КоНСТРуКТИВНо‑ТЕхНологИчЕСКая СхЕма ЭлЕКТРИчЕСКого

Техника и технологии агропромышленного комплекса
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
А
нализ конструкций электрических фильтров
(ЭФ) выявил две главные проблемы, оказываю‑
щие влияние на эффективность очистки дизельно‑
го выхлопа от сажевых частиц [1]:
• быстрое загрязнение поверхности коронирую‑
щих электродов и электроизоляторов сажей, что
приводит к нарушению режима горения корон‑
ного разряда;
• вторичный унос значительной части сажевых
частиц с поверхности осадительного электро‑
да потоком отработавших газов (ОГ) двига‑
теля.
Для решения этих проблем была разработана
конструкция электрического фильтра, схема кото‑
рой представлена на рис. 1 [2]. Виды А и Б, пояс‑
няющие устройство фильтра, представлены соот‑
ветственно на рис. 2 и 3.
Устройство состоит из стального корпуса 1 ци‑
линдрической формы, крепящегося к штатной тру‑
бе глушителя двигателя.
ЭФ содержит впускной канал 22, коронирую‑
щие 20 и некоронирующие 8 электроды, подклю‑
20
19
17 16 15 14
18
8
ченные через диэлектрические втулки 9 к источни‑
ку высоковольтного питания 10.
Некоронирующие электроды 8 имеют форму
цилиндра и закреплены в перегородке 21, располо‑
женной на оси 2 и сделанной из диэлектрического
материала. Напротив впускного канала 22 установ‑
лен подвижный стакан 4, внутри которого находит‑
ся металлическая путанка 3.
Стакан связан с перегородкой 21 пружиной 19
и соединяется через диэлектрические пласти‑
ны 5 с коронирующими электродами 20, которые
могут перемещаться в направляющих 6, между ко‑
торыми установлены очистители сажи 7.
В зоне выпускного канала 13 установлены боль‑
шой 14 и малый 15 сажесборники, выполненные
в виде цилиндра с торцевой перегородкой и под‑
ключенные к разным полюсам источника высоко‑
вольтного питания 10.
Малый сажесборник 15 установлен напротив
выпускного канала 13 и крепится к планке 18 че‑
рез диэлектрические шайбы 16.
Большой сажесборник 14 находится в зоне вы‑
пускного канала, и соединяется с корпусом фильтра
болтами 12 через диэлектрические втулки 11. Кор‑
21
Вид А
22
21
А
2
Б
3
13
8
1
12
11
2
3
4 5
20 6
7
8
9
4
10
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 высоко‑
вольтного питания; 11 — диэлектрическая втулка;
12 — болт; 13 — выпускной канал; 14 — большой
сажесборник; 15 — малый сажесборник; 16 — диэлек‑
трическая шайба; 17 — уплотнительная прокладка;
18 — планка; 19 — пружина; 20 — коронирующий
электрод; 21 — перегородка; 22 — впускной канал
5
1
6
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
Вестник ФГОУ ВПО МГАУ № 2'2009
43
Агроинжен ер и я
15
Вид Б
8
6
2
20
16
1
18
21
Рис. 3. Вид электрофильтра в зоне выпускного канала:
1 — корпус фильтра; 2 — направляющая ось;
6 — направляющая; 8 — некоронирующий электрод;
15 — малый сажесборник; 16 — диэлектрическая
шайба; 18 — планка; 20 — коронирующий электрод;
21 — перегородка
пус ЭФ выполнен разъемным, его части соединяют‑
ся через уплотнительную прокладку 17.
С целью увеличения степени очистки устрой‑
ства за счет снижения скорости выхлопных газов
на участке горения коронного разряда напротив
впускного канала 22 по ходу движения ОГ уста‑
новлен подвижный стакан 4, связанный с перего‑
родкой 21 упругим элементом 19, служащим для
гашения скорости пульсирующего потока ОГ дви‑
гателя. Для поддержания стабильности режима го‑
рения коронного разряда внутри подвижного ста‑
кана размещена мелкая металлическая путанка 3,
выполняющая роль уловителя аэрозолей моторно‑
го масла и конденсата, содержащихся в выхлопе ди‑
зельного двигателя.
Для предотвращения загрязнения сажей наруж‑
ных поверхностей коронирующих электродов 20,
последние проходят внутри очистителей 7 и могут
перемещаться в них за счет действия на подвиж‑
ный стакан давления потока ОГ двигателя. Для бо‑
лее полного улавливания сажевых частиц и предот‑
вращения вторичного их уноса в атмосферу в зоне
выпускного канала установлены два сажесборни‑
ка 14 и 15, подключенных к разным полюсам ис‑
точника высоковольтного питания 10.
Устройство работает следующим образом. От‑
работавшие газы через впускной канал 22 поступа‑
ют в ЭФ. Ввиду того, что напротив впускного ка‑
нала установлены поперечная перегородка 21 и по‑
движный стакан 4, происходит заметное снижение
скорости ОГ двигателя на участке горения корон‑
ного разряда, что является необходимым условием
для эффективного протекания процесса электри‑
ческой зарядки частиц сажи. При подаче высокого
44
напряжения к коронирующим электродам 20 меж‑
ду ними и некоронирующими электродами зажига‑
ется коронный разряд, в результате чего межэлек‑
тродный промежуток будет заполнен в основном
отрицательно заряженными ионами газа. Отрабо‑
тавшие газы двигателя ионизируются в поле отри‑
цательной короны, т. е. частицы сажи приобретают
отрицательный заряд (вследствие адсорбции на них
отрицательных ионов). Это обусловлено тем, что
подвижность отрицательных ионов выше, чем по‑
ложительных.
Кроме отрицательно заряженных частиц сажи
в потоке отработавших газов будут присутство‑
вать частицы, несущие положительный заряд. Это
вызвано тем, что часть сажевых частиц под дей‑
ствием электрического поля высокой напряжен‑
ности достигает поверхности некоронирующего
электрода и отдает свой отрицательный потенци‑
ал вследствие очень малого удельного сопротив‑
ления.
В результате частицы получают положитель‑
ный заряд некоронирующего электрода, отталкива‑
ются от него и возвращаются в поток отработавших
газов. С потоком ОГ заряженные сажевые частицы
поступают в зону выпускного канала 13, где после‑
довательно 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 пе‑
регородкам сажесборников.
Учитывая, что большой сажесборник 14 под‑
ключен к положительному полюсу, а малый саже‑
сборник 15 — к отрицательному полюсу источника
высоковольтного питания 10, частицы сажи, имею‑
щие противоположный заряд по отношению к по‑
тенциалу сажесборника, осаждаются на его поверх‑
ности, 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 разъ‑
емной.
Разработанная конструкция ЭФ позволяет уве‑
личить надежность работы системы очистки ди‑
зельного выхлопа за счет обеспечения стабильно‑
сти процесса электрической зарядки и осаждения
сажевых частиц.
Список литературы
1. Звонов, В.А. Новый сажевый фильтр / В.А. Зво‑
нов [и др.] // Автомобильная промышленность. — 1992. —
№ 2. — С. 22–23.
2. А.с. 59153 РФ. Электрический фильтр для очистки
от сажи отработавших газов двигателя внутреннего сгора‑
ния / В.Ф. Некрашевич, И.Б. Тришкин, Н.П. Стражев.
Вестник ФГОУ ВПО МГАУ № 2'2009