RU2208174C1 - Converter - Google Patents
Converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2208174C1 RU2208174C1 RU2002107701A RU2002107701A RU2208174C1 RU 2208174 C1 RU2208174 C1 RU 2208174C1 RU 2002107701 A RU2002107701 A RU 2002107701A RU 2002107701 A RU2002107701 A RU 2002107701A RU 2208174 C1 RU2208174 C1 RU 2208174C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- inlet
- converter
- catalytic
- monoblocks
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателестроению, преимущественно к системам выпуска отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в частности к каталитическим нейтрализаторам. The invention relates to engine building, mainly to exhaust systems for internal combustion engines (ICE), in particular to catalytic converters.
Известен нейтрализатор, который содержит металлический корпус, внутри которого установлен катализатор, удерживаемый крепежным матом, размещенным между корпусом и керамическим блоком, см. описание к Европейской заявке 366484, опубл. 02.05.90. Недостатком такого технического решения является ухудшение удерживающих свойств прокладки от предотвращения смещения керамического блока в корпусе. Кроме того, полосы из металлической ткани - это отдельные детали конструкции и на их изготовление и монтаж требуются дополнительные затраты времени и материала, что усложняет технологию сборки и повышает материалоемкость и стоимость конструкции. Known neutralizer, which contains a metal housing, inside of which a catalyst is installed, held by a mounting mat placed between the housing and the ceramic block, see the description of European application 366484, publ. 05/02/90. The disadvantage of this technical solution is the deterioration of the holding properties of the gasket from preventing displacement of the ceramic block in the housing. In addition, strips of metal fabric are separate structural parts, and additional time and material are required for their manufacture and installation, which complicates the assembly technology and increases the material consumption and cost of the structure.
Известен взятый за прототип нейтрализатор, содержащий корпус с входной и выходной частями, переходные патрубки, каталитические моноблоки и терморасширяющуюся прокладку, размещенную в зазоре между стенкой корпуса и каталитическими моноблоками, причем корпус состоит из двух половин с усиливающими ребрами в виде выпуклых и вогнутых складок и/или радиусов листового материала в центральной части, см. описание к заявке на патент GB 2048104 А. Хотя данное техническое решение упрощает технологию сборки и понижает материалоемкость и стоимость конструкции, однако оно имеет свои недостатки. Так при прохождении потока газов через моноблок основную нагрузку на моноблок от движения газов испытывает его центральная часть по оси движения потока, действие этой нагрузки ослабевает к периферии моноблока от оси. Тем самым основная нагрузка по нейтрализации потока газов и силовой нагрузки газов в совокупности с температурой приходится на центральную часть моноблока. Что в свою очередь влияет на эффективность работы нейтрализатора и время эффективной работы нейтрализатора. Основная особенность сборочной операции по данному изобретению заключается в том, что сборочная установка должна обеспечить режим подачи усилий для смыкания полукорпусов со скоростью не более 2 мм/с. Такой режим скорости смыкания обуславливается следующим. Для обеспечения оптимальной монтажной плотности сборки при заданной величине поверхностной плотности материала терморасширяющейся прокладки толщина прокладки при сборке должна уменьшиться не менее чем на 1/3 за счет сжатия. Учитывая пористую структуру материала прокладки, прокладка сжимается при сборке за счет выхода воздуха из пор материала. При этом выход воздуха из пор материала через поверхностную плоскость прокладки затруднен, так как одна плоскость поверхности прокладки прилегает к каталитическому моноблоку, а противоположная плоскость - к внутренней поверхности корпуса. Выход же воздуха из пор по торцам прокладки невозможен, так как на торцы прокладки нанесен клеевой слой. Поэтому основной путь выхода воздуха - через стык прокладки, т.е. через всю длину прокладки, что увеличивает время выхода воздуха из пор. Если монтаж полукорпусов производить с более высокой скоростью, то воздух не успевает выходить из пор прокладки и все усилие сжатия, прикладываемое к полукорпусам, будет передаваться через не успевающую сжаться прокладку на керамический моноблок, что приведет к его разрушению. Все это увеличивает время процесса изготовления нейтрализатора, что в свою очередь ведет к повышению энергозатрат при его изготовлении. Увеличивает время процесса изготовления нейтрализатора и дополнительная операция по нанесению клея, что дополнительно повышает энергозатраты и увеличивает материальные ресурсы. Known is taken as a prototype converter containing a housing with input and output parts, adapter pipes, catalytic monoblocks and a thermally expanding gasket located in the gap between the housing wall and catalytic monoblocks, the housing consisting of two halves with reinforcing ribs in the form of convex and concave folds and / or the radii of the sheet material in the central part, see the description of patent application GB 2048104 A. Although this technical solution simplifies the assembly technology and reduces the material consumption and cost of cons ruktsii, but it has its drawbacks. So, when the gas flow passes through the monoblock, the main load on the monoblock from the movement of gases is experienced by its central part along the axis of the flow, the action of this load weakens to the periphery of the monoblock from the axis. Thus, the main load to neutralize the gas flow and gas power load in combination with temperature falls on the central part of the monoblock. Which in turn affects the efficiency of the converter and the effective time of the converter. The main feature of the assembly operation according to this invention is that the assembly installation must provide a mode of supply of forces for closing the half-shells with a speed of not more than 2 mm / s. This mode of closure speed is determined by the following. To ensure optimal mounting density of the assembly at a given surface density of the material of the thermally expanding gasket, the thickness of the gasket during assembly should decrease by at least 1/3 due to compression. Given the porous structure of the gasket material, the gasket is compressed during assembly due to the release of air from the pores of the material. In this case, the exit of air from the pores of the material through the surface plane of the gasket is difficult, since one plane of the surface of the gasket is adjacent to the catalytic monoblock, and the opposite plane to the inner surface of the housing. The exit of air from the pores at the ends of the strip is impossible, since an adhesive layer is applied to the ends of the strip. Therefore, the main way for air to escape is through the joint of the gasket, i.e. through the entire length of the strip, which increases the time for air to escape from the pores. If the installation of the half-shells is carried out at a higher speed, then the air does not have time to leave the gasket pores and all the compression force applied to the half-shells will be transmitted through the gasket that does not have time to compress to the ceramic monoblock, which will lead to its destruction. All this increases the time of the manufacturing process of the converter, which in turn leads to an increase in energy consumption during its manufacture. Increases the time of the manufacturing process of the Converter and the additional operation of applying glue, which further increases energy consumption and increases material resources.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является более равномерное распределение скорости потока отработанных газов в нормальных сечениях блоков нейтрализаторов, т.е. организовать область повышенного давления в выходном сечении, так называемый подпор, выравнивающий эпюры давлений по каналам блока, что благотворно сказывается на распределении потока. The task to which the invention is directed is a more uniform distribution of the exhaust gas flow rate in normal sections of the converter units, i.e. organize a region of increased pressure in the outlet section, the so-called back-up, aligning pressure plots along the channel of the block, which has a beneficial effect on the distribution of flow.
Ожидаемый технический результат заключается в повышении эффективности и надежности работы нейтрализатора за счет соотношения геометрических параметров входной и выходной частей нейтрализатора их геометрических форм. The expected technical result is to increase the efficiency and reliability of the converter due to the ratio of the geometric parameters of the input and output parts of the converter of their geometric shapes.
Это достигается тем, что нейтрализатор, содержащий корпус с входной и выходной частями, переходные патрубки, каталитические моноблоки и терморасширяющуюся прокладку, размещенную в зазоре между стенкой корпуса и каталитическими моноблоками, причем корпус состоит из двух половин с усиливающими ребрами в виде выпуклых и вогнутых складок и/или радиусов листового материала в центральной части, при этом расширяющиеся входная и выходная части, расположенные между окружностью и овалом (между сечениями в виде окружности и овала), имеют форму поверхности с образующими виде лемнискат. При этом соотношение параметров аналогичных лемнискат выходного патрубка и входного патрубка определяется как авых i/авх i = 0,2-0,8, где а - параметр лемнискаты, определяющий расстояние от начала координат до ее фокуса. А на концах патрубков или на одном расположен сферический фланец. Нейтролизатор имеет кронштейны крепления его к силовому агрегату и теплозащитный экран, а на стыке центральной части корпуса с входной и выходной частями имеется система компенсационных радиусов.This is achieved by the fact that the converter contains a housing with inlet and outlet parts, adapter pipes, catalytic monoblocks and a thermally expanding gasket located in the gap between the housing wall and catalytic monoblocks, the housing consisting of two halves with reinforcing ribs in the form of convex and concave folds and / or the radii of the sheet material in the central part, with the expanding input and output parts located between the circle and the oval (between sections in the form of a circle and an oval), have the shape of erhnosti generators with a lemniscate. The ratio of similar parameters lemniscates outlet and inlet and O is defined as i / Rin and i = 0,2-0,8, where a - parameter lemniscate determining the distance from the origin to its focus. And at the ends of the nozzles or on one there is a spherical flange. The neutralizer has brackets for attaching it to the power unit and a heat shield, and at the junction of the central part of the body with the input and output parts there is a system of compensation radii.
Форма поверхности между сечениями входного и выходного патрубков от окружности до овала формируется по образующим в виде специальных кривых - лемнискат, при этом положение каждой точки которых может быть определено по формуле для любой точки на i-й образующей, где a, ai - параметр лемнискаты, a φ, φi- угол между радиусом - вектором ρ, ρi в этой точке и осью нейтрализатора. При этом отношение параметров кривизны соответствующих сечений выходной авых i и входной aвх i расширяющихся частей патрубков определяется как авых i/aвх i = 0,2-0,8.The surface shape between the sections of the inlet and outlet nozzles from a circle to an oval is formed according to generators in the form of special curves - a lemniscate, with the position of each point of which can be determined by the formula for any point on the ith generatrix, where a, ai is the lemniscate parameter, a φ, φ i is the angle between the radius - the vector ρ, ρ i at this point and the axis of the neutralizer. In this case, the ratio of the curvature parameters of the corresponding sections of the output a output i and input a I i of the expanding parts of the nozzles is determined as a output i / a I i = 0.2-0.8.
На фиг. 1 изображен общий вид нейтрализатора. In FIG. 1 shows a general view of the converter.
На фиг. 2 - вид по стрелке А. In FIG. 2 is a view along arrow A.
На фиг.3 - сечение в стыке центральной и входной частей полукорпуса. Figure 3 is a section at the junction of the Central and input parts of the half-housing.
На фиг. 4 - эпюра распределения газового потока, перпендикулярного продольному сечению оси. In FIG. 4 is a diagram of the distribution of a gas stream perpendicular to the longitudinal section of the axis.
Нейтрализатор состоит из корпуса 1, переходных патрубков 2 и 3 терморасширяющейся прокладки 4, каталитического блока 5. Корпус 1 имеет входную часть 6, центральную часть 7 и выходную часть 8 и состоит из двух штампованных половин - полукорпусов с усиливающими ребрами в виде выпуклых 9 и вогнутых 10 складок или радиусов листового материала в центральной части, а также систему компенсационных радиусов в стыках центральной части 7 с входной частью 6 и выходной частью 8. В корпус 1 аксиально смонтированы каталитические моноблоки 5, терморасширяющаяся прокладка 4, размещенная в зазоре между стенкой корпуса 1 и каталитическими моноблоками 5. На концах патрубков или на одном находится сферический фланец 11. Сами патрубки могут быть со сферическими фланцами 11 для угловой компенсации погрешности положения или без него. Фиксирующую роль выполняет кронштейн крепления нейтрализатора к силовому агрегату автомобиля (на фиг. не показаны). Система компенсационных радиусов состоит из трех радиусов R1, R2, R3 (см. фиг. 3) для обеспечения гарантированного минимального зазора h между овальной линией пересечения внешних поверхностей каталитического моноблока 5 и внутренней поверхностью корпуса 1. Сумма радиусов соотносится как R1 + R2 + R3 ≥ Н + h. Входная часть 6, расширяющаяся как и выходная 8, представляют поверхность между сечениями в виде окружности 12 и овала 13 (см. фиг. 2) с образующими 14 в виде специальных кривых - лемнискат с переменными показателями кривизны радиуса-вектора От соотношения параметров входной части 6 и выходной части 8 нейтрализатора зависит (при заданном типе каталитического блока и прочих равных условиях) уровень противодавления и степень равномерности распределения скоростей потока отработавших газов в нормальных сечениях каталитического моноблока нейтрализатора. Специально подобранное соотношение между отношениями ρвх входного и ρвых частей корпуса позволяет организовать (при выполнении условия по ограничению противодавления) область повышенного давления в выходной части корпуса, т.н. "подпор", выравнивающий эпюры давлений по каналам каталитического моноблока, что благотворно сказывается на распределении потока. Следствием такого конструктивного решения является возможность оптимизации загрузки каталитического слоя дорогостоящими редкоземельными элементами и уменьшение термической нагрузки на локальные области блоков. Оптимальное соотношение достигается при авых i/aвх i = 0,2-0,8.The converter consists of a housing 1, adapter pipes 2 and 3 of a thermally expanding gasket 4, a catalytic unit 5. Housing 1 has an input part 6, a central part 7 and an output part 8 and consists of two stamped halves - half-shells with reinforcing ribs in the form of convex 9 and concave 10 folds or radii of the sheet material in the central part, as well as a system of compensation radii at the joints of the central part 7 with the inlet part 6 and the outlet part 8. Catalytic monoblocks 5, thermally expanding, are axially mounted in the housing 1 rokladka 4 placed in the gap between the housing wall 1 and the catalytic monoblocks 5. At the ends of the pipes or one is spherical flange 11. The nipples themselves may be spherical flanges 11 for angular position error compensation or not. The fixing role is played by the bracket for fastening the converter to the power unit of the car (not shown in Fig.). The compensation radius system consists of three radii R 1 , R 2 , R 3 (see Fig. 3) to ensure a guaranteed minimum clearance h between the oval line of intersection of the outer surfaces of the catalytic monoblock 5 and the inner surface of the housing 1. The sum of the radii is correlated as R 1 + R 2 + R 3 ≥ H + h. The input part 6, expanding as the output 8, represents the surface between the sections in the form of a
На фиг. 4 представлены эпюры давлений по каналам блока 15 при авых i/aвх i = 0,2-0,8 и 16 при авых i/aвх i = 1,0.In FIG. Figure 4 shows pressure plots for the channels of
Изготовление и сборку нейтрализатора осуществляют следующим образом. В первый полукорпус нейтрализатора устанавливают моноблок с терморасширяющейся прокладкой. Затем производят соединение первого подсобранного полукорпуса со вторым полукорпусом, воздействуя определенными усилиями на подсобранные полукорпуса до плотного соприкосновения полукорпусов, и потом осуществляют сварку. Для этого сначала первый полукорпус устанавливают в ложемент сборочной установки (на фиг. не показано), затем подсобранный каталитический моноблок 5 с терморасширяющейся прокладкой 4 укладывают в "раковину" второго полукорпуса. Второй полукорпус накладывают сверху на подсобранный моноблок и прикладывают усилие до плотного их соприкосновения. Для 2-блочного нейтрализатора сборочное устройство должно развивать усилие до 2000 кг. Сборка осуществляется на специальном прессе при непрерывном контроле усилия сжатия полукорпусов. После соприкосновения полукорпусов производят их точечную сварку, после чего подсобранный корпус снимают со сборочной установки и подают на сварочный агрегат для сварки всего периметра с целью обеспечения герметичности корпуса 1 нейтрализатора. The manufacture and assembly of the Converter is as follows. A monoblock with a thermally expanding gasket is installed in the first half-shell of the converter. Then, the first sub-half-shell is connected to the second half-shell, with a certain effort acting on the selected half-shells until the half-shells are in close contact, and then welding is performed. To do this, first the first half-shell is installed in the cradle of the assembly unit (not shown in FIG.), Then the assembled catalytic monoblock 5 with a thermally expanding gasket 4 is placed in the “shell” of the second half-shell. The second half-shell is placed on top of the assembled monoblock and exerted force until they come into firm contact. For a 2-block converter, the assembly device must develop a force of up to 2000 kg. Assembly is carried out on a special press with continuous monitoring of the compression force of the half-shells. After the contact of the half-shells, they are spot-welded, after which the assembled body is removed from the assembly unit and fed to the welding unit for welding the entire perimeter in order to ensure the tightness of the converter housing 1.
Устройство работает следующим образом. Отработавшие газы, содержащие вредные примеси, через входной патрубок 2 поступают в корпус 1 нейтрализатора, проходят через ячейки каталитических моноблоков 5 и выходят из выходного патрубка 3 уже в основном без вредных компонентов. Во время прохождения отработавших газов через ячейки каталитических моноблоков происходят окислительно-восстановительные реакции, в результате которых вредные примеси (СО, Сх, Нy, NOх) преобразуются в безвредные соединения (СО2, Н2O, N2). В процессе прохождения через нейтрализатор отработавших газов терморасширяющаяся прокладка 4 под воздействием тепла от потока стремится увеличить свой объем за счет специального компонента. Таким образом, увеличивается давление на внешнюю поверхность каталитического блока 5, происходит упругая фиксация блока в корпусе, изолирующая его от вибрационных и ударных нагрузок. При падении температуры кривая поверхностного давления переходит на гистерезисную ветвь, оставаясь на более высоком уровне, - прокладка продолжает плотно удерживать блок.The device operates as follows. Exhaust gases containing harmful impurities through the inlet pipe 2 enter the Converter housing 1, pass through the cells of the catalytic monoblocks 5 and exit the outlet pipe 3 already basically without harmful components. During the passage of exhaust gases through the cells of the catalytic monoblocks, redox reactions occur, as a result of which harmful impurities (СО, Cx, Нy, NO х ) are converted into harmless compounds (СО 2 , Н 2 O, N 2 ). In the process of passing through the exhaust gas converter, the thermally expanding gasket 4, under the influence of heat from the flow, tends to increase its volume due to a special component. Thus, the pressure on the outer surface of the catalytic block 5 increases, elastic blocking of the block in the housing occurs, isolating it from vibration and shock loads. When the temperature drops, the surface pressure curve passes to the hysteresis branch, remaining at a higher level - the gasket continues to hold the block tightly.
Эффект снижения концентраций вредных компонентов в отработавших газах после каталитических блоков нейтрализатора достигается в результате окислительных и восстановительных реакций, проходящих в присутствии катализаторов (при температуре 200 - 950oС) на развитой поверхности подложки при определенном диапазоне соотношений воздух - топливо на входе в двигатель.The effect of reducing the concentrations of harmful components in the exhaust gases after the catalytic converter blocks is achieved as a result of oxidation and reduction reactions taking place in the presence of catalysts (at a temperature of 200 - 950 o С) on a developed surface of the substrate with a certain range of air-fuel ratios at the engine inlet.
Показатели эффективности каталитических реакций определяются площадью поверхности фазового перехода поток - катализатор, скоростями потока в отдельных каналах каталитического блока, их распределением, температурами потока и катализаторов, концентрациями составляющих компонентов газового потока, загрузкой блока катализаторами, свойствами несущего слоя. Нейтролизатор имеет кронштейны крепления его к силовому агрегату и теплозащитный экран. The efficiency indicators of catalytic reactions are determined by the surface area of the stream - catalyst phase transition, the flow rates in individual channels of the catalytic unit, their distribution, the temperatures of the stream and catalysts, the concentrations of the constituent components of the gas stream, the loading of the block with catalysts, and the properties of the carrier layer. The neutralizer has brackets for attaching it to the power unit and a heat shield.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности работы и долговечности нейтрализатора, упрощения технологии его сборки, снижения материалоемкости и стоимости конструкции. The proposed invention solves the problem of improving the reliability and durability of the converter, simplifying the technology of its assembly, reducing material consumption and cost of construction.
Не требует применения дополнительных материалов и трудозатрат на его изготовление и монтаж. It does not require the use of additional materials and labor for its manufacture and installation.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002107701A RU2208174C1 (en) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | Converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002107701A RU2208174C1 (en) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | Converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2208174C1 true RU2208174C1 (en) | 2003-07-10 |
Family
ID=29211669
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002107701A RU2208174C1 (en) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | Converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2208174C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2756492C1 (en) * | 2021-02-05 | 2021-09-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Компания Экомаш-КН" | Catalytic converter and method for its manufacture |
-
2002
- 2002-03-27 RU RU2002107701A patent/RU2208174C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2756492C1 (en) * | 2021-02-05 | 2021-09-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Компания Экомаш-КН" | Catalytic converter and method for its manufacture |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108884743B (en) | Thermal shield for vehicle exhaust system | |
US4239733A (en) | Catalytic converter having a monolith with support and seal means therefor | |
US4269807A (en) | Catalytic converter mounting arrangement for reducing bypass leakage | |
US5408828A (en) | Integral cast diffuser for a catalytic converter | |
US4343074A (en) | Method of making a catalytic converter | |
US20060067860A1 (en) | Construction for an engine exhaust system component | |
EP0648922B1 (en) | Patterned air gap engine exhaust conduit | |
US20060053779A1 (en) | Joint for an engine exhaust system component | |
US7258842B2 (en) | Catalyst assembly with a fixed catalyst carrier body | |
KR20010052134A (en) | Honeycomb arrangement with an intermediate layer containing at least one metal foil | |
US3937617A (en) | Catalytic converter for automotive internal combustion engine | |
US5014510A (en) | Exhaust system, particularly for two-stroke cycle internal combustion engines | |
RU2208174C1 (en) | Converter | |
US20080044318A1 (en) | Apparatus Having a Fiber Mat for Mounting a Honeycomb Body in an Exhaust Pipe for Treating Exhaust Gases from a Mobile Internal Combustion Engine and Vehicle Having the Apparatus | |
JP2952997B2 (en) | Exhaust gas purification device | |
KR20170010689A (en) | Exhaust system having gasket | |
JP4716654B2 (en) | Shrinkage restriction for honeycomb elements | |
US5958347A (en) | Pre-converter mounting device | |
EP0840840A1 (en) | A catalyst carrier arrangement | |
JP3199936B2 (en) | Metal carrier | |
RU2136911C1 (en) | Exhaust gas catalyst converter and method of its manufacture | |
JP2000179332A (en) | Heat-insulating metal carrier for purifying exhaust gas | |
JP2020165427A (en) | Scr catalyst converter, exhaust gas aftertreatment system and internal combustion engine | |
US20110214411A1 (en) | Device for the purification of exhaust gases and motor vehicle having the device | |
JPH07224649A (en) | Exhaust manifold structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080328 |