CN110374722A - 一种柴油机排气消烟及红外抑制装置 - Google Patents

一种柴油机排气消烟及红外抑制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柴油机排气消烟及红外抑制装置，包括主流喷管、空气引射管、混合管、负离子发生装置、扩压管、涡流发生器和整流格栅，主流喷管连接空气引射管的中间主流入口，空气引射管位于其中间主流入口的外侧周向设置有次流入口，涡流发生器、整流格栅和负离子发生装置依次设置于混合管中，负离子发生装置包括负离子发生器绝缘隔热保护壳、负离子发生器、负离子发生器高压电极，负离子发生器位于负离子发生器绝缘隔热保护壳内，负离子发生器高压电极的一端自负离子发生器绝缘隔热保护壳穿出。该装置可以同时实现柴油机排气的降温和消烟，负离子发生器产生的离子风可以促进高低温气体的混合，进一步降低排气温度，提高装置红外抑制性能。

Description

一种柴油机排气消烟及红外抑制装置
技术领域
本发明属于发动机技术领域，特别涉及一种柴油机排气消烟及红外抑制装置。
背景技术
在现代战争中，武器装备的隐身性能在很大程度上决定了武器装备的战场生存能力，进而会决定战争的胜负。对于陆军的主战装备来说，普遍采用柴油机作为主要的动力来源，但是柴油机较高的排气温度使得在武器装备的排气口周围的空气温度明显提高，容易被敌方的红外探测装置发现，不利于装备的红外隐身，同时排气中大量的颗粒物也会使得装备隐身性能下降。
现有的针对排气系统的红外抑制方法多采用水冷法和混合空气法，其中水冷法需要消耗大量的水，对于陆地作战的武器装备来说并不适用，因此混合空气法较为适用，混合空气法多采用波瓣喷管的设计，结构过于复杂，不利于现有装备的改装，而简单的引射降温装置其混合效果不佳，红外抑制性能有限，且不具备消烟的功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柴油机排气消烟及红外抑制装置，该装置能够提高红外抑制效果，同时具备消烟功能，可以进一步提高隐身能力。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案如下：一种柴油机排气消烟及红外抑制装置，包括主流喷管、空气引射管、混合管、负离子发生装置、扩压管、涡流发生器和整流格栅，所述主流喷管一端与柴油机排气口相连，另一端连接空气引射管的中间主流入口，所述空气引射管位于其中间主流入口的外侧周向设置有次流入口，所述混合管前端连接空气引射管的出口、后端连接扩压管的进口，所述涡流发生器、整流格栅和负离子发生装置依次设置于所述混合管中，所述涡流发生器包括多个固定于所述混合管内壁上的与所述混合管轴线垂直设置的涡流发生柱，所述负离子发生装置包括负离子发生器绝缘隔热保护壳、负离子发生器、负离子发生器高压电极，所述负离子发生器绝缘隔热保护壳固定于混合管的内壁上，所述负离子发生器位于所述负离子发生器绝缘隔热保护壳内，所述负离子发生器高压电极的一端连接所述负离子发生器、另一端自负离子发生器绝缘隔热保护壳穿出，扩压管一端连接混合管，另一端与大气相连。
进一步地，所述涡流发生柱为直线柱体或波浪形柱体。
进一步地，所述涡流发生柱数量为3个，3个涡流发生柱位于同一竖直面上。
进一步地，所述整流格栅包括中心实体以及多个连接所述中心实体和混合管内壁的整流臂。
进一步地，所述负离子发生装置的数量与所述整流臂的数量相同且所述负离子发生装置位于两个整流臂之间的位置的轴向下游。
进一步地，所述负离子发生装置和整流臂的数量均为4个，4个整流臂对称分布在中心实体和混合管内壁之间，4个负离子发生装置对称安装于混合管上。
进一步地，所述空气引射管包括与所述次流入口连接的次流通道，所述次流通道与排气流动方向成45°。
进一步地，所述主流喷管为圆形喷管，且喷管截面积随主流运动方向减小。
进一步地，所述扩压管为圆形扩压管，扩压管截面积随气流运动方向增大。
进一步地，所述混合管的直径大于主流喷管的出口直径。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
(1)柴油机排气进入主流喷管后，随着喷管截面积的减小，柴油机尾气实现加速，促进层、湍流转捩以及负压区的形成，用于实现对低温空气的抽吸；
(2)涡流发生器利用气流绕流柱体所产生的尾涡区可以促进高温流体与低温流体的混合，进一步降低柴油机排气的温度，增强红外抑制效果；
(3)整流格栅安装在涡流发生器下游，整流格栅中心为实体，四周为镂空结构，尾气通过整流格栅时，由于中心实体对于尾气的阻挡作用，尾气从四周镂空位置穿过整流格栅，形成贴近装置外壳内壁的环形流，有利于尾气与负离子体充分接触，增强消烟效果；
(4)负离子发生器电离空气产生的离子风使得气流发生垂直于装置轴线方向的运动，促进了靠近混合管管壁的低温流体与混合管中央区域的高温流体的动量、能量交换，使得高温流体的温度进一步降低，提高装置的红外抑制性能；
(5)负离子发生器保护壳安装在负离子发生器外部，仅使负离子发生器的金属高压电极暴露在高温尾气中，能够有效保护负离子发生器不受高温的损坏；
(6)本发明中扩压管，气体流过扩压管时，流通面积逐渐增大，流体静压升高，流速降低，有利于高温气体与低温空气的进一步混合。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
图1是基于离子风混合技术的柴油机排气消烟及红外抑制装置主视图。
图2是涡流发生器的主视图。
图3是整流格栅的主视图。
图中：1.主流喷管，2.空气引射管，3.混合管，4.负离子发生器，5.负离子发生器保护壳，6.扩压管,7.涡流发生器，7-1.涡流发生柱,8.整流格栅,8-1.中心实体,8-2.整流臂,9.负离子发生器高压电极。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图说明如下。
如图1所示，一种柴油机排气消烟及红外抑制装置，包括主流喷管1、空气引射管2、混合管3、负离子发生装置、扩压管6、涡流发生器7和整流格栅8，所述主流喷管1一端与柴油机排气口相连，另一端连接空气引射管2的中间主流入口，所述空气引射管2位于其中间主流入口的外侧周向设置有次流入口，所述混合管3前端连接空气引射管2的出口、后端连接扩压管6的进口，所述涡流发生器7、整流格栅8和负离子发生装置依次设置于所述混合管3中，所述涡流发生器7包括多个固定于所述混合管3内壁上的与所述混合管3轴线垂直设置的涡流发生柱7-1，所述负离子发生装置包括负离子发生器绝缘隔热保护壳5、负离子发生器4、负离子发生器高压电极9，所述负离子发生器绝缘隔热保护壳5固定于混合管3的内壁上，所述负离子发生器4位于所述负离子发生器绝缘隔热保护壳5内，负离子发生器保护壳5安装在负离子发生器4外部，仅使负离子发生器的金属高压电极暴露在高温尾气中，能够有效保护负离子发生器不受高温的损坏，所述负离子发生器绝缘隔热保护壳5由绝缘耐热材料制成，例如硅酸铝纤维纸，所述负离子发生器高压电极9的一端连接所述负离子发生器4、另一端自负离子发生器绝缘隔热保护壳5穿出，所述负离子发生器高压电极9类型为单极放电负离子发生器，其所用电源为12V汽车电源，负离子发生器电离空气产生的离子风使得气流发生垂直于装置轴线方向的运动，促进了靠近混合管3管壁的低温流体与混合管中央区域的高温流体的动量、能量交换，使得高温流体的温度进一步降低，提高装置的红外抑制性能，扩压管6一端连接混合管3，另一端与大气相连。
结合图2，所述涡流发生柱7-1为直线柱体或波浪形柱体，所述涡流发生柱7-1数量为3个，3个涡流发生柱7-1位于同一竖直面上，气流绕流涡流发生柱7-1所产生的尾涡区可以促进高温流体与低温流体的混合，进一步降低柴油机排气的温度，增强红外抑制效果。
结合图3，所述整流格栅8包括中心实体8-1以及多个连接所述中心实体8-1和混合管3内壁的整流臂8-2，所述负离子发生装置的数量与所述整流臂8-2的数量相同且所述负离子发生装置位于两个整流臂8-2之间的位置的轴向下游，整流格栅8安装在涡流发生器7下游，整流格栅中心为实体，四周为镂空结构，尾气通过整流格栅时，由于中心实体对于尾气的阻挡作用，尾气从四周镂空位置穿过整流格栅，形成贴近装置外壳内壁的环形流，有利于尾气与负离子体充分接触，增强消烟效果。
进一步地，所述负离子发生装置和整流臂8-2的数量均为4个，4个整流臂8-2对称分布在中心实体8-1和混合管3内壁之间，4个负离子发生装置对称安装于混合管3上。
进一步地，所述空气引射管2包括与所述次流入口连接的次流通道，所述次流通道与排气流动方向成45°。
进一步地，所述主流喷管1为圆形喷管，且喷管截面积随主流运动方向减小，柴油机排气进入主流喷管1后，随着喷管截面积的减小，柴油机尾气实现加速，促进层、湍流转捩以及负压区的形成，用于实现对低温空气的抽吸。
进一步地，所述扩压管6为圆形扩压管，扩压管截面积随气流运动方向增大，气体流过扩压管6时，流通面积逐渐增大，流体静压升高，流速降低，有利于高温气体与低温空气的进一步混合。
进一步地，所述混合管3的直径大于主流喷管1的出口直径，当气体有减缩喷管喷出时，较大的混合管直径可以有效降低压力损失，同时利于空气的抽吸。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柴油机排气消烟及红外抑制装置，其特征在于，包括主流喷管(1)、空气引射管(2)、混合管(3)、负离子发生装置、扩压管(6)、涡流发生器(7)和整流格栅(8)，所述主流喷管(1)一端与柴油机排气口相连，另一端连接空气引射管(2)的中间主流入口，所述空气引射管(2)位于其中间主流入口的外侧周向设置有次流入口，所述混合管(3)前端连接空气引射管(2)的出口、后端连接扩压管(6)的进口，所述涡流发生器(7)、整流格栅(8)和负离子发生装置依次设置于所述混合管(3)中，所述涡流发生器(7)包括多个固定于所述混合管(3)内壁上的与所述混合管(3)轴线垂直设置的涡流发生柱(7-1)，所述负离子发生装置包括负离子发生器绝缘隔热保护壳(5)、负离子发生器(4)、负离子发生器高压电极(9)，所述负离子发生器绝缘隔热保护壳(5)固定于混合管(3)的内壁上，所述负离子发生器(4)位于所述负离子发生器绝缘隔热保护壳(5)内，所述负离子发生器高压电极(9)的一端连接所述负离子发生器(4)、另一端自负离子发生器绝缘隔热保护壳(5)穿出，扩压管(6)一端连接混合管(3)，另一端与大气相连。
2.根据权利要求1所述的柴油机排气消烟及红外抑制装置，其特征在于，所述涡流发生柱(7-1)为直线柱体或波浪形柱体。
3.根据权利要求2所述的柴油机排气消烟及红外抑制装置，其特征在于，所述涡流发生柱(7-1)数量为3个，3个涡流发生柱(7-1)位于同一竖直面上。
4.根据权利要求3所述的柴油机排气消烟及红外抑制装置，其特征在于，所述整流格栅(8)包括中心实体(8-1)以及多个连接所述中心实体(8-1)和混合管(3)内壁的整流臂(8-2)。
5.根据权利要求4所述的柴油机排气消烟及红外抑制装置，其特征在于，所述负离子发生装置的数量与所述整流臂(8-2)的数量相同且所述负离子发生装置位于两个整流臂(8-2)之间的位置的轴向下游。
6.根据权利要求5所述的柴油机排气消烟及红外抑制装置，其特征在于，所述负离子发生装置和整流臂(8-2)的数量均为4个，4个整流臂(8-2)对称分布在中心实体(8-1)和混合管(3)内壁之间，4个负离子发生装置对称安装于混合管(3)上。
7.根据权利要求1-6任一项所述的柴油机排气消烟及红外抑制装置，其特征在于，所述空气引射管(2)包括与所述次流入口连接的次流通道，所述次流通道与排气流动方向成45°。
8.根据权利要求1-6任一项所述的柴油机排气消烟及红外抑制装置，其特征在于，所述主流喷管(1)为圆形喷管，且喷管截面积随主流运动方向减小。
9.根据权利要求1-6任一项所述的柴油机排气消烟及红外抑制装置，其特征在于，所述扩压管(6)为圆形扩压管，扩压管截面积随气流运动方向增大。
10.根据权利要求8所述的柴油机排气消烟及红外抑制装置，其特征在于，所述混合管(3)的直径大于主流喷管(1)的出口直径。
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