Дожигатель отработавших газов двигателя внутреннего сгорания

,Егоро 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(54) ДОЖИГАТЕЛЬ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Использование: изобретение относится к устройствам дожигания отработавших газов двигателя внутреннего сгорания и повышает их эффективность. Сущность изобретения: дожигатель отработавших га1745999 зов двигателя внутреннего сгорания содержит цилиндрический корпус, имеющий сопла 1 подвода отработавших газов, патрубок 2 подвода сжатого воздуха в смеси е парами воды через выполненные в нем окна 3 и реакторную камеру 22 с камерой сгорания 6 и размещенными в ней стабилизатором горения 8, топливной форсункой 11 с испарителем, свечой зажигания 10 и датчиком температуры 32. Дожигатель снабжен направляющим аппаратом 25, вентилятором 26 с приставкой 27 и отводными каналами 28, сетчатыми уловителями 29 частиц катализатора, заслонками 30 с поворотным устройством и золотниковым механизмом 36 газораспределения, в Изобретение относится к машиностроению, а именно к дожигателям отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.Известен докигатель отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус, имеющий сопла подвода отработавших газов, патрубок подвода сжатого воздуха в смеси с парами воды через выполненные в нем окна и реакторную камеру с камерой сгорания и размещенными в ней стабилизатором горения, топливной форсункой с испарителем, свечой зажигания и датчиком температуры 1),Недостатком известногодожигателя является его низкая эффективность и, кроме того, тепло от сгорания примесей не утилизируется и не используется в цикле двигателя,Цель изобретения - повышение эффективности работы дожигателя.указанная цель достигается тем, что дожигатель отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус, имеющий сопло подвода отработавших газов, патрубок подвода сжатого воздуха в смеси с парами воды через выполненные в нем окна и реакторную камеру с камерой сгорания и размещенными в ней стабилизатором горения, топливной форсункой с испарителем, свечой зажигания и датчиком температуры, снабжен направляющим аппаратом, ступенчатым вентилятором с отводными каналами, сетчатыми уловителями частиц катализатора, заслонками с поворотным устройством и золотниковым механизмом газораспределения, в реакторной камере вдоль ее оси дополнительно размещена винтовая лента 5 10 15 20 25 30 реакторной камере вдоль ее оси дополнительно размещена винтовая лента Г-образного сечения, между винтовыми каналами ленты образован зазор в виде винтовой щели 24, стенки винтовых каналов покрыты катализатором и перфорированы, передний торец реакторной камеры 22 жестко соединен с направляющим аппаратом 25, а задний выполнен с возможностью свободного перемещения, ступени вентилятора с отводными каналами размещены на выходе из реакторной камеры 22, сетчатые уловители 29 частиц катализатора и заслонки 30 установлены в отводных каналах 28, а реакторная камера 22 связана с двигателем через эолотниковый механизм газораспределения 36.3 ил,Г-образного сечения, между винтовыми каналами ленты образован зазор в виде винтовой щели, стенки винтовых каналов покрыты катализатором и перфорированы, передний торец реакторной камеры жестко соединен с направляющим аппаратом, а задний выполнен с воэможностью свободного перемещения, ступени вентилятора с отводными каналами размещены на выходе из реакторной камеры, сетчатые уловители частиц катализатора и заслонки установлены в отводных каналах, а реакторная камера связана с двигателем через золотниковый механизм газораспределения.На фиг.1 показан описываемый дожигатель; на фиг.2 - разрез А - А на фиг.1; на фиг,З - вид Б на фиг,1.Дожигатель выполнен за одно целое с механизмом золотникового газораспределения, подвижные части которого кинематически связаны с распределительным валом двигателя (не показан).Дожигатель содержит входное устройство, в котором размещены сопло 1 подвода отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, патрубок 2 подвода воздушного потока от компрессора (не показан) в рабочие полости дожигателя,В патрубке 2 выполнены окна 3 подвода сжатого воздуха в рабочие полости дожигателя,На выходе из патрубка 2 размещена образованная обтекателем 4 кольцевого канала диффуэора 5 камера сгорания 6,В стенке 7 камеры сгорания 6 установлен стабилизатор горения 8 лопаточного типа и канал 9 воздуховода системы охлаждения, свеча 10 зажигания, топливнаяфорсунка 11, снабженная пористым керамическим испарителем 12,Входной направляющий аппарат 13 сподвижными лопатками 14 выполнен отдельным модулем, Своими цапфами лопатки 14 с помощью рычагов 15 и кольца 16соединены между собой, Кольцо 16 установлено подвижно снаружи корпуса жаровогоцилиндра .17, В его пазы входят головкирычагов 15, установленные на 10лопатках 14,Поворотное кольцо 16 одновременноизменяет угловое положение всех лопаток14 в направляющем аппарате 13.Лопатки 14 имеютдва фиксированных 15положения: "Открыто" и "Закрыто",Положение "Открыто" сохраняется с помощью пружинного механизма (не показан),В этом положении все лопатки 14 отклонены на установленный угол поворота потока 20газовой смеси перед входом в винтовые каналы реакторной камеры 18,В положении "Закрыто" поворотные лопатки 14 переводятся перед запуском двигателя электромотором 18, на валу которого 25установлена воздушная шестерня 20, а нэкольце 16 выполнен зубчатый сегмент,Угол поворота кольца 16 фиксируетсяограничителем 21. В положении "Закрыто"лопатки 14 образуют кольцевую стенку, перекрывающую кольцевой канал диффузора 5,В цилиндрической полости, образованной корпусом 17 жарового цилиндра, вдольосевой линии дожигателя размещена винтовая лента Г-образного сечения, образующаяреакторную камеру 22 дожигателя и камеру23 термосборника, Задний торец реакторной камеры 22 имеет свободу перемещениявдоль стенок жарового цилиндра 17, 40Винтовая лента Г-образного сеченияобразует ленточные щели 24, через которыеосуществляется прямое контактированиепотоков воздуха и горящих токсичных примесей, перемещающихся по винтовым каналам реакторной камеры 22. При этом за счетсущественного превышения скорости перемещения воздушного потока вдоль осевойлинии дожигателя возникает эффект подсасывания воздуха в каналы реакторной камеры 22. Одновременно поток отработавшихгазов через ленточные щели 24 воздействует на сохранение скорости перемещениявоздушного потока вдоль камеры 23 термосборника, В результате непрерывного контакта двух попутно перемещающихсяпотоков менее нагретый поток воздуха изкамеры 23 термосборника отбирает частьтепла от горящих газов токсичных примесей,Ленты витков реакторной камеры 22уголкового сечения выполнены из жаропрочной стали; боковые стенки винтовых каналов перфорированы и снабженыкаталитической набивкой.Винтовые каналы реакторной камеры22 имеют равные размеры, равную форму, аего смежные каналы разделены общимиперфорированными стенками.Выходное устройство дожигателя снабжено направляющим аппаратом 25 и рабочим колесом вентилятора 26 с приставкой 27вентилятора,В отводных каналах 28 дожигателя установлены сетчатые уловители 29 частиц катализатора и заслонки 30 для перекрытияотводных каналов перед запуском двигателя, Заслонки 30 снабжены поворотным устройством 31.На выходе из камеры 23 термосборникаустановлен датчик 32 фактической температуры нагретого воздуха, Жаровый цилиндр17 размещен во внутренней полости корпуса 33 дожигателя с образованием кольцевого канала 34 системы воздушногоохлаждения.Дожигатель выполнен за одно целое смеханизмом золотникового газораспределения, с помощью которого нагретый воздухиз камеры 23 термосборника с определенной периодичностью распределяется по рабочим обьемам вспомогательных камерсгорания 35, В корпусе механизма 36 газораспределения выполнена цилиндрическаяполость для размещенеия ротора 37 золотникового механизма. Ротор 37 кинематически связан с распределительным валом (непоказан) двигателя. Ротор 37 пустотелый. Вцилиндрической полости его(вдоль оси вращения) размещен трубопровод 38, выполненным за одно целое с ротором 37.Передний торец трубопровода 38 имеетвид усеченного конуса, на образующих которого установлен вентилятор 26 двигателяпотока отработавших газов двигателя повинтовым каналам реакторной камеры 22,Механизм газораспределения снабженрадиальными каналами 39 и 40, Для уменьшения тепловой напряженности в корпусеротора 37 выполнены радиальные каналы 41и кольцевой канал 42 системы воздушногоохлаждения. Трущиеся части в паре вращения обеспечиваются смазкой под давлением через каналы 43. Дожигатель размещенв головке 44 блока цилиндров.Дожигатель работает следующим образом,Перед запуском двигателя поворотныелопатки 14 направляющего аппарата 13 спомощью поворотного кольца 16, рычагов15 и электромотора 19 переводятся в положение "Закрыто".Сжатый воздух от компрессора (не показан) через патрубок 3 и стабилизатор горения 3 вводится в зону горения камеры сгорания.Через форсунку 11 в зону горения подается топливо, Образовавшаяся топливовоздушная смесь поджигается свечой 10 зажигания.Благодаря центробежному эффекту от закручивания стабилизатором горения 8 воздушный поток отбрасывается к периферии камеры горения 6 и смешивается с топливом.В центральной части камеры горения 6 образуется разрежение, куда устремляются горящие газы и обеспечивают непрерывный процесс поджигания топливовоздушнойсмеси. После разогрева керамической основы испаритель 12 включается в работу,Поворотные лопатки 14 переводятся в рабочее положение, обеспечивающее отклонение потока отработавших газов двигателя на величину угла входа в винтовые каналы реакторной камеры 22,В камере горения 6 образуется поток нагретого воздуха с параметрами 650700 Скоторый разогревает керамическуюоснову и каталитическую набивку в винтоаых каналах реакторной камеры 22,В результате подключения рабочих полостей вспомогательных камер сгорания 35 давление в камере 28 термосборника и втрубопроводе 38 понижается и создаютсяусловия для повышения скорости перемещения нагретого воздуха вдоль магистрального канала, условия для обеспечениянепрерывного процесса приготовления нагретого воздуха в термосборнике 23 и условия обеспечения непрерывного процесса дожигания токсичных примесей в потоке отработавших газов двигателя внутреннегосгоранияВинтовые каналы газовода реакторной камеры 22 разделяют общий поток отработавших газов двигателя на ряд равных по форме, скорости и по условиям выгорания 5 10 152030354045 токсичных примесей и сажи в потоке отра 50ботавших газов, что обеспечивает усорение реакций окисления и восстановления.Восстановительные процессы в винтовых каналах реакторной камеры 22 происходят с участием нагретого воздуха из камерытермосборника 23 через ленточные щели 24,Наличие разности в скоростях перемещения потоков отработавших газов двигателя и менее скоростного потока нагретого воздуха в камере 23 термосборника создает эффект подсасывания воздуха иэ камерытермосборника в винтовые каналы реакторной камеры 22.В результате создаются благоприятныеусловия выгорания токсичных примесей исажи в потоке отработавших газов двигателя. Воздушный поток из камеры 23 термосборника, через ленточные щели 24отбирает часть тепла от потока горящей газовой смеси.Перфорированные боковые стенки газовода реакторной камеры дожигателяобеспечивают сохранение турбулентногодвижения потока газовой смеси и создаютравные температурные условия дожиганиятоксичных примесей и сажиС началом воспламенения газовой смеси токсичных примесей и сажи температуравоздуха в потоке возрастает, При достижении температуры 700 ОС по команде датчика32 электронной системы контроля подачатоплива через форсунку 11 в камеру сгорания 6 прекращается. При этом продолжается подача топлива через испаритель 12.Наиболее нагретые слои воздушного потокав камере 23 термосборника отжимаются косевой линии дожигателя и вытесняются вмагистральный канал трубопровода 38. Одновременно с термическим процесом дожигания токсичных примесей и сажи врезультате одностороннего вращения газовой смеси отработавших газов по винтовымканалам реакторной камеры 22 и воздушного потока в камере 23 термосборника, происходит механическое воздействие потокаотработавших газов через ленточные щели24 на воздушный поток, скорость перемещения которого в магистральный канал трубопровода 38 повышается.Поток отработавших газов, освобожденный от токсичных примесей и сажи, через каналы 28 отводится в атмосферу.Поток нагретого воздуха с помощью механизма эолотникового газорасп ределениячерез радиальные каналы 39 и 40 с определенной периодичностью распределяется порабочим объемам вспомогательных камерсгорания 35 и расходуется в качестве избыточного тепла в цикле двигателя,Винтовой многоканальный ленточныйгаэовод реакторной камеры 22 увеличиваетфактическое время нахождения отработавших газов двигателя.Многоканальное устройство реакторной камеры 22 обеспечивает увеличениефактической площади контактируемой поверхности каналов,Формула изобретенияДожигатель отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий ци1745999 10 Король Составитель О. НемцТехред М,Моргентал о дактор Л. Валко аз 2377 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 льский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул,Гагарина,изводственно-и линдрический корпус, имеющий сопло подвода отработавших газов, патрубок подвода сжатого воздуха в смеси с парами воды через выполненные в нем окна и реакторную камеру с камерой сгорания и размещенными в ней стабилизатором горения, топливной форсункой с испарителем, свечой зажигания и датчиком температуры. о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности, он снабжен направляющим аппаратом., ступенчатым вентилятором с отводными каналами, сетчатыми уловителями частиц катализатора, заслонками с поворотным устройством и эолотниковым механизмом газораспределения, в реакторной камере вдоль ее оси дополнительно размещена винтовая лента Г-образного сечения, между винтовыми каналами ленты образован зазор в виде винтовой щели, стенки винтовых каналов покрыты катализатором 5 и перфорированы, передний торец реакторной камеры жестко соединен с направляющим аппаратом, а задний выполнен с возможностью свободного перемещения, ступени вентилятора с отвод ными каналами размещены на выходе изреакторной камеры, сетчатые уловители частиц катализатора и заслонки установлены в отводных каналах, а реакторная камера связана с двигателем через зо лотниковый механизм газораспределения.