[發(fā)明專利]一種防爆柴油機自冷卻排氣系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510367775.7
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN105041429B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱建軍;白宏峰;王鐵;王東飛;王偉林;韓衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 山西潞安礦業(yè)（集團）有限責任公司;太原理工大學(xué)
• 主分類號: F01N3/02
• 分類號: F01N3/02;F01N5/04;F01N13/08;F01N11/00;F01P7/16;F02D43/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司14101
• 代理人: 劉寶賢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種防爆柴油機的排氣系統(tǒng)，尤其是一種應(yīng)用無葉片式渦輪機回收排氣熱能、降低背壓、減小排氣系統(tǒng)體積的防爆柴油機自冷卻排氣系統(tǒng)。

背景技術(shù)

防爆柴油機是一種用于爆炸性氣體環(huán)境的柴油機，具有防爆性能，在爆炸性環(huán)境中工作不會點燃環(huán)境氣體，且排放氣體指標符合MT990-2006的要求。

現(xiàn)有防爆柴油機排氣系統(tǒng)是由水夾套排氣歧管、水夾套排氣管、冷卻水洗箱以及阻火器等構(gòu)成。其中冷卻水洗箱在排氣系統(tǒng)中用水做介質(zhì)，其主要作用是消焰除塵，特別是降溫不可或缺的重要作用。因此，特別需要較大體積的儲水箱來滿足柴油機的排氣降溫需求。由此防爆柴油機排氣系統(tǒng)由于冷卻水洗箱的存在，導(dǎo)致其總體積過大，排氣背壓增大，這使得柴油機燃料燃燒效率下降，燃油經(jīng)濟性降低，同時降低了柴油機的輸出功率，動力性下降。因此，降低防爆柴油機總體積和排氣系統(tǒng)阻力，會大幅度改善和提高防爆柴油機的使用性能。

公開報道的現(xiàn)有技術(shù)，如公開號為CN202645697U的一種“礦用干式防爆柴油機排氣系統(tǒng)”的實用新型專利；公開號為CN103758624A的一種“煤礦用防爆柴油機冷卻循環(huán)系統(tǒng)”的發(fā)明專利；公開號為CN103603717A的一種“內(nèi)外雙循環(huán)水冷卻系統(tǒng)大功率防爆柴油機”的發(fā)明專利；公開號為CN103233799A的一種“一種大功率防爆柴油機”的發(fā)明專利，以及其他公開的一些現(xiàn)有技術(shù)，這些公開報道的現(xiàn)有技術(shù)大都集中在原機系統(tǒng)基礎(chǔ)上所進行的改進，如在防爆柴油機原機冷卻系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用單獨的散熱器，采用水泵對排氣系統(tǒng)進行冷卻，研究排氣冷卻系統(tǒng)中的廢氣凈化箱結(jié)構(gòu)，并對廢氣凈化箱內(nèi)的排氣管半徑進行優(yōu)化設(shè)計等原機結(jié)構(gòu)進行改進，還未有對防爆柴油機的排氣系統(tǒng)做出進一步改進的現(xiàn)有技術(shù)。

現(xiàn)有無葉片式渦輪機以“流體邊界層效應(yīng)”作為工作原理，靠近圓盤壁面的流體速度很低，流體速度方向平行于壁面，避免了粒子與轉(zhuǎn)子的直接沖擊。實驗表明：經(jīng)過合理設(shè)計的無葉片式渦輪機效率高達75%以上。

將無葉片式渦輪機引入防爆柴油機的排氣系統(tǒng)中，特別是用于自冷卻排氣系統(tǒng)中，排氣進入自冷卻系統(tǒng)，驅(qū)動無葉片式渦輪機工作，無葉片式渦輪機輸出軸驅(qū)動柱塞泵，作為噴水的動力來源向無葉片式渦輪機內(nèi)噴水，以此實現(xiàn)熱能自回收利用，進一步降低排氣背壓，減少排氣系統(tǒng)體積，尾氣最終經(jīng)過濾網(wǎng)和排氣柵欄排入環(huán)境，有望改善排放性、動力性和經(jīng)濟性等多方面的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種防爆柴油機自冷卻排氣系統(tǒng)，以解決防爆柴油機系統(tǒng)總體積過大，動力性、排放性和經(jīng)濟性不足的問題。

本發(fā)明上述目的及問題是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種防爆柴油機自冷卻排氣系統(tǒng)，包括無葉片式渦輪機及其排氣系統(tǒng)與水冷卻系統(tǒng)，其特征在于：

所述無葉片式渦輪機是位于防爆柴油機的水夾套排氣管與排氣柵欄之間連通于一體；

所述排氣系統(tǒng)是防爆柴油機的排氣管經(jīng)水夾套排氣管由兩路水夾套排氣軟管分設(shè)為兩路，兩路水夾套排氣軟管端頭分別設(shè)置有排氣入口插頭，并將兩個排氣入口插頭分別對稱、切向切入于無葉片式渦輪機的殼體外圓周面并向內(nèi)延伸，將高溫氣體排入無葉片式渦輪機的殼體內(nèi)進行冷卻降塵，再經(jīng)無葉片式渦輪機出口設(shè)置的水夾套出口管依次通過濾網(wǎng)水回收器、排氣柵欄、排氣尾管及其排氣溫度傳感器排出；

所述水冷卻系統(tǒng)是包括水夾套冷卻系統(tǒng)和自冷卻系統(tǒng)，其水夾套冷卻系統(tǒng)是防爆柴油機的冷卻水進出口通過管道連通有水夾套排氣管、無葉片式渦輪機冷卻水套和無葉片式渦輪機水夾套出口管進行循環(huán)冷卻；其自冷卻系統(tǒng)是在無葉片式渦輪機輸出軸端頭連通并驅(qū)動水泵旋轉(zhuǎn)，水泵進口由泵水管連通有儲水箱；水泵出口處連通有兩條噴水軟管及其端頭安設(shè)的水噴嘴插頭，并將兩個水噴嘴插頭分別對稱、切向切入于無葉片式渦輪機的殼體外圓周面上，切向噴入無葉片式渦輪機內(nèi)，防爆柴油機排出的高溫氣體與冷卻水進行混合，后將氣水混合物通過無葉片式渦輪機出口設(shè)置的水夾套出口管由濾網(wǎng)水回收器冷凝，再由回流管回流至儲水箱。

進一步地，上述技術(shù)方案的附加技術(shù)特征如下。

所述無葉片式渦輪機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是≥10000rpm，并與防爆柴油機的轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系。

所述水夾套排氣軟管是由至少兩路水夾套排氣軟管分別對稱、切向切入設(shè)置構(gòu)成。

所述水冷卻系統(tǒng)的噴水軟管是由至少兩路相應(yīng)的噴水軟管分別對稱、切向切入設(shè)置構(gòu)成。

所述無葉片式渦輪機、水夾套排氣管、水夾套排氣軟管、無葉片式渦輪機水夾套出口管、排氣柵欄和排氣尾管工作的外表面溫度是≤150℃。