PL236564B1 - Znicz z konwerterem katalitycznym i pokrywą chłodzącą spaliny - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest znicz z konwerterem katalitycznym i pokrywą chłodzącą spaliny, który składa się z pokrywy znicza (1) z otworami (1a) nakładanej na obudowę znicza (2) z otworami (2a) w ściance bocznej. Charakteryzuje się on tym, że w pokrywie znicza (1) znajduje się porowata warstwa sorpcyjna (3), która wypełnia przestrzeń pod otworami (1a). Pod warstwą sorpcyjną (3) znajduje się pierwszy radiator (4) połączony z chłodzoną stroną modułu termoelektrycznego (5) połączonego z baterią zasilającą (9). Ogrzewana strona moduł termoelektrycznego (5) połączona jest z drugim radiatorem (6) znajdującym się na zewnątrz pokrywy znicza (1). Pod pierwszym radiatorem (4) w obudowie znicza (2) znajduje się konwerter katalityczny (7), pod którym umieszczony jest podgrzewacz spalin (8) połączony z baterią zasilającą (9).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest znicz z konwerterem katalitycznym i pokrywą chłodzącą spaliny.

Dotychczas znane są różnego rodzaju pokrywy znicza w postaci płaskiej, stożkowej oraz ich modyfikacje. Wykonywane są one z blachy lub odpornych termicznie tworzyw polimerowych.

W opisie zgłoszenia wzoru użytkowego PL113460 (U1) przedstawiony jest znicz składający się z podstawy i klosza o kształcie zbliżonym do lampy naftowej, który przykrywany jest chroniącą od wiatru pokrywą. Znicz opisany w zgłoszeniu patentowym PL301130 (A1) posiada zbiornik z gazem wyposażony w zawór i palnik oraz klosz z osadzoną metalową pokrywą. Wypukła pokrywa zaopatrzona jest w otwory wentylacyjne. W zgłoszeniu patentowym PL326577 (A1) opisany jest znicz, w którym szczelnie dopasowana pokrywa wytwarza poduszkę powietrzną stanowiącą izolację przed zmiennymi warunkami atmosferycznymi. Opis zgłoszenia wzoru użytkowego CN205824919 (U) przedstawia lampion, w którym palone są świeczki i który zabezpieczony jest przed deszczem. W opisie zgłoszenia wzoru użytkowego PL101260 (U1) przedstawiony jest ekologiczny znicz charakteryzujący się tym, że na korpus z masą świecową i knotem, który korzystnie wykonany jest z papieru nałożony jest przysłonowy pierścień z osiowo umiejscowionym otworem.

W opisie zgłoszenia wzoru użytkowego CN204318350 (U) przedstawiony jest znicz, w którym świeczki umieszczone są na wsporniku znajdującym się w zbiorniku wodnym. Spaliny emitowane podczas palenia świeczek przechodzą przez warstwę filtrującą, a następnie są odprowadzane poza obudowę znicza. Wentylator wymuszający przemieszczanie się spalin zasilany jest z akumulatora połączonego z solarnym panelem. Urządzenie filtrujące spaliny z palących się świeczek przedstawione jest w opisie zgłoszenia patentowego US2002083835 (A1). Zastosowana nastawna obudowa świecy nakierowuje spaliny na filtr, który oczyszcza przechodzące spaliny. Świeczniki wotywne z możliwością oczyszczania spalin zaopatrzone w oddzielne odciągi spalin instalowane nad pojedynczymi świeczkami albo wyposażone w jeden główny odciąg przedstawione są w opisie zgłoszenia wzoru użytk owego DE29823407 (U1). Opisy zgłoszeń patentowych DE2629600 (A1) i FR2777768 (A1) dotyczą instalowanych nad świeczkami okapów, które odciągają i filtrują spaliny. Z kolei opis zgłoszenia wzoru użytkowego DE29921854 (U1) przedstawia element filtrujący mocowany bezpośrednio nad płomieniem świecy. Wykorzystywane są przy tym filtry ceramiczne lub filtry wykonane z włókien mineralnych pokrytych substancją katalityczną.

Opis patentowy PL231332 (B1) przedstawia urządzenie do oczyszczania spalin ze znicza, które składa się z nakładanej na obudowę znicza pokrywy z umieszczonym wewnątrz ceramicznym filtrem piankowym. W pokrywie nad filtrem o kształcie walca, stożka ściętego albo kuli znajduje się turbina wymuszająca przepływ spalin przez filtr. Powierzchnie ceramicznego filtra piankowego pokryte są substancją katalityczną. Urządzenia przedstawione w opisach patentowych PL231333 (B1), PL231334 (B1) składają się również z nakładanej na obudowę znicza pokrywy, w której na wylocie spalin znajduje się ceramiczny filtr piankowy z substancją katalityczną. Filtr ten połączony jest z pokrywą za pomocą wału usytuowanego prostopadle albo równolegle do kierunku przepływu spalin i posiadającego na swoim końcu element napędzający. Spaliny kierowane są na filtr za pomocą deflektora.

Z opisu patentowego DE3915748 (C1) znane jest urządzenie do oczyszczania spalin z cząstek stałych emitowanych podczas palenia świec. Urządzenie składa się z komory palenia świec, której przykryta kapturem górna część posiada kanał z wentylatorem wyciągającym spaliny. Kaptur wyposażony jest w filtr zatrzymujący stałe cząstki sadzy.

Z opisu zgłoszenia patentowego AU2015267308 (A1) znane jest urządzenie do rozprowadzania w powietrzu różnego rodzaju substancji chemicznych np. odstraszających owady repelentów. Wewnątrz odbudowy, w dolnej jej części, znajduje się świeczka, a nad nią zamontowany jest pojemnik ze środkiem chemicznym. Odprowadzane ciepłe spaliny za pomocą deflektorów są kierowane na pojemnik i podgrzewają jego zawartość, co zwiększa emisję substancji do powietrza.

Kompozyty ceramiczno-polimerowe i sposoby wytwarzania kompozytów ceramiczno-polimerowych przedstawione są w opisie patentowym PL193651 (B1). Kompozyty ceramiczno-polimerowe charakteryzują się tym, że fazę ciągłą kompozytów stanowią porowate materiały ceramiczne, a fazą rozproszoną jest substancja organiczna w postaci termoplastycznego polimeru. Korzystnie materiałem ceramicznym jest tlenek glinu, dwutlenek cyrkonu, dwutlenek krzemu, azotek krzemu, azotek glinu i glinokrzemiany. Polimerem termoplastycznym korzystnie jest polimetakrylan metylu), kopolimer akrylowo-styrenowy, żywica epoksydowa i żywica poliuretanowa.

PL 236 564 B1

Z literatury znane są też kompozyty polimerowo-ceramiczne, w których fazą ciągłą jest polimer organiczny, a fazą rozproszoną jest materiał ceramiczny (Przygoda M., Pawlak A., Gałęski A. „Charakterystyka napełniaczy węglanowych do tworzyw sztucznych” Polimery-Tworzywa Wielkocząsteczkowe, 40, 5, 289-297, 1995). Cechą charakterystyczną tego typu kompozytów jest obecność w polimerze wypełniaczy w postaci np. kredy, krzemionki, sadzy, włókna szklanego lub włókna węglowego.

Znane są również wysokoporowate materiały ceramiczne wytwarzane metodą spieniania oraz metalowe materiały porowate, w tym tzw. piany monolityczne, piany kompozytowe wytwarzane poprzez mieszanie ciekłych stopów aluminium i ceramiki oraz piany syntaktyczne, które są zazwyczaj trójfazowymi kombinacjami metalowej osnowy, ceramicznych warstw oraz gazu znajdującego się wewnątrz tych warstw (Paciorek J. „Materiały porowate - właściwości i zastosowanie” T rendy ve vzdelavani, 5, 1,229232,2012.

Z literatury znane są porowate warstwy sorpcyjne stosowane do oczyszczania spalin (Oleniacz R. „Suchy system oczyszczania spalin ze spalania odpadów niebezpiecznych - ocena skuteczności usuwania substancji gazowych i możliwości spełniania standardów emisyjnych” Inżynieria i Ochrona Środowiska, 9, 2, 85-99, 2009).

W opisie zgłoszenia patentowego CN107376593 (A) przedstawiony jest sposób wytwarzania absorpcyjnego materiału do usuwania dwutlenku węgla ze spalin polegający na tym, że najpierw sporządza się porowatą strukturę kompozytowego materiału z nanowarstwą azotku boru lub z wtrąceniami montmorylonitu oraz z sieciującym polisiloksanem. Materiał ten sporządza się przez wyprażanie w piecu muflowym kilku zmieszanych składników, wśród których jest między innymi sproszkowany fluoryt, węglan wapnia i krzemian sodu. Następnie kompozytowy materiał nasączany jest roztworem bursztynianu etylu i węglanu dietylu, po czym jest odwirowywany i suszony.

Sposób wytwarzania materiału adsorbującego kwas cyjanowodorowy z dymu papierosowego oraz sposób jego stosowania przedstawiony jest w opisie zgłoszenia patentowego CN102499481 (A).

Sposób wytwarzania polega na tym, że powierzchnię materiału nośnego, którym może być np. żel krzemionkowy, węgiel aktywny albo tlenek glinu impregnuje się składnikami aktywnymi w postaci krzemianu sodu i krzemianu potasu. Uzyskany materiał adsorbujący może być dodawany do filtra papierosowego lub może stanowić część filtra kompozytowego w papierosach.

W opisie zgłoszenia patentowego KR100464243 (B1) przedstawiony jest sposób wytwarzania materiału filtracyjnego w postaci spienionego polipropylenu (EPP) impregnowanego węglem aktywnym oraz urządzenie wykorzystujące taki materiał filtracyjny do bardziej ekonomicznego i wydajnego oczyszczania ścieków z materii organicznej tworzącej biofilm. Sposób wytwarzania materiału filtracyjnego obejmuje etap mieszania w określonym stosunku składników wejściowych, którymi są żywica polipropylenowa i sproszkowany węgiel aktywny oraz etap wytwarzania spienionego polipropylenu z węglem aktywnym. Do 100 części wagowych żywicy polipropylenowej dodaje się od 1 do 20 części wagowych proszku węgla aktywnego, przy czym proszek węgla aktywnego zawiera cząstki o wielkościach od 10 do 300 ąm. Składowymi częściami wytwarzania materiału filtracyjnego jest proces przygotowania materiału kompozytowego (żywicy polipropylenowej z węglem aktywnym), proces mieszania, proces wtryskiwania, proces spieniania i proces uzyskiwania produktu. W wytwarzanym materiale filtracyjnym dodatek węgla aktywnego zwiększa zdolność adsorpcyjną, porowatość i powierzchnię czynną.

Opis zgłoszenia patentowego DE102005058612 (A1) przedstawia fałdowany element filtrujący o jednokierunkowym przepływie spalin. Składa się on ze stabilnej konstrukcji utrzymującej włóknisty materiał, który może zawierać substancję adsorbującą węglowodory np. w postaci włókien lub granulek węgla aktywnego albo zeolitu.

Opis zgłoszenia wzoru użytkowego CN207025003 (U) przedstawia urządzenie do oczyszczania gazów spalinowych, które zawiera filtrujący rdzeń o strukturze plastra miodu wykonany z włókien węgla aktywnego. Z kolei opis zgłoszenia patentowego DE4134222 (A1) przedstawia filtr powietrza stosowany szczególnie wewnątrz samochodów do usuwania odorów i spalin, który składa się z porowatej tkaniny np. poliestrowej pokrytej węglem aktywnym.

Chemiczny filtr o strukturze plastra miodu wykonany z włókien szklanych, ceramicznych lub organicznych pokrytych aktywnym węglem lub zeolitem oraz sposób wytwarzania filtra przedstawiony jest w opisie zgłoszenia patentowego US20010029843 (A1).

W opisie zgłoszenia patentowego JPS5244775 (A) przedstawiony jest sposób oczyszczania powietrza i usuwania z niego szkodliwych i nieprzyjemnych zapachów oraz tlenku węgla za pomocą filtra składającego się z metalowej siatki, naturalnego lub syntetycznego zeolitu oraz włókien szklanych lub włókniny.

PL 236 564 B1

Opis patentowy KR100738487 (B1) przedstawia fotokatalityczny filtr zeolitowy oraz sposób jego wytwarzania. Sposób wytwarzania filtra zeolitowego z fotokatalizatorem polega na wypalaniu i mieszaniu składników, którymi są sproszkowany zeolit, dwutlenek tytanu (fotokatalizator), spoiwo oraz włókna ceramiczne lub włókna szklane. Następnie otrzymanym roztworem pokrywana jest powierzchnia materiału nośnego i formowany jest kształt filtra.

Opis zgłoszenia patentowego JP2001010835 (A) przedstawia sposób wytwarzania porowatych szklanych włókien z naturalnych zeolitów, które mogą być stosowane jako materiał filtracyjny do usuwania z powietrza lub spalin dwutlenku węgla, dioksyn i innych zanieczyszczeń. Zasadniczym komponentem przy wytwarzaniu włókien jest mieszanina naturalnego zeolitu (klinoptylolitu) i tlenku boru, którą poddaje się obróbce rozdzielania faz i wymywania kwasem. Końcowym efektem jest wytworzone z naturalnego zeolitu porowate szklane włókno o jonowymiennych właściwościach używane w procesach filtracyjnego oczyszczania gazów spalinowych.

Celem wynalazku jest oczyszczanie spalin pochodzących ze spalania wkładu znicza.

Przedmiotem wynalazku jest znicz z konwerterem katalitycznym i pokrywą chłodzącą spaliny. Składa się on z pokrywy znicza z otworami nakładanej na obudowę znicza z otworami w ściance bocznej oraz z konwerterem katalitycznym i warstwą sorpcyjną.

Jego istotą jest to, że w pokrywie znicza znajduje się porowata warstwa sorpcyjna, która wypełnia przestrzeń pod otworami, a pod warstwą sorpcyjną znajduje się pierwszy radiator połączony z chłodzoną stroną modułu termoelektrycznego połączonego z baterią zasilającą. Ogrzewana strona modułu termoelektrycznego połączona jest z drugim radiatorem znajdującym się na zewnątrz pokrywy znicza. Pod pierwszym radiatorem w obudowie znicza znajduje się konwerter katalityczny, pod którym umieszczony jest podgrzewacz spalin połączony z baterią zasilającą, która połączona jest z ogniwem słonecznym.

Wskazane jest aby porowatą warstwą sorpcyjną był kompozyt ceramiczno-polimerowy zawierający tlenek glinu pokryty warstwą spienionego polipropylenu EPP albo konglomerat granulowanego zeolitu o wysokiej porowatości i włókna szklanego albo mieszanina granulowanego węgla aktywnego i włókna szklanego.

Korzystnym skutkiem zastosowania wynalazku są schłodzone i oczyszczone spaliny pochodzące ze spalania wkładu znicza. Ponadto pokrywa znicza, która zazwyczaj wykonana jest z lakierowanej blachy albo tworzywa polimerowego nie jest nagrzana do wysokich temperatur. Przez to nie są emitowane do powietrza dodatkowe zanieczyszczenia. Nie występuje też groźba poparzenia przy dotknięciu pokrywy.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na schematycznym rysunku, który przedstawia znicz z konwerterem katalitycznym i pokrywą chłodzącą spaliny w widoku perspektywicznym.

W przykładzie wykonania wynalazku, przedstawionego na rysunku, znicz z konwerterem katalitycznym i pokrywą chłodzącą spaliny składa się z pokrywy znicza 1, która wykonana jest z poliamidu PA66 GF30 i obudowy znicza 2 wykonanej z barwionego hartowanego szkła. Pokrywa znicza 1 ma kształt ścian bocznych graniastosłupa prawidłowego czworokątnego połączonych od góry ze ścianami bocznymi ostrosłupa ściętego, które z kolei połączone są od góry z otwartą podstawą mniejszego graniastosłupa prawidłowego czworokątnego. W każdej ze ścian bocznych mniejszego graniastosłupa znajdują się po dwa prostokątne otwory 1a. W pokrywie znicza 1 znajduje się porowata warstwa sorpcyjna 3, która wypełnia przestrzeń pod otworami 1a w pokrywie znicza 1. Pod warstwą sorpcyjną 3 znajdują się pierwsze radiatory 4 wspólne dla czterech modułów termoelektrycznych 5 umieszczonych na zewnątrz jednego z boków pokrywy znicza 1 i czterech modułów termoelektrycznych 5 umieszczonych na zewnątrz przeciwległego boku pokrywy znicza 1. Pierwsze radiatory 4 wykonane są z aluminiowych rozdzielonych płaskowników, które na swoich końcach połączone są z chłodzonymi stronami modułów termoelektrycznych 5. Ogrzewane strony modułów termoelektrycznych 5 połączone są z drugimi radiatorami 6 znajdującymi się na zewnątrz pokrywy znicza 1 i wykonanymi również z aluminiowych rozdzielonych płaskowników. Modułami termoelektrycznymi 5 są ogniwa Peltiera TEC1-03108 firmy STONECOLD, które połączone są elektrycznie z baterią zasilającą 9 w postaci akumulatora AA R6 z przetwornicą DC/DC. Moduły termoelektryczne 5 połączone są również z czterema ogniwami słonecznymi 11, którymi są ogniwa solarne OS22 zamocowane ruchomo do boków pokrywy znicza 1. Zamocowanie ogniw umożliwia ich prostopadłe ustawianie w kierunku padających promieni słonecznych. Obwód elektryczny zamyka dwupozycyjny włącznik prądu 10 z kontrolką LED. Pokrywa znicza 1 nakładana jest na prostopadłościenną obudowę znicza 2, która w dolnych częściach ścianek bocznych posiada

PL 236 564 B1 cztery okrągłe otwory 2a. W górnej zwężonej części obudowy znicza 2 pod pierwszymi radiatorami 4 znajdującymi się w pokrywie znicza 1 umieszczony jest kolejno konwerter katalityczny 7 i elektryczny podgrzewacz spalin 8, który połączony jest elektrycznie z baterią zasilającą 9 w postaci akumulatora AA R6 z przetwornicą DC/DC. Podgrzewacz spalin 8 połączony jest również z czterema ogniwami słonecznymi 11.

W pierwszym przykładzie wykonania porowatą warstwą sorpcyjną 3 jest kompozyt ceramiczno-polimerowy zawierający tlenek glinu pokryty warstwą spienionego polipropylenu EPP wytworzony w laboratorium Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Lubelskiej. Konwerter katalityczny 7 składa się z piankowego ceramicznego podłoża firmy Ferro-Term o porowatości 10 ppi pokrytego warstwą pośrednią w postaci trójtlenku glinu, a następnie warstwą aktywną zawierającą platynę.

W drugim przykładzie wykonania porowatą warstwą sorpcyjną 3 jest konglomerat granulowanego zeolitu o wysokiej porowatości i włókna szklanego wytworzony metodą mieszania w laboratorium Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Lubelskiej. Konwerter katalityczny 7 posiada metalowe podłoże o strukturze plastra miodu wykonane z odpornej na korozję cienkiej stalowej foli o grubości 0,07 mm. Powierzchnie tego podłoża pokryte są warstwą trójtlenku glinu i warstwą aktywną zawierającą pallad.

W trzecim przykładzie wykonania porowatą warstwą sorpcyjną 3 jest mieszanina granulowanego węgla aktywnego i włókna szklanego. Konwerter katalityczny 7 składa się z piankowego ceramicznego podłoża firmy DRACHE o porowatości 10 ppi, którego powierzchnie pokryte są warstwą trójtlenku glinu i warstwą aktywną zawierającą pallad.

W trakcie palenia wkładu parafinowego W5 firmy LUKS w zniczu z konwerterem katalitycznym i pokrywą chłodzącą spaliny, przedstawionym w przykładzie wykonania, powietrze zewnętrzne dostaje się w obszar spalania wkładu znicza poprzez otwory 2a znajdujące się w dolnej części obudowy znicza 2. Emitowane spaliny kierowane są do podgrzewacza spalin 8, w którym podwyższana jest ich temperatura. Następnie spaliny o stabilnej temperaturze przechodzą do konwertera katalitycznego 7, w którym oczyszczane są z tlenków azotu, sadzy i węglowodorów. W dalszej kolejności spaliny kierowane są do pokrywy znicza 1, gdzie przechodzą pomiędzy płaszczyznami pierwszych radiatorów 4 i są ochładzane. Następnie spaliny przechodzą przez warstwę sorpcyjną 3, gdzie są oczyszczane z pozostałych zanieczyszczeń. Oczyszczone spaliny odprowadzane są do otoczenia poprzez otwory 1 a w pokrywie znicza 1. Ciepło ze spalin, które odbierane jest przez pierwsze radiatory 4 transportowane jest na ogrzewaną stronę modułów termoelektrycznych 5, a stamtąd poprzez drugie radiatory 6 przekazywane jest do otaczającego powietrza.

Wykaz oznaczeń

- pokrywa znicza

1a - otwór w pokrywie

- obudowa znicza

2a - otwór w ściance bocznej obudowy znicza 3 - porowata warstwa sorpcyjna

- pierwszy radiator

- moduł termoelektryczny

- drugi radiator

- konwerter katalityczny

- podgrzewacz spalin

- bateria zasilająca

- włącznik prądu

- ogniwo słoneczne

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Znicz z konwerterem katalitycznym i pokrywą chłodzącą spaliny składający się z pokrywy znicza (1) z otworami (1a) nakładanej na obudowę znicza (2) z otworami (2a) w ściance bocznej oraz z konwerterem katalitycznym (7) i warstwą sorpcyjną (3) znamienny tym, że w pokrywie znicza (1) znajduje się porowata warstwa sorpcyjna (3), która wypełnia przestrzeń pod otworami (1a), a pod warstwą sorpcyjną (3) znajduje się pierwszy radiator (4) połączony z chłodzoną stroną modułu termoelektrycznego (5) połączonego z baterią zasilającą (9), przy czym

   PL 236 564 B1 ogrzewana strona moduł termoelektrycznego (5) połączona jest z drugim radiatorem (6) znajdującym się na zewnątrz pokrywy znicza (1), zaś pod pierwszym radiatorem (4) w obudowie znicza (2) znajduje się konwerter katalityczny (7), pod którym umieszczony jest podgrzewacz spalin (8) połączony z baterią zasilającą (9), która połączona jest z ogniwem słonecznym (11).
2. 2. Znicz według zastrz. 1 znamienny tym, że porowatą warstwą sorpcyjną (3) jest kompozyt ceramiczno-polimerowy zawierający tlenek glinu pokryty warstwą spienionego polipropylenu EPP.
3. 3. Znicz według zastrz. 1 znamienny tym, że porowatą warstwą sorpcyjną (3) jest konglomerat granulowanego zeolitu o wysokiej porowatości i włókna szklanego.
4. 4. Znicz według zastrz. 1 znamienny tym, że porowatą warstwą sorpcyjną (3) jest mieszanina granulowanego węgla aktywnego i włókna szklanego.