close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 06305

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6305
(13) C1
(19)
7
(51) F 01N 3/02
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ
ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ОТ САЖИ
(21) Номер заявки: a 20000001
(22) 2000.01.04
(46) 2004.06.30
(71) Заявители: Васильев Глеб Михайлович; Карташевич Анатолий Николаевич; Васецкий Владимир Андреевич; Сушнев Александр Александрович (BY)
(72) Авторы: Васильев Глеб Михайлович;
Карташевич Анатолий Николаевич;
Васецкий Владимир Андреевич; Сушнев Александр Александрович (BY)
(73) Патентообладатели: Васильев Глеб Михайлович; Карташевич Анатолий Николаевич; Васецкий Владимир Андреевич;
Сушнев Александр Александрович (BY)
BY 6305 C1
(57)
1. Устройство для очистки отработавших газов дизельных двигателей от сажи, содержащее корпус с впускным и выпускными патрубками и расположенную внутри корпуса
разрядную камеру в виде электродной системы с высоковольтными керамическими изоляторами, отличающееся тем, что отрицательный и положительный электроды электродной
системы выполнены в виде собранных в пакеты тонких металлических дисков большего и
меньшего диаметров соответственно, имеющих зубья и термокомпенсационные прорези,
при этом зубья дисков отрицательного электрода выполнены внутренними, а зубья дисков
положительного электрода - наружными.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что часть зубьев дисков разогнута в противоположные стороны от плоскости самих дисков на 90°.
Фиг. 2
BY 6305 C1
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что расстояние между разнополюсными
электродами равно шагу между одноименными зубьями дисков.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что разрядная камера содержит два дополнительных электрода в виде дисков, каждый из которых установлен между соответствующим высоковольтным изолятором и выпускным патрубком, для защиты высоковольтных изоляторов.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что диски дополнительных электродов
имеют зубья и закрытые шайбами термокомпенсационные прорези.
6. Устройство по п. 4 или 5, отличающееся тем, что все зубья дисков дополнительных
электродов отогнуты во внутреннюю часть разрядной камеры от плоскости самих дисков
на 90°.
7. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что зубья всех дисков электродов выполнены треугольной, полукруглой, прямоугольной или ромбовидной формы.
8. Устройство по любому из пп. 1-7, отличающееся тем, что положительный и дополнительные электроды установлены на полой оси.
9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что высоковольтные изоляторы выполнены
сборными с зазором в виде лабиринта между внешней и внутренней частями.
10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что внешние части сборных изоляторов
имеют отверстия, соединенные с пневмосистемой или турбокомпрессором, для подачи
сжатого воздуха в зазор в виде лабиринта изоляторов.
11. Устройство по п. 9 или 10, отличающееся тем, что высоковольтные изоляторы содержат нагревательные элементы, выполненные в виде металлических спиралей.
12. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус имеет наружную и внутреннюю части, между которыми образовано свободное пространство.
13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что по поверхности внутренней части
корпуса выполнены отверстия.
14. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что впускной патрубок установлен тангенциально корпусу по центру разрядной камеры, а выпускные патрубки - тангенциально
корпусу по ее концам.
15. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что впускной патрубок имеет эжекционное сужение.
16. Устройство по пп. 12-15, отличающееся тем, что зона пониженного давления
эжекционного сужения впускного патрубка сообщается со свободным пространством между наружной и внутренней частями корпуса.
17. Устройство по любому из пп. 1-16, отличающееся тем, что корпус выполнен из
нержавеющей термостойкой стали.
(56)
SU 1703837 A1, 1992.
RU 2059840 C1, 1996.
DE 3638203 A1, 1988.
US 4890455 A, 1990.
JP 56118515 A, 1981.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам очистки отработавших газов (ОГ) дизельных двигателей от сажи, и повышает эффективность очистки, экологическую чистоту и надежность.
Известно устройство для очистки ОГ от сажи, содержащее корпус с впускным и выпускным патрубками, электроды, размещенные в корпусе и подключенные к источнику высокого напряжения, имеющему повышающий трансформатор, умножитель напряжения,
2
BY 6305 C1
компаратор, Г-образный фильтр, стабилизатор напряжения, электромагнитный клапан с
обмоткой и источник сжатого воздуха. Электроды выполнены в виде двух пакетов полуколец, соседние полукольца каждого пакета соединены с вторичными обмотками повышающего трансформатора, а первичная обмотка последнего через нагрузочный резистор,
Г-образный фильтр и стабилизатор напряжения связаны с компаратором, выход которого
подключен к обмотке электромагнитного клапана, а последний соединен с источником
сжатого воздуха. Корпус устройства выполнен из изоляционного термостойкого материала, полукольца одного пакета установлены через одно с полукольцами другого пакета с
воздушным зазором между их боковыми поверхностями. Полукольца каждого пакета соединены стержнями, на которых установлены изоляторы. Устройство снабжено выпрямителем и дополнительными электродами, выполненными в виде заостренных стержней, соединенных с умножителем напряжения, а выпрямитель и умножитель напряжения связаны с
высоковольтной обмоткой повышающего трансформатора. В корпусе впускного патрубка установлена шайба с наклонными отверстиями (а.с. СССР 1703837, МПК F 01N 3/02,1989).
Однако выполнение электродов в виде двух пакетов полуколец приводит к осаждению
сажи только на внутренних торцах полуколец, снижая тем самым количество сажи, осаждаемой в зазорах между кольцами, что ухудшает эффективность очистки. Установка полуколец одного пакета через одно с полукольцами другого пакета, с воздушным зазором
между их боковыми поверхностями и соединение полуколец в пакетах стержнями с изоляторами, а также снабжение устройства дополнительными электродами, выполненными
в виде заостренных стержней, значительно усложняет конструкцию устройства. Кроме того, при попадании частиц сажи на высоковольтные изоляторы происходит утечка высокого напряжения через слой сажи, что приводит к снижению эффективности очистки. Размещение впускного и выпускного патрубка устройства на одной оси также снижает
эффективность очистки, так как частицы сажи должны отклоняться в электрическом поле от
направления своего движения для осаждения на полукольца. Выполнение корпуса из изоляционного термостойкого материала снижает механическую прочность и эксплуатационную
надежность устройства. Надежность работы устройства также снижается из-за невозможности получения электрического поля высокой напряженности в средней части устройства.
Цель изобретения - повышение эффективности очистки, экологической чистоты и надежности.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве для очистки ОГ
дизельных двигателей от сажи положительный и отрицательный электроды выполнены в
виде гонких металлических дисков, с треугольными зубьями и термокомпенсационными
прорезями, собранных в пакеты. Зубья могут быть выполнены различной формы, например полукруглой, прямоугольной, ромбовидной и т.д. При этом диски большего диаметра
с внутренними зубьями являются отрицательными, а диски меньшего диаметра с наружними зубьями - положительными электродами. Пакеты электродов размещены в корпусе
цилиндрической формы и образуют там разрядную камеру с высоким значением величины полезного объема. Корпус устройства выполнен с двойными стенками и изготовлен из
нержавеющей термостойкой стали, что способствует снижению температурных напряжений внутренней части корпуса и разрядной камеры в целом, подавлению акустического
шума, а также повышает механическую прочность и эксплуатационную надежность устройства. Впускной и выпускной патрубки устройства расположены тангенциально, что
способствует увеличению длины траектории, проходимой ОГ в разрядной камере устройства. При этом впускной патрубок установлен в центральной части разрядной камеры, а
выпускные - по ее концам. Последнее обеспечивает разделение потока ОГ внутри разрядной камеры на две одинаковые части, уменьшая тем самым скорость движения потока в
активной зоне ионизации, что способствует увеличению эффективности очистки.
В конструкции устройства использована комплексная система защиты от утечки высокого напряжения и пробоя высоковольтных изоляторов, включающая следующие кон3
BY 6305 C1
структивные изменения: во-первых, высоковольтные изоляторы выполнены сборными и
состоят из двух частей - наружней и внутренней, которые изготовлены так, что при сборке
между ними образуется лабиринтный зазор, значительно увеличивающий путь пробоя для
высокого напряжения по поверхности изоляторов; во-вторых, в лабиринтный зазор каждого сборного изолятора, в процессе работы устройства, подается сжатый воздух, обеспечивающий защиту изоляторов от осаждения на их поверхности частиц сажи. Конструкцией устройства также может быть предусмотрена подача сжатого воздуха непосредственно
на изоляторы, через наклонные отверстия стаканов, установленных на крышках корпуса;
в-третьих, в наружной части каждого сборного изолятора установлен электрический нагревательный элемент, выполненный в виде спирали, подключенной к бортовой сети
трактора или автомобиля и предназначенный для быстрого прогрева изоляторов до рабочей температуры и исключения возможности конденсации влаги на поверхности изоляторов при пуске холодного двигателя; в-четвертых, по концам разрядной камеры, в промежутке между каждым высоковольтным изолятором и выпускным патрубком установлен
дополнительный дисковый электрод, все треугольные зубья которого отогнуты во внутреннюю часть разрядной камеры. Это обеспечивает получение интенсивной защитной зоны ионизации за внутренней поверхностью электрода, обеспечивающей дополнительную
защиту изоляторов от попадания на них частиц сажи; в-пятых, расположение впускного
патрубка устройства в центральной части разрядной камеры, а выпускных - по ее концам,
исключает возможность попадания на изоляторы ОГ, наиболее загрязненных сажей.
На фиг. 1 показан дизельный двигатель с пневмосистемой и устройством для очистки
отработавших газов, общий вид; на фиг. 2 - устройство для очистки отработавших газов,
продольный разрез; на фиг. 3 то же, вид сбоку и разрез по А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - отрицательный дисковый электрод; на фиг. 5 - положительный дисковый электрод; на фиг. 6 разрез по Б-Б на (фиг. 7): на фиг. 7 - продольный разрез наружней части высоковольтного
изолятора; на фиг. 8 - вариант подачи сжатого воздуха для защиты изоляторов и элементы
конструкции корпуса и защитных электродов.
Дизельный двигатель 1 (фиг. 1) снабжен компрессором 2, турбокомпрессором 3, содержащим наддувочный тракт 4 и выпускной патрубок 5, на котором установлено устройство для очистки ОГ от сажи 6. Кроме того, двигатель снабжен рессивером 7 пневматической
системы трактора или автомобиля, который соединен трубопроводом 8 с компрессором, а
трубопроводом 9 через электромагнитный клапан 10 с устройством для очистки ОГ дизеля от сажи. При отсутствии пневмосистемы электромагнитный клапан 10 может быть соединен с наддувочным трактом 4 трубопроводом 11.
Устройство для очистки ОГ дизельных двигателей от сажи (фиг. 2) состоит из двойного цилиндрического корпуса, содержащего внутреннею часть 12 с отверстиями 13 (фиг. 8)
и наружнюю часть 14, крышек 15 и 16, дисковых электродов 17, 18 и 19 с треугольными
зубьями. Электроды 18 установлены в виде пакета внутри корпуса и фиксируются друг
относительно друга с помощью металлических цилиндрических перфорированных втулок
20 с отверстиями 21 (фиг. 1, 8). Электроды 17 и 19 установлены на полой оси 22 и фиксируются от продольного перемещения с помощью цилиндрических металлических втулок
23. По торцам полой оси 22 вварены стержни 24, на которых установлены наружние 25 и
внутренние 26 части высоковольтных изоляторов. Изоляторы закрываются стаканами 27,
закрепленными на крышках 15 и 16. Между торцами полой оси 22 и внутренними частями
26 изоляторов установлены изоляционные прокладки 28. Внутри наружних частей 25 изоляторов установлены электрические спирали 29 (фиг. 6), закрепленные в гайках 30 (фиг. 2,
6, 7, 8). В гайки 30 ввернуты стержни 31 (фиг. 2, 8), соединенные с источником постоянного тока. Стержни 31 установлены в трубчатые изоляторы 32 (фиг. 8) и закреплены на
поверхности стаканов 27 гайками 33 с изоляционными прокладками 34 (фиг. 8). Между
внутренними поверхностями стаканов 27 и наружними частями 25 изоляторов установлены специальные втулки 35 с отверстиями 36. В пространство между каждой из втулок
4
BY 6305 C1
втулкой 35 и внутренней частью стаканов 27 подается сжатый воздух через штуцера 37.
На концы стержней 24 навернуты гайки 38 с шайбами 39 и 40. К шайбе 39 крепится высоковольтный провод 41. На наружние части 25 высоковольтных изоляторов устанавливаются цилиндрические изоляторы 42 и 43. Крышки 15 и 16 крепятся к двойному корпусу
при помощи болтов 44 и гаек 45. Для увеличения механической прочности конструкции
на стаканы 27 и крышки 15 и 16 установлены ребра жесткости 46. Для дополнительной
защиты высоковольтных изоляторов на внутренних поверхностях крышек 15 и 16 могут
быть установлены шайбы 47 (фиг. 8) так, что между крышками 15 и 16, стаканами 27, в
которых выполняются наклонные отверстия 48, и шайбами 47 образуются воздушные камеры. В последние подается сжатый воздух через штуцера 49 (фиг. 8).
В корпус устройства тангенциально вварены впускной патрубок 50 с эжекционной частью 51 и выпускные патрубки 52 и 53 (фиг. 2, фиг. 3). Зона пониженного давления эжекционной части 51 впускного патрубка 50 соединена с пространством, расположенным между внутренней 12 и наружней 14 частями двойного корпуса устройства посредством
кожуха 54. Во впускной патрубок 50 ввернут штуцер 55 (фиг. 3) для подачи дополнительного воздуха в объем разрядной камеры устройства.
Отрицательные электроды 18 (фиг. 4) выполнены в виде дисков с внутренними треугольными зубьями 56, 57, 58 и т.д. и термокомпенсационными прорезями 59. Зуб 56 отгибается на 90° от плоскости диска в одну сторону, зуб 58 - в противоположную, а зуб 57
остается на месте и т.д. Положительные электроды 19 (фиг. 5) выполнены в виде дисков с
наружними зубьями 60, 61, 62 и т.д. и термокомпенсационными прорезями 59. Зубья 60,
62 и т.д. разгибаются на 90° от плоскости диска в противоположные стороны, а зубья 61 и
т.д. остаются на месте. Все зубья крайних защитных электродов 17 отгибаются на 90° во
внутреннюю часть разрядной камеры устройства, а их термокомпенсационные прорези 59
закрываются шайбами 63 (фиг. 8). Для подачи сжатого воздуха в лабиринтный зазор высоковольтных изоляторов, в наружней части 15 изоляторов выполнены отверстия 64
(фиг. 2, 6, 7).
Устройство работает следующим образом.
Постоянное напряжение от бортовой сети трактора или автомобиля подается на преобразователь постоянного напряжения, повышается до необходимой величины и поступает на электродную систему разрядной камеры. При этом между зубьями дисковых электродов 18 и 19 и поверхностью самих дисков, а также втулок 20 и 23 протекает
интенсивный коронный разряд, создавая активную зону ионизации во всем объеме разрядной камеры, предназначенном для пропуска ОГ. Частицы сажи вместе с ОГ поступают
из тангенциально установленного впускного патрубка 23 в центральную часть разрядной
камеры устройства. Затем поток ОГ разделяется на две равные части, которые самостоятельно движутся между дисковых электродов 18 и 19 в противоположных направлениях к
тангенциально установленным по концам разрядной камеры выпускным патрубкам 52 и
53. Основная часть сажи выгорает под действием коронного разряда в объеме разрядной
камеры в процессе движения потока ОГ внутри устройства. Другая часть сажи под действием электростатических сил осаждается на поверхности дисковых электродов 18 и 19,
втулок 20 и 23. Осевшая сажа непрерывно дожигается коронным разрядом непосредственно в местах накопления.
Для надежного выгорания сажевых частиц в объем разрядной камеры устройства подается дополнительный воздух от пневмосистемы либо турбокомпрессора двигателя. Воздух в
устройство поступает через штуцер 55, установленный на впускном патрубке 50 (фиг. 3), что
способствует интенсивному перемешиванию и турбулизации потока. В системе подачи воздуха установлен электромагнитный клапан 10 (фиг. 1), который открывается после пуска двигателя, при достижении значения давления воздуха в системе рабочей величины. При этом
часть воздуха подается в лабиринтные зазоры высоковольтных изоляторов через штуцера 37,
что обеспечивает надежную защиту изоляторов от накопления на их поверхности сажевых
5
BY 6305 C1
частиц, предохраняя тем самым систему от пробоя и утечки высокого напряжения. Нагревательные спирали 29, установленные в наружних частях 25 высоковольтных изоляторов, обеспечивают их быстрый прогрев до рабочей температуры при пуске холодного двигателя, исключая тем самым возможность конденсации влаги на изоляторах.
При прохождении потока ОГ через эжекционное сужение 51 впускного патрубка 50 в
пространстве между впускным патрубком 50 и кожухом 54, а также между внутренней 12
и наружней 14 частями двойного корпуса создается разряжение. При этом часть коагулированных сажевых агломератов, осевших на поверхности втулок 20, через отверстия 13 и
21 в корпусе 12 и втулках 20 соответственно (фиг. 8) поступает обратно во впускной патрубок 50, а затем в разрядную камеру устройства. Последнее способствует самоочистке
разрядной камеры и вторичному дожигу частиц сажи, увеличивая тем самым эффективность очистки, надежность и долговечность работы устройства.
Фиг. 1
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
6
BY 6305 C1
Фиг. 6
Фиг. 7
Фиг. 8
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
7
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
207 Кб
Теги
06305, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа