CN102410067A

CN102410067A - 一种可开关旋流式机动车排气火花熄灭器

Info

Publication number: CN102410067A
Application number: CN2011104214561A
Authority: CN
Inventors: 寇志鹏; 寇卫东
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2031-12-08
Also published as: CN102410067B

Abstract

一种可开关旋流式机动车排气火花熄灭器。本发明公开了一种涉及用于消灭火花的发动机排气处理装置，提供一种旋流离心分离捕集和滤网阻隔分离捕集相结合的可开关的火花熄灭器。由旋转式旋流阀芯和导流罩组装构成火花熄灭装置的有机整体，将旋转式旋流阀芯打开时构成气流腔排气顺畅排出，将旋转式旋流阀芯关闭时，构成导流室、旋流室，对火花颗粒进行旋流离心分离捕集和滤网阻隔分离捕集相结合的多级复合分离捕集熄灭。本发明适用于满足一次安装后在安全环境行驶时打开阀芯和在易燃易爆环境行驶时关闭阀芯的两种特定需求，消除反复拆装的繁琐，提高运输效率。

Description

一种可开关旋流式机动车排气火花熄灭器

一、技术领域：

本发明涉及一种用于消灭火花的发动机排气处理装置；具体地说，是关于一次安装后既适用于安全环境行驶通畅排气又适用于易燃易爆环境行驶消灭火花的可开关机动车排气火花熄灭装置。

二、技术背景：

机动车发动机启动后排气中会带有火花，当机动车行驶到易燃易爆环境时，火花会导致火灾和爆炸事故的发生。

机动车排气火花熄灭器是一种安装在机动车发动机排气管端口、使发动机排出的燃烧废气排出、火花颗粒被分离捕集熄灭的装置，是机动车在易燃易爆环境中行驶时必须安装的设备，对于保证机动车在易燃易爆环境中行驶安全、避免火灾和爆炸事故的发生具有重要作用。

机动车排气火花熄灭器的阀芯通常为固定结构，当机动车在易燃易爆环境中行驶时将火花熄灭器安装于发动机排气管端口以消灭火花，当机动车在安全环境行驶时将火花熄灭器拆卸以降低功耗。但同一车辆交替行驶在两种不同环境时，这种固定结构的火花熄灭器常常会产生反复拆装的繁琐，影响运输效率。

为了适应同一车辆交替行驶在两种不同环境中的特定需求、消除反复拆装的繁琐、提高运输效率，使用者往往需要一种操作简便的火花熄灭装置：火花熄灭器一次安装后不再拆卸，当机动车在安全环境行驶时将阀芯打开使排气顺畅排出以降低火花熄灭器对发动机造成的功耗；当机动车在易燃易爆环境中行驶时将阀芯关闭以发挥火花熄灭器对火花颗粒进行分离捕集熄灭的效能。

中国专利公告号CN2084983U、公告日1991年9月18日、申请号90224863.4、实用新型的名称为“机动车排气管安全防火罩”中公开了一种可开关的火花熄灭装置，其特征是：由左右壳体、左右防火盘连接起来内有空腔的防火阀等所组成，左右防火盘上各开有直径较小、分布较密而均匀的几十个小孔位置相互错开，防火阀可由驾驶员在驾驶室内经传动机构操作或就地直接操作，正常工作时打开，只在机动车进入禁止烟火部门时关闭，排出废气经左右防火盘安全防火，不必在进入禁止烟火部门时临时拆装，提高运输效率。

该实用新型首次发明创造了一种可开关的机动车排气火花熄灭装置，适应了市场的需求，是一种难得的创新产品。但不足之处是：其左右防火盘的本质特征是鱼鳞状滤网，当防火盘关闭时，排气流向与防火盘平面成直角，对排气中的火花颗粒采用的是双层滤网分离捕集方式；分布均匀的滤网孔道远大于火花颗粒的体积，存在分离捕集熄灭效率不高的缺陷，当机动车排气被防火盘滤网过滤后，仍有可能有火花颗粒排出，存在引发事故的隐患。

显然，对于滤网分离捕集方式而言，滤网孔道的口径越小对排气产生的阻力越大；因此，欲在保证燃烧废气顺畅通过的同时显著提高其对火花颗粒分离捕集熄灭的效率，单纯依靠缩小滤网孔道的口径去阻隔火花颗粒的穿越是行不通的，因为过小的滤网孔道所产生的阻力会导致排气阻塞，甚至导致发动机停车，使机动车无法正常行驶。

因此，对可开关火花熄灭装置而言，既要保证安全环境行驶中打开时排气通畅，又要突破在易燃易爆环境行驶中关闭时滤网分离捕集方式效率不高的瓶颈，是一个亟待解决的课题。

三、发明内容：

本发明所要解决的技术问题，是要克服现有技术在阀芯关闭时单一滤网分离捕集效率不高的不足，运用流体规律提供一种阀芯打开时排气顺畅通过、阀芯关闭时对火花颗粒进行旋流离心分离捕集和滤网阻隔分离捕集相结合的可开关旋流式火花熄灭装置，从而显著提高其在易燃易爆环境中关闭时对火花颗粒的分离捕集熄灭的效率。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：运用气固两项流在旋流和湍流中的规律和火花颗粒无氧熄灭的特性，由旋转式旋流阀芯和导流罩组装构成火花熄灭装置的有机整体，将旋转式旋流阀芯打开时构成气流腔排气顺畅排出，将旋转式旋流阀芯关闭时，构成导流室、旋流室，对火花颗粒进行旋流离心分离捕集和滤网阻隔分离捕集相结合的多级复合分离捕集熄灭。

旋转式旋流阀芯，是由转动手柄时转轴带动滤网和旋流板旋转的组件所构成的有机整体，可旋转的滤网和旋流板的特定组合是阀芯关闭时构成导流室、旋流室的核心部件；滤网的形状是内圆是导流片外环是格网区的外环形滤网，或者是内圆是格网区外环是导流片的内圆形滤网，或者是圆心周围或网格区外边缘有凹槽的凹槽形滤网，或者是网格区有环形凹槽的凹槽形滤网，或者是圆心周围有环形湍流片、边缘有环形凹槽的平直形滤网；旋流板的形状是板形旋流板，或者是圆心有圆孔的孔芯形旋流板，或者是外边缘有环形孔道的孔边形旋流板；特定旋转式旋流阀芯中滤网、旋流板的设置不限于本发明说明书中所述的实例，采取了本发明实质内容所作出的种种改进和变化，仍然在本发明技术方案所表达的范围之内。

旋流离心分离捕集和滤网阻隔分离捕集相结合的多级复合分离捕集熄灭，是当旋转式旋流阀芯关闭时，排气中的火花颗粒每一次通过导流室、或者旋流室为一个级次的复合分离捕集熄灭。旋转式旋流阀芯关闭时构成的导流室、或者旋流室的不同数量和结构的配置，对排气中的火花颗粒进行不同级次的复合分离捕集熄灭；配置结构包括导流室和导流室的配置、导流室和旋流室的配置，旋流室和旋流室的配置，以及更多级次的配置或者与其它火花熄灭装置的单独配置；配置数量和配置方法不限于本发明说明书中所述的实例。

本技术方案所称导流室是设定滤网形状改变排气流向，使排气流向与滤网表面成平行方向，排气在通过滤网孔道时瞬间旋转，对火花颗粒形成离心分离捕集和滤网分离捕集的旋流腔体；腔体中生成湍流的空间是湍流腔；所称旋流室是由旋流板改变排气流向，使排气流向与滤网表面成平行方向，排气在通过旋流板边缘、旋流板孔芯、滤网孔道时瞬间旋转，对火花颗粒形成离心分离捕集和滤网分离捕集的旋流腔体；腔体中生成湍流的空间是湍流腔。旋转式旋流阀芯外部的护壳称导流罩，安装在导流罩中的旋转部件包括滤网、旋流板、转轴、手柄等组成的有机整体称旋转式旋流阀芯。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、在保证安全环境行驶中打开时排气通畅的同时，显著提高了在易燃易爆环境行驶中关闭时对火花颗粒的分离捕集熄灭的效率；2、结构合理，造价低廉，配置灵活，性能稳定可靠。

四、附图说明：

图1是具体实施方式(一)剖面图。1-前导流罩；2-后导流罩；3-导流罩固定夹；4-排气管接口固定夹；5-排气管接口；6-排气孔；7-打开时阀芯状态；8-转轴；9-手柄；10-轴孔；11-外环形滤网；12-内圆形滤网；13-外环形滤网；14-前导流室；15-中导流室；16-后导流室。

图2是具体实施方式(二)剖面图。1-前导流罩；2-后导流罩；3-导流罩固定夹；4-排气管接口固定夹；5-排气管接口；6-排气孔；7-打开时阀芯状态；8-转轴；9-手柄；10-轴孔；11-外环形滤网；12-孔芯形旋流板；13-凹槽形滤网；14-导流室；15-旋流室。

图3是具体实施方式(三)剖面图。1-前导流罩；2-后导流罩；3-导流罩固定夹；4-排气管接口固定夹；5-排气管接口；6-旋流排气室；7-打开时阀芯状态；8-转轴；9-手柄；10-轴孔；11-板形旋流板；12-平直形滤网；13-孔边形旋流板；14-凹槽形滤网；15-前旋流室；16-后旋流室。

五、具体实施方式：

发动机排气中有两种物质，其中燃烧废气为气体，火花颗粒为固体，故发动机排气是气固两项流。在该气固两项流中，火花颗粒的密度大于燃烧废气，故火花颗粒的惯性离心力大于燃烧废气。

机动车在安全环境中行驶时排气中的火花没有事故隐患，当扳动手柄将旋转式旋流阀芯打开时，导流罩腔体内通气顺畅，故该气固两项流的惯性离心力并不显现，火花颗粒漂浮在燃烧废气中顺畅排出后自然熄灭。在安全环境中打开旋转式旋流阀芯后消除了关闭时所产生的排气阻力，从而消除了发动机为克服排气阻力而增加的功耗。

机动车在易燃易爆环境中行驶时排气中的火花必须消灭，当扳动手柄将旋转式旋流阀芯关闭后，本装置构成的导流室、旋流室产生了使该气固两项流瞬间旋转的特定功能，故惯性离心力的气固分离作用显著。当该气固两项流围绕某一中心轴瞬间旋转时，则惯性离心力使火花颗粒与燃烧废气发生相对运动而飞离中心，故火花颗粒与燃烧废气的流向分离；分离后的燃烧废气通过滤网孔道经排气孔道排出，而飞离中心的火花颗粒则被抛向滤网壁和湍流腔；抛向滤网壁的火花颗粒被滤网阻隔而无氧熄灭，抛向湍流腔的火花颗粒则由于湍流中众多大小窝团的不规则运动而与气体混合、留存在湍流中而无氧熄灭。

以上是本发明运用气固两项流在旋流和湍流中的规律和火花颗粒无氧熄灭的特性，针对安全环境中排气通畅、节能降耗和易燃易爆环境中高效率消灭火花的不同性质的需求，确立本装置技术方案的基本工作原理。基于这一原理，本发明设置了旋转式旋流阀芯，阀芯在打开和关闭时发挥不同性质的特定功能，适应不同环境的特定需求。下面结合附图与具体实施方式，举例对本发明作进一步详细描述。

(一)旋转式旋流阀芯打开时排气顺畅排出，关闭时前导流室、中导流室、后导流室对火花颗粒进行三级分离捕集熄灭。

本方式的构造由导流罩和旋转式旋流阀芯组装构成图1。旋转式旋流阀芯的构造由转轴8、手柄9、外环形滤网11、内圆形滤网12、外环形滤网13组装固定后形成有机整体，由转轴固定于前导流罩轴孔10；前导流罩1、后导流罩2由导流罩固定夹3固定，构成本火花熄灭器的有机整体；前导流罩设有排气管接口5，后导流罩设有排气孔6，由排气管接口固定夹4固定在机动车排气管出口处。

本火花熄灭器在同一车辆一次安装后，交替行驶在安全环境和易燃易爆环境时不必反复拆装；在安全环境行驶时扳动手柄使旋转式旋流阀芯处于打开时阀芯状态7，排气顺畅通过；在易燃易爆环境行驶时扳动手柄使旋转式旋流阀芯处于关闭时阀芯状态，形成前导流室14、中导流室15、后导流室16，排气通过时，对火花颗粒进行三级分离捕集熄灭。旋转式旋流阀芯在关闭状态下：

1、前导流室第一级分离捕集熄灭。机动车排气由排气管接口进入前导流室后，形成无氧气流腔，气流柱与滤网圆心周围的圆形导流片相遇改变流向向周边外环形滤网区流动，气流穿越外环形滤网孔道，火花颗粒被滤网分离捕集熄灭。前导流室第一级分离捕集熄灭的特征是滤网分离捕集熄灭，存在效率不高的缺陷，但其外环形滤网的特定功能，为中导流室的旋流离心分离捕集和滤网阻隔分离捕集相结合的复合分离捕集熄灭创造了条件。

2、中导流室第二级分离捕集熄灭。当排气由外环形滤网进入中导流室后，形成无氧旋流腔，外环形气流柱与内圆形滤网周边的环形导流片相遇，改变流向沿环形导流片平面向圆心滤网区流动。排气在穿过滤网孔道时瞬间旋转，惯性离心力使火花颗粒抛向滤网壁与气流方向分离，气流穿越滤网孔道，火花颗粒则留存在滤网壁而捕集熄灭。

3、后导流室第三级分离捕集熄灭。当排气由内圆形滤网进入后导流室后，形成无氧旋流腔，气流柱与滤网圆心周围的圆形导流片相遇改变流向向周边外环形滤网区流动。排气在穿过滤网孔道时瞬间旋转，惯性离心力使火花颗粒抛向滤网壁与气流方向分离，气流穿越滤网孔道，火花颗粒则留存在滤网壁而捕集熄灭。

(二)旋转式旋流阀芯打开时排气顺畅排出，关闭时导流室、旋流室对火花颗粒进行二级分离捕集熄灭。

本方式的构造由导流罩和旋转式旋流阀芯组装构成图2。旋转式旋流阀芯的构造由转轴8、手柄9、外环形滤网11、孔芯形旋流板12、凹槽形滤网13组装固定后形成有机整体，由转轴固定于前导流罩轴孔10。前导流罩1、后导流罩2由导流罩固定夹3固定，构成本火花熄灭器的有机整体；前导流罩设有排气管接口5，后导流罩设有排气孔6，由排气管接口固定夹4固定在机动车排气管出口处。

本火花熄灭器在同一车辆一次安装后，交替行驶在安全环境和易燃易爆环境时不必反复拆装；在安全环境行驶时扳动手柄使旋转式旋流阀芯处于打开时阀芯状态7，排气顺畅通过；在易燃易爆环境行驶时扳动手柄使旋转式旋流阀芯处于关闭时阀芯状态，形成导流室14、旋流室15，排气通过时，对火花颗粒进行二级分离捕集熄灭。旋转式旋流阀芯在关闭状态下：

1、导流室第一级分离捕集熄灭。机动车排气由排气管接口进入导流室后，形成无氧气流腔，气流柱与滤网圆心周围的圆形导流片相遇改变流向向周边外环形滤网区流动，气流穿越外环形滤网孔道，火花颗粒被滤网分离捕集熄灭。导流室第一级分离捕集熄灭的特征是滤网分离捕集熄灭，存在效率不高的缺陷，但其外环形滤网的特定功能，为旋流室的旋流离心分离捕集和滤网阻隔分离捕集相结合的复合分离捕集熄灭创造了条件。

2、旋流室第二级分离捕集熄灭。当排气由外环形滤网进入旋流室后，形成无氧旋流腔，环形气流柱与孔芯旋流板相遇改变流向沿旋流板表面向圆孔流动，穿过孔芯气流柱在旋流板与凹槽形滤网之间的通道口瞬间旋转沿滤网平面向周边流动，滤网的圆心周围、格网区和滤网边缘有圆柱形凹槽和环形凹槽形成无氧湍流腔。排气在旋流板孔道与滤网之间的通道口瞬间旋转，惯性离心力使火花颗粒与气流方向分离、抛向圆柱形无氧湍流腔而捕集熄灭；排气在穿过滤网孔道时瞬间旋转，惯性离心力使火花颗粒与气流方向分离，气流穿越滤网孔道，火花颗粒则抛向滤网壁、环形无氧湍流腔而捕集熄灭。

(三)旋转式旋流阀芯打开时排气顺畅排出，关闭时前旋流室、后旋流室、旋流排气室对火花颗粒进行三级分离捕集熄灭。

本方式的构造由导流罩和旋转式旋流阀芯组装构成图3。旋转式旋流阀芯的构造由转轴8、手柄9、板形旋流板11、平直形滤网12、孔边形旋流板13、凹槽形滤网14组装固定后形成有机整体，由转轴固定于前导流罩轴孔10。前导流罩1、后导流罩2由导流罩固定夹3固定，构成本火花熄灭器的有机整体；前导流罩设有排气管接口5，后导流罩设有旋流排气室6，由排气管接口固定夹4固定在机动车排气管出口处。

本火花熄灭器在同一车辆一次安装后交替行驶在安全环境和易燃易爆环境时不必反复拆装。在安全环境行驶时扳动手柄使旋转式旋流阀芯处于打开时阀芯状态7，排气顺畅通过；在易燃易爆环境行驶时扳动手柄使旋转式旋流阀芯处于关闭时阀芯状态，形成前旋流室15、后旋流室16，排气通过时经旋流排气室排出，对火花颗粒进行三级分离捕集熄灭。本火花熄灭器对旋流排气室在阀芯打开时所产生的微小阻力忽略不计，目的在于提高阀芯关闭时对火花颗粒的分离捕集熄灭的效率。旋转式旋流阀芯在关闭状态下：

1、前旋流室第一级分离捕集熄灭。当排气进入前旋流室后，形成无氧旋流腔，排气与平直形旋流板相遇改变流向沿旋流板平面向周边流动，排气与导流罩内壁相遇改变流向沿旋流板背面与平直形滤网之间的通道向周心流动，滤网内环湍流片与旋流板之间的空间形成内环形无氧湍流腔，滤网外环的凹槽形成外环形无氧湍流腔。排气在旋流板外边缘与滤网之间的通道口瞬间旋转，惯性离心力使火花颗粒与气流方向分离、抛向外环形无氧湍流腔而捕集熄灭；排气在穿过滤网孔道时瞬间旋转，惯性离心力使火花颗粒与气流方向分离、抛向滤网壁和内环形湍流腔，气流穿越滤网孔道，火花颗粒则留存在滤网壁和环形无氧湍流腔而捕集熄灭。

2、后旋流室第二级分离捕集熄灭。当排气进入后旋流室后，形成无氧旋流腔，气流柱与孔边旋流板相遇改变流向沿旋流板表面向周边流动，穿过旋流板边缘孔道，气流在旋流板孔道与凹槽形滤网之间的通道口瞬间旋转沿滤网平面向周心流动，滤网外边缘的凹槽形成外环形无氧湍流腔，格网区的凹槽形成内环形无氧湍流腔。排气在旋流板孔道与滤网之间的通道口瞬间旋转，惯性离心力使火花颗粒与气流方向分离、抛向外环形无氧湍流腔而捕集熄灭；排气在穿过滤网孔道时瞬间旋转，惯性离心力使火花颗粒与气流方向分离，气流穿越滤网孔道，火花颗粒则抛向滤网壁、内环形无氧湍流腔而捕集熄灭。

3、旋流排气室第三级分离捕集熄灭。当排气进入旋流排气室，形成无氧旋流腔，后导流罩截面凸槽内壁形成环形湍流腔；排气进入旋流板孔道流向排气孔道时瞬间旋转，惯性离心力使火花颗粒与气流方向分离，气流从排气孔道排出，火花颗粒则抛向环形无氧湍流腔而捕集熄灭。

本发明具体实施方式的内容不限于本说明书中所述的实例，采取了本发明技术方案的实质性内容所做出的种种改进和变化，仍然在本发明具体实施方式所表达的范围之内。

Claims

1.一种可开关旋流式机动车排气火花熄灭器，包括导流罩、排气管接口、排气孔、转轴、手柄，其特征是：由旋转式旋流阀芯和导流罩组装构成火花熄灭装置的有机整体，将旋转式旋流阀芯打开时构成气流腔排气顺畅排出，将旋转式旋流阀芯关闭时，构成导流室、旋流室，对火花颗粒进行旋流离心分离捕集和滤网阻隔分离捕集相结合的多级复合分离捕集熄灭。

2.根据权利要求1所述的可开关旋流式机动车排气火花熄灭器，其特征是：所述旋转式旋流阀芯，是由转动手柄时转轴带动滤网和旋流板旋转的组件所构成的有机整体，可旋转的滤网和旋流板的特定组合是阀芯关闭时构成导流室、旋流室的核心部件；滤网的形状是内圆是导流片外环是格网区的外环形滤网，或者是内圆是格网区外环是导流片的内圆形滤网，或者是圆心周围或网格区外边缘有凹槽的凹槽形滤网，或者是网格区有环形凹槽的凹槽形滤网，或者是圆心周围有环形湍流片、边缘有环形凹槽的平直形滤网；旋流板的形状是板形旋流板，或者是圆心有圆孔的孔芯形旋流板，或者是外边缘有环形孔道的孔边形旋流板；特定旋转式旋流阀芯中滤网、旋流板的设置不限于本发明说明书中所述的实例，采取了本发明实质内容所作出的种种改进和变化，仍然在本发明技术方案所表达的范围之内。

3.根据权利要求1所述的可开关旋流式机动车排气火花熄灭器，其特征是：所述旋流离心分离捕集和滤网阻隔分离捕集相结合的多级复合分离捕集熄灭，是旋转式旋流阀芯关闭时构成的导流室、或者旋流室的不同数量和结构的配置，对排气中的火花颗粒进行不同级次的复合分离捕集熄灭；配置结构包括导流室和导流室的配置、导流室和旋流室的配置，旋流室和旋流室的配置，以及更多级次的配置或者与其它火花熄灭装置的单独配置；配置数量和配置方法不限于本发明说明书中所述的实例。