本實用新型涉及汽車尾氣處理領域,具體而言,涉及一種催化轉化裝置及汽車排氣系統。
背景技術:
催化轉化裝置是安裝在汽車排氣系統中最重要的機外凈化裝置,它可以將汽車尾氣排出的CO、HC和NOx等有害氣體通過氧化和還原作用轉變為無害的二氧化碳、水和氮氣。當高溫的汽車尾氣通過凈化裝置時,三元催化器中的凈化劑將增強CO、HC和NOx三種氣體的活性,促使其進行一定的氧化-還原化學反應,其中CO在高溫下氧化成為無色、無毒的二氧化碳氣體;HC化合物在高溫下氧化成水(H2O)和二氧化碳;NOx還原成氮氣和氧氣。三種有害氣體變成無害氣體,使汽車尾氣得以凈化。由于這種催化器可同時將廢氣中的三種主要有害物質轉化為無害物質,故稱三元。
常規的催化轉化裝置類似消聲器。它的外面用雙層不銹薄鋼板制成筒形。在雙層薄板夾層中裝有絕熱材料。內部在網狀隔板中間裝有凈化劑,凈化劑由載體和催化劑組成。該種催化過濾器存在的缺陷在于:第一、汽車尾氣在通過的過程中氣阻較大,不利于汽車尾氣的通過;第二、發動機排出的炭煙會附著在催化劑的表面影響催化劑活性,影響催化過濾器的催化轉化;當汽車長期工作于低溫狀態時,三元催化器無法啟動,發動機排出的炭煙會附著在催化劑的表面,造成無法與CO和HC接觸,長期下來,便使載體的孔隙堵塞,影響催化劑的轉化效能。
技術實現要素:
本實用新型的目的在于提供一種催化轉化裝置,發動機的排氣在該催化轉化裝置中的流動阻力較小。
本實用新型的另一目的在于提供一種運用上述催化轉化裝置的汽車排氣系統。
本實用新型的實施例是這樣實現的:
一種催化轉化裝置,其包括外殼和至少兩個過濾網框,外殼的一端具有進氣口并且另一端具有出氣口,過濾網框連接至外殼的內壁并且沿外殼的軸向方向間隔設置;過濾網框具有第一端和第二端,第一端連接至外殼的內壁,第二端與內壁間隔設置;相鄰兩個過濾網框的第一端的安裝位置在外殼的周向方向錯開。
在本實用新型較佳的實施例中,上述催化轉化裝置的過濾網框包括第一通氣壁、第二通氣壁和側壁,第一通氣壁和第二通氣壁分別連接至側壁,并且第一通氣壁、第二通氣壁和側壁圍成容納催化劑的空腔。
在本實用新型較佳的實施例中,上述催化轉化裝置的過濾網框包括第一通氣壁、第二通氣壁和側壁,第一通氣壁和第二通氣壁分別連接至側壁,并且第一通氣壁、第二通氣壁和側壁圍成容納催化劑的空腔。
在本實用新型較佳的實施例中,上述催化轉化裝置的第一通氣壁和第二通氣壁為孔板或者網篩。
在本實用新型較佳的實施例中,上述催化轉化裝置的側壁包括圓弧側壁和平板側壁,圓弧側壁和平板側壁首尾相連。
在本實用新型較佳的實施例中,上述催化轉化裝置的圓弧側壁的弧度大于或者等于180度。
在本實用新型較佳的實施例中,上述催化轉化裝置的相鄰兩個過濾網框的第一端的安裝位置在外殼周向方向錯開180度。
在本實用新型較佳的實施例中,上述催化轉化裝置還包括自動除積碳裝置,自動除積碳裝置設置在外殼內并且靠近進氣口。
在本實用新型較佳的實施例中,上述催化轉化裝置的自動除積碳裝置包括電源、變壓器、第一尖端電極以及第二尖端電極,電源與變壓器電連接,變壓器的第一電極與第一尖端電極電連接,變壓器的第二電極與第二尖端電極電連接。
在本實用新型較佳的實施例中,上述催化轉化裝置的第一尖端電極和第二尖端電極相對設置,并且第一尖端電極和第二尖端電極固定于外殼內并且靠近進氣口。
一種汽車排氣系統,其包括上述催化轉化裝置,上述催化轉化裝置對汽車的尾氣進行催化轉化。
本實用新型實施例的有益效果是:過濾網框具有第一端和第二端,第一端連接至外殼的內壁,第二端與內壁間隔設置。相鄰兩個過濾網框的第一端的安裝位置在外殼的周向方向錯開。汽車尾氣在經過過濾網篩時,由于過濾網篩的第二端和外殼內壁間隔設置,部分汽車尾氣可以從上述間隔流過,從而使汽車尾氣在催化轉化裝置中的流動阻力較小。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案,下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹,應當理解,以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例,因此不應被看作是對范圍的限定,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其它相關的附圖。
圖1為本實用新型實施例催化轉化裝置的示意圖;
圖2為本實用新型實施例催化轉化裝置的外殼的示意圖;
圖3為本實用新型實施例催化轉化裝置的過濾網框的示意圖;
圖4為本實用新型實施例催化轉化裝置的自動除積碳裝置的示意圖;
圖5為本實用新型實施例催化轉化裝置的另一個示意圖;
圖6為本實用新型實施例催化轉化裝置的汽車排氣系統的示意圖。
圖標:100-催化轉化裝置;110-外殼;130-隔熱層;150-過濾網框;170-自動除積碳裝置;111-圓筒本體;112-連接部;113-外接部;114-進氣口;115-出氣口;151-第一通氣壁;152-第二通氣壁;153-側壁;154-圓弧側壁;155-平板側壁;156-透氣孔;157-第一端;158-第二端;159-通道;171-電源;172-變壓器;173-第一尖端電極;174-第二尖端電極;175-第一電極;176-第二電極;181-第一流動方向;182-第二流動方向;190-汽車排氣系統;191-發動機;192-排氣支管;193-氧傳感器;194-消聲器;195-排氣管口。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚,下面將結合本實用新型實施例中的附圖,對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本實用新型一部分實施例,而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。
因此,以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍,而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型中的實施例,本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例,都屬于本實用新型保護的范圍。
應注意到:相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項,因此,一旦某一項在一個附圖中被定義,則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。
在本實用新型的描述中,需要說明的是,術語“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系,或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關系,僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本實用新型的限制。此外,術語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區分描述,而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本實用新型的描述中,還需要說明的是,除非另有明確的規定和限定,術語“設置”、“連接”應做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可以是機械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言,可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
實施例
請參照圖1,本實施例提供一種催化轉化裝置100,其包括外殼110、設置在外殼110外面的隔熱層130、間隔設置在外殼110內部的過濾網框150以及用于除去可燃粉塵碳的自動除積碳裝置170。
請參照圖2,外殼110包括圓筒本體111、兩個連接部112和兩個圓筒形的外接部113。連接部112連接至圓筒本體111兩側開口,外接部113連接至連接部112。連接部112為縱截面是等腰梯形的圓錐筒,其大口一端和圓筒本體111連接,小口一端和外接部113連接。外殼110具有進氣口114和出氣口115,進氣口114和出氣口115是外接部113形成的通孔。由金屬材料制成。
請參照圖3,過濾網框150包括第一通氣壁151、第二通氣壁152以及連接側壁153。側壁153的邊緣連接至第一通氣壁151和第二通氣壁152的邊緣,使得第一通氣壁151、第二通氣壁152以及側壁153圍成容納催化劑的空腔。第一通氣壁151和第二通氣壁152為由金屬或者其它耐高溫的材料制成的孔板或者網篩,網篩或者孔板上的透氣孔156為方形。第一通氣壁151和第二通氣壁152采用帶有透氣孔156的網篩或者孔板。在汽車尾氣通過催化轉化裝置100時,孔板或者網篩上的透氣孔156允許汽車尾氣通過,含有有害氣體的汽車尾氣進入到過濾網框150中與里面的催化劑反應轉化成無害氣體。應注意,在其它實施例中,透氣孔156可以是多半圓形、半圓形、圓形、橢圓形、方形、長方形、多邊型,其大小和形狀應可以阻止內置氣催化劑逃逸。
請繼續參照圖3,側壁153包括圓弧側壁154和平板側壁155,平板側壁155的長度等于圓弧端點的連線。圓弧側壁154和平板側壁155首尾相接形成閉合環。第一通氣壁151和第二通氣壁152的邊緣與閉合環的邊緣固定連接形成容納催化劑的空腔。圓弧側壁154的縱截面為圓形的一部分圓弧,圓弧的弧度大于180度。現有技術中,過濾網框150與外殼110之間沒有空隙。本實施例中,過濾網框150的第一端157與外殼110連接,過濾網框150的第二端158和外殼110之間有空隙,因而,和現有技術相比,本實施例的催化轉化裝置100,減小了汽車尾氣的流動阻力。同時,圓弧側壁154的弧度大于180度使得汽車尾氣在減小流動阻力的同時盡可能多的流進過濾網框150,與其中的催化劑接觸反應。使得圓筒本體111中任何沿軸向流動的汽車尾氣均能夠經過相鄰兩個過濾網框150中的一者,避免了相鄰兩個過濾網框150在圓筒本體111的軸向上出現通路,影響汽車尾氣進行催化反應。應當理解,在其它實施例中,圓弧側壁154的弧度可以等于180度,此時過濾網框150的縱截面為半圓;在其它實施例中,側壁153還可以沒有平板側壁155,只有圓弧側壁154,此時,側壁153的縱截面為橢圓,過濾網框150還可以是圓形、橢圓形、半圓形、三角形、方形、長方形、多邊形。
應理解,在其它實施例中,平板側壁155上還可以開設有進料口,進料口的形狀可以是方形、圓形或者橢圓等,在生產過程中進料口可以方便進行催化劑的填裝,過濾網框150內填充好催化劑后,用鋼片將進料口堵塞。在使用過程中,當催化劑發生中毒或者堵塞時,可以方便的通過進料口更換催化劑。
請繼續參照圖1,本實施例中,四個過濾網框150等間距設置在外殼110中,應理解過濾網框150可以不等間距設置。過濾網框150垂直于圓筒本體111的中心軸線,當催化轉化裝置100如圖1中水平放置時,過濾網框150的重心和過濾網框150位于圓筒本體111的同一圓周面上,使過濾網框150在震動時更加牢固。應理解,在其它實施例中,過濾網框150可以不垂直于外殼110的中心軸線,而是相對于外殼110的中心軸線傾斜設置。在本實施例中,過濾網框150的數量為四個;應理解,過濾網框150的數量至少為兩個,例如過濾網框150的數量為兩個或兩個以上。
每個過濾網框150的第一端157與外殼110的內壁連接,過濾網框150的第二端158與外殼110的內壁間隔設置,且第二端158和外殼110的內壁之間形成通道159。相鄰兩個過濾網框150的第一端157在外殼110的圓周方向上錯開180度,即相鄰兩個過濾網框150的平板側壁155平行,且位于外殼110中心軸線的兩側。應當理解,在其它實施例中,相鄰兩個過濾網框150的第一端157在外殼110的圓周方向上錯開的角度可以為90-180度,此時,相鄰兩個過濾網框150的平板側壁155在圓周方向的夾角為0-90度。
請參照圖4,自動除積碳裝置170設置在外殼110內部,并靠近進氣口114。自動除積碳裝置170包括電源171、連接至電源171的變壓器172、第一尖端電極173和第二尖端電極174。第一尖端電極173和第二尖端電極174分別與變壓器172連接。第一尖端電極173和第二尖端電極174相對設置。第一尖端電極173和第二尖端電極174固定在外殼110內部且靠近外殼110的進氣口114。變壓器172具有第一電極175和第二電極176,第一尖端電極173和第一電極175電連接,第二尖端電極174和第二電極176電連接。電源171供電與搭載設備啟動同步。應理解,在實際的生產中第一尖端電極173和第二尖端電極174之間的距離、變壓器172輸出的直流電壓值可以調整。
請參照圖1和5,催化轉化裝置100的工作原理是從電源171連接變壓器172,電源171輸出直流電,經變壓器172變壓后得到300V電壓,將變壓器172的第一電極175和第二電極176分別通過導線連接到第一尖端電極173和第二尖端電極174,第一尖端電極173和第二尖端電極174相對。設置于進氣口114和過濾網框150之間的自動除積碳裝置170可以在進入催化轉化裝置100的汽車尾氣中碳顆粒的濃度達到爆炸極限時,碳顆粒被引燃。調節變壓器172輸出的電壓值、第一尖端電極173和第二尖端電極174之間的距離,使得第一尖端電極173和第二尖端電極174放電當汽車尾氣中的可燃粉塵碳顆粒濃度達到爆炸極限時,碳顆粒可以被引燃,汽車尾氣中的可燃粉塵碳被除去。
應當理解,在其它實施例中,自動除積碳裝置170還包括控制開關,控制開關設置在第一尖端電極173和第一電極175之間,或者第二尖端電極174和第二電極176之間,且控制開關的工作策略與汽車排氣系統190的發動機191同步。
圖1和圖5顯示了催化轉化裝置100中汽車尾氣的流動路徑。汽車尾氣在催化轉化裝置100中的流動路徑是復雜而混合的。為了便于描述,將流動路徑拆分為典型的幾個進行分析。第一種流動路徑如圖5中箭頭顯示的第一流動方向181,過濾網框150包括第一通氣壁151和第二通氣壁152,一部分汽車尾氣沿圖5中箭頭顯示的第一流動方向181穿過第一通氣壁151和第二通氣壁152,并且汽車尾氣從外殼110的進氣口114流向外殼110的出氣口115。第二種流動路徑如圖1中箭頭顯示的第二流動方向182,一部分氣體通過第二端158與內壁之間的通道159流動,如圖1顯示的,由于過濾網框150的第一端157的安裝位置在外殼110的周向方向錯開,汽車尾氣通過第二端158與內壁之間的通道159流動。汽車尾氣真實的流動路徑包括但不限于以上第一流動方向181和第二流動方向182所顯示的路徑。真實的汽車尾氣流動路徑復雜,其方向可能是第一流動方向181和第二流動方向182的多種組合方式。例如,從進氣口114進入的汽車氣體可能一部分進入過濾網框150和里面的催化劑進行反應,另一部分汽車尾氣流過第二端158與內壁之間的通道159。每經過一個過濾網框150,汽車尾氣均可能一部分進入過濾網框150和里面的催化劑進行反應,另一部分汽車尾氣流過第二端158與內壁之間的通道159,如此,直至最后流過出氣口115。現有技術中,過濾網框150和外殼110之間沒有通道159,汽車尾氣沒有如第二流動方向182的流動路徑。因而,汽車尾氣流過本實施例中的催化轉化裝置100時流動阻力較小。同時,汽車尾氣經過濾網框150中的催化劑時,三元催化器中的催化劑將增強CO、HC和NOx三種氣體的活性,促使三種氣體進行一定的氧化-還原反應,其中CO在高溫下氧化成為無色、無味、無毒的二氧化碳氣體;HC化合物在高溫下氧化成水(H2O)和二氧化碳;NOx還原成氮氣和氧氣。催化轉化裝置100將三種有害氣體變成無害氣體,使汽車尾氣得以凈化。
請參照圖6,本實施例還提供一種包括上述催化轉化裝置100的汽車排氣系統190,包括發動機191、排氣支管192、氧傳感器193、催化轉化裝置100、消聲器194、排氣管口195。兩個氧傳感器193設置在催化轉化裝置100的兩端,發動機191、排氣支管192、連接了氧傳感器193的催化轉化裝置100、消聲器194和排氣管口195順次連接。
綜上所述,本實用新型通過將過濾網框的第一端與外殼的內壁連接,過濾網框的第二端與內壁間隔設置,且相鄰兩個過濾網框的第一端安裝位置在外殼的周向方向錯開。汽車尾氣在經過過濾網框時,由于過濾網框的第二端和外殼內壁間隔設置,汽車尾氣在經過催化轉化裝置中的過濾網框時按照第一流動方向和第二流動方向的組合流動。使得汽車尾氣在通過催化轉化裝置時氣體的流動阻力較小。
以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已,并不用于限制本實用新型,對于本領域的技術人員來說,本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本實用新型的保護范圍之內。