CN112774242A - 一种自动开合排水机构及用于过滤水蒸气的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动开合排水机构及用于过滤水蒸气的装置。属于冷却技术领域，用于发动机尾气测试过程中的水蒸气的冷凝，通过冷却尾气完成对气体中水蒸气滤除的功能，其中自动开合排水机构包括蓄水室、气体导管和浮体，蓄水室顶面设有连通水源的进水通道，进水通道内套设有气体导管，禁水通道与气体导管之间具有间隙，气体导管的底端延伸至蓄水室内，蓄水室的底端设有排水孔，浮体具有管状部，管状部穿过排水孔，管状部设有进水孔和出水孔，当浮体上浮时蓄水室内的水经过管状部流出，当蓄水室内无水时管状部封闭排水孔。

Description

一种自动开合排水机构及用于过滤水蒸气的装置

技术领域

本发明属于冷却技术领域，具体涉及一种自动开合排水机构及用于过滤水蒸气的装置。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

发明人发现，在发动机排放测试中，尾气中的水蒸气将会对气体成分测量造成不良结果，因此适当的冷却尾气以便排出其中的水分可以提高尾气测试的精度。由于测试中需要的尾气量比较小，无法使用大型设备进行尾气过滤。

发明内容

针对现有技术存在的不足，需要排除尾气中的水蒸气成分，以避免水蒸气堵塞尾气测试设备的过滤系统，本发明的目的是提供一种自动开合排水机构及用于过滤水蒸气的装置，用于发动机尾气测试过程中的水蒸气的冷凝，通过冷却尾气完成对气体中水蒸气滤除的功能。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的技术方案提供了一种自动开合排水机构，包括蓄水室、气体导管和浮体，蓄水室顶面设有连通水源的进水通道，进水通道内套设有气体导管，禁水通道与气体导管之间具有间隙，气体导管的底端延伸至蓄水室内，蓄水室的底端设有排水孔，浮体具有管状部，管状部穿过排水孔，管状部设有进水孔和出水孔，当浮体上浮时蓄水室内的水经过管状部流出，当蓄水室内无水时管状部封闭排水孔。

第二方面，本发明的技术方案还提供了一种用于过滤水蒸气的装置，包括如第一方面所述的自动开合排水机构。

作为进一步的技术方案，用于过滤水蒸气的装置还包括冷却室和冷却管，冷却管的两端连通气体通路，冷却管穿过冷却室以降低管内温度，冷却管至少具有一处向冷却室底端面折弯的折弯部，冷却管的折弯部连通排水机构的顶端，冷却室底端面设有排水口，所述的自动开合排水机构的底端连通排水口；所述的自动开合排水机构在有水时能够自动开启，所述的自动开合排水机构在无水时能够自动闭合。

本发明的工作原理为：

冷却物质由冷却入口进入冷却室的冷却腔，冷却物质与U型管内的被冷却气体产生热交换，热交换后的冷却物质由冷却出口流出；

需要冷却的气体，由原来的气体通道流入U型管中，然后再流入原来的气体通道；

开关阀门控制由气体通道流入U型管中被冷却气体的流量；当开关阀门打开时，尾气直接通过气体通道流通，尾气不进行强制冷却；当开关阀门关闭时，气体通过U型管进行冷却。冷凝水通过排水机构的下排水口排出；

被冷却气体中的水蒸气在冷凝的作用下形成冷凝水，冷凝水在重力的作用下流入蓄水室中；

当蓄水室内的水分达到一定体积后，浮体在浮力舱产生的浮力作用下上浮，浮体浮起使得管状部的第一孔组从排水孔脱离，从而冷凝水可以由第一孔组进入，冷凝水通过排水通道由第二孔组流出；

随着冷凝水液面的下降，浮体下沉封闭上排水口，完成排水后，排水机构重新形成密闭空间，完成排水过程。

上述本发明的技术方案的有益效果如下：

1)本发明提供的用于过滤水蒸气的装置，通过冷却管与冷却室的配合，冷却尾气中的水蒸气，将水蒸气的液压为液体并通过排水机构排出，能够充分过滤的气体中的水蒸气。

2)本发明提供的排水装置，通过带有管状部的浮体与排水孔的配合，实现在有水时能够自动开启，在无水时能够自动闭合，避免出现冷凝水无法排出大量积压以及气体斜体泄露的情况。

3)本发明提供的排水装置，管状部的最顶端的进水孔与管状部顶面之间的距离大于蓄水室的底部壳体的厚度，以便于当蓄水室无水时管状部仍有完整的管段与蓄水室插接，以封闭蓄水室。

4)本发明提供的排水装置和用于过滤水蒸气的装置，导气管的顶端高于蓄水室的顶端面，避免冷凝水堵塞气体通道；导气管的底端进入蓄水腔，起到平衡冷却管和蓄水腔压力的作用，便于冷凝水由U型管和蓄水室的连接处流向蓄水室。

5)本发明中，排水孔周缘的蓄水室还设有筒状凸起部，以便于流出的水汇流。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的排水机构的整体示意图，

图2是本发明根据一个或多个实施方式的排水机构的剖视示意图，

图3是本发明根据一个或多个实施方式的浮体的剖视示意图，

图4是本发明根据一个或多个实施方式的过滤水蒸气的装置的整体示意图，

图5是本发明根据一个或多个实施方式的冷却室整体示意图，

图6是本发明根据一个或多个实施方式的气体导管立视示意图，

图7是本发明根据一个或多个实施方式的气体导管正视示意图。

图中：1、冷却物质进口，2、冷却物质出口，3、冷却室，4、第一气体通道，5、通道开关阀门，6、U型管，7、排水机构，8、第二孔组，9、蓄水室，10、蓄水室端盖，11、气体导管，12、浮体，13、第一孔组，14、冷却管翅，15、导气管，16、弹性支架、17、进气通道与导气管之间的空间，18、导气管内的圆柱形腔体，19、冷却腔，20、管状部，21、浮力舱，22、第二气体通道。

为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分：本发明中的术语“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，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者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的具体含义。

正如背景技术所介绍的，针对现有技术存在的不足，需要排除尾气中的水蒸气成分，以避免水蒸气堵塞尾气测试设备的过滤系统，本发明的目的是提供一种自动开合排水机构及用于过滤水蒸气的装置，用于发动机尾气测试过程中的水蒸气的冷凝，通过冷却尾气完成对气体中水蒸气滤除的功能。

实施例1

本发明的一种典型实施方式中，本实施例公开了一种自动开合排水机构7，包括蓄水室9、气体导管11和浮体12，蓄水室9顶面设有连通水源的进水通道，进水通道内套设有气体导管11，且进水通道与气体导管11之间具有间隙，气体导管11的底端延伸至蓄水室9内，蓄水室9的底端设有排水孔，浮体12具有管状部20，管状部20穿过排水孔，管状部20设有进水孔的排水孔，当浮体12上浮时蓄水室9内的水经过管状部20流出，当蓄水室9内无水时管状部20封闭排水孔。

蓄水室9为中空的壳体结构，管状部20的最顶端的进水孔与管状部20顶面之间的距离大于蓄水室9的底部壳体的厚度。蓄水室9中空形成蓄水腔。蓄水室9的底面为开口面，蓄水室9还包括蓄水室端盖10，蓄水室9底面连接蓄水室端盖10，因此蓄水室9的底部壳体的厚度即蓄水室端盖10的厚度。本实施例中的壳体结构仅用于描述蓄水室9的整体构造，蓄水室9的整体构造也可以用箱体、盒体描述。

排水孔周缘的蓄水室9还设有筒状凸起部，也即蓄水室端盖10的设有筒状突起部，以便于流出的冷凝水汇流。

上述的浮体12包括浮力舱21，浮力舱21的底端连接管状部20，浮力舱21是一个密闭的空间，当浮体12浮起时，浮力舱21位于浮体12的顶端以产生浮力；管状部20由上到下设有两个孔组，本实施例中将其分别命名为第一孔组13和第二孔组8，第一孔组13包括第一开孔和第二开孔，第一开孔和第二开孔的几何中心连线垂直于管状部20的中轴线，第二孔组8包括第三开孔和第四开孔，第三开孔和第四开孔的集合中心连线的垂直于管状部20的中轴线。可以理解的是，浮体12在位于蓄水室9内，当蓄水室9蓄水后，浮体12上浮，浮体12的管状部20作为排水通道，蓄水室9未蓄水时，浮体12的浮力舱21阻塞排水孔。

气体导管11包括导气管15和弹性支架16，弹性支架16连接于气管和蓄水室9之间以使得进水通道内能够套设导气管15，导气管15的顶端高于蓄水室9的顶端面，导气管15的底端进入蓄水腔，起到平衡蓄水腔和另一连通腔体之间压力的作用，便于冷凝水由另一连通腔体和蓄水室9的连接处流向蓄水室9；弹性支架16由多个杆状件构成，因此导气管15和U型管6道通道之间存在可以使冷凝水流下的空间。

上述的浮体12包括浮力舱21以及一端连接浮力舱21的管状部20，更为具体的，当水面高度的小于第一孔组13至第二孔组8之间的间距时，第一孔组13进水，第二孔组8排水。为了维持水面高度的小于第一孔组13至第二孔组8之间的间距，浮体12的整体长度大于气体导管11底端至蓄水室9内部底端面之间的距离，且第一孔组13至第二孔组8之间的距离大于气体导管11底端至蓄水室9内部底端面之间的距离，因此即使浮体12的浮力舱21受限于气体导管11不能继续上浮时，浮体12的管状部20依然能够与排水孔和筒状凸起部套接，以防止浮体12脱离既定运行轨道。

更为具体的，第一孔组13的顶部切面与第一管状部20的顶面之间的管段起到封闭作用，因此第一孔组13的顶部切面与第一管状部20的顶面之间的距离至少应大于储水式的壳体厚度。将第一孔组13的顶部切面与第一管状部20的顶面之间的管段命名为第一管段，则第一管段和排水孔之间的间隙充满由于毛细作用而聚集的冷凝水，的以完全封闭排水孔。

实施例2

本发明的一种典型实施方式中，本实施例公开了本发明为一种用于过滤水蒸气的装置，用于排除尾气中的水蒸气成分，以避免水蒸气堵塞尾气测试设备的过滤系统，本实施例中包括第一气体通道4、第二气体通道22、通道开关阀门5、冷却室3、冷却管以及排水机构7，其具体的连接方式为：第一气体通道4和第二气体通道22之间通过通道开关阀门5连接，第一气体通道4连通冷却管的第一端口，第二气体通道22连通冷却管的第二端口，冷却管设置于冷却室3内，冷却管还连通排水机构7。本实施例通过冷却管对水蒸气进行冷凝，再通过排水机构7将冷凝后的冷凝水排出，从而避免水蒸气堵塞尾气测试设备的过滤系统。

本实施中，上述的冷却管采用U型管6，U型管6是专用于热量交换的铜管，此种铜管可以大面积散热，在相对较小的空间内实现热量的快速交换。众所周知的是，在常压下，水在100摄氏度以下即为液态，因此进入U型管6的水蒸气迅速散热后与周围环境(此处的周围环境为冷却室3)温度相近，快速由气态变为液态，并且形成大液滴，附着在U型管6内壁上，汇流至排水机构7。

在又一实施例中，上述的冷却管还可以采用具有多段U型折弯的管件。

在又一实施例中，上述的冷却管还可以采用螺旋管。

第一气体通道4、第二气体通道22和U型管6流通着被冷却气体，冷却室3流通着冷却物质，以便于降低整个装置的温度，以实现长时间稳定工作。

上述的通道开关阀门5起到分流被冷却气体的作用，控制被冷却物质流向U型管6的流量。

冷却室3包括冷却室3主体，冷却室3主体中空，中空的部分命名为冷却腔19；冷却室3设有用于冷却物质进出的冷却物质进口1和冷却物质出口2。U型管6设置于冷却腔19中，冷却物质由冷却物质入口流入冷却腔19内与U型管6进行热交换，U型管6内的流动的气体，完成冷却后的冷却物质由冷却物质出口2流出。

为了增强热交换效率，在U型管6的周围安装冷却管翅14。

本实施例中的排水机构7使用如实施例1所述的自动开合排水机构7，其蓄水腔通过进水通道连通U型管6；进水通道内还套设气体导管11，气体导管11的上端延伸入U型管6，气体导管11的下端进入蓄水腔；蓄水室9外侧面连接所述冷却室3。

更为具体的，导气管15的上端延伸入U型管6，也即导气管15插入U型管6的端口要高于U型管6与蓄水室9的连接处，避免冷凝水堵塞气体通道，

可以理解的是，本实施例中的排水机构7也可以采用其他形式的排水机构7，例如电磁阀。

本实施例的工作原理为：

开关阀门控制由气体通道流入U型管6中被冷却气体的流量；当开关阀门打开时，尾气直接通过气体通道流通，尾气不进行强制冷却；当开关阀门关闭时，气体通过U型管6进行冷却。冷凝水通过排水机构7的下排水口排出；

冷却物质由冷却入口进入冷却室3的冷却腔19，冷却物质与U型管6内的被冷却气体产生热交换，热交换后的冷却物质由冷却出口流出；

被冷却的气体，由第一气体通道4流入U型管6中，被冷却的气体通过第二气体通道22流出；

被冷却气体中的水蒸气在冷凝的作用下形成冷凝水，冷凝水在重力的作用下流入蓄水室9中；

当蓄水室9内的水分达到一定体积后，浮体12在浮力舱21产生的浮力作用下上浮，浮体12浮起使得管状部20的第一孔组13从排水孔脱离，从而水可以由第一孔组13进入，冷凝水通过排水通道由第二孔组8流出；

随着冷凝水液面的下降，浮体12下沉封闭上排水口，完成排水后，排水机构7重新形成密闭空间，完成排水过程。在排水机构7排水过程中，由于冷凝水隔绝了被冷却气体与外部空间的通道，所以不会产生环境污染的问题。

实施例3

本发明的一种典型实施方式中，本实施例公开了本发明为一种气体过滤方法，使用如实施例2所述的装置进行作业，包括以下步骤：

1)在冷却室3中注入冷却物质；

2)在排水口处的设置用于承接冷凝水的容器；

3)打开通道开关阀门5。

其中，在步骤1)中，冷却物质由冷却入口进入冷却室3的冷却腔19，冷却物质与U型管6内的被冷却气体产生热交换，热交换后的冷却物质由冷却出口流出。

更进一步的，冷却物质可以选择温度较低的物质，例如10℃～25℃的水、10℃～25℃的空气或冷冻盐水。

为了实现冷却介质的最佳冷却效果，可以使用泵体进行冷却介质的排出或灌注。

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)

1.一种自动开合排水机构，其特征在于，包括蓄水室、气体导管和浮体，蓄水室顶面设有连通水源的进水通道，进水通道内套设有气体导管，禁水通道与气体导管之间具有间隙，气体导管的底端延伸至蓄水室内，蓄水室的底端设有排水孔，浮体具有管状部，管状部穿过排水孔，管状部设有进水孔和出水孔，当浮体上浮时蓄水室内的水经过管状部流出，当蓄水室内无水时管状部封闭排水孔。

2.如权利要求1所述的自动开合排水机构，其特征在于，所述浮体包括浮力舱，浮力舱的底端连接所述管状部。

3.如权利要求1所述的自动开合排水机构，其特征在于，所述蓄水室为中空的壳体结构，所述管状部的最顶端的进水孔与所述管状部顶面之间的距离大于所述蓄水室的底部壳体的厚度。

4.如权利要求1所述的自动开合排水机构，其特征在于，所述气体导管包括导气管和弹性支架，弹性支架连接于气管和进水通道之间以使得进水通道内能够套设导气管，导气管的顶端高于蓄水室的顶端面，导气管的底端进入蓄水腔。

5.如权利要求1所述的自动开合排水机构，其特征在于，所述浮体的长度大于所述气体导管底端至蓄水室内部底端面之间的距离。

6.如权利要求1所述的自动开合排水机构，其特征在于，所述排水孔周缘的蓄水室还设有筒状凸起部。

7.一种用于过滤水蒸气的装置，其特征在于，包括如权利要求1～6任意一项所述的自动开合排水机构。

8.如权利要求7所述的用于过滤水蒸气的装置，其特征在于，还包括冷却室和冷却管，冷却管的两端连通气体通路，冷却管穿过冷却室以降低管内温度，冷却管至少具有一处向冷却室底端面折弯的折弯部，冷却管的折弯部连通排水机构的顶端，冷却室底端面设有排水口，所述的自动开合排水机构的底端连通排水口；所述的自动开合排水机构在有水时能够自动开启，所述的自动开合排水机构在无水时能够自动闭合。

9.如权利要求8所述的用于过滤水蒸气的装置，其特征在于，所述冷却管为U型管，U型管穿过所述冷却室，U型管的两端连通气体通路，U型管的最接近冷却室底端面处连通所述的自动开合排水机构。

10.如权利要求8所述的用于过滤水蒸气的装置，其特征在于，所述自动开合排水机构的气体导管顶端延伸进入所述冷却管中。

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