RU59153U1

RU59153U1 - ELECTRIC FILTER FOR CLEANING THE SOOT OF EXHAUST GASES OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU59153U1
Application number: RU2006125325/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Некрашевич; Иван Борисович Тришкин; Николай Петрович Стражев
Original assignee: ФГОУ ВПО Рязанская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора П.А. Костычева
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2006-12-10

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в выпускной системе, преимущественно дизельного двигателя, для снижения дымности его выхлопа. Устройство содержит впускной 22 и выпускной 13 каналы, подключеные к источнику высоковольтного питания 10 коронирующие 20 и некоронирующие 8 электроды, причем коронирующие электроды снабжены очистителями сажи 7, имеющих форму пружин. За впускным каналом 21, по ходу движения отработавших газов, установлен подвижный стакан 4, внутри которого находится металлическая путанка 3. Для улавливания сажевых частиц в зоне выпускного канала 13 располагаются большой 14 и малый 15 сажесборники, которые подключаются к разным полюсам источника высоковольтного питания 10. При прохождении выхлопных газов внутри устройства, в зоне расположения коронирующих электродов 20 происходит процесс электрической зарядки частиц сажи, присутствующих в выхлопе дизельного двигателя. В процессе движения ионизированные отработавшие газы поступают в зону выпускного канала 13, где заряженные частицы сажи последовательно проходят через сажесборники, и за счет действия электрических сил осаждаются на их поверхности. Предлагаемое устройство позволяет значительно 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 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. The device contains inlet 22 and outlet 13 channels connected to a high-voltage power supply 10 corona 20 and non-corona 8 electrodes, and the corona electrodes are equipped with soot purifiers 7, having the form of springs. Behind the inlet channel 21, in the direction of the exhaust gases, a movable cup 4 is installed, inside which there is a metal trowel 3. To capture the soot particles in the zone of the exhaust channel 13 there are large 14 and small 15 soot collectors that are connected to different poles of the high-voltage power supply 10. With the passage of exhaust gases inside the device, in the area of the location of the corona electrodes 20, the process of electric charging of the soot particles present in the exhaust of the diesel engine takes place. During the movement, the ionized exhaust gases enter the zone of the exhaust channel 13, where the charged particles of soot sequentially pass through the soot collectors, and are deposited on their surface due to the action of electric forces. The proposed device can significantly increase the degree of purification of the exhaust gases of the internal combustion engine from soot emissions in comparison with the closest analogues, and 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 электрического фильтра, содержащая осадительный и коронирующий электрод, блок высоковольтного питания и цилиндрический электроизолятор. С целью повышения надежности процесса горения коронного разряда, напротив торца электроизолятора на коронирующем электроде установлен диск отклонения потока газов, а электроизолятор снабжен коаксиальным диэлектрическим экраном, образующем с внешней поверхностью электроизолятора кольцевой канал, через который под давлением подается продувочный воздух. [1]A known design of an electric filter containing a precipitation and a corona electrode, a high-voltage power unit and a cylindrical electrical insulator. In order to increase the reliability of the corona discharge combustion process, a gas flow deflecting disk is mounted on the corona electrode opposite the end of the insulator, and the insulator is equipped with a coaxial dielectric screen forming an annular channel with the external surface of the insulator, through which purge air is supplied under pressure. [one]

Основным недостатком данной конструкции является то, что коронирующий электрод установлен в зоне впускного канала, где большая скорость отработавших газов, а, следовательно, процесс зарядки частиц сажи будет малоэффективен. К тому же осадительный электрод выполнен в виде цилиндра, имеющего гладкую внутреннюю поверхность, что будет способствовать вторичному уносу сажевых частиц.The main disadvantage of this design is that the corona electrode is installed in the area of the inlet channel, where the high velocity of the exhaust gases, and, therefore, the process of charging soot particles will be ineffective. In addition, the precipitation electrode is made in the form of a cylinder having a smooth inner surface, which will contribute to the secondary ablation of soot particles.

Известна конструкция электрического фильтра для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, принятая в качестве прототипа предлагаемого устройства, содержащая впускной и выпускной каналы, коронирующие, некоронирующий электроды и сажесборник, подключенные к источнику высоковольтного питания. [2]A known design of an electric filter for cleaning the exhaust gases of an internal combustion engine, adopted as a prototype of the proposed device, containing 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 коронирующие электроды и сажесборник располагаются в зоне входного The main disadvantage of this design is that the corona electrodes and the carbon black are located in the input zone

канала, где большая скорость потока отработавших газов двигателя, а значит, процессы предварительной зарядки и осаждения частиц сажи будут малоэффективными, вследствие малого времени нахождения последних в этой зоне. Недостатком также является отсутствие элементов конструкции, снижающих возможность загрязнения поверхности коронирующих электродов и электроизоляторов от сажевых частиц и других отложений, что может привести к нарушению режима горения коронного разряда, а, следовательно, к снижению степени очистки отработавших газов двигателя.channel, where the engine has a high exhaust gas flow rate, which means that the processes of pre-charging and deposition of soot particles will be ineffective, due to the short residence time of the latter in this zone. The disadvantage is the lack of structural elements that reduce the possibility of contamination of the surface of the corona electrodes and electrical insulators from soot particles and other deposits, which can lead to disruption of the corona discharge combustion mode, and, consequently, to a decrease in the degree of purification of engine exhaust gases.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в создании более эффективного и надежного в работе электрического фильтра для улавливания сажевых частиц.The problem the utility model aims to solve is to create a more efficient and reliable electric filter for trapping soot particles.

Технический результат от его использования заключается в повышении степени очистки от выбросов сажи отработавших газов двигателя внутреннего сгорания и обеспечении стабильности процесса электрической зарядки сажевых частиц, за счет использования защиты коронирующих электродов и электроизоляторов от сажевых и других отложений.The technical result of its use is to increase the degree of purification from soot emissions of exhaust gases of an internal combustion engine and to ensure the stability of the process of electric charging of soot particles by using the protection of corona electrodes and electrical insulators from soot and other deposits.

Указанный технический результат достигается тем, что в электрическом фильтре для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания от сажи, содержащем впускной и выпускной каналы, коронирующие, некоронирующие электроды и сажесборник, подключенные к источнику высоковольтного питания, напротив впускного канала по ходу движения отработавших газов на центральной оси установлен подвижный стакан, с размещенной внутри него металлической путанкой, связанный с перегородкой упругим элементом и соединенный посредством диэлектрических пластин с коронирующими электродами, которые снабжены очистителями сажи, выполненные в виде пружины, плотно охватывающей их поверхность. При этом в зоне выпускного канала расположен большой сажесборник, а перед ним по ходу движения The specified technical result is achieved by the fact that in the electric filter for cleaning the exhaust gases of the internal combustion engine from soot containing inlet and outlet channels, corona, non-corona electrodes and a carbon black connected to a high voltage power supply, opposite the inlet along the exhaust channel on the central axis a movable cup is installed, with a metal hook placed inside it, connected to the partition by an elastic element and connected by a dielectric x plates with discharge electrodes, which are provided with soot cleaners, formed as a spring, tightly embracing their surface. At the same time, a large soot collector is located in the area of the exhaust channel, and in front of it in the direction of travel

отработавших газов установлен малый сажесборник, которые целесообразно подключать к разным полюсам источника высоковольтного питания.The exhaust gas is equipped with a small carbon black collector, which is advisable to connect to different poles of the high-voltage power source.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез электрического фильтра для очистки от сажи отработавших газов 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 an electric filter for cleaning soot from exhaust gases 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 стального корпуса 1 цилиндрической формы, крепящегося к штатной трубе глушителя двигателя. Электрический фильтр содержит впускной канал 22, коронирующие 20 и некоронирующие 8 электроды, подключенные через диэлектрические втулки 9 к источнику высоковольтного питания 10. Некоронирующие электроды 8 имеют форму цилиндра и закреплены в перегородке 21, расположенной на оси 2 и сделанной из диэлектрического материала. Напротив впускного канала 22 установлен подвижный стакан 4, внутри которого находится металлическая путанка 3. Стакан связан с перегородкой 21 пружиной 19, и соединяется через диэлектрические пластины 5 с коронирующими электродами 20, которые имеют возможность перемещаться в направляющих 6, между которыми установлены очистители сажи 7.The device consists of a steel housing 1 of a cylindrical shape, attached to the standard pipe of the engine muffler. The electric filter contains an inlet channel 22, corona 20 and non-corona 8 electrodes connected through dielectric bushings 9 to a high-voltage power supply 10. The non-corona electrodes 8 are in the form of a cylinder and mounted in a partition 21 located on the axis 2 and made of dielectric material. Opposite the inlet channel 22, a movable cup 4 is installed, inside of which there is a metal trench 3. The cup is connected to the baffle 21 by a spring 19, and is connected through dielectric plates 5 to the corona electrodes 20, which can move in guides 6, between which carbon black cleaners 7 are installed.

В зоне выпускного канала 13 установлены большой 14 и малый 15 сажесборники, выполненные в виде цилиндра с торцевой перегородкой и подключенные к разным полюсам источника высоковольтного питания 10. Малый сажесборник 15 распологается напротив выпускного канала 13 и крепится к планке 18 через диэлектрические шайбы 16. Большой сажесборник 14 находится в зоне выпускного канала, и соединяется с корпусом фильтра болтами 12 через диэлектрические втулки 11. Корпус электрофильтра выполнен разъемным, части которого соединяются через уплотнительную прокладку 17.In the zone of the exhaust channel 13, large 14 and small 15 carbon black collectors are installed, made in the form of a cylinder with an end wall and connected to different poles of the high-voltage power supply 10. Small carbon black 15 is located opposite the exhaust channel 13 and is attached to the strip 18 through dielectric washers 16. Large carbon black 14 is located in the area of the outlet channel, and is connected to the filter housing by bolts 12 through dielectric bushings 11. The electrostatic filter housing is detachable, parts of which are connected through a sealing hole 17 ku.

С целью увеличения степени очистки устройства, за счет снижения скорости выхлопных газов на участке горения коронного разряда, напротив In order to increase the degree of purification of the device, by reducing the speed of exhaust gases in the corona discharge section, on the contrary

впускного канала 22 по ходу движения отработавших газов установлен подвижный стакан 4, связанный с перегородкой 21 упругим элементом 19, служащим для гашения скорости пульсирующего потока выхлопных газов двигателя. Для поддержания стабильности режима горения коронного разряда внутри подвижного стакана размещена мелкая металлическая путанка 3, выполняющая роль уловителя аэрозолей моторного масла и конденсата, содержащихся в выхлопе двигателя. Для предотвращения загрязнения сажей наружных поверхностей коронирующих электродов 20, последние проходят внутри очистителей 7, и могут перемещаться в них за счет действия на подвижный стакан давления потока отработавших газов двигателя. Для более полного улавливания сажевых частиц и предотвращения вторичного их уноса в атмосферу, в зоне выпускного канала установлены два сажесборника 14 и 15, подключенных к разным полюсам источника высоковольтного питания 10.the inlet channel 22 in the direction of the exhaust gas, a movable cup 4 is installed, connected to the partition 21 by an elastic element 19, which serves to dampen the speed of the pulsating flow of exhaust gases of the engine. To maintain the stability of the corona discharge regime, a small metal trench 3 is placed inside the movable cup, which serves as a trap for aerosols of engine oil and condensate contained in the exhaust of the engine. To prevent soot contamination of the outer surfaces of the corona electrodes 20, the latter pass inside the cleaners 7, and can be moved into them due to the action of the engine exhaust gas pressure on the movable cup. To more fully capture soot particles and prevent their secondary entrainment into the atmosphere, two soot collectors 14 and 15 are installed in the outlet channel area and are connected to different poles of the high-voltage power supply 10.

Устройство работает следующим образом. Отработавшие газы через впускной канал 22 поступают в электрический фильтр. Ввиду того, что напротив впускного канала установлены поперечная перегородка 21 и подвижный стакан 4 происходит заметное снижение скорости отработавших 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 20, между ними и некоронирующими электродами 8 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. Помимо отрицательно заряженных частиц сажи в потоке газов будут The device operates as follows. The exhaust gases through the inlet channel 22 enter the electric filter. Due to the fact that opposite the inlet channel there is a transverse baffle 21 and a movable cup 4, 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 charging of soot particles. When a high voltage is applied to the corona electrodes 20, a corona discharge is ignited between them and the non-corona electrodes 8, 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. In addition to negatively charged soot particles in the gas stream will

присутствовать частицы, несущие положительный заряд. Это вызвано тем, что часть сажевых частиц под действием электрического поля высокой напряженности достигает поверхности некоронирующего электрода, и отдают свой отрицательный потенциал вследствие очень малого удельного сопротивления сажи. В результате частицы получают положительный заряд некоронирующего электрода, отталкиваются от него и возвращаются в поток отработавших газов.particles with a positive charge are present. This is due to the fact that part of the soot particles under the influence of an electric field of high tension reaches the surface of the non-corona electrode, and give up their negative potential due to the very small resistivity of the soot. As a result, the particles receive a positive charge of the non-corona electrode, are repelled from it and return to the exhaust stream.

С потоком отработавших газов заряженные сажевые частицы поступают в зону выпускного канала 13, где последовательно проходят через большой 14 и малый 15 сажесборники. Такое расположение сажесборников будет способствовать более полному улавливанию сажи, так как поток газов при выходе в атмосферу совершает разворот на 360°, тем самым прижимая своей струей осевшие частицы сажи к торцевым перегородкам сажесборников. Учитывая, что большой сажесборник 14 подключен к положительному полюсу, а малый сажесборник 15 к отрицательному полюсу источника высоковольтного питания 10, частицы сажи, имеющие противоположный заряд по отношению к потенциалу сажесборника, осаждаются на его поверхности, а очищенные отработавшие газы двигателя через выпускной канал 13 выходят в атмосферу. По мере накопления сажи, необходимо производить очистку сажесборника, для чего конструкция электрофильтра выполнена разъемной.With the flow of exhaust gases, charged soot particles enter the zone of the exhaust channel 13, where they sequentially pass through the large 14 and small 15 soot collectors. Such an arrangement of carbon black collectors will contribute to a more complete trapping of soot, since the gas flow, when it enters the atmosphere, rotates 360 °, thereby pressing the settled particles of carbon black with its jet to the end walls of the carbon black collectors. Given that the large soot collector 14 is connected to the positive pole, and the small soot collector 15 to the negative pole of the high-voltage power supply 10, soot particles having an opposite charge with respect to the potential of the soot collector are deposited on its surface, and the cleaned engine exhaust gases exit through the exhaust channel 13 in atmosphere. As soot accumulates, it is necessary to clean the carbon black, for which the design of the electrostatic precipitator is detachable.

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

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство СССР №1174574 А кл. F 01 N 3/10, 1985 г.1. USSR copyright certificate No. 1174574 A cl. F 01 N 3/10, 1985

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. An electric filter for cleaning soot from the exhaust gases of an internal combustion engine, comprising an inlet and outlet channels, corona, non-corona electrodes and carbon blacks connected to a high-voltage power supply, characterized in that a movable one is installed on the central axis opposite the inlet channel in the direction of exhaust gas a glass with a tangle placed inside it, connected by means of dielectric plates with corona electrodes, which are equipped with soot cleaners made in de spring, densely covering its surface.

2. The device according to claim 1, characterized in that the movable cup is connected by an elastic element to a partition in which non-corona electrodes are fixed and mounted on a central axis.

3. The device according to claim 1, characterized in that a large soot collector is located in the outlet channel area, and a small soot collector and connected to different poles of the high-voltage power supply are installed in front of it in the direction of exhaust gases.