CC BY
75
УДК 621.436
И.Б. Тришкин, канд. техн. наук, доцент
ФГОУ ВПО «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева»
КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ФИЛЬТРА ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ЧАСТИЦ САЖИ В СИСТЕМЕ ВЫПУСКА ДИЗЕЛЯ
Анализ конструкций электрических фильтров (ЭФ) выявил две главные проблемы, оказывающие влияние на эффективность очистки дизельного выхлопа от сажевых частиц [1]:
• быстрое загрязнение поверхности коронирую-щих электродов и электроизоляторов сажей, что приводит к нарушению режима горения коронного разряда;
• вторичный унос значительной части сажевых частиц с поверхности осадительного электрода потоком отработавших газов (ОГ) двигателя.
Для решения этих проблем была разработана конструкция электрического фильтра, схема которой представлена на рис. 1 [2]. Виды А и Б, поясняющие устройство фильтра, представлены соответственно на рис. 2 и 3.
Устройство состоит из стального корпуса 1 цилиндрической формы, крепящегося к штатной трубе глушителя двигателя.
ЭФ содержит впускной канал 22, коронирую-щие 20 и некоронирующие 8 электроды, подклю-
Рис. 1. Схема электрического фильтра:
1 — корпус фильтра; 2 — направляющая ось;
3 — металлическая путанка; 4 — подвижный стакан; 5 — диэлектрическая пластина; 6 — направляющая;
7 — очиститель сажи; 8 — некоронирующий электрод; 9 — диэлектрическая втулка; 10 — источник высоковольтного питания; 11 — диэлектрическая втулка;
12 — болт; 13 — выпускной канал; 14 — большой сажесборник; 15 — малый сажесборник; 16 — диэлектрическая шайба; 17 — уплотнительная прокладка; 18 — планка; 19 — пружина; 20 — коронирующий электрод; 21 — перегородка; 22 — впускной канал
ченные 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 могут перемещаться в направляющих 6, между которыми установлены очистители сажи 7.
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 установлен 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. Кор-
Вид А
20
Рис. 2. Вид электрофильтра в зоне впускного канала:
1 — корпус фильтра; 2 — направляющая ось;
3 — металлическая путанка; 4 — подвижный стакан; 5 — диэлектрическая пластина; 6 — направляющая; 8 — некоронирующий электрод; 20 — коронирующий электрод; 21 — перегородка
3
8
4
Вестник ФГОУ ВПО МГАУ № 2'2009
43
Вид Б
15
Рис. З. Вид электрофильтра в зоне выпускного канала:
1 — корпус фильтра; 2 — направляющая ось; б — направляющая; S — некоронирующий электрод;
15 — малый сажесборник; 1б — диэлектрическая шайба; 1S — планка; 20 — коронирующий электрод;
21 — перегородка
пус ЭФ выполнен разъемным, его части соединяются через уплотнительную прокладку 17.
С целью увеличения степени очистки устройства за счет снижения скорости выхлопных газов на участке горения коронного разряда напротив впускного канала 22 по ходу движения Or установлен подвижный стакан 4, связанный с перегородкой 21 упругим элементом 19, служащим для гашения скорости пульсирующего потока Or двигателя. Для поддержания стабильности режима горения коронного разряда внутри подвижного стакана размещена мелкая металлическая путанка З, выполняющая роль уловителя аэрозолей моторного масла и конденсата, содержащихся в выхлопе дизельного 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 Or двигателя. Для более полного улавливания сажевых частиц и предотвращения вторичного их уноса в атмосферу в зоне выпускного канала установлены два сажесборни-ка 14 и 15, подключенных к разным полюсам источника высоковольтного питания 10.
Устройство работает следующим образом. O^ работавшие газы через впускной канал 22 поступают в ЭФ. Ввиду того, что напротив впускного канала установлены поперечная перегородка 21 и подвижный стакан 4, происходит заметное снижение скорости Or 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 зажигается коронный разряд, в результате чего межэлек-тродный 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.
Кроме отрицательно заряженных частиц сажи в потоке отработавших газов будут присутствовать частицы, несущие положительный заряд. Это вызвано тем, что часть сажевых частиц под действием электрического поля высокой напряженности достигает поверхности некоронирующего электрода и отдает свой отрицательный потенциал вследствие очень малого удельного сопротивления.
В результате частицы получают положительный заряд некоронирующего электрода, отталкиваются от него и возвращаются в поток отработавших газов. С потоком ОГ 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 ОГ двигателя через выпускной канал 13 выходят в атмосферу. По мере накопления сажи необходимо производить очистку сажесбор-ников, для чего конструкция ЭФ выполнена разъемной.
Разработанная конструкция ЭФ позволяет увеличить надежность работы системы очистки дизельного выхлопа за счет обеспечения стабильности процесса электрической зарядки и осаждения сажевых частиц.
Список литературы
1. Звонов, В.А. Новый сажевый фильтр / В.А. Звонов [и др.] // Автомобильная промышленность. — 1992. — № 2. — С. 22-23.
2. А.с. 59153 РФ. Электрический фильтр для очистки от сажи отработавших газов двигателя внутреннего сгорания / В.Ф. Некрашевич, И.Б. Тришкин, Н.П. Стражев.
44
Вестник ФГОУ ВПО МГЛУ № 2'2009
