CN101694173A - 柴油机尾气净化器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种柴油尾气净化器，包括后端盖、主机箱、前端盖、进气管、阀门机构、集碳除碳装置、再生通道管、后级过滤器、后分道管、后文丘喷管和前级过滤器；柴油机尾气从进口管进入主机箱内后，依次经过前级过滤器、集碳除碳装置和后级过滤器三级过滤，完全达标后排放；柴油机尾气还可通过后文丘喷管形成冲刷气流，使柴油尾气净化器具有自我再生功能。本发明自动运行，自动再生，保护载体，不增加背压，不产生二次污染物，排放标准高，适应各种含硫量的油品，能有效降低油耗，经久耐用，而且价格合适，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种尾气处理设备，具体地说是一种柴油尾气净化器。
背景技术
目前，各种规格柴油发动机尾气排放中都产生的黑烟微粒子(PM)和氮氧化物(Nox)等有害气体，随着机动设备的逐渐普及，全球范围内的有害气体的排放量越来越多，如果这些有毒气体不加处理就排放到大气中，就会导致的安装于柴油发动机排气管道的自动化机械装置。
现有技术中的尾气净化设备普遍存在着以下的几点缺陷：1、净化设备对油品的含硫量要求高；2、催化剂易中毒而导致净化功能很快失效；3、电加热装置耗电过大；4、直接对过滤体燃烧再生，容易毁坏过滤体；5、排气背压明显加大，引起发动机油耗增加；6、产品制造成本高，从而销售价格高，不能适应市场要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种尾气处理效率高，能耗低、自动化程度高、无二次污染物生成且适合各种油品的柴油尾气净化器。
按照本发明提供的技术方案，所述柴油机尾气净化器包括后端盖、主机箱、前端盖、进气管、阀门机构、集碳除碳装置、再生通道管、后级过滤器、后分道管、后文丘喷管和前级过滤器；
在主机箱的前后两端分别安装前端盖与后端盖，前端盖上安装进气管，后端盖内腔中安装后级过滤器；主机箱内被分割为前风室、中级过滤室和后风室三部分，前风室与进气管相连通，后风室与后端盖内腔之间密闭不连通，前风室与后风室通过前级过滤器相连通，中级过滤室通过通道管与后端盖内腔相连通，前风室还通过再生通道管、后分道管、后文丘喷管与后风室相连通，后文丘喷管的喷口正对前级过滤器；
在中级过滤室内安装集碳除碳装置，集碳除碳装置的两边侧壁上分别开设有前风室接口、后风室接口，前风室接口连通前风室，后风室接口连通后风室；集碳除碳装置内的后侧壁上开设有出气口，出气口连通中级过滤室；
在主机箱上安装有阀门机构，阀门机构用于控制集碳除碳装置上的前风室接口、后风室接口和再生通道管的开闭。
所述集碳除碳装置后侧壁的出气口上装有中级过滤网，前侧壁上安装有等离子发生器，出气口、前风室接口和后风室接口的中间位置装有电加热器。
所述阀门机构包括气缸、连杆、转动杆、前阀板、后阀板、第一连杆、第二连杆和第三连杆，气缸的缸体端固定在主机箱前端，活塞杆端与连杆的一端铰连，连杆的另一端连接转动杆并固定，转动杆两端安装在主机箱的前后两端，可自由转动，前阀板、后阀板、第一连杆安装在转动杆上并固定，第一连杆、第二连杆、第三连杆顺次铰连，第三连杆端部安装圆阀板；第三连杆中部通过主机箱前端面上的回转座销安装，可自由回转；气缸的活塞杆伸缩时，带动连杆以转动杆为轴转动，连杆转动时带动转动杆转动，转动杆转动又带动固定在其上的前阀板、后阀板转动，所述前阀板与集碳除碳装置上的前风室接口相配合，控制前风室接口开闭；所述后阀板与集碳除碳装置上的后风室接口相配合，控制后风室接口开闭；转动杆转动时也带动第一连杆转动，第一连杆通过第二连杆带动第三连杆绕回转座销转动，第三连杆端部的圆阀板控制再生通道管开闭。
本发明与现有技术相比，优点在于：自动运行，自动再生，保护载体，不增加背压，不产生二次污染物，排放标准高，适应各种含硫量的油品，能有效降低油耗，经久耐用，而且价格合适，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明的结构主视图。
图2为图1的仰视图。
图3为图1的左视图。
图4为图1的右视图。
图5为图1中的A-A向视图。
图6为图5中的C-C向视图。
图7为图1中的B-B向视图。
图8为图6中的D-D向视图。
图9为本发明的立体结构示意图。
附图标记说明：1-后端盖、2-主机箱、3-前端盖、4-进气管、5-阀门机构、6-集碳除碳装置、7-气缸、8-连杆、9-转动杆、10-第一连杆、11-第二连杆、12-第三连杆、13-再生通道管、14-回转座销、15-圆阀板、16-后隔板、17-前隔板、18-前风室、19-前阀板、20-中级过滤室、21-电加热器、22-出气口、23-后阀板、24-后风室、25-后级过滤器、26-后分道管、27-后文丘喷管、28-通道管、29-前级过滤器、30-前风室接口、31-后风室接口、32-等离子发生器。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图所示，本发明主要由后端盖1、主机箱2、前端盖3、进气管4、阀门机构5、集碳除碳装置6、再生通道管13、后隔板16、前隔板17、前阀板19、后阀板23、后级过滤器25、后分道管26、后文丘喷管27、前级过滤器29等部件组成。
如图1～9所示，主机箱2的前后两端分别通过螺钉安装前端盖3与后端盖1，前端盖3上安装进气管4，后端盖1内腔中安装后级过滤器25；主机箱2内固定安装有前隔板17、后隔板16，前隔板17与前端盖3之间构成前风室18，后隔板16与后端盖1之间构成后风室24，前隔板17与后隔板16之间构成中级过滤室20；所述前风室18与进气管4相连通，后风室24与后端盖1内腔之间密闭不连通，前风室18与后风室24通过前级过滤器29相连通，中级过滤室20通过通道管28与后端盖1内腔相连通，前风室18还通过再生通道管13、后分道管26、后文丘喷管27与后风室24相连通，后文丘喷管27的喷口正对前级过滤器29。
如图1～8所示，中级过滤室20内安装集碳除碳装置6，集碳除碳装置6的两边侧壁上分别开设有前风室接口30、后风室接口31，前风室接口30连通前风室18，后风室接口31连通后风室24；集碳除碳装置6内的前侧壁上安装有等离子发生器32，后侧壁上开设有出气口22，出气口22上装有中级过滤网，出气口22连通中级过滤室20；所述集碳除碳装置6内还安装有电加热器21，电加热器21位于前风室接口30、后风室接口31和出气口22的中间位置。
如图1～8所示，主机箱2上安装有阀门机构5，阀门机构5用于控制集碳除碳装置6上的前风室接口30、后风室接口31和再生通道管13的开闭；其主要由气缸7、连杆8、转动杆9、前阀板19、后阀板23、第一连杆10、第二连杆11和第三连杆12组成，气缸7的缸体端固定在主机箱2前端，活塞杆端与连杆8的一端铰连，连杆8的另一端连接转动杆9并固定，转动杆9两端安装在主机箱2的前后两端，可自由转动，前阀板19、后阀板23、第一连杆10安装在转动杆9上并固定，第一连杆10、第二连杆11、第三连杆12顺次铰连，第三连杆12端部安装圆阀板15；第三连杆12中部通过主机箱2前端面上的回转座销14安装，可自由回转；气缸7的活塞杆伸缩时，带动连杆8以转动杆9为轴转动，连杆8转动时带动转动杆9转动，转动杆9转动又带动固定在其上的前阀板19、后阀板23转动，所述前阀板19与集碳除碳装置6上的前风室接口30相配合，控制前风室接口30开闭；所述后阀板23与集碳除碳装置6上的后风室接口31相配合，控制后风室接口31开闭；转动杆9转动时也带动第一连杆10转动，第一连杆10通过第二连杆11带动第三连杆12绕回转座销14转动，第三连杆12端部的圆阀板15控制再生通道管13开闭；所述后端盖1内腔中安装有后级过滤器25。
本发明具有过滤和再生两种状态，每种状态的工作过程及工作原理如下：
过滤状态时，柴油发动机排出的尾气从前端盖3上的进气管4进入主机箱2的前风室18内，此时，气缸7的活塞杆处于回缩状态，前阀板19处于关闭位置，前风室接口30关闭，后阀板23处于打开位置，后风室接口31打开，再生通道管13被圆阀板15封闭；进入前风室18内的尾气经由前级过滤器29进入后风室24内，完成前级过滤操作；进入后风室24内的尾气从打开的后风室接口31进入集碳除碳装置6，尾气中极细的微粒子被出气口22处的中级过滤网阻挡，留在集碳除碳装置6内，集碳除碳装置6内的等离子发生器32将碳烟粒子集中成球团状并开始氧化催化，极细微级的粒子和氮氧化物、二氧化硫、炭化氢、一氧化碳、二恶英等有害物质被消灭去除，在此过程中，电加热器21不工作；尾气经过集碳除碳装置6的中级过滤处理后从出气口22、通道管28进入后端盖1内腔，经后端盖1内腔中的后级过滤器25过滤后，尾气即被彻底处理，可以向外界排放。
再生状态时，柴油发动机排出的尾气从前端盖3上的进气管4进入主机箱2的前风室18内，此时，气缸7的活塞杆处于伸出状态，前阀板19处于打开位置，前风室接口30打开，后阀板23处于关闭位置，后风室接口31关闭，圆阀板15处于打开位置，再生通道管13打开；前风室18内的尾气经再生通道管13流入后分道管26，由后分道管26将气流分成二组分别进入后文丘喷管27形成冲刷气流，冲刷气流反向冲刷前级过滤器29，冲刷过的尾气进入前风室18，并从打开的前风室接口30进入集碳除碳装置6，过滤状态中储存在前级过滤器29内的碳烟微粒子也被冲刷气流带入集碳器6内，然后被中级过滤网阻挡，停留在集碳除碳装置6中的电加热器21周围，电加热器21开始工作，将这些碳烟粒子加热燃烧，工作状态的等离子发生器32产生的离子风起到助燃作用并将碳烟粒子集中成球团状开始氧化催化；85％以上的碳烟粒子和氮氧化物、二氧化硫、炭化氢、一氧化碳、二恶英等有害物质被消灭去除，尾气经过集碳除碳装置6的中级过滤处理后从出气口、通道管流入后端盖1内腔，经后端盖1内腔中的后级过滤器25过滤后，尾气即被彻底处理，可以向外界排放。
后级过滤器25是本发明完成全部过滤任务的最后一个工作部件。如果发动机超正常运行或极限加速，会产生很大很浓的碳烟粒子，前二级过滤会超负荷运行，此时虽然尾气已经经过中级过滤，但仍然可能会带出极细微的碳烟粒子产生轻微的青烟或白烟，而后级过滤器25将发挥极大的作用，它可以将极细微的碳烟粒子阻挡在后级过滤器25内，使干净的尾气排入大气。因为后级过滤器25的工作负担轻，所以其清洁维护保养也比较容易。
本发明通过自动控制器控制，自动控制器分别接上柴油机电瓶电源和启动电源，再连通柴油机自带的压缩空气后即可自动运行。自动控制器随柴油发动机启动会自动打开，本发明初始在过滤状态下工作，两个小时后，自动控制器控制本发明转换到再生状态下工作，两分钟后，再次转换到过滤状态，如此反复。当柴油发动机停机时，自动控制器随柴油发动机的停机而自动停止工作。
本发明中的执行元件采用耐高温材料制作，电器元件包括连接电缆全部选用阻然、耐稳、耐腐蚀的材料制作。
本发明与现有技术中的其他相关产品对比，其优点如下表所示：
表1：产品主要技术经济指标对照表
| 内容 | EuroIII标准 | 国外成熟产品 | 国内初步产品 | 本发明 |
| 捕集过滤技术 | --- | 壁流式过滤载体 | 普通过滤载体 | 壁流式过滤载体 |
| 消减PM效率 | 0.1/gkw.h | ＞85％ | ＜45％ | ＞85％ |
| 减少NOx效率 | 5/gkw.h | ＞80％ | ＜3％ | ＞85％ |
| 载体再生方式(主动再生) | 催化再生使载体反复使用 | 对载体直接加热，如控制不当则易损坏载体 | 无 | 不向载体直接加热，使载体安排气背压自动再生 |
| 排气背压增加 | ＜200mbar | ＜200mbar | ＞200mbar | ＜200mbar |
| 油耗变化 | ---- | ---- | ↑20％ | ↓1-5％ |
| 工作运行 | ---- | 开机同时运行 | 开机同时运行 | 开机后自动运行 |
| 二次污染物 | 不得产生 | 不产生 | 产生 | 不产生 |
| 内容 | EuroIII标准 | 国外成熟产品 | 国内初步产品 | 本发明 |
| 对油品的要求 | 含硫量＜2000ppm | 含硫量＜2000ppm | 含硫量＜2000ppm | 适用各种含硫量油品 |
| 耐久性和使用寿命 | 25万公里或5年 | ＞25万公里或5年 | ＜3万公里或1年 | ＞25万公里或5年 |
| 购置价格(均价) | ---- | ＞6000美圆 | 约3000元人民币 | 平均价格为6000元人民币 |
Claims (3)
1.柴油机尾气净化器，其特征在于，
在主机箱(2)的前后两端分别安装前端盖(3)与后端盖(1)，前端盖(3)上安装进气管(4)，后端盖(1)内腔中安装后级过滤器(25)；主机箱(2)内被分割为前风室(18)、中级过滤室(20)和后风室(24)三部分，前风室(18)与进气管(4)相连通，后风室(24)与后端盖(1)内腔之间密闭不连通，前风室(18)与后风室(24)通过前级过滤器(29)相连通，中级过滤室(20)通过通道管(28)与后端盖(1)内腔相连通，前风室(18)还通过再生通道管(13)、后分道管(26)、后文丘喷管(27)与后风室(24)相连通，后文丘喷管(27)的喷口正对前级过滤器(29)；
在中级过滤室(20)内安装集碳除碳装置(6)，集碳除碳装置(6)的两边侧壁上分别开设有前风室接口(30)、后风室接口(31)，前风室接口(30)连通前风室(18)，后风室接口(31)连通后风室(24)；集碳除碳装置(6)内的后侧壁上开设有出气口(22)，出气口(22)连通中级过滤室(20)；在主机箱(2)上安装有阀门机构(5)，阀门机构(5)用于控制集碳除碳装置(6)上的前风室接口(30)、后风室接口(31)和再生通道管(13)的开闭。
2.根据权利要求1所述的柴油机尾气净化器，其特征还在于，所述集碳除碳装置(6)后侧壁的出气口(22)上装有中级过滤网，前侧壁上安装有等离子发生器(32)，出气口(22)、前风室接口(30)和后风室接口(31)的中间位置装有电加热器(21)。
3.根据权利要求1所述的柴油机尾气净化器，其特征还在于，所述阀门机构(5)包括气缸(7)、连杆(8)、转动杆(9)、前阀板(19)、后阀板(23)、第一连杆(10)、第二连杆(11)和第三连杆(12)，气缸(7)的缸体端固定在主机箱(2)前端，活塞杆端与连杆(8)的一端铰连，连杆(8)的另一端连接转动杆(9)并固定，转动杆(9)两端安装在主机箱(2)的前后两端，可自由转动，前阀板(19)、后阀板(23)、第一连杆(10)安装在转动杆(9)上并固定，第一连杆(10)、第二连杆(11)、第三连杆(12)顺次铰连，第三连杆(12)端部安装圆阀板(15)；第三连杆(12)中部通过主机箱(2)前端面上的回转座销(14)安装，可自由回转；气缸(7)的活塞杆伸缩时，带动连杆(8)以转动杆(9)为轴转动，连杆(8)转动时带动转动杆(9)转动，转动杆(9)转动又带动固定在其上的前阀板(19)、后阀板(23)转动，所述前阀板(19)与集碳除碳装置(6)上的前风室接口(30)相配合，控制前风室接口(30)开闭；所述后阀板(23)与集碳除碳装置(6)上的后风室接口(31)相配合，控制后风室接口(31)开闭；转动杆(9)转动时也带动第一连杆(10)转动，第一连杆(10)通过第二连杆(11)带动第三连杆(12)绕回转座销(14)转动，第三连杆(12)端部的圆阀板(15)控制再生通道管(13)开闭。
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| RINS | Preservation of patent right or utility model and its discharge | ||
| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20130529 Granted publication date: 20110907 |
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| RINS | Preservation of patent right or utility model and its discharge | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110907 Termination date: 20151016 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |