанных газов, содержащее элемент закручивания потока отработанных газов, каталитический элемент, выполненный в виде спирали, две шайбы, отличающееся тем, что введен корпус, элемент закручивания потока выполнен в виде винтообразного центрального тела с нанесенным на его поверхность катализатором, концы которого прикреплены к шайбам и соединены с круглыми дисками со щелями, при этом каталитический элемент выполнен в виде мелких пружинок разной формы с сильно развитой поверхностью и расположенных в полости корпуса между витками винтообразного центрального тела для нейтрализации вредных веществ в отработанных газах, причем часть пружинок покрыта катализатором окислительного действия, часть - восстановительного. An exhaust gas purification device comprising an element for swirling an exhaust gas stream, a catalytic element made in the form of a spiral, two washers, characterized in that a housing is introduced, a flow swirling element is made in the form of a screw-shaped central body with a catalyst deposited on its surface, the ends of which are attached to washers and are connected to circular disks with slots, while the catalytic element is made in the form of small springs of various shapes with a highly developed surface and located in the body cavity between the turns of a helical central body to neutralize harmful substances in the exhaust gases, some of the springs are coated with an oxidizing catalyst, and some are reductive.
RU2014130339/06A 2014-07-22 2014-07-22 Device for purification of waste gases RU2553591C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014130339/06A RU2553591C1 (en) 2014-07-22 2014-07-22 Device for purification of waste gases

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014130339/06A RU2553591C1 (en) 2014-07-22 2014-07-22 Device for purification of waste gases

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2553591C1 true RU2553591C1 (en) 2015-06-20

Family

ID=53433681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014130339/06A RU2553591C1 (en) 2014-07-22 2014-07-22 Device for purification of waste gases

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2553591C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108031286A (en) * 2017-12-15 2018-05-15 河南省正大环境科技咨询工程有限公司 A kind of automobile tail gas catalytic cleaner

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2911055A (en) * 1957-12-13 1959-11-03 Mcdonald William Engine exhaust silencer
US4993512A (en) * 1987-09-09 1991-02-19 Glaenzer Spicer Exhaust duct part in particular for an internal combustion engine
US5109950A (en) * 1989-01-27 1992-05-05 Glaenzer Spicer Silencer for exhaust gases and part of an exhaust line having such a silencer
RU2135787C1 (en) * 1998-03-06 1999-08-27 Токарев Владимир Омарович Exhaust gas cleaning device
RU95359U1 (en) * 2010-02-08 2010-06-27 Владимир Самойлович Кукис CATALYTIC NEUTRALIZER WITH REGULATED TEMPERATURE OF THE CATALYTIC PROCESSES AND DISPOSAL OF HEAT OF EXHAUST GASES

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2911055A (en) * 1957-12-13 1959-11-03 Mcdonald William Engine exhaust silencer
US4993512A (en) * 1987-09-09 1991-02-19 Glaenzer Spicer Exhaust duct part in particular for an internal combustion engine
US5109950A (en) * 1989-01-27 1992-05-05 Glaenzer Spicer Silencer for exhaust gases and part of an exhaust line having such a silencer
RU2135787C1 (en) * 1998-03-06 1999-08-27 Токарев Владимир Омарович Exhaust gas cleaning device
RU95359U1 (en) * 2010-02-08 2010-06-27 Владимир Самойлович Кукис CATALYTIC NEUTRALIZER WITH REGULATED TEMPERATURE OF THE CATALYTIC PROCESSES AND DISPOSAL OF HEAT OF EXHAUST GASES

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Лазарев М.Ю. Очистка отходящих газов од диоксида серы на основе катализатора из отходов производства. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Казань. 2012г. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108031286A (en) * 2017-12-15 2018-05-15 河南省正大环境科技咨询工程有限公司 A kind of automobile tail gas catalytic cleaner

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9657626B2 (en) Emissions reduction system
KR101758217B1 (en) Reducing agent mixing apparatus having liquid drop preventing function
US20150260072A1 (en) Integrated exhaust treatment device having compact configuration
EP3546058A1 (en) Dosing and mixing arrangement for use in exhaust aftertreatment
JP2018159334A5 (en)
JP2016023572A (en) Reductant agent adding device
US8470253B2 (en) Exhaust flow distribution device
JP5312327B2 (en) Electrode for plasma generation
RU2553591C1 (en) Device for purification of waste gases
Yao et al. A novel four-way plasma-catalytic approach for the after-treatment of diesel engine exhausts
JP2015048715A (en) Urea water mixing structure
RU149563U1 (en) WASTE GAS CLEANING DEVICE
US20150165377A1 (en) Nox sensor with amox catalyst
Choudhury et al. An innovative approach for emission control using copper plate catalytic converter
JP2012067635A (en) Exhaust gas flow guide
WO2017150582A1 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
RU2135787C1 (en) Exhaust gas cleaning device
JP2006283708A (en) Exhaust emission control device
RU63455U1 (en) VEHICLE EXHAUST GAS NEUTRALIZER
RU2126894C1 (en) Device for cleaning of exhaust gases
KR20200043629A (en) Apparatus of purifying exhaust gas for 2-stroke engine
Arunkumar et al. Exhaust emission reduction in si engine using catalytic converter with silicon dioxide & alumina with silica as catalysts
JP3321763B2 (en) Engine exhaust gas treatment device
KR101216179B1 (en) join muffler to gas disposal Catalysts device
RU2155874C1 (en) Automobile toxic exhaust gas converter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180723