RU56964U1

RU56964U1 - DEVICE FOR CLEANING EXHAUST GASES AND REDUCING THE NOISE LEVEL OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Info

Publication number: RU56964U1
Application number: RU2005141770/22U
Authority: RU
Inventors: Иван Борисович Тришкин; Николай Петрович Стражев; Марина Николаевна Мяснянкина
Original assignee: ФГОУ ВПО Рязанская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора П.А. Костычева
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2005-12-30
Publication date: 2006-09-27

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в выпускной системе, преимущественно дизельного двигателя, для снижения дымности его выхлопа.The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used in the exhaust system, mainly a diesel engine, to reduce the smokiness of its exhaust.

Устройство содержит впускной 1 и выпускной 13 каналы, подключеные к источнику высоковольтного питания 5 коронирующие 16 и некоронирующий 15 электроды, причем некоронирующий электрод выполнен в виде двух коаксиально расположенных цилиндров, в пространстве между которыми расположены коронирующие электроды, снабженные очистителями сажи 17, имеющими форму пружину. За впускным каналом 1, по ходу движения отработавших газов, установлен подвижный диск 22, соединенный через шток 19 с шайбой 6, на которой закреплены коронирующие электроды. В зоне выпускного канала 13 располагается сажесборник 7, служащий для сбора частиц сажи.The device contains inlet 1 and outlet 13 channels connected to a high-voltage power supply 5 corona 16 and non-corona 15 electrodes, and the non-corona electrode is made in the form of two coaxially arranged cylinders, in the space between which there are corona electrodes equipped with soot cleaners 17 having a spring shape. Behind the inlet channel 1, in the direction of the exhaust gas movement, a movable disk 22 is mounted, connected via a rod 19 with a washer 6, on which corona electrodes are fixed. In the area of the exhaust channel 13 is a carbon black 7, which serves to collect soot particles.

При прохождении выхлопных газов внутри устройства, в зоне расположения коронирующего электрода, происходит процесс электрической зарядки частиц сажи, присутствующих в выхлопе дизельного двигателя. Для увеличения числа заряженных частиц скорость потока отработавших газов в этой зоне снижается, путем установки за впускным каналом подвижного диска. В процессе движения ионизированные отработавшие газы поступают в зону осаждения, где заряженные частицы сажи, за счет действия электрических сил, осаждаются на поверхности сажесборника 7, а очищенные газы двигателя через выпускной канал 13 выходят в атмосферу.With the passage of exhaust gases inside the device, in the area of the location of the corona electrode, the process of electric charging of soot particles present in the exhaust of a diesel engine occurs. To increase the number of charged particles, the exhaust gas flow rate in this zone is reduced by installing a movable disk behind the inlet channel. In the process of movement, ionized exhaust gases enter the deposition zone, where charged soot particles, due to the action of electric forces, are deposited on the surface of the soot collector 7, and the purified engine gases through the exhaust channel 13 enter the atmosphere.

Предлагаемое устройство позволяет повысить степень очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания от выбросов сажи по сравнению с ближайшими аналогами, и обеспечить стабильность процесса электрической зарядки сажевых частиц.The proposed device allows to increase the degree of purification of the exhaust gases of the internal combustion engine from soot emissions in comparison with the closest analogues, and to ensure the stability of the process of electric charging of soot particles.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к системам очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, и может быть использована в выпускной системе, преимущественно дизельного двигателя, для снижения дымности его выхлопа.The utility model relates to the field of mechanical engineering, namely, to exhaust gas purification systems of an internal combustion engine, and can be used in the exhaust system, mainly of a diesel engine, to reduce the smokiness of its exhaust.

Известна конструкция сажевого фильтра, содержащая осадительную камеру циклона, которая является некоронирующим электродом, коронирующий электрод, впускной тангенциальный и выпускной каналы, бункер сбора частиц сажи, блок высоковольтного питания. [1] Поступающие в электроцентробежный фильтр с отработавшими газами частицы сажи, в зоне коронного разряда приобретают отрицательный заряд, и под влиянием центробежных и электрических сил направляются к внутренней поверхности корпуса. Приблизившись к ней, они транспортируются потоком газа в бункер, где оседают вследствие поворота газового потока.A known structure of a particulate filter, comprising a cyclone settling chamber, which is a non-corona electrode, a corona electrode, a tangential inlet and outlet channels, a soot particle collecting hopper, a high voltage power supply unit. [1] The soot particles entering the electric centrifugal filter with the exhaust gases acquire a negative charge in the corona zone, and are directed to the inner surface of the housing under the influence of centrifugal and electric forces. Approaching it, they are transported by a gas stream to the hopper, where they settle due to the rotation of the gas stream.

Применение в конструкции электроцентробежного фильтра, образующего осадительную камеру циклона, не будет способствовать процессу эффективного отделения частиц сажи от потока газов, так как основная доля частиц выхлопа дизелей имеет размеры меньше 5 мкм и очень малую массу, что является основным критерием эффективной работы циклонов. К тому же в предлагаемой конструкции не предусмотрена очистка коронирующих электродов от сажевых и других отложений, что может привести к нарушению режима горения коронного разряда, а, следовательно, снизить эффективность очистки отработавших газов от сажи.The use of an electric centrifugal filter in the design, which forms the cyclone precipitation chamber, will not contribute to the process of efficient separation of soot particles from the gas flow, since the main share of diesel exhaust particles is less than 5 microns in size and very small mass, which is the main criterion for the effective operation of cyclones. In addition, the proposed design does not provide for the cleaning of corona electrodes from soot and other deposits, which can lead to a violation of the corona discharge regime, and, therefore, reduce the efficiency of exhaust gas cleaning from soot.

Известна конструкция электрического фильтра для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, принятая в качестве A known design of an electric filter for cleaning exhaust gases of an internal combustion engine, adopted as

прототипа предлагаемого устройства, содержащая впускной и выпускной каналы, коронирующие, некоронирующий электроды и сажесборник, подключенные к источнику высоковольтного питания. [2]a prototype of the proposed device, containing the inlet and outlet channels, corona, non-corona electrodes and carbon black connected to a high voltage power source. [2]

Основным недостатком такой конструкции является то, что сажесборник располагается в зоне входного канала, где большая скорость потока отработавших газов, а значит значительная часть заряженных частиц сажи будет уноситься им в атмосферу. Недостатком также является отсутствие элементов конструкции, снижающих возможность загрязнения поверхности коронирующих электродов от частиц сажи и других отложений, что может привести к нарушению режима горения коронного разряда, а, следовательно, к снижению степени очистки отработавших газов двигателя.The main disadvantage of this design is that the soot collector is located in the zone of the inlet channel, where the high velocity of the exhaust gas flow, which means that a significant part of the charged soot particles will be carried away into the atmosphere. The disadvantage is the lack of structural elements that reduce the possibility of contamination of the surface of the corona electrodes from soot particles and other deposits, which can lead to a violation of the combustion mode of the corona discharge, and, consequently, to a decrease in the degree of purification of engine exhaust gases.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, и технический результат от ее использования заключается в повышении степени очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания от выбросов сажи и обеспечении стабильности процесса электрической зарядки сажевых частиц, путем защиты коронирующих электродов от отложений сажи.The problem the utility model is aimed at and the technical result of its use is to increase the degree of purification of exhaust gases of the internal combustion engine from soot emissions and to ensure the stability of the process of electric charging of soot particles by protecting corona electrodes from soot deposits.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки отработавших газов от сажи, содержащем впускной и выпускной каналы, коронирующие, некоронирующий электроды и сажесборник, подключенные к источнику высоковольтного питания, некоронирующий электрод выполнен в виде двух коаксиально расположенных цилиндров, в пространстве между которыми расположены коронирующие электроды, снабженные очистителями сажи, выполненных в форме пружины, плотно охватывающей поверхность коронирущих электродов. При этом за впускным каналом, по ходу движения отработавших газов, установлен подвижный диск, соединенный штоком с диэлектрической шайбой, на которой закреплены коронирующие электроды, а в зоне выпускного канала установлен сажесборник, выполненный в форме большого и малого цилиндров с общей торцевой перегородкой.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for purifying exhaust gases from soot containing inlet and outlet channels, corona, non-corona electrodes and carbon black connected to a high-voltage power supply, the non-corona electrode is made in the form of two coaxially arranged cylinders in the space between which are located corona electrodes equipped with soot cleaners made in the form of a spring tightly covering the surface of corona electrodes. At the same time, a movable disk is installed behind the inlet channel in the direction of the exhaust gases, connected by a rod to a dielectric washer, on which corona electrodes are fixed, and in the zone of the outlet channel there is a soot collector made in the form of a large and small cylinders with a common end wall.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез устройства по очистке отработавших газов от сажи двигателя внутреннего сгорания, а на фиг.2 - вид А на фиг.1, а на фиг.3 -вид Б на фиг.1.The utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of a device for purifying exhaust gases from soot of an internal combustion engine, and in Fig. 2 is a view A in Fig. 1, and in Fig. 3 is a view B in Fig. 1.

Устройство состоит из замкнутого стального корпуса 2 цилиндрической формы, крепящегося к штатной трубе глушителя двигателя и образующего две зоны 3 и 8.The device consists of a closed steel casing 2 of a cylindrical shape, attached to the standard pipe of the engine muffler and forming two zones 3 and 8.

Зона ионной обработки 3 отработавших газов содержит впускной канал 1, коронирующие 16 и некоронирующий 15 электроды, подключенные через диэлектрические втулки 4 к источнику высоковольтного питания 5. Некоронирующий электрод 15 установлен в направляющих 18 и состоит из двух коаксиально расположенных цилиндров, соединенных между собой планками 20 и крышкой 14, которые выполнены из диэлектрического материала. Напротив впускного канала установлен подвижный диск 22, соединенный штоком 19 с шайбой 6. Диск 22 поджат к крышке 14 пружиной 21. Коронирующие электроды 16 закреплены на диэлектрической шайбе 6 и снабжены очистителями сажи 17, имеющими форму пружины.The ion processing zone 3 of the exhaust gas contains an inlet channel 1, corona 16 and non-corona 15 electrodes connected through dielectric bushings 4 to a high-voltage power supply 5. The non-corona electrode 15 is installed in the guides 18 and consists of two coaxially arranged cylinders interconnected by straps 20 and cover 14, which are made of dielectric material. A movable disk 22 is mounted opposite the inlet channel, connected by a rod 19 to the washer 6. The disk 22 is pressed against the cover 14 by a spring 21. The corona electrodes 16 are mounted on a dielectric washer 6 and are equipped with soot cleaners 17 having a spring shape.

В зоне 8 осаждения сажи установлен сажесборник 7, закрепленный болтами 12 к крышке корпуса 10, через диэлектрические пластины 11. По оси крышки расположен выпускной канал 13, выполненный в виде патрубка. Крышка 10 выполнена отдельно от корпуса 2 устройства и соединяется с ним через уплотнительную прокладку 9. Сажесборник 7 имеет форму большого и малого цилиндров с общей торцевой перегородкой, и подключается к источнику высоковольтного питания 5.In the soot deposition zone 8, a soot collector 7 is mounted, bolted 12 to the housing cover 10, through dielectric plates 11. A discharge channel 13, made in the form of a nozzle, is located along the axis of the cover. The cover 10 is made separately from the housing 2 of the device and is connected to it through a gasket 9. The carbon black 7 has the form of a large and small cylinders with a common end wall, and is connected to a high-voltage power supply 5.

Для повышения числа заряженных частиц сажи, в конструкции устройства установлены четыре коронирующих электрода, равномерно расположенных в объеме очищаемых газов. С этой же целью скорость отработавших газов снижена на участке горения коронного разряда, путем установки напротив впускного канала подвижного диска. Для предотвращения загрязнения сажей наружных поверхностей коронирующих To increase the number of charged soot particles, four corona electrodes, evenly spaced in the volume of the cleaned gases, are installed in the device design. For the same purpose, the speed of the exhaust gases is reduced in the corona discharge section by installing a movable disk opposite the inlet channel. To prevent soot contamination of the outer surfaces of the corona

электродов, последние проходят внутри очистителей и могут перемещаться в них за счет действия на подвижный диск давления потока отработавших газов двигателя.electrodes, the latter pass inside the cleaners and can be moved into them due to the action on the moving disk of the pressure of the exhaust gas flow of the engine.

Устройство работает следующим образом. Отработавшие газы через впускной канал 1 поступают в зону ионной обработки 3. Ввиду того, что подвижный диск 22 располагается напротив впускного канала 1, происходит заметное снижение скорости выхлопных газов двигателя на участке горения коронного разряда, что является необходимым условием для эффективного протекания процесса электрической зарядки частиц сажи. При подаче высокого напряжения к коронирующим электродам 16, между ними и некоронирующим электродом 15 зажигается коронный разряд, в результате чего межэлектродный промежуток будет заполнен в основном отрицательно заряженными ионами газа. Отработавшие газы двигателя ионизируются в поле отрицательной короны, т.е. частицы сажи приобретают отрицательный заряд (вследствие адсорбции на них отрицательных ионов). Это обусловлено тем, что подвижность отрицательных ионов выше, чем положительных.The device operates as follows. The exhaust gases through the inlet channel 1 enter the ion processing zone 3. Due to the fact that the movable disk 22 is opposite the inlet channel 1, there is a noticeable decrease in the speed of the exhaust gases of the engine in the corona discharge section, which is a necessary condition for the efficient process of electric particle charging soot. When a high voltage is applied to the corona electrodes 16, a corona discharge is ignited between them and the non-corona electrode 15, as a result of which the interelectrode gap will be filled mainly with negatively charged gas ions. Engine exhaust gases are ionized in the field of the negative corona, i.e. soot particles acquire a negative charge (due to the adsorption of negative ions on them). This is due to the fact that the mobility of negative ions is higher than positive.

С потоком отработавших газов, сажевые частицы поступают в зону осаждения 8. Для более полного улавливания частиц сажи в зоне осаждения, сажесборник выполнен в форме большого и малого цилиндров с общей торцевой перегородкой и располагается в зоне выпускного канала. Такая конструкция сажесборника не будет способствовать вторичному уносу частиц сажи, осевших на его поверхности, так как поток газов при выходе в атмосферу совершает разворот на 180°. При этом частицы прижимаются струей газов к торцевой перегородке сажесборник. Учитывая, что сажесборник 7 подключен к положительному полюсу высоковольтного источника питания 5, частицы сажи осаждаются на его поверхности, а очищенные отработавшие газы двигателя выходят в атмосферу через выпускной канал 13. По мере накопления сажи, необходимо производить очистку сажесборника 7. Для этого в конструкции устройства предусмотрена With the flow of exhaust gases, the soot particles enter the deposition zone 8. For a more complete capture of the soot particles in the deposition zone, the soot collector is made in the form of a large and a small cylinder with a common end wall and is located in the area of the exhaust channel. Such a design of the carbon black collector will not contribute to the secondary ablation of soot particles deposited on its surface, since the gas stream, upon entering the atmosphere, makes a 180 ° turn. In this case, the particles are pressed by a stream of gases to the end wall of the carbon black collector. Given that the soot collector 7 is connected to the positive pole of the high-voltage power supply 5, soot particles are deposited on its surface, and the cleaned exhaust gases of the engine are released into the atmosphere through the exhaust channel 13. As soot accumulates, it is necessary to clean the soot collector 7. For this, the device design provided for

съемная крышка 10, вместе с которой сажесборник вынимается наружу и очищается от сажи и других отложений.removable cover 10, with which the carbon black is taken out and cleaned of soot and other deposits.

Разработанная конструкция устройства позволяет увеличить степень очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания от сажи по сравнению с аналогами и обеспечить стабильность процесса электрической зарядки сажевых частиц.The developed design of the device allows to increase the degree of purification of exhaust gases of internal combustion engines from soot in comparison with analogues and to ensure the stability of the process of electric charging of soot particles.

Источники информацииInformation sources

1. Звонов В.А. и др. Новый сажевый фильтр. Автомобильная промышленность. 1992, №2, с.22-23.1. Zvonov V.A. et al. New particulate filter. Automotive industry. 1992, No. 2, pp. 22-23.

2. Авторское свидетельство СССР №1714169 А1 кл. F 01 N 3/08, 1992 г.2. Copyright certificate of the USSR No. 1714169 A1 class. F 01 N 3/08, 1992

Claims

1. A device for cleaning exhaust gases from soot of an internal combustion engine, containing inlet and outlet channels, corona, non-corona electrodes and a carbon black connected to a high voltage power source, characterized in that the non-corona electrode is made in the form of two coaxially arranged cylinders in the space between which located corona electrodes.

2. The device according to claim 1, characterized in that the corona electrodes are equipped with soot cleaners having the shape of a spring tightly covering their surface.

3. The device according to claim 1, characterized in that behind the inlet channel, in the direction of the exhaust gases, a movable disk is mounted, connected by a rod to a dielectric washer on which the corona electrodes are fixed.

4. The device according to claim 1, characterized in that the carbon black is made in the form of large and small cylinders with a common end wall.