CN110630357A - 一种防爆柴油机用尾气冷却净化水箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防爆柴油机用尾气冷却净化水箱，包括：箱体；高位补水箱，其设置于所述箱体的上方，用于向所述箱体内补水；尾气冷却净化水管，其设置于所述冷却净化腔内，尾气从所述尾气冷却净化水管的上方进入并在其内部与液体水相遇然后从其下方排出；所述尾气冷却净化水管下方的所述底板上设置有排污口；浮球阀和液位计，其均设置于所述补水腔内，用于自动调节所述箱体内的水位；阻火器，其设置于所述箱体的上表面且位于所述排气腔上方，用于隔绝火焰或燃烧生产物；排气管，其设置于所述阻火器上方用于排出尾气。上述防爆柴油机用尾气冷却净化水箱，其尾气净化效果好且满足防爆柴油机在复杂路况的使用要求。

Description

一种防爆柴油机用尾气冷却净化水箱

技术领域

本发明涉及防爆柴油机零部件技术领域，尤其涉及一种防爆柴油机用尾气冷却净化水箱。

背景技术

煤矿用防爆柴油机是在含有甲烷或可燃性粉尘的地下矿区巷道内使用的柴油机，其具有防爆性能，其在爆炸性环境中工作不会点燃环境气体和粉尘，且排放气体指标符合特殊环境规定的要求，通常用做煤矿井下各种固定或移动设备的防爆动力装置。

尾气冷却净化水箱是防爆柴油机排气系统中的核心装置，其工作原理是用水做介质来实现消焰、降温及降低烟尘的作用，其水位通过浮球阀自动控制。

目前常见的尾气冷却净化水箱仅能够满足地上平巷道试验要求，而不能满足煤矿井下复杂路况、长时间连续使用要求，从而大幅度降低防爆柴油机动力性能，增加防爆柴油机油耗，而且因尾气净化效果不佳而污染巷道内空气质量。

因此，如何在相关技术条件下，使尾气冷却净化水箱净化效果好且满足防爆柴油机在煤矿井下坡度大、弯道多、波折起伏且路程远等复杂路况的设计要求是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种防爆柴油机用尾气冷却净化水箱，其尾气净化效果好且满足防爆柴油机在复杂路况的使用要求。

为实现上述目的，本发明提供了一种防爆柴油机用尾气冷却净化水箱，包括：

箱体，其包括顶板、底板和外侧板，其内还设置左隔板及右隔板，用于将所述箱体内的内部腔体自左向右分成补水腔、冷却净化腔及排气腔，三者之间水位相连通，且所述左隔板上设置有补水管安装通道，所述右隔板上设置有尾气排放通道；

高位补水箱，其设置于所述箱体的上方，用于向所述箱体内补水；

尾气冷却净化水管，其设置于所述冷却净化腔内，且固定于所述顶板与所述底板之间，所述尾气冷却净化水管上设置有用于向其内部补水的补水孔；尾气从所述尾气冷却净化水管的上方进入并在其内部与液体水相遇然后从其下方排出；所述尾气冷却净化水管下方的所述底板上设置有排污口；

浮球阀和液位计，其均设置于所述补水腔内，用于自动调节所述箱体内的水位；

阻火器，其设置于所述箱体的上表面且位于所述排气腔上方，用于隔绝火焰或燃烧生产物；

排气管，其设置于所述阻火器上方用于排出尾气。

优选地，所述浮球阀包括：

阀体；

阀芯，其设置于所述阀体内且两者同轴设置，所述阀芯顶部设置有与其止口配合的橡胶堵头，且所述阀芯与所述橡胶堵头之间通过螺钉固定，所述阀芯的下方轴肩与所述阀体的下端面之间套设有压缩弹簧；

浮球，其通过浮球杆分别与所述阀芯和所述阀体的下端铰接。

优选地，所述浮球杆上段设置有多个转轴安装孔，所述阀芯、所述阀体与所述浮球杆销轴连接且连接位置可平移。

优选地，所述浮球及所述浮球杆下段的外表面均套设有热缩套防腐层。

优选地，所述尾气冷却净化水管包括：

混合管，其上端与所述顶板固定相接，其内设有喷嘴，所述尾气从所述喷嘴进入所述混合管，所述补水孔设置于所述混合管上；

放大管，其上端与所述混合管相连接，其下端与设置在其外侧的水洗套管相连接，所述水洗套管的底端与所述底板相接，所述水洗套管的下方设置有通孔；所述放大管的下端周向设置有若干第一过滤孔；

气流导向盘，其设置于所述放大管下方内侧与所述底板上方，其下端与所述水洗套管相连接，所述气流导向盘的下端周向设置有若干第二过滤孔。

优选地，所述混合管外侧还设置有水帽，所述水帽的顶部为倒锥形；所述水帽内沿所述混合管外侧周向设置有接水盘，所述水帽截留的液体水流入所述接水盘中，所述混合管下端周向设置有若干进水孔，所述接水盘中的水通过所述进水孔被吸入所述混合管中。

优选地，所述放大管包括两段锥形管，上方锥形管的锥度小于下方锥形管。

优选地，所述放大管中段外侧还设置有筛板，所述筛板上设置有若干第三过滤孔，所述筛板的外侧与所述水洗套管内表面相连接。

上述防爆柴油机用尾气冷却净化水箱，其尾气净化效果好且满足防爆柴油机在复杂路况的使用要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的防爆柴油机用尾气冷却净化水箱的立体结构图；

图2为图1中尾气冷却净化水箱的正面剖视图；

图3为图1中冷却净化水腔的剖视图；

图4为图1中补水腔的剖视图；

图5为图1中浮球阀的立体结构剖面图。

图1至图5中的附图标记如下：

1为箱体，2为阻火器，3为排气管，4为浮球阀安装板，5为浮球阀，51为阀体，52为螺钉，53为橡胶堵头，54为O型圈，55为阀芯，56为压缩弹簧，57为转轴，58为开口销，59为浮球杆，510为松紧螺母，511为浮球，512为热缩套防腐层，6为液位计，7为螺母，8为螺柱，9为弹簧，10为补水接头，11为螺钉，12为垫圈，13为密封圈，14为螺塞，20为补水管，30为浮球阀安装法兰，40为阻火器安装座，50为排污口，60为软管，61为喉箍，70为手阀，80为高位补水箱，100为冷却净化水管，101为波纹管法兰，102为混合管，103为喷嘴，104为接水盘，105为水帽，106为左隔板，107为水洗套管，108为喉管，109为放大管，110为筛板，111为气流导向盘，112为底板，113为右隔板，114为顶板，115为侧板，116为箱座，117为液位计安装法兰，Ⅰ为液相区，Ⅱ为汽液共存区，Ⅲ为气相区，A为补水腔，B为冷却净化腔，C为排气腔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明核心是提供一种防爆柴油机用尾气冷却净化水箱，其尾气净化效果好且满足防爆柴油机在复杂路况的使用要求。

请参考图1-5，图1为本发明所提供的防爆柴油机用尾气冷却净化水箱的立体结构图；图2为图1中尾气冷却净化水箱的正面剖视图；图3为图1中冷却净化水腔的剖视图；图4为图1中补水腔的剖视图；图5为图1中浮球阀的立体结构剖面图。

本发明所提供的防爆柴油机用尾气冷却净化水箱主要包括箱体1、高位补水箱80、尾气冷却净化水管100、浮球阀5、液位计6、阻火器2和排气管3。

其中箱体1包括顶板114、底板112以及密封的外侧板，箱体1内设置左隔板106及右隔板113将所述冷却净化水箱内部腔体自左向右而分成补水腔A、冷却净化腔B及排气腔C，两者之间水位相通，具体可在左隔板106和右隔板113下端均设置有用于将所述冷却净化水箱内各腔体水位连通的通道，且左隔板106上端设置有补水管安装通道，所述净化水箱右隔板中上部设置有尾气排放通道。

所述补水腔、所述冷却净化腔及所述排气腔，三者相互连通、但不相互干扰，所述冷却净化腔用于安装所述冷却净化水管，实现尾气的消焰、降温、减少颗粒物排放及污水定期排放功能；所述排气腔则用于缓冲、稳定气流，减少气流震荡，使流经所述阻火器截面时的气流近似均匀流动。

上述箱体1内还可以若干侧板115，将尾气冷却净化水管100进一步固定设置于左隔板106、右隔板113和若干侧板115之间，从而满足防爆柴油机在复杂路况的使用要求。箱体1底部还可以设置方便固定的箱座116。

上述高位补水箱80，其设置于箱体1的上方，用于向箱体1内补水，以平衡尾气排放过程中冷却净化水箱内的汽化消耗用水。通常高位补水箱80设置于所述补水腔的上方，其通过设置在其下方的手阀70和软管60与所述补水腔相连通。

尾气冷却净化水管100设置于所述冷却净化腔内，且固定于顶板114与底板112之间，其上设置有用于向其内部补水的补水孔；尾气从尾气冷却净化水管100的上方进入并在其内部与液体水相遇然后从其下方排出；尾气冷却净化水管100下方的底板112上设置有排污口50，其可通过螺塞14进行关闭，用于排出被过滤的尾气中的燃烧不充分的微小颗。尾气冷却净化水管100实现尾气的消焰、降温、减少颗粒物排放及污水定期排放功能。

浮球阀5和液位计6均设置于所述补水腔内，用于自动调节所述箱体内的水位；浮球阀5调节控制箱体1内水位，液位计6可将水位实时转变成电信号传递至防爆柴油机自动保护装置。

具体的，浮球阀5安装于浮球阀安装板4之上，并通过螺钉11、垫圈12及密封垫13紧固于浮球阀安装法兰30之上，浮球阀安装法兰30与箱体1的顶板114固定相接。浮球阀5的进口与螺纹密封安装于浮球阀安装板4之上的补水接头10相通，补水接头10一端设计成宝塔接头，通过软管60与位于高位补水箱80下方的手阀70下端宝塔接头相连，浮球阀5的出口通过第二个补水接头与第二段软管与补水管20相连，补水管20与尾气冷却净化水管100上的补水孔相连通。软管60可利用喉箍61进行紧固密封。

液位计6也可通过螺钉11、垫圈12及密封垫13安装于液位计安装法兰117之上，液位计安装法兰117与箱体1的顶板114固定相接。

阻火器2设置于箱体1的上表面且位于所述排气腔上方，具体可通过阻火器安装法兰40与顶板114焊接于一体，阻火器安装法兰40的上表面与阻火器2的下表面为配合在一起的隔爆结合面，用以隔绝火焰或燃烧生成物，尾气通过阻火器2从箱体1内部传到外部。阻火器2与阻火器安装法兰40之间可通过螺母7、螺柱8和弹簧9进行安装。

排气管2设置于阻火器2上方将通过阻火器2的可燃性气体、空气和水蒸气混合物排放至冷却净化水箱外。通常可在有限的空间内尽可能增大阻火器2的过流截面面积，进而减少尾气通过阻力，改善冷却净化水箱对防爆柴油机功率的影响，提高防爆柴油机工作效率。

上述防爆柴油机用尾气冷却净化水箱，其尾气净化效果好且满足防爆柴油机在复杂路况的使用要求。

在一种具体实施方式中，本发明提供的浮球阀5，包括阀体51和阀芯55，阀芯55设置于阀体51内部且两者同轴设置。

阀芯55的顶部设置有与其止口配合的橡胶堵头53，且两者之间通过螺钉52固定，其中，橡胶堵头53可以实现浮球阀关闭时阀芯55与阀体51之间的可靠密封，螺钉52可以实现橡胶堵头53与阀芯55之间的轴向紧固，使得两者之间更为可靠的连接。

阀芯55的下方轴肩与阀体51的下端面之间套设有压缩弹簧56，阀芯55与阀体51之间相对运动时压缩弹簧56可以起到缓冲的作用。

另外，阀体51与阀芯55之间还可以设置O型圈54，用于对两者的径向间隙进行密封。

上述浮球阀5还包括浮球511，其通过浮球杆59分别与阀芯55和阀体51的下端铰接。浮球杆59通常呈倒L形，浮球511设置于浮球杆59的下端，两者之间可采用螺纹相接，以方便浮球的更换，另外还可以在两者的连接处外设松紧螺母510，进一步对两者进行紧固。

上述浮球阀，所述浮球、所述浮球杆与所述阀芯和所述阀体整体形成一个省力杠杆，所述浮球可对所述阀芯提供向上的压力且通过压缩所述压缩弹簧促使所述阀芯与所述阀体的关闭。也即所述浮球随水位的上下浮动从而推动所述阀芯与所述阀体之间产生相对运动，进而实现浮球阀内部通道的自动开启与关闭功能。

作为一种改进，浮球杆59的上段设置有多个转轴安装孔，多个转轴安装孔可以水平设置，阀芯55和阀体51均通过上述转轴安装孔实现与浮球杆59的连接，具体可以为销轴连接，比如转轴57和开口销58。而且，阀芯55和阀体51与浮球杆59的连接位置可左右平移，这样的话，浮球511的中心轴线与阀芯55的中心轴线的横向间距改变，进而可实现不同水位下浮球阀的开启和关闭。

作为一种改进，可在浮球511及浮球杆59的下段的外表面均套设热缩套防腐层512，这样的话可以提升普通不锈钢材质的浮球阀的防腐性能，进而延长浮球11的使用寿命。另外，浮球511及浮球杆59的下段的外表面也可以通过喷涂、套装、挂胶其他非金属材料来提高浮球阀的防腐性能。

通常浮球511为圆球形或椭圆球形，其实也可以将浮球优化成长柱状，比如圆柱或长方体等外表面相对规则的形状，从而减小浮球的径向尺寸，便于浮球表面进行防腐处理。

在一种具体实施方式中，本发明提供的防爆柴油机用尾气冷却净化水管100包括混合管102、放大管109、气流导向盘111以及设置于放大管109外侧的水洗套管107。水洗套管107与混合管102、放大管109、气流导向盘111通常均为为同轴设置。所述冷却净化水管通过优化内部通道结构，对尾气进行充分洗涤，达到消焰与降温目的，并改善防爆柴油机尾气颗粒物排放，从而满足煤矿井下坡度大、弯道多、波折起伏且路程远等复杂路况中的使用要求。

混合管102的上端与顶板114固定相接，具体可通过波纹管法兰101来实现。混合管102内设有喷嘴103，喷嘴103通常安装于混合管102的上端止口之内，所述尾气从喷嘴103进入混合管102。混合管102上设置有用于向其内部提供液态水的补水孔，所述补水孔与外部补水管路相连通，所述液态水沿混合管102的内侧壁和喷嘴103外侧壁之间的通道进入混合管102内部，因此在混合管102的内侧下方，尾气与液态水相遇，从而实现液态水对尾气进行喷淋降温的目的。

放大管109上端与混合管102相连接，当然，两者之间还可通过喉管108相连。放大管109的下端与设置在其外侧的水洗套管107相连接，水洗套管107的底端与底板112固定相接，水洗套管107的下方还可以设置有通孔方便各腔体内水位相连通；放大管109的下端周向设置有若干第一过滤孔。

被降温后的尾气可经过第一过滤孔过滤后沿水洗套筒107的内侧壁和放大管109的外侧壁之间的通道向上排出。

为保证过滤效果，放大管109的下方内侧与底板112上方还设置有气流导向盘111，其下端与水洗套管107相连接，同时气流导向盘111的下端周向设置有若干第二过滤孔。

放大管109与气流导向盘111相配合，不仅引导和改变了下行的气流方向，同时将气流分割为小的气泡，分别从放大管109及气流导向盘111的轴向两侧向上排出。被降温后的尾气可一部分经过第一过滤孔过滤后排出，一部分经第二过滤孔过滤后向上排出。被过滤下的尾气中的燃烧不充分的微小颗粒从气流导向盘111的下方排污口50排出。

所述第一过滤孔和第二过滤孔的孔径可以设置为相同，也可以设置为不同，比如各自都设置成自上而下依次变大，另外滤孔的截面也可以为圆形或者椭圆形、矩形及其他形状。上述尾气冷却净化水管的整体截面也可为圆形或者椭圆形、矩形等其他形状。

上述设置不仅对尾气进行充分的洗涤，同时截留了尾气中燃烧不充分的微小颗粒，进而达到尾气净化和消焰的目的；因此上述防爆柴油机用尾气冷却净化水管对尾气的冷却及净化效果较好。

上述尾气冷却净化水管100在工作时，自上而下可以分为三个区域，分别为气相区Ⅲ、汽液共存区Ⅱ和液相区Ⅰ。

作为一种改进，混合管102外侧还设置有水帽105，水帽105的顶部可以设置为倒锥形，这样的话，倒锥形的顶部可以更方便改变气流方向，进而截留气流中飞溅的液态水，防止其进入气相区Ⅲ。

进一步地，可在水帽105内部沿混合管102外侧周向设置接水盘104，接水盘104的位置大体与喷嘴103下端位置相齐，水帽105截留的液体水可以流入接水盘104中。同时在混合管102下端周向设置若干进水孔，基于伯努利定律和文丘里效应，流动的气流在通过缩小的过流断面时其流速增大、压力减小，并在气流出口附近产生低压区，具有一定的吸附作用，因此接水盘104内的水可以经上述进水孔被吸入混合管102内的气流中，该水流与上述补水孔内流入的液体水一起可实现对尾气进行喷淋降温的目的。

作为一种改进，放大管109包括两段锥形管，上方锥形管的锥度小于下方锥形管。上段锥度较小的锥管可以引导气流由气相区逐渐进入液相区，减少气流震荡，使流经改椎管出口截面时的气流近似均匀流动；下段锥度较大的锥管与气流导向盘111共同作用，引导并改变气流方向，同时将气流在通过放大管109下段的第一过滤孔时被分割成许多个气泡，对尾气进行充分洗涤，达到消焰与降温目的，同时截留排气中的燃烧不充分的微小颗粒，改善防爆柴油机尾气排放对环境的影响。

放大管109也可根据流体特性，将两段结构不同锥度锥管调整为两个以上段锥管结构。

进一步地，还可在放大管109中段外侧设置筛板110，筛板110上设置有若干第三过滤孔，筛板110的外侧与水洗套管107内表面相连接。第三过滤孔可以对尾气进行再次过滤。筛板110可以有多层，比如有三层，各筛板110上第三过滤孔的孔径可以设置为自下而上依次缩小。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的防爆柴油机用尾气冷却净化水箱进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种防爆柴油机用尾气冷却净化水箱，其特征在于，包括：

箱体，其包括顶板、底板和外侧板，其内还设置左隔板及右隔板，用于将所述箱体内的内部腔体自左向右分成补水腔、冷却净化腔及排气腔，三者之间水位相连通，且所述左隔板上设置有补水管安装通道，所述右隔板上设置有尾气排放通道；

高位补水箱，其设置于所述箱体的上方，用于向所述箱体内补水；

尾气冷却净化水管，其设置于所述冷却净化腔内，且固定于所述顶板与所述底板之间，所述尾气冷却净化水管上设置有用于向其内部补水的补水孔；尾气从所述尾气冷却净化水管的上方进入并在其内部与液体水相遇然后从其下方排出；所述尾气冷却净化水管下方的所述底板上设置有排污口；

浮球阀和液位计，其均设置于所述补水腔内，用于自动调节所述箱体内的水位；

阻火器，其设置于所述箱体的上表面且位于所述排气腔上方，用于隔绝火焰或燃烧生产物；

排气管，其设置于所述阻火器上方用于排出尾气。

2.如权1所述的防爆柴油机用尾气冷却净化水箱，其特征在于，

所述浮球阀包括：

阀体；

阀芯，其设置于所述阀体内且两者同轴设置，所述阀芯顶部设置有与其止口配合的橡胶堵头，且所述阀芯与所述橡胶堵头之间通过螺钉固定，所述阀芯的下方轴肩与所述阀体的下端面之间套设有压缩弹簧；

浮球，其通过浮球杆分别与所述阀芯和所述阀体的下端铰接。

3.如权2所述的防爆柴油机用尾气冷却净化水箱，其特征在于，

所述浮球杆上段设置有多个转轴安装孔，所述阀芯、所述阀体与所述浮球杆销轴连接且连接位置可平移。

4.如权4所述的防爆柴油机用尾气冷却净化水箱，其特征在于，

所述浮球及所述浮球杆下段的外表面均套设有热缩套防腐层。

5.如权1-4任一项所述的防爆柴油机用尾气冷却净化水箱，其特征在于，

所述尾气冷却净化水管包括：

混合管，其上端与所述顶板固定相接，其内设有喷嘴，所述尾气从所述喷嘴进入所述混合管，所述补水孔设置于所述混合管上；

放大管，其上端与所述混合管相连接，其下端与设置在其外侧的水洗套管相连接，所述水洗套管的底端与所述底板相接，所述水洗套管的下方设置有通孔；所述放大管的下端周向设置有若干第一过滤孔；

气流导向盘，其设置于所述放大管下方内侧与所述底板上方，其下端与所述水洗套管相连接，所述气流导向盘的下端周向设置有若干第二过滤孔。

6.如权5所述的防爆柴油机用尾气冷却净化水箱，其特征在于，

所述混合管外侧还设置有水帽，所述水帽的顶部为倒锥形；所述水帽内沿所述混合管外侧周向设置有接水盘，所述水帽截留的液体水流入所述接水盘中，所述混合管下端周向设置有若干进水孔，所述接水盘中的水通过所述进水孔被吸入所述混合管中。

7.如权6所述的防爆柴油机用尾气冷却净化水箱，其特征在于，

所述放大管包括两段锥形管，上方锥形管的锥度小于下方锥形管。

8.如权7所述的防爆柴油机用尾气冷却净化水箱，其特征在于，

所述放大管中段外侧还设置有筛板，所述筛板上设置有若干第三过滤孔，所述筛板的外侧与所述水洗套管内表面相连接。

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