CN102840022B - 一种水下动力与结构混合增压排气装置 - Google Patents

Abstract

一种水下混合增压排气装置，包括与大气相通的运载装置壳体，设于运载装置壳体内的动力系统，动力系统上设有排气管，排气管前端设有排气口，所述的排气管靠近排气口的位置设有单向排气阀，还设有用于给排出气体增压的空压机，空压机的排气出口位于单向排气阀和排气口之间。本发明提供的一种水下混合增压排气装置，通过采用外置的空压机，利用空压机产生的高压气体克服外界海水背压，在排气管末端叉管内形成“气泡”，使动力系统排出的废气能顺利排到外界环境中。当停止工作时，阀芯在海水作用力下与阀座紧密贴合，阻止海水灌入动力系统中。通过控制空压机的增压排气，以使叉管内的压力保持恒定，减少了空压机的无效工作时间。

Description

一种水下动力与结构混合增压排气装置

技术领域

本发明涉及水下运载装置的排气装置，特别是一种水下混合增压排气装置。

背景技术

在船舶发动机排气方式上，大型船舶如客轮多采用烟囱排气，这种排气方式使得船舶后甲板上聚集很多油烟，尤其在有风的情况下更为明显。小型游艇如高速艇多采用尾部排气或舷侧排气，这两种排气方式使得大量废气、废渣排放的空气当中，极大影响了游客的兴致。

据资料显示，在同一型船中，采用水下排气方式比不采用水下排气方式在空气中的排气噪声可降低10~20dB。水下排气方式不仅可以被广泛地应用在客轮、游艇、海关、边防、港监、海监、渔政、海警、消防等各类船舶上，降低空气中的排气噪声，为船员和乘客提供相对安静的环境。对于现代船舶，诸如钻井船、起重船、铺管船、投石船、供给船、油船、滚装船、散装货船等，水下排气也是一种比较理想的排气方式。

存在的问题是在水下排气时，由于水压的问题，存在水倒灌动力系统排气管的问题，中国专利201120423022.0提供了一种增压柴油机排气背压波调节装置，公开号:CN 102087168A,通过设置增压柴油发电机组实现水下排气，存在的问题是，增压后排出的气体都是高温气体，控制的难度较高，例如，本专利中的背压波调节装置就需要采用耐高温的电子电动调节阀，对元器件的精度及耐用性要求高，控制难度大，且这种排气方式只适用于专用的柴油机组，不适用普通的柴油机组。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水下混合增压排气装置，可以克服水下排气时水倒灌排气管的问题，且可以适用于普通的柴油机组，进一步的控制难度较小，对于元器件的要求不高。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水下混合增压排气装置，包括与大气相通的运载装置壳体，设于运载装置壳体内的动力系统，动力系统上设有排气管，排气管前端设有排气口，所述的排气管靠近排气口的位置设有单向排气阀，还设有用于给排出气体增压的空压机，空压机的排气出口位于单向排气阀和排气口之间。

所述空压机的排气出口为两通直角接头，两通直角接头之后设有气阀。

所述的单向排气阀中，阀体具有中部膨大，两端缩径的形状，阀体的下端设有阀座，阀座内设有固定架，阀芯通过弹性绳与固定架连接，并被弹性绳限位于阀体的膨大部。

所述的阀芯和阀座采用耐腐蚀、耐高温的橡胶制成，所述的阀芯为球形阀芯，阀芯与阀座之间形成面密封。

所述的排气口中，叉管与单向排气阀的出口连通，所述的叉管具有沿过渡柱面向轴线两侧分叉的支管，两支管之间通过过渡弧面连接。

所述的单向排气阀和叉管的通气截面积大于排气管的通气截面积。

所述的叉管下方设有用于防止水体与支管的管口形成相对运动的流线型导流板，叉管上方设有导流帽，所述的单向排气阀外部设有导流罩。

所述的动力系统通过进气管与大气连通，进气管上设有与运载装置壳体连通的通气孔。

在空压机的排气出口还设有压力传感器，由压力传感器获取的信息，控制空压机气管上的气阀，以使叉管内的压力始终大于水管的压力，且在排气管排气时，相应减少空压机的增压排气。

本发明提供的一种水下混合增压排气装置，通过采用外置的空压机，利用空压机产生的高压气体克服外界海水背压，在排气管末端叉管内形成“气泡”，使动力系统排出的废气能顺利排到外界环境中。当停止工作时，阀芯在海水作用力下与阀座紧密贴合，阻止海水灌入动力系统中。通过控制空压机的增压排气，以使叉管内的压力保持恒定，减少了空压机的无效工作时间。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中单向排气阀的结构示意图。

图3为本发明中固定架的结构示意图。

图4为本发明中叉管的结构示意图。

图中：进气管1，运载装置壳体2，动力系统3，排气管4，导流帽5，两通直角接头6，叉管7，流线型导流板8，空压机9，空压机气管10，气阀11，导流罩12，阀体13，阀座14，固定架15，弹性绳16，阀芯17，通气孔18，过渡柱面19，支管20，过渡弧面21，单向排气阀22，压力传感器23。

具体实施方式

如图1中，一种水下混合增压排气装置，包括与大气相通的运载装置壳体2，设于运载装置壳体2内的动力系统3，动力系统3上设有排气管4，排气管4前端设有排气口，其特征是：所述的排气管4靠近排气口的位置设有单向排气阀22，还设有用于给排出气体增压的空压机9，空压机9的排气出口位于单向排气阀22和排气口之间。由此结构，实现利用空压机的增压排气，且无需采用专用的柴油机，适于在现有普通柴油机的基础上加以改进。

如图1中，所述空压机9的排气出口为两通直角接头6，两通直角接头6之后设有气阀11。设置的两通直角接头6，使排气的通路与叉管7的气流通路一致，利于管路的安装和布置。设置的气阀用于控制气体的流量。

如图2中，所述的单向排气阀22中，阀体13具有中部膨大，两端缩径的形状，阀体13的下端设有阀座14，阀座14内设有固定架15，阀芯17通过弹性绳16与固定架15连接，固定架15的结构如图3中所示。阀芯17被弹性绳16限位于阀体13的膨大部。弹性绳16的限位作用，使得阀芯17只在阀体13的中部位置不规则运动。为确保水下动力系统3顺畅排气，同时防止水体灌入动力系统3而损坏设备，采用的方法：一是在排气管路4上适当位置设置单向排气阀22，当动力系统3工作时，由于阀芯17的比重较小，在微小的压差作用下，阀芯17离开阀座14向上运动，单向排气阀22打开。此时空压机9排出的高压气体经气阀11和两通直角接头6，在排气管末端的叉管7内形成“气泡”，克服外界海水背压，使得动力系统3排出的废气顺利排放到水体中。

所述的阀芯17和阀座14采用耐腐蚀、耐高温的橡胶制成，阀体13采用不锈钢制成，所述的阀芯17为球形阀芯，阀座14与阀芯17的接触部为与阀芯17形状相应的球形曲面，以使阀芯17与阀座14之间形成面密封。当停止工作时，阀芯17在外界海水压力和重力共同的作用下向下运动，与阀座14形成面密封，单向排气阀22关闭，从而起到密封作用。进一步的，为了增加密封效果，阀座14为弹性喇叭状导管阀座，从而使得密封效果更加可靠。

如图1中，所述的动力系统3通过进气管1与大气连通，进气管1上设有与运载装置壳体2连通的通气孔18。这样可为空压机9提供足够的进气量。

如图4中，所述的排气口中，叉管7与单向排气阀22的出口连通，所述的叉管7具有沿过渡柱面19向轴线两侧分叉的支管20，两支管20之间通过过渡弧面21连接。水下载运工具入水前，同时启动动力系统3和空压机9，利用动力系统3排出的废气打开单向排气阀22，在叉管7的位置，空压机9排出的高压气体与动力系统3排出的废气混合，这样经过过渡柱面19，并由过渡弧面21反射后，从两侧的支管20排入水体。

所述的单向排气阀22和叉管7的通气截面积大于排气管4的通气截面积，以确保排气顺畅。

所述的叉管7下方设有用于防止水体与支管20的管口形成相对运动的流线型导流板8，由此结构避免形成因相对运动而引起的水倒灌。叉管7上方设有导流帽5，所述的单向排气阀22外部设有导流罩12。由此结构，减少了排气口位置的水下阻力。

进一步的优化方案中，如图1中，在空压机9的排气出口还设有压力传感器，由压力传感器获取的信息，控制空压机气管10上的气阀11，以使叉管7内的压力始终大于水管的压力，且在排气管4排气时，相应减少空压机9的增压排气。由此结构，在排气管4排气时，压力传感器获取叉管7内的压力值信号，控制系统减小控制气阀11的开度，减少空压机9的排气量，当排气管4不排气时，叉管7内的压力降低，控制系统增大控制气阀11的开度，增加空压机9的排气量，以使叉管7内的压力克服水体背压。采用上述的结构和方法可以有效减少空压机9的无效工作时间，降低能耗。

Claims (8)

1.一种水下混合增压排气装置，包括与大气相通的运载装置壳体（2），设于运载装置壳体（2）内的动力系统（3），动力系统（3）上设有排气管（4），排气管（4）前端设有排气口，其特征是：所述的排气管（4）靠近排气口的位置设有单向排气阀（22），还设有用于给排出气体增压的空压机（9），空压机（9）的排气出口位于单向排气阀（22）和排气口之间；

所述的单向排气阀（22）中，阀体（13）具有中部膨大，两端缩径的形状，阀体（13）的下端设有阀座（14），阀座（14）内设有固定架（15），阀芯（17）通过弹性绳（16）与固定架（15）连接，并被弹性绳（16）限位于阀体（13）的膨大部。

2.根据权利要求1所述的一种水下混合增压排气装置，其特征是：所述空压机（9）的排气出口为两通直角接头（6），两通直角接头（6）之后设有气阀（11）。

3.根据权利要求1所述的一种水下混合增压排气装置，其特征是：所述的阀芯（17）和阀座（14）采用耐腐蚀、耐高温的橡胶制成，所述的阀芯（17）为球形阀芯，阀芯（17）与阀座（14）之间形成面密封。

4.根据权利要求1所述的一种水下混合增压排气装置，其特征是：所述的排气口中，叉管（7）与单向排气阀（22）的出口连通，所述的叉管（7）具有沿过渡柱面（19）向轴线两侧分叉的支管（20），两支管（20）之间通过过渡弧面（21）连接。

5.根据权利要求4所述的一种水下混合增压排气装置，其特征是：所述的单向排气阀（22）和叉管（7）的通气截面积大于排气管（4）的通气截面积。

6.根据权利要求5所述的一种水下混合增压排气装置，其特征是：所述的叉管（7）下方设有用于防止水体与支管（20）的管口形成相对运动的流线型导流板（8），叉管（7）上方设有导流帽（5），所述的单向排气阀（22）外部设有导流罩（12）。

7.根据权利要求1所述的一种水下混合增压排气装置，其特征是：所述的动力系统（3）通过进气管（1）与大气连通，进气管（1）上设有与运载装置壳体（2）连通的通气孔（18）。

8.根据权利要求1或2所述的一种水下混合增压排气装置，其特征是：在空压机（9）的排气出口还设有压力传感器，由压力传感器获取的信息，控制空压机气管（10）上的气阀（11），以使叉管（7）内的压力始终大于水管的压力，且在排气管（4）排气时，相应减少空压机（9）的增压排气。