CN107676151A - 一种柴油机颗粒旋风过滤器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柴油机颗粒旋风过滤器，属于柴油机颗粒过滤领域。该装置包括：管道1，所述管道1的出口端设有紧固件2，所述管道一侧设有进管口8，所述管道远离进管口8的一侧设有出管口9，所述管道内布置有螺旋结构过滤装置6，所述螺旋过滤装置6的流场边缘位置布置有加热丝7，所述螺旋滤装置6的中心轴上布置有微型喷孔5，所述微型喷孔5通过外接管路4连接有水泵3。本装置主要用于柴油尾气颗粒物过滤，结构设计简单，可在不同环境下对结构进行调整。

Description

一种柴油机颗粒旋风过滤器
技术领域
本发明涉及一种柴油机颗粒旋风过滤器，属于柴油机颗粒过滤领域。
背景技术
机动车辆的增多导致其排放的污染物总量不断增加，对大气污染有着重要影响。研究表明，车用发动机的有害排放物是大气污染的主要来源之一：美国大气中82％CO，98％NOX和58％HC来自汽车排出的废气，日本更为严重，99％CO，98％NOX和36％HC来自于汽车尾气。而在中国，一些大城市的大气污染已逐渐由煤烟型转向汽车尾气污染型，或成为具有二者综合的污染特征。有报道指出，与过去相比，近年来机动车排放对大气污染的贡献率显著增加。机动车是一个流动的污染源，它排放的有害物质主要包括有：一氧化碳(CO)、未完全燃烧的碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOX)、碳烟(Soot)和颗粒物(PM)等[2]。长期接触汽车尾气可直接刺激人体呼吸道，使呼吸系统的免疫力下降，导致暴露人群慢性支气管炎、呼吸困难、肺功能下降等一系列症状的发病率升高。更重要的是尾气中的颗粒物对人体可以造成慢性毒性效应，尤其是以柴油为燃料的汽车尾气[3]。
当今全球变暖和环境污染问题日益严重，大气污染越来越受到人们的关注。世界各国和地区纷纷制订出日趋严格的法规降低排放限值，对发动机技术提出了更高的要求。为迎接2008年奥运会，北京于2008年1月1日提前实施欧Ⅳ标准并提供新燃油。可以预见，更加严格的排放法规必将在全国范围内加快实施
柴油机颗粒排放物是一个复杂的、动态的组成。它由碳烟、来源于未燃燃料和润滑油的可溶性有机组分、燃料中的硫燃烧后生成的硫酸盐、机油中的灰分以及添加剂等组成。各成分在微粒中所占的比例会随着发动机的工况特征、技术水平和燃油品质等因素的不同而发生变化[5]。柴油机排放颗粒物产生的主要原因是由于燃料燃烧不均匀或不完全，在高温缺氧条件下氧化、裂解而形成[6]。在发动机运行过程中，外界空气温度、压力、湿度、燃料、工况等都会影响发动机污染物的形成。1.2组分及其危害排气微粒(PM即particulatematter)大致可分为两种组份：一种是可溶于有机溶液的可溶性有机组份(SOF即solubleorganicfraction)，主要来源于未燃烧的燃料、润滑油及其中间产物；另一种是不溶于有机溶液的干组份，主要由游离态的碳和硫酸盐组成。由于硫酸盐含量相对较少，一般称之为碳烟(DS即drysoot)。微粒对环境及人类的危害主要来源于化学成份非常复杂的可溶组份，其中许多多环芳烃具有很强的“三致”作用和生物蓄积性，因此受到广泛关注。1976年美国环保局提出的129种“优先污染物”中，多环芳烃类化合物有16种。空气中细颗粒物(空气动力学当量直径<2.5μm，以PM2.5表示)是对人体健康最有毒害的污染物之一，因为它富集了空气中有毒重金属、酸性氧化物、有机污染物、细菌和病毒，且大部分可进入人体的肺部在肺泡沉积[7]。目前许多学者对大气环境中不同粒径颗粒物的源解析、组分进行了比较深入的研究[8]，并调查显示机动车尾气排放、汽车扬尘是PM2.5的重要来源[9]，因此严格控制柴油机污染物的排放已成当务之急。
柴油机颗粒物过滤技术是指为减少发动机排放的颗粒物造成环境污染而对其进行适当处理的技术，柴油机颗粒物后处理技术作为烟气过滤的一种方法已被广泛应用，其原理是通过沉降、拦截、过滤等手段去除柴油机尾气中颗粒物。目前常用的柴油机颗粒物过滤装置为流壁式过滤结构，通过结构内壁面上的微孔过滤废气中的颗粒物。该结构尽管过滤性能较好，但是制造工艺复杂，同时流壁式结构使得该装置的空间利用率较低，装备于柴油机中产生较大的阻力，对柴油机整机性能影响较大。
针对以上问题，本文提出了一种能够满足过滤性能基础上的降低制造工艺成本、减小管路阻力以及能够简便应用的柴油机颗粒过滤装置。
发明内容
本发明的目的是这样实现的：
一种柴油机颗粒旋风过滤器，包括：管道1、紧固件2、和螺旋过滤装置6，其特征在于，所述管道1为圆柱形管道，一端为进管口8，另一端为出管口9；管道1内部设有螺旋过滤装置6，并在管道1的出管口8内设有紧固件2；所述螺旋过滤装置6截面呈圆形，且直径等于管道1的内径；螺旋过滤装置6以中心线为基准设有螺旋状的内壁；螺旋过滤装置6根据内壁数量分为三种类型，分别把圆截面分成两、三或四等份。
所述螺旋过滤装置6以中心线为基准设有内部管道10；内部管道10上位于相邻两个内壁与内部管道10相交形成的两条螺旋线之间设有微型喷嘴5，微型喷嘴5形成的螺旋线与内壁与内部管道10相交形成的螺旋线形状相同；微型喷嘴5通过外部管道4与水泵3相连；所述螺旋过滤装置6与管道1之间设有加热丝7。
所述加热丝7呈环形，相邻加热丝7之间的距离相等，首尾两加热丝7分别位于螺旋过滤装置的两端。
附图说明
图1为本发明提出的柴油机颗粒旋风过滤器的结构图。
图2为本发明提出的螺旋过滤器的三维示意图。
图3为本发明提出的螺旋过滤器的二维示意图。
图4为本发明提出的螺旋过滤器固定示意图。
图5为本发明提出的柴油机颗粒旋风过滤器的过滤原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细地描述：
所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是焊接连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1-5，根据本发明实施例的柴油机颗粒旋风过滤器，包括：管道1，所述管道1的出口端设有紧固件2，所述管道1一侧设有进管口8，所述管道远离进管口8的一侧设有出管口9，所述管道1内安装有螺旋过滤装置6，所述螺旋过滤装置6根据其不同型号分割管道流场为两、三和四等多个螺旋状部分，同时螺旋过滤装置6壁面有一定粗糙度，所述螺旋过滤装置6内流场边缘布置有加热丝7，所述螺旋过滤器6通过管路出口端内紧固件2固定，所述紧固件2与管路1内部相连，所述螺旋过滤器5轴线上布置有微型喷嘴5，所述微型喷嘴5由外接管路4与水泵3相连。
本发明采用螺旋过滤装置对柴油机颗粒物进行过滤。在螺旋过滤装置6的作用下柴油机废气在螺旋过滤装置的流场内流动为螺旋状流动，由于离心力作用，使得废气中固态颗粒物与气相物质分离。为了加速颗粒物与废气中气相物质的分离，在过滤时，由水泵3通过外接管路4向微型喷嘴5提供水源，微型喷嘴5向螺旋过滤装置6的流场内喷射水雾，加速流场中颗粒物的凝聚和分离。聚合的颗粒物被螺旋过滤装置6的壁面拦截，且颗粒物集中分布于螺旋过滤装置6流场的边缘位置。在本装置需要去除累积的颗粒物时，停止向螺旋过滤装置6的流场内喷注水雾，并启动加热丝7，对流场边缘加热使得过滤的柴油机颗粒物在高温下氧化去除。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种柴油机颗粒旋风过滤器，包括：管道(1)、紧固件(2)、和螺旋过滤装置(6)，其特征在于，所述管道(1)为圆柱形管道，一端为进管口(8)，另一端为出管口(9)；管道(1)内部设有螺旋过滤装置(6)，并在管道(1)的出管口(8)内设有紧固件(2)；所述螺旋过滤装置(6)截面呈圆形，且直径等于管道(1)的内径；螺旋过滤装置(6)以中心线为基准设有螺旋状的内壁；螺旋过滤装置(6)根据内壁数量分为三种类型，分别把圆截面分成两、三或四等份。
2.根据权利要求1所述的一种柴油机颗粒旋风过滤器，其特征在于，所述螺旋过滤装置(6)以中心线为基准设有内部管道(10)；内部管道(10)上位于相邻两个内壁与内部管道(10)相交形成的两条螺旋线之间设有微型喷嘴(5)，微型喷嘴(5)形成的螺旋线与内壁与内部管道(10)相交形成的螺旋线形状相同；微型喷嘴(5)通过外部管道(4)与水泵(3)相连；所述螺旋过滤装置(6)与管道(1)之间设有加热丝(7)。
3.根据权利要求2所述的一种柴油机颗粒旋风过滤器，其特征在于，所述加热丝(7)呈环形，相邻加热丝(7)之间的距离相等，首尾两加热丝(7)分别位于螺旋过滤装置的两端。
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