離心除汙與空壓促燃的柴油機車尾氣淨化器的製作方法

2023-10-23 23:18:17 1

專利名稱：離心除汙與空壓促燃的柴油機車尾氣淨化器的製作方法
技術領域：
本發明涉及柴油機車尾氣淨化器，該尾氣淨化器可應用於城市公共柴油客 車、礦用及隧道柴油車、中巴柴油車、柴油貨車、柴油發電機組中，也可單獨 串聯接於柴油機車的尾氣排放管路中，還可和其他現有的尾氣淨化裝置一起串 聯或並聯接於柴油機車的尾氣排放管路中。
技術背景柴油發動機的有害排放物包含複雜的有機物和無機物，具氣、液、固等3 態。有機物(主要是碳氫)來源於未燃燒的燃油和機油，也有一些是未完全燃 燒的產物。無機物包括硫化物、碳粒和含氮的化合物。氣態排放物包括一氧化 碳(CO)、 二氧化碳(CCO、 二氧化硫(S02)、氮氧化物(7VO》和氣態碳氫 (C//)。固態排放物是微小的球狀碳粒(直徑10-80")，稱為固態物， 一般 也稱作碳煙。液態排放物是碳氫和硫氧化物(SO》，其中碳氫中的氫(//)、 碳(C)原了比例從2: l到9: 1，包括醛、烷烴、稀烴(直鏈或支鏈)和芳香 烴(單環和多環)。在碳粒表面吸附有一些液態的硫氧化物，另一些碳氫則為 氣態。吸附在碳粒上的碳氫以及游離的液態碳氫可溶於有機溶劑，又稱為可溶 性有機物。碳煙、可溶性有機物和硫氧化物等統稱為柴油汽車的顆粒排放物。相關研究表明，可溶性有機物和固態物都可導致癌症。生物活體試驗表明， 碳煙顆粒是導致腫塊形成的主要原因。可溶性有機物中的一些物質，特別是多 環芳香烴和含氮的多環芳香烴有更大的致癌作用。另外，碳煙顆粒除對人體健 康不利以外，又是一種肉眼可見的黑色物質，懸浮在空中，既影響能見度，又 對環境有極大危害。因此，很有必要對柴油機車尾氣進行有效控制和處理。當前，柴油發動機廢氣排放的措施主要有以下三種途徑:一是發動機機內 控制，這包括渦輪增壓及增壓中冷技術、廢氣再循環技術、燃燒室優化、燃油 噴射系統和多氣門技術和可變渦流比控制等五項技術；二是提高燃油品質及使 用代用燃料；三是發動機機外控制，即尾氣淨化。柴油發動機機外控制多採用氧化催化與顆粒捕集器相結合的方法來進行尾氣淨化。由於柴油發動機的燃燒一直在富氧下進行，因此co， Of的排放較少，採用氧化催化劑可進一步減少。使用氧化催化器主要目的是使CO， C/f高效氧化而使s^氧化受到抑制。目前柴油發動機降低碳煙微粒的主要措施是推遲供油提前角，降低最高燃燒溫度，使機內M ,降低，然後採用陶瓷蜂窩過濾器等在機外降低柴油發動機的碳煙和微粒。顆粒物捕集器主要捕集排氣中的碳煙顆粒物，其中絕大部分為固態碳粒和可溶性有機成分的碳煙。陶瓷蜂窩捕集器是主要產品之一。陶瓷蜂窩捕集器使用一定時間後背壓升高，當排氣背壓達到16-20千帕時會使發動機性能變差，因此，其再生成為這一技術能否實用的關鍵。日前主要採用電加熱再生法、微波再生法、噴油再生法、節流再生法、靜電再生法等方法對顆粒物捕集器進行再生。儘管柴油機外尾氣處理及研究取得了成效，但是機外處理方式都還是集中在氧化催化與顆粒捕集器相結合的方式，處理技術和方式較為複雜，生產和使用成本不低廉，離推廣使用還有一定的距離。發明內容本發明所要解決的問題在於克服現有技術的缺點，提供一種有效降低柴油 機車尾氣中固液態汙染物，並儘可能地減小柴油發動機運轉過程中的負壓阻 力，優化柴油機工作性能的淨化器。本發明原理採用一臺可直接接於柴油機車照明電路的高速旋轉電機， 帶動分離機構高速旋轉使汙染物在離心力作用下有效分離；同時，電機還帶動氣壓泵機順著尾氣排放方向泵壓抽氣，使排氣更加通暢，減小柴油機的負 壓阻力，優化柴油機的工作性能，使柴油燃燒更加充分。本發明採用如下技術方案實現目的離心除汙與空壓促燃的柴油機車尾氣淨化器包括設置在密閉箱體中的 高速旋轉離心力除汙機構和泵氣助排和助燃機構，其中離心力淨化裝置包括 進氣接口、高速電機和分離葉輪；泵壓助排促燃裝置包括氣壓泵機、出氣接口 和泵氣進口；在密閉箱體中靠近尾氣進入端的一側安裝高速電機，高速電機 的輸出軸通過鍵與分離葉輪聯接，在密閉箱體中靠近尾氣進入端的一側開有 進氣接口，以接入柴油機車尾氣，高速電機的輸出軸伸出分離葉輪安裝端通過連軸器與氣壓泵機聯接，氣壓泵機的泵氣進口開設在分離葉輪後面，其出氣 接口伸出密閉箱體外，以將淨化後的尾氣排除出密閉箱體之外。為進一步實現本發明目的，在密閉箱體壁底部開有清理閥門，該清理閥 門開設在分離葉輪下端。所述分離葉輪為半封閉式凸臺體結構，全錐角不小於60° ，其凸臺內側與泵氣進口相背。所述密閉箱體優選為一個長方體的盒子。 所述高速電機為工作電壓與柴油機車照明電源電壓14V或42V相當的電機。所述高速電機設有調速器，用於調節分離葉輪轉所和氣壓泵機的泵量。本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果(1) 本發明裝置採用的是一種原理新穎、獨特和具有多功能技術的柴油 機車尾氣淨化裝置；本裝置呈長方體盒子外形，外形簡單而小巧，內部零件、 結構和製造工藝簡單，成本和價格低廉，便於應用推廣。(2) 本裝置不但能夠對柴油機尾氣汙染物進行有效清理，而且該裝置的 泵壓助排功能使得發動機負壓阻力儘可能地減小，使柴油機工作性能得到優 化，柴油燃燒更加充分，進而達到另一種減少汙染排放的效果，這兩項功能 都是目前其它機外淨化技術裝置所不具備的顯著特點和優點。(3) 本裝置抗振動性能好，安裝、使用和維護起來簡單方便，只需定期 打開清理閥門9進行簡單清理，便可繼續長久使用，沒有其它催化裝置或顆 粒物捕集器等複雜的再生過程；另外，它還可以和現有的其它淨化裝置複合在 一起同時使用。


圖1是離心除汙與空壓促燃的柴油機車尾氣淨化器結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步描述，但本發明要求保護的 範圍並不局限於實施方式表述的範圍。如圖1所示，本發明的離心除汙與空壓促燃的柴油機車尾氣淨化器包括 離心力淨化裝置和泵壓助排促燃裝置，兩部分都設置在密閉箱體3內，其中離 心力淨化裝置包括進氣接口 8、高速電機7和分離葉輪6;進氣接口 8透過密 閉箱體3的左側面中下壁以光孔形式和密封圈相聯接，高速電機7透過密閉箱體3的左側面中壁以光孔形式和密封圈相聯接，分離葉輪6與高速電機7的回 轉主軸通過鍵相聯接；泵壓助排促燃裝置包括氣壓泵機2、出氣接口l和泵氣 進口 10;氣壓泵機的驅動主軸通過聯軸器4與高速電機7的主軸相聯接，出 氣接口 1和泵氣進口 10皆為氣壓泵機2的出氣和進口兩口的延伸管聯接，其 中出氣接口 1與密閉箱體2的右側面中下壁以光孔形式和密封圈相聯接；因此 兩部分機構都由高速電機7驅動，高速電機7由柴油機車照明電源同時驅動。 具體的連接關係是在密閉箱體3中靠近尾氣進入端的一側安裝高速電機7, 高速電機7的輸出軸通過鍵5與分離葉輪6聯接，在密閉箱體3中靠近尾氣 進入端的一側開有進氣接口 8，以接入柴油機車尾氣。高速電機7的輸出軸 伸出分離葉輪6安裝端通過連軸器4與氣壓泵機2聯接，氣壓泵機2的泵氣進 口 10開設在分離葉輪6後面，其出氣接口 l伸出密閉箱體3外，以將淨化後 的尾氣排除出密閉箱體3之外。在密閉箱體3壁上底部開有清理閥門9，該 清理閥門9開設在分離葉輪6下端，打開清理閥門9可定期對尾氣沉澱物進行 清理。高速電機7和氣壓泵機2的工作參數可根據柴油機尾氣汙染程度和柴油機 工作參數的關係，即考慮柴油機的負壓阻力的影響特徵，使柴油機整體系統工 作性能優化，柴油燃燒更加充分而選定。為了充分滿足這一功能和使本裝置有 更為寬廣的應用範圍，高速電機7可選為可調速電機，氣壓泵機2可選為可調 節泵量空壓機，使用時，根據具體應用場合，調節本發明裝置的以上部件的工 作參數即可。高速電機7可選用其工作電壓與柴油機車照明電源電壓14V或 42V相當的電機，如浙江省麗水市直流電機廠專業生產的120系列低壓直流電 機為F級，安裝方式為端面，電壓為12V，24V，功率有300W-600W，轉速有 1500-3000轉/分鐘，可長期帶負荷運轉；氣壓泵機2的泵量根據高速電機7 的轉速即可選定，對應的泵量範圍為0.5-1升/分鐘。另外，如果為了獲得 最佳淨化效果，高速電機7可加裝調速器，以對分離葉輪6和氣壓泵機2的泵 量進行連續調節。 .分離葉輪6製作成半封閉式凸臺體結構，全錐角不小於60。，其凸臺內 側與泵氣進口 IO相背，泵氣進口 10位於密閉箱體3的右側下方。分離葉輪6，向進氣接口 8方向彎曲至接近密閉箱體3腔體密閉箱體3外觀可為一個長方體的盒子，盒子左右側偏下部位各有一個尾 氣口，以及電機的外接電線。整個裝置可以方便地單獨串聯接於柴油機車的尾 氣排放管路中，亦可以和其他淨化裝置(如催化裝置等)串聯或並聯接於柴油 機車的尾氣排放管路中。串接或並接時，通過密封措施較好的管接頭元件把兩 者串接或並接後，當作一個整體接入柴油機車尾氣排放管路中即可。工作時，通過密封措施較好的管接頭元件，將進氣接口 8和出氣接口 1 連接在柴油機車的尾氣排氣管路上；未淨化的尾氣通過進氣接口 8進入到分離 葉輪6的內表面中心，分離葉輪6由高速電機7驅動而高速旋轉，於是尾氣中 的固態和液態顆粒將在離心力的作用下沿著分離葉輪內表面沉積，分離葉輪內 表面周邊已淨化的尾氣將在氣壓泵機2 (也由高速電機7驅動)的泵壓作用下， 迅速經泵氣進口 10、經氣壓泵機2和出氣接口 1而排出；打開清理閥門9可 定期對尾氣沉澱物進行清理。材料及加工要求分離葉輪6、密閉箱體3、清理閥門9、及相關聯接螺 母和螺釘等材料均選用SUS304不鏽鋼，零件皆採用普通機械加工方法即可， 分離葉輪6的質量分布要求均勻。安裝檢査順序(1)把進氣接口 8、出氣接口 1和清理閥門9安裝於密 閉箱體3上，並密封好以防漏氣；(2)將分離葉輪6安裝於高速電機7上， 然後將該部件安裝於密閉箱體的內側壁面上，保持其與離密閉箱體3上下左 右壁面空間距離均勻，並使該部件能夠運轉自如；(3)將氣壓泵機2通過聯 軸器4將其與高速電機7相聯接，注意控制氣壓泵2旋轉軸中心與高速電機 7軸中心同心度；(4)檢査進氣接口 8、出氣接口 1、清理閥門9以及箱體 其他聯接部位的密封性，進行防漏氣和防鏽措施後，將密閉箱體3密閉。發明裝置應用場合安裝要求當把整個淨化裝置安裝於柴油機機外的排 氣管路中時，根據現場工藝情況進行配作，注意整個裝置的氣體密閉的必要 性；其電機外接電線可直接接入柴油機車的照明電路中。如上所述，即可較好地實現本發明。
權利要求
1、離心除汙與空壓促燃的柴油機車尾氣淨化器，其特徵在於該尾氣淨化器包括設置在密閉箱體中的高速旋轉離心力除汙機構和泵氣助排和助燃機構，其中離心力淨化裝置包括進氣接口、高速電機和分離葉輪；泵壓助排促燃裝置包括氣壓泵機、出氣接口和泵氣進口；在密閉箱體中靠近尾氣進入端的一側安裝高速電機，高速電機的輸出軸通過鍵與分離葉輪聯接，在密閉箱體中靠近尾氣進入端的一側開有進氣接口，以接入柴油機車尾氣，高速電機的輸出軸伸出分離葉輪安裝端通過連軸器與氣壓泵機聯接，氣壓泵機的泵氣進口開設在分離葉輪後面，其出氣接口伸出密閉箱體外，以將淨化後的尾氣排除出密閉箱體之外。
2、 根據權利要求1所述的離心除汙與空壓促燃的柴油機車尾氣淨化器， 其特徵在於在密閉箱體壁底部開有清理閥門，該清理閥門開設在分離葉輪下 端。
3、 根據權利要求1所述的離心除汙與空壓促燃的柴油機車尾氣淨化器， 其特徵在於所述分離葉輪為半封閉式凸臺體結構，全錐角不小於60° ，其凸 臺內側與泵氣進口相背。
4、 根據權利要求1所述的離心除汙與空壓促燃的柴油機車尾氣淨化器， 其特徵在於所述密閉箱體為一個長方體的盒子。
5、 根據權利要求1所述的離心除汙與空壓促燃的柴油機車尾氣淨化器， 其特徵在於所述高速電機為工作電壓與柴油機車照明電源電壓14V或42V相當 的電機。
6、 根據權利要求5所述的離心除汙與空壓促燃的柴油機車尾氣淨化器， 其特徵在於所述高速電機設有調速器，用於調節分離葉輪轉所和氣壓泵機的泵
全文摘要
本發明公開了離心除汙與空壓促燃的柴油機車尾氣淨化器，該尾氣淨化器包括設置在密閉箱體中的高速旋轉離心力除汙機構和泵氣助排和助燃機構，在密閉箱體中靠近尾氣進入端的一側安裝高速電機，高速電機的輸出軸通過鍵與分離葉輪聯接，高速電機的輸出軸伸出分離葉輪安裝端通過連軸器與氣壓泵機聯接，氣壓泵機的泵氣進口開設在分離葉輪後面，其出氣接口伸出密閉箱體外。本發明集離心除汙和泵壓助排和助燃機構於一體，先用電機高速迴轉的離心力將柴油機車尾氣中的固態和液態顆粒物除去，然後通過氣壓泵順著尾氣的排放方向，減小尾氣排放阻力，同時達到優化柴油機車發動機性能，使柴油在發動機內更加充分燃燒。
文檔編號F01N3/037GK101255811SQ20071003182
公開日2008年9月3日 申請日期2007年11月30日 優先權日2007年11月30日
發明者張興旺, 王澤貴, 謝小鵬 申請人:華南理工大學