一種汽車(chē)尾氣二次凈化裝置及其工作過(guò)程的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種汽車(chē)尾氣二次凈化裝置及其工作過(guò)程，包括排氣導(dǎo)管，電源箱，尾氣處理液導(dǎo)流腔。排氣導(dǎo)管入口處裝有氣體旋流器，且排氣導(dǎo)管通道中裝有線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器；尾氣處理液導(dǎo)流腔出口處連通有四個(gè)切向旋流槽至排氣導(dǎo)管出口處。本發(fā)明采用了一種線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器，線(xiàn)狀中心電極與外層管狀電極之間加有高壓交流電源，中間空腔中可產(chǎn)生大量分布較為均勻的低溫等離子，解決了由于等離子體產(chǎn)生不均勻?qū)е碌膬艋实偷膯?wèn)題；通過(guò)將尾氣旋流處理后進(jìn)入線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器，使旋轉(zhuǎn)氣流與空腔中低溫等離子充分反應(yīng)，提高了凈化效率；同時(shí)尾氣處理液經(jīng)切向旋流槽切向噴入排氣管出口處?kù)F化旋轉(zhuǎn)，與尾氣充分混合，實(shí)現(xiàn)高效的二次凈化處理。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種汽車(chē)尾氣二次凈化裝置及其工作過(guò)程
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本發(fā)明涉及一種汽車(chē)尾氣二次凈化裝置及其工作過(guò)程，其屬于汽車(chē)環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
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[0002]在世界范圍內(nèi)，汽車(chē)尾氣已成為最重要的空氣污染源之一，其含量最多的有害成分主要為一氧化碳(CO)，氮氧化合物(NOx)，碳?xì)浠衔?HC)和顆粒物(PM)。汽車(chē)尾氣的排放嚴(yán)重影響了人類(lèi)的生活和健康，同時(shí)危害著城市環(huán)境乃至整個(gè)自然生態(tài)系統(tǒng)，因此限制和治理汽車(chē)尾氣污染的任務(wù)迫在眉睫。
[0003]三效催化技術(shù)是目前國(guó)際上公認(rèn)的減少汽車(chē)尾氣排放的主流技術(shù)，但是它依然存在著致命的弱點(diǎn)，比如催化劑和汽車(chē)不容易匹配、催化劑“中毒”不好解決、必須采用無(wú)鉛汽油、空燃比要求非常精確等問(wèn)題。而低溫等離子技術(shù)能夠有效地解決三效催化技術(shù)制約機(jī)外凈化的難題，低溫等離子技術(shù)具有制造成本低、能耗低、凈化效率高、無(wú)二次污染的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]而現(xiàn)有的低溫等離子體反應(yīng)器也存在一些缺陷:一、汽車(chē)尾氣與反應(yīng)器中電極接觸導(dǎo)致對(duì)電極的腐蝕問(wèn)題;二、汽車(chē)尾氣中的煙塵容易在電極上積聚，從而影響等離子產(chǎn)生的效率;三、由于反應(yīng)器中產(chǎn)生的等離子數(shù)量不足，分布不均所造成的凈化效率降低的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明目的在于提出一種基于旋流變化的低溫等離子體汽車(chē)尾氣二次凈化裝置及其工作過(guò)程，對(duì)尾氣進(jìn)行旋流處理后進(jìn)入一種線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器內(nèi)充分反應(yīng)，以克服現(xiàn)有等離子體反應(yīng)器凈化汽車(chē)尾氣的諸多弊端，同時(shí)利用二次處理的方式實(shí)現(xiàn)到對(duì)汽車(chē)尾氣的高效凈化。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種汽車(chē)尾氣二次凈化裝置，包括氣體旋流器、排氣導(dǎo)管、線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器、電源箱、尾氣處理液導(dǎo)流腔以及切向旋流槽;所述氣體旋流器安裝于排氣導(dǎo)管入口段處，氣體旋流器的外壁與排氣導(dǎo)管的內(nèi)壁相接觸;所述線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器安裝于排氣導(dǎo)管通道中，所述線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器的外壁與排氣導(dǎo)管的內(nèi)壁相接觸，且線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器的末端與排氣導(dǎo)管的底部相接觸;所述排氣導(dǎo)管的外表面與尾氣處理液導(dǎo)流腔相安裝于一起，尾氣處理液導(dǎo)流腔的入口接供液導(dǎo)管;所述尾氣處理液導(dǎo)流腔的出口是一個(gè)等厚圓周開(kāi)口面，連通有四個(gè)均勻分布的切向旋流槽，所述切向旋流槽延伸至排氣導(dǎo)管出口處。
[0007]進(jìn)一步地，所述氣體旋流器包括外旋流葉片、內(nèi)旋流葉片以及將外旋流葉片和內(nèi)旋流葉片相間隔開(kāi)的中間套環(huán)，所述外旋流葉片的數(shù)量為12片，葉片角度為60°，所述內(nèi)旋流葉片數(shù)量為12片，葉片角度為60°。
[0008]進(jìn)一步地，所述線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器包括線(xiàn)狀中心電極和外層管狀電極，線(xiàn)狀中心電極外附一層第一絕緣層，且外層管狀電極內(nèi)附一層第二絕緣層。
[0009]進(jìn)一步地，所述第一絕緣層和第二絕緣層均采用玻璃鋼材質(zhì)，且從尾氣流入端到流出端，第二絕緣層存在由小到大的厚度梯度。
[0010]進(jìn)一步地，所述電源箱中包括一級(jí)逆變電路、整流電路、二級(jí)逆變電路、升壓變壓器，與一級(jí)逆變電路相連的輸入端為12V車(chē)載直流電源，與升壓變壓器相連的電源輸出為電壓5kV?20kV，頻率1kHz?30kHz的高頻高壓交流電源。
[0011]進(jìn)一步地，所述線(xiàn)狀中心電極固定于線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器中心部位，且線(xiàn)狀中心電極作為電源連接端，與高頻高壓交流電源連接。
[0012]進(jìn)一步地，所述切向旋流槽為螺旋線(xiàn)形。
[0013]本發(fā)明還采用如下技術(shù)方案:一種汽車(chē)尾氣二次凈化裝置的工作過(guò)程，包括如下步驟:
[0014]—:當(dāng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電源箱中電源工作供電，線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器中接有高頻高壓交流電源的線(xiàn)狀中心電極和外層管狀電極放電，由于第二絕緣層存在的厚度梯度，兩電極間產(chǎn)生梯度電場(chǎng)，在梯度電場(chǎng)的作用下，第一絕緣層和第二絕緣層之間的空腔內(nèi)迅速產(chǎn)生大量分布均勻的低溫等離子體；
[0015]二:發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工作產(chǎn)生的尾氣進(jìn)入排氣導(dǎo)管，經(jīng)過(guò)入口段氣體旋流器旋流處理后，尾氣沿排氣導(dǎo)管通道旋轉(zhuǎn)進(jìn)入線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器；
[0016]三:通過(guò)離子化的過(guò)程，旋轉(zhuǎn)氣流中的懸浮顆粒物與有害氣體被有效分開(kāi)，其中，有害氣體與等離子體中的活性粒子充分反應(yīng)，迅速降解為無(wú)害成分;懸浮顆粒物隨旋轉(zhuǎn)氣流排出，在尾氣導(dǎo)管的出口出處，經(jīng)切向旋流槽霧化旋流噴出的尾氣處理液與排出的尾氣充分混合，懸浮顆粒物被沉降處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)尾氣的二次凈化，最終，經(jīng)二次高效凈化的無(wú)害氣體被排入大氣中。
[0017]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0018](I).本發(fā)明采用了介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生等離子的方法，具有大空間內(nèi)放電均勻和高氣壓運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)。對(duì)能量利用效率高、控制性能好、可操作性能高。故對(duì)于汽車(chē)尾氣凈化的可行性最高、適用性最強(qiáng)。
[0019](2).本發(fā)明采用了一種線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器，線(xiàn)狀中心電極與外層管狀電極之間加有高頻高壓交流電源，中間空腔中可產(chǎn)生大量分布較為均勻的低溫等離子，解決了由于等離子體產(chǎn)生不均勻?qū)е碌膬艋实偷膯?wèn)題。這種線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器能夠和汽車(chē)排氣管道配合良好，更適用于汽車(chē)尾氣處理。
[0020](3).本發(fā)明采用了一種線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器，中心線(xiàn)狀電極外附有一層第一絕緣層，且外層的管狀電極內(nèi)附有一層第二絕緣層。第一絕緣層和第二絕緣層均采用玻璃鋼材質(zhì)，有極好的耐腐蝕性，避免了汽車(chē)尾氣對(duì)電極的腐蝕，同時(shí)也解決了尾氣中的煙塵容易在電極上積聚，從而影響等離子產(chǎn)生的效率的問(wèn)題。除此之外，對(duì)于外層管狀電極內(nèi)附的第二絕緣層，從尾氣流入端到流出端，該第二絕緣層存在由小到大的厚度梯度，這樣使得反應(yīng)器中間空腔能產(chǎn)生梯度電場(chǎng)，增強(qiáng)了反應(yīng)器的凈化效果。
[0021](4).本發(fā)明將尾氣通過(guò)氣體旋流器內(nèi)外旋流葉片的旋流處理后進(jìn)入線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器，使旋轉(zhuǎn)氣流與空腔中低溫等離子充分反應(yīng)，提高了凈化效率；同時(shí)，線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器中間腔內(nèi)的活性放電物質(zhì)會(huì)隨著旋轉(zhuǎn)氣流運(yùn)動(dòng)而更均勻地分布于空間中，使得通道內(nèi)等離子分布更加均勻。
[0022](5).本發(fā)明在排氣導(dǎo)管外部裝配有尾氣處理液導(dǎo)流腔，導(dǎo)流腔入口可接供液導(dǎo)管。尾氣處理液經(jīng)旋流槽切向噴入排氣管出口處?kù)F化旋轉(zhuǎn)，與尾氣充分混合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)尾氣的二次高效凈化。
[0023](6).本發(fā)明設(shè)計(jì)了線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器的配套電源，將12V的車(chē)載直流電首先經(jīng)過(guò)一級(jí)逆變升壓整流后轉(zhuǎn)換為相對(duì)較高壓直流電，再經(jīng)過(guò)二級(jí)逆變得到了所需的高壓高頻交流電源。這樣的電源設(shè)計(jì)方案，使得每次的升壓比得到了減少，提高了能量的傳遞效率和穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
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[0024]圖1是本發(fā)明汽車(chē)尾氣二次凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3是本發(fā)明電源箱高頻高壓交流電源的電路原理框圖。
[0027]圖4是本發(fā)明氣體旋流器的結(jié)構(gòu)三維圖。
[0028]圖5是本發(fā)明氣體旋流器的正視圖。
[0029]圖6為本發(fā)明氣體旋流器的側(cè)視圖。
[0030]圖7是本發(fā)明切向旋流槽的結(jié)構(gòu)三維圖。
[0031]圖8是本發(fā)明切向旋流槽的正視圖。
[0032]圖9為本發(fā)明切向旋流槽的側(cè)視圖。
[0033]其中:
[0034]I氣體旋流器；1-1外旋流葉片；1-2內(nèi)旋流葉片；1-3中間套環(huán);2排氣導(dǎo)管;3線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器;3-1線(xiàn)狀中心電極;3-2外層管狀電極;3-3第一絕緣層;3-4第二絕緣層;4電源箱;5尾氣處理液導(dǎo)流腔;6切向旋流槽。
【具體實(shí)施方式】
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[0035]請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖9所示，本發(fā)明汽車(chē)尾氣二次凈化裝置包括氣體旋流器1、排氣導(dǎo)管
2、線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器3、電源箱4、尾氣處理液導(dǎo)流腔5以及切向旋流槽6;氣體旋流器I安裝于排氣導(dǎo)管2入口段處，該氣體旋流器I的外壁與排氣導(dǎo)管2的內(nèi)壁相接觸;排氣導(dǎo)管2通道中裝有線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器3，該線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器3的外壁與排氣導(dǎo)管2的內(nèi)壁相接觸，且線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器3的末端與排氣導(dǎo)管2的底部相接觸。排氣導(dǎo)管2的外表面與尾氣處理液導(dǎo)流腔5相安裝于一起，尾氣處理液導(dǎo)流腔5的入口可接供液導(dǎo)管;尾氣處理液導(dǎo)流腔5的出口是一個(gè)等厚圓周開(kāi)口面，連通有四個(gè)均勻分布的切向旋流槽6，切向旋流槽6為螺旋線(xiàn)形，且切向旋流槽6延伸至排氣導(dǎo)管出口處。
[0036]氣體旋流器I包括外旋流葉片1-1、內(nèi)旋流葉片1-2以及將外旋流葉片1-1和內(nèi)旋流葉片1-2相間隔開(kāi)的中間套環(huán)1-3，其中外旋流葉片1-1的數(shù)量為12片，葉片角度為60° ;內(nèi)旋流葉片1-2數(shù)量為12片，葉片角度為60°。
[0037]線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器3通過(guò)介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生等離子體，其包括一個(gè)線(xiàn)狀中心電極3-1和外層管狀電極3-2，線(xiàn)狀中心電極3-1外附一層第一絕緣層3-3，且外層管狀電極3-2內(nèi)附一層第二絕緣層3-4。第一絕緣層3-3和第二絕緣層3-4均采用玻璃鋼材質(zhì)，且從尾氣流入端到流出端，第二絕緣層3-4存在由小到大的厚度梯度
[0038]電源箱4中包括一級(jí)逆變電路8、整流電路9、二級(jí)逆變電路10、升壓變壓器11，與一級(jí)逆變電路8相連的輸入端為12V車(chē)載直流電源7，與升壓變壓器11相連的電源輸出12為電壓5kV?20kV，頻率1kHz?30kHz的高頻高壓交流電源。
[0039]線(xiàn)狀中心電極3-1由兩個(gè)絕緣支架固定于線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器3中心部位，且線(xiàn)狀中心電極3-1作為電源連接端，與高頻高壓交流電源連接。
[0040]本發(fā)明汽車(chē)尾氣二次凈化裝置的工作過(guò)程如下:
[0041 ] 一:當(dāng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電源箱4中電源工作供電。線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器3中接有高頻高壓交流電源的線(xiàn)狀中心電極3-1和外層管狀電極3-2放電，由于第二絕緣層3-4存在的厚度梯度，兩電極間產(chǎn)生梯度電場(chǎng)，在梯度電場(chǎng)的作用下，第一絕緣層3-3和第二絕緣層3-4之間的空腔內(nèi)迅速產(chǎn)生大量分布均勻的低溫等離子體；
[0042]二:發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工作產(chǎn)生的尾氣進(jìn)入排氣導(dǎo)管2，經(jīng)過(guò)入口段氣體旋流器I旋流處理后，尾氣沿排氣導(dǎo)管2通道旋轉(zhuǎn)進(jìn)入線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器3;
[0043]三:通過(guò)離子化的過(guò)程，旋轉(zhuǎn)氣流中的懸浮顆粒物(PM)與有害氣體被有效分開(kāi)，其中，有害氣體與等離子體中的活性粒子充分反應(yīng)，迅速降解為無(wú)害成分;懸浮顆粒物隨旋轉(zhuǎn)氣流排出，在尾氣導(dǎo)管2的出口出處，經(jīng)切向旋流槽霧化旋流噴出的尾氣處理液與排出的尾氣充分混合，懸浮顆粒物被沉降處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)尾氣的二次凈化，最終，經(jīng)二次高效凈化的無(wú)害氣體被排入大氣中。
[0044]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種汽車(chē)尾氣二次凈化裝置，其特征在于:包括氣體旋流器(I)、排氣導(dǎo)管(2)、線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器(3)、電源箱(4)、尾氣處理液導(dǎo)流腔(5)以及切向旋流槽(6);所述氣體旋流器(I)安裝于排氣導(dǎo)管(2)入口段處，氣體旋流器(I)的外壁與排氣導(dǎo)管(2)的內(nèi)壁相接觸；所述線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器(3)安裝于排氣導(dǎo)管(2)通道中，所述線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器(3)的外壁與排氣導(dǎo)管(2)的內(nèi)壁相接觸，且線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器(3)的末端與排氣導(dǎo)管(2)的底部相接觸;所述排氣導(dǎo)管(2)的外表面與尾氣處理液導(dǎo)流腔(5)相安裝于一起，尾氣處理液導(dǎo)流腔(5)的入口接供液導(dǎo)管;所述尾氣處理液導(dǎo)流腔(5)的出口是一個(gè)等厚圓周開(kāi)口面，連通有四個(gè)均勻分布的切向旋流槽(6)，所述切向旋流槽(6)延伸至排氣導(dǎo)管出口處。2.如權(quán)利要求1所述的汽車(chē)尾氣二次凈化裝置，其特征在于:所述氣體旋流器(I)包括外旋流葉片(1-1)、內(nèi)旋流葉片(1-2)以及將外旋流葉片(1-1)和內(nèi)旋流葉片(1-2)相間隔開(kāi)的中間套環(huán)(1-3)，所述外旋流葉片(1-1)的數(shù)量為12片，葉片角度為60°，所述內(nèi)旋流葉片(1-2)數(shù)量為12片，葉片角度為60°。3.如權(quán)利要求2所述的汽車(chē)尾氣二次凈化裝置，其特征在于:所述線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器(3)包括線(xiàn)狀中心電極(3-1)和外層管狀電極(3-2)，線(xiàn)狀中心電極(3-1)外附一層第一絕緣層(3-3)，且外層管狀電極(3-2)內(nèi)附一層第二絕緣層(3-4)。4.如權(quán)利要求3所述的汽車(chē)尾氣二次凈化裝置，其特征在于:所述第一絕緣層(3-3)和第二絕緣層(3-4)均采用玻璃鋼材質(zhì)，且從尾氣流入端到流出端，第二絕緣層(3-4)存在由小到大的厚度梯度。5.如權(quán)利要求4所述的汽車(chē)尾氣二次凈化裝置，其特征在于:所述電源箱(4)中包括一級(jí)逆變電路(8)、整流電路(9)、二級(jí)逆變電路(10)、升壓變壓器(11)，與一級(jí)逆變電路(8)相連的輸入端為12V車(chē)載直流電源(7)，與升壓變壓器(11)相連的電源輸出(12)為電壓5kV?20kV，頻率1kHz?30kHz的高頻高壓交流電源。6.如權(quán)利要求5所述的汽車(chē)尾氣二次凈化裝置，其特征在于:所述線(xiàn)狀中心電極(3-1)固定于線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器(3)中心部位，且線(xiàn)狀中心電極(3-1)作為電源連接端，與高頻高壓交流電源連接。7.如權(quán)利要求1所述的汽車(chē)尾氣二次凈化裝置，其特征在于:所述切向旋流槽(6)為螺旋線(xiàn)形。8.一種汽車(chē)尾氣二次凈化裝置的工作過(guò)程，其特征在于:包括如下步驟 一:當(dāng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電源箱(4)中電源工作供電，線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器(3)中接有高頻高壓交流電源的線(xiàn)狀中心電極(3-1)和外層管狀電極(3-2)放電，由于第二絕緣層(3-4)存在的厚度梯度，兩電極間產(chǎn)生梯度電場(chǎng)，在梯度電場(chǎng)的作用下，第一絕緣層(3-3)和第二絕緣層(3-4)之間的空腔內(nèi)迅速產(chǎn)生大量分布均勻的低溫等離子體； 二:發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工作產(chǎn)生的尾氣進(jìn)入排氣導(dǎo)管(2)，經(jīng)過(guò)入口段氣體旋流器(I)旋流處理后，尾氣沿排氣導(dǎo)管(2)通道旋轉(zhuǎn)進(jìn)入線(xiàn)管式等離子反應(yīng)器(3); 三:通過(guò)離子化的過(guò)程，旋轉(zhuǎn)氣流中的懸浮顆粒物與有害氣體被有效分開(kāi)，其中，有害氣體與等離子體中的活性粒子充分反應(yīng)，迅速降解為無(wú)害成分;懸浮顆粒物隨旋轉(zhuǎn)氣流排出，在尾氣導(dǎo)管(2)的出口出處，經(jīng)切向旋流槽霧化旋流噴出的尾氣處理液與排出的尾氣充分混合，懸浮顆粒物被沉降處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)尾氣的二次凈化，最終，經(jīng)二次高效凈化的無(wú)害氣體被排入大氣中。
【文檔編號(hào)】F01N3/01GK105927316SQ201610410525
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日
【發(fā)明人】范菊莉, 林麟, 周瓊瑤
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué)