CN104832252A - 一种可选择式尾气净化装置 - Google Patents

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Abstract

可选择式尾气净化装置，包括连接在作业车柴油机(E)排气口的尾气分流装置(C)，该尾气分流装置(C)的进口与作业车柴油机(E)的排气口连接，该尾气分流装置(C)还包括至少两个出口，即出口Ⅰ和出口Ⅱ，所述出口Ⅰ连接消声器(A)，所述出口Ⅱ连接至DPF颗粒捕集装置(B)，消声器(A)和DPF颗粒捕集装置(B)装在作业车顶棚(D)上方，尾气分流装置(C)包括箱体(6)，该箱体(6)包括底板，该底板连接侧板，该侧板上方装有检修盖板，箱体左右侧板之间通过旋转轴承安装座(8)及轴承(64)嵌装驱动涡轮杆。本发明所述可选择式尾气净化装置具有在滤芯为积碳堵塞时进行拆卸更换或者移动式再生保养的特点，避免了单独配置在对成本、尾气温度、控制系统方面要求的局限性，保养或者更换时更加灵活。

Description

一种可选择式尾气净化装置
技术领域
本发明涉及一种尾气净化装置，特别是适用于捣固车的可选择式尾气净化装置，属于铁路机械设计与制造技术领域。
背景技术
对于国内铁路大型养路机械而言，捣固车是目前市场占有率最高的一个机型，自上世纪80年代起，我国开始大力发展铁路大型养路机械，随着全球及国内对机动车的排放标准逐年提升，较老的车型在排放方面已经远远不能达标，尤其是对于较早投入使用的捣固车而言，其动力系统源头柴油机的排放往往仅为国Ⅰ标准，随着机械的使用年限加长，柴油机在本身性能损耗的作用下，排放的污染程度进一步加剧，对环境的污染程度逐年提高。尤其是柴油机尾气中的颗粒物含量越发严重，机械在隧道、地铁等相对封闭的环境下作业，尾气的浓烟状况更加明显。另外，由于捣固车的购置成本较高，此部分车型报废或者封存不作业并不现实。
申请号为 01113716.9的中国发明专利公开了一种尾气净化器，其包括净化器基体，进气管，出气管，净化器基体两端设置有进气管接口和出气管接口，并分别与进气管和出气管相连，净化器基体内部设置有内筒，内筒内部设置有尾气分流装置，净化器基体与内筒间设置吸热装置，其能在尾气排出过程中使其燃烧更加完全，较大程度地减少环境污染，但是对于燃烧后的排放物其不能实现过滤和净化。
发明内容
本发明提供了一种能够在极大控制整改成本的前提下，实现对市场现有较老旧机型的尾气中颗粒物进行二次处理的装置和方法，能够有效降低柴油机的排放污染物，有效保证作业人员的人身健康，尤其是在隧道、地铁等较为封闭的作业环境下；采用了可选择式的系统方式，在DPF颗粒捕集装置颗粒物捕集过多发生堵塞的情况下，将尾气切换到消声器通道，使作业过程不受影响；采用本发明的方案实施成本低。
本发明提供一种可选择式尾气净化装置，其包括尾气分流装置，所述尾气分流装置包括箱体，该箱体上包括至少一个进口和至少两个出口，该尾气分流装置的一个出口连接消声器，该尾气分流装置的另一个出口连接颗粒捕集装置，所述尾气分流装置的进口连接至柴油机的排气端，所述箱体内装有管道堵板，该管道堵板为偏置安装。
优选的是，所述箱体包括箱体底板，该箱体底板连接箱体侧板，该箱体侧板上方装有检修盖板。
优选的是，所述箱体侧板和箱体底板装有管道安装法兰。
优选的是，所述箱体侧板和箱体底板包括堵板引导槽，所述堵板引导槽与所述管道堵板啮合，以便管道堵板在堵板引导槽内滑动，同时起到力矩平衡的作用。
优选的是，所述箱体底板的管道安装法兰通过螺栓安装进气管道。
优选的是，所述箱体侧板的管道安装法兰通过螺栓安装排气管道。
优选的是，所述箱体检修盖板与箱体一侧的箱体侧板通过高强度合页连接。
优选的是，所述箱体检修盖板与箱体另一侧的箱体侧板通过自锁卸扣手柄相连，以便充分降低维修作业时间，使操作简单易行。
优选的是，所述检修盖板与四边的所述箱体侧板间装有石棉垫7，以保证整个箱体的密封性。
优选的是，所述箱体前侧和后侧的箱体侧板均装有轴承，所述两个轴承之间装有驱动涡轮杆，该驱动涡轮杆上距两端轴承一定距离处均装有旋转限位装置，所述两个旋转限位装置之间的驱动涡轮杆上还装有涡轮块。
优选的是，所述驱动涡轮杆连接驱动电机。
优选的是，所述管道堵板连接堵板支撑臂，该堵板支撑臂搭接至所述涡轮块，该堵板支撑臂和涡轮块的作用是保证涡轮杆的驱动角位移转变成为管道堵块的直线位移，从而实现不同工况对尾气的流向控制。
优选的是，所述管道堵板的四周设计为滑靴方式，保证在堵板引导槽有积碳的情况下也能够顺利运行。
优选的是，所述颗粒捕集装置包括进气管和排气管，该排气管和颗粒捕集装置壳体之间装有检修法兰，所述进气管装有气体压力传感器Ⅰ，所述排气管上装有气体压力传感器Ⅱ，当排气背压达到设计阀值时，可将尾气流向切换至消声器端，保证整个作业过程不受影响，所述颗粒捕集装置壳体内装有滤芯。
优选的是，所述滤芯采用SiC材料。
优选的是，所述颗粒捕集装置壳体外侧装有安装管箍。
本发明提供的可选择式尾气净化装置的工作方式是：机械作业时，柴油机工作，并不断排出尾气，尾气经过柴油机排气管道进入所述尾气分流装置，当所述尾气分流装置另一出口处的颗粒捕集装置内的颗粒物较少，能正常工作时，尾气经所述尾气分流装置的另一出口进入颗粒捕集装置的进气口，并经滤芯过滤后经由排气管排出，达到净化尾气的目的；当所述颗粒捕集装置内捕集的颗粒物逐渐增多，不能继续工作时，进入所述颗粒捕集装置的尾气不能顺畅排出，尾气在所述颗粒捕集装置中积累，导致压力升高；当尾气压力大于一定值时，传感器将尾气压力信号回传至司机室操作台，操作人员开启控制按钮，使驱动电机在执行控制按钮的选择下运行，驱动涡轮杆旋转，随动涡轮块在涡轮杆的作用下，实现直线运动，使涡轮块带动堵板支撑臂及管道堵板直线运动，尾气分流装置另一出口处的堵板将该另一出口封闭，同时尾气分流装置与消声器连接的出口的堵板与该出口分离，使得尾气从该出口进入消声器，从而实现对气流流向的控制，保证柴油机正常作业；作业完毕后，及时更换或保养颗粒捕集装置的滤芯，以便尾气可经过颗粒捕集装置处理，达到净化尾气的目的。
本发明所述可选择式尾气净化装置具有在滤芯为积碳堵塞时进行拆卸更换或者移动式再生保养的特点，避免了单独配置在对成本、尾气温度、控制系统方面要求的局限性，保养或者更换时更加灵活。在该装置的进气口直管、排气口直管上均设置有气体压力传感器，当排气背压达到设计阀值时，可直接将尾气流向切换至消声器端，保证整个作业过程不受影响。滤芯设置根据柴油机的排气背压可进行调整，至少设置1组，采用SiC材料制作，颗粒捕捉率高达90%以上，能够有效降低柴油机尾气中的碳颗粒、PM的含量，有效消除尾气中黑烟现象。
所述消声器为该机型原配消声器，在颗粒捕捉装置由于使用时间过长造成内部碳颗粒堵塞时，颗粒捕捉装置之上安装的气压传感器将于驾驶室终端面板及时报警，提示作业人员颗粒捕捉装置排气背压过大，此时，可选择将尾气流向消声器，避免对作业过程的影响。
附图说明
图1为本发明所述的可选择式尾气净化装置的一优选实施例的尾气后处理装置在捣固车上的布置方式；
图2为图1所示尾气后处理装置在两种工况下的尾气流向；
图3为图1所示实施例中的尾气分流装置的外观立体图；
图4为图1-图3所示实施例的尾气分流装置正面的结构示意图；
图5 为图4所示实施例的内部结构示意图；
图6 为图4所示尾气分流装置背面的结构示意图；
图7 为图3-图6所示实施例中尾气分流装置的蜗轮杆和涡轮块的结构示意图；
图8为图7所示结构的主视图；
图9为图7所示结构的俯视图；
图10为图1-图6所示尾气分流装置C的剖视图，其处于工况一；
图11为图1-图6所示尾气分流装置C的剖视图，其处于工况二；
图12为图1-图2所示实施例的DPF颗粒捕集装置B的结构示意图。
图1-图12中数字标记代表的含义是：
A、消声器 B、DPF颗粒捕集装置 C、尾气分流装置 D、捣固车顶棚
E、捣固车柴油机
1、消声器进气直管及法兰2、高强度合页 3、DPF进气直管及法兰
4、自锁卸扣手柄 5、柴油机排气端直管及法兰  6、箱体  7、石棉垫
8、旋转轴承安装座   9、驱动电机  91、驱动电机安装法兰
61、管道堵板  62、驱动涡轮杆  63、旋转限位装置  64、轴承
65、堵板支撑臂   66、涡轮块    611、管道堵板导轨   621、紧定螺钉
21、DPF排气管及法兰  22、DPF检修法兰  23、DPF安装管箍  24、DPF外壳
25、DPF进气直管及法兰  26、气体压力传感器Ⅱ。
具体实施方式
结合附图1-图12对本发明提供的可选择式尾气净化装置的优选实施例详细描述。
实施例1.1：可选择式尾气净化装置，图1-图12中的可选择式尾气净化装置以装配至轨道捣固车为例，所述可选择式尾气净化装置包括连接在作业车柴油机E排气口的尾气分流装置C，该尾气分流装置C的进口与作业车柴油机E的排气口连接，该尾气分流装置C还包括分别设置在箱体6左右两侧的出口Ⅰ和出口Ⅱ，所述出口Ⅰ连接消声器A，所述出口Ⅱ连接至柴油机微粒过滤器颗粒捕集装置（以下简称DPF颗粒捕集装置）B，消声器A和DPF颗粒捕集装置B装在作业车顶棚D上方，尾气分流装置C包括箱体6，该箱体6包括底板，该底板连接侧板，该侧板上方装有检修盖板，箱体左右侧板之间通过旋转轴承安装座8及轴承64嵌装驱动涡轮杆62，该驱动涡轮杆62与涡轮块66啮合，该涡轮块66前后两侧分别连接管道堵板61，两块管道堵板61为偏置安装，以便涡轮块66及两块管道堵板61保证出口Ⅰ和出口Ⅱ不会同时开启或关闭。如图9所示，本实施例中，驱动涡轮杆62的末端连接驱动电机9，该驱动电机9通过驱动电机安装法兰91连接至驱动涡轮杆62，驱动涡轮杆62上还依次装有滚动轴承64，旋转限位装置63及涡轮块66，滚动轴承64和旋转限位装置63关于箱体6的中心线对称安装，驱动电机9的角位移通过驱动涡轮杆61及与其啮合的涡轮块66转换为直线位移，进而带动管道堵板61直线运动，以便开启或关闭尾气分流装置C的出口，旋转限位装置63限制了涡轮块66的位移，从而使管道堵板61的位置可控。
本实施例中优选的是，涡轮块66外侧分别通过堵板支撑臂65连接管道堵板61，堵板支撑臂65的中心轴与涡轮块66的中心轴垂直，堵板支撑臂65与管道堵板所在平面垂直。
如图8所示，旋转限位装置63包括紧定螺钉621，该紧定螺钉621使旋转限位装置63相对于驱动涡轮杆62处于某一固定位置，当需要调节旋转限位装置63时，松开紧定螺钉621，并将旋转限位装置63调节到合适位置再拧紧紧定螺钉621即可。
本实施例中，箱体6的侧板包括管道堵板导轨611，该管道堵板导轨611与管道堵板61啮合，以便管道堵板61在该管道堵板导轨611内滑动，同时起到力矩平衡的作用。
本实施例中，箱体6底板的轴承安装座通过轴承与柴油机排气端直管及法兰5连接。本实施例中，所述箱体检修盖板与箱体6右侧的侧板通过高强度合页2连接。本实施例中，所述箱体检修盖板与箱体6左侧的侧板通过自锁卸扣手柄3连接，以便充分降低维修作业时间，使操作简单易行。
本实施例中，所述检修盖板与四边的箱体6的侧板间装有石棉垫7，以保证整个箱体的密封性。
如图12所示，本实施例中，DPF颗粒捕集装置B包括DPF外壳24，该DPF外壳24一端包括DPF进气直管及法兰25，其与尾气分流装置C的出口Ⅰ连接，该DPF外壳24另一端还包括DPF排气管及法兰21，该DPF排气管及法兰21与DPF外壳24之间装有DPF检修法兰22，该DPF检修法兰22与DPF排气管及法兰21之间装有气体压力传感器Ⅰ，所述排气管上装有气体压力传感器Ⅱ26，当排气背压达到设计阀值时，可将尾气流向切换至消声器端，保证整个作业过程不受影响，DPF外壳内装有滤芯。
本实施例中，所述滤芯采用SiC材料。
本实施例中，DPF外壳外侧装有安装管箍23，以便通过该安装管箍23将DPF颗粒捕集装置安装于作业车顶棚D上。
本实施例中，所述作业车为捣固车。
实施例1.2：可选择式尾气净化装置，同实施例1.1，不同之处在于将尾气分流装置的进气口通过转化法兰连接至轨道稳定车。
实施例1.3：可选择式尾气净化装置，同实施例1.1，不同之处在于将尾气分流装置的进气口通过转化法兰连接至轨道配砟车。
上述实施例提供的可选择式尾气净化装置的工作方式是：作业车作业时，柴油机工作，并不断排出尾气，尾气经过柴油机排气管道进入所述尾气分流装置，当所述尾气分流装置出口Ⅱ处的DPF颗粒捕集装置B内的颗粒物较少，能正常工作时，尾气经尾气分流装置C的另出口Ⅱ进入DPF颗粒捕集装置B的进气口，并经滤芯过滤后经由排气管排出，达到净化尾气的目的如图10所示；当DPF颗粒捕集装置B内捕集的颗粒物逐渐增多，不能继续工作时，如图11所示进入DPF颗粒捕集装置B的尾气不能顺利排出，尾气在DPF颗粒捕集装置B中积累，导致压力升高；当尾气压力大于一定值时，传感器Ⅰ将尾气压力信号回传至司机室操作台，操作人员开启控制按钮，使驱动电机9在执行控制按钮的选择下运行，驱动涡轮杆62旋转，随动涡轮块66在驱动涡轮杆62的作用下，实现直线运动，使涡轮块66带动堵板支撑臂65及管道堵板61直线运动，尾气分流装置C出口Ⅱ处的堵板将该另出口Ⅱ封闭，同时尾气分流装置C与消声器A连接的出口Ⅰ的堵板与该出口Ⅰ分离，使得尾气从该出口Ⅰ进入消声器A，从而实现对气流流向的控制，保证柴油机正常作业；作业完毕后，及时更换或清洗颗粒捕集装置的滤芯，以便尾气可经过颗粒捕集装置处理，达到净化空气的目的。
上述实施例所述可选择式尾气净化装置具有在滤芯为积碳堵塞时进行拆卸更换或者移动式再生保养的特点，避免了单独配置在成本、尾气温度、控制系统的局限性，保养或者更换时更加灵活。在该装置的进气口直管、排气口直管上均设置有气体压力传感器，当排气背压达到设计阀值时，可直接将尾气流向切换至消声器端，保证整个作业过程不受影响。滤芯设置根据柴油机的排气背压可进行调整，至少设置1组，采用SiC材料制作，颗粒捕捉率高达90%以上，能够有效降低柴油机尾气中的碳颗粒、PM的含量，有效消除尾气中黑烟现象。
所述消声器A为该机型原配消声器，在DPF颗粒捕捉装置由于使用时间过长造成内部碳颗粒堵塞时，颗粒捕捉装置之上安装的气压传感器将于驾驶室终端面板及时报警，提示作业人员颗粒捕捉装置排气背压过大，此时，可选择将尾气流向消声器，避免对作业过程的影响。

Claims (10)

1.可选择式尾气净化装置，包括连接在作业车柴油机(E)排气口的尾气分流装置(C)，该尾气分流装置(C)的进口与作业车柴油机(E)的排气口连接，该尾气分流装置(C)还包括至少两个出口，即出口Ⅰ和出口Ⅱ，所述出口Ⅰ连接消声器(A)，所述出口Ⅱ连接至DPF颗粒捕集装置(B)，消声器(A)和DPF颗粒捕集装置(B)装在作业车顶棚(D)上方，尾气分流装置(C)包括箱体(6)，该箱体(6)包括底板，该底板连接侧板，该侧板上方装有检修盖板，箱体左右侧板之间通过旋转轴承安装座(8)及轴承(64)嵌装驱动涡轮杆(62)，其特征在于：该驱动涡轮杆(62)与涡轮块(66)啮合，该涡轮块(66)前后两侧分别连接管道堵板(61)，两块管道堵板(61)为偏心安装。
2.如权利要求1所述的可选择式尾气净化装置，其特征在于：驱动涡轮杆(62)的末端连接驱动电机(9)，该驱动电机(9)通过驱动电机安装法兰(91)连接至驱动涡轮杆(62)，驱动涡轮杆(62)上还依次装有滚动轴承(64)，旋转限位装置(63)及涡轮块(66)，滚动轴承(64)和旋转限位装置(63)关于箱体(6)的中心线对称安装。
3.如权利要求2所述的可选择式尾气净化装置，其特征在于：涡轮块(66)外侧分别通过堵板支撑臂(65)连接管道堵板(61)，堵板支撑臂65)的中心轴与涡轮块(66)的中心轴垂直，堵板支撑臂(65)与管道堵板所在平面垂直。
4.如权利要求3所述的可选择式尾气净化装置，其特征在于：旋转限位装置(63)包括紧定螺钉(621)。
5.如权利要求4所述的可选择式尾气净化装置，其特征在于：箱体(6)的侧板包括管道堵板导轨(611)，该管道堵板导轨(611)与管道堵板(61)啮合。
6.如权利要求5所述的可选择式尾气净化装置，其特征在于：箱体(6)底板的轴承安装座通过轴承与柴油机排气端直管及法兰(5)连接。
7.如权利要求6所述的可选择式尾气净化装置，其特征在于：所述箱体检修盖板与箱体(6)右侧的侧板通过高强度合页(2)连接。
8.如权利要求7所述的可选择式尾气净化装置，其特征在于：所述箱体检修盖板与箱体(6)左侧的侧板通过自锁卸扣手柄(3)连接。
9.如权利要求8所述的可选择式尾气净化装置，其特征在于：所述检修盖板与四边的箱体(6)的侧板间装有石棉垫(7)。
10.如权利要求9所述的可选择式尾气净化装置，其特征在于：DPF颗粒捕集装置(B)包括DPF外壳(24)，该DPF外壳(24)一端包括DPF进气直管及法兰(25)，其与尾气分流装置(C)的出口Ⅰ连接，该DPF外壳(24)另一端还包括DPF排气管及法兰(21)，该DPF排气管及法兰(21)与DPF外壳(24)之间装有DPF检修法兰(22)，该DPF检修法兰(22)与DPF排气管及法兰(21)之间装有气体压力传感器Ⅰ，所述排气管上装有气体压力传感器Ⅱ(26)，DPF外壳内装有滤芯。
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