CN113309600B - 尾气净化装置及防爆柴油机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及净化装置技术领域，具体涉及一种尾气净化装置及防爆柴油机。所述尾气净化装置包括排气管、静电喷头、绝缘过滤垫和导电过滤垫，排气管的至少一部分的内周面上设有绝缘层；静电喷头设在排气管内且静电喷头在内外方向上与绝缘层相对应，静电喷头包括雾化喷头和电极，电极设置在雾化喷头上以便使雾化喷头喷出的水雾形成荷电水雾；绝缘过滤垫和导电过滤垫中的每一者设在排气管内，导电过滤垫用于接地；绝缘过滤垫设置在静电喷头的后方，静电喷头的喷口朝向绝缘过滤垫，导电过滤垫设置在绝缘过滤垫的后方，排气管上设有排污口，排污口设置在导电过滤垫的后方。所述尾气净化装置能够满足井下的防爆要求，并且具有处理效率高的优点。

Description

尾气净化装置及防爆柴油机

技术领域

本发明涉及净化装置技术领域，具体涉及一种尾气净化装置及防爆柴油机。

背景技术

防爆胶轮车是井下设备及材料运输的专用运输设备，多数采用防爆柴油机驱动。防爆柴油机的尾气是矿井空气的主要污染源之一。对于我国抽出式的矿井通风方式，柴油机的尾气能跟随通风系统的风流对整个矿井的空气造成污染，严重危害工人的身体健康。

相关技术中，防爆柴油机对尾气的处理主要依靠冷却水箱的水洗功能，存在尾气处理效果低、尾气排放阻力大的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

因此针对上述问题，提出了一种尾气处理效果好、尾气排放阻力小的尾气净化装置。

本发明还提出一种具有上述尾气净化装置的防爆柴油机。

根据本发明的实施例的尾气净化装置包括：

排气管，所述排气管沿前后方向延伸，所述排气管具有在前后方向上相对的尾气进口和尾气出口，所述尾气进口设在所述尾气出口的前方，所述排气管的至少一部分的内周面上设有绝缘层；

静电喷头，所述静电喷头设在所述排气管内且所述静电喷头在内外方向上与所述绝缘层相对，所述静电喷头包括用于与水源相连的雾化喷头和用于与电源相连的电极，所述电极设置在所述雾化喷头上以便使雾化喷头喷出的水雾形成荷电水雾；以及

绝缘过滤垫和用于接地的导电过滤垫，所述绝缘过滤垫和所述导电过滤垫中的每一者设在所述排气管内，所述绝缘过滤垫的周面与所述绝缘层密封配合，所述导电过滤垫的周面与所述排气管的内周面或所述绝缘层密封配合；

所述绝缘过滤垫设置在所述静电喷头的后方，所述静电喷头的喷口朝向所述绝缘过滤垫，所述绝缘过滤垫和所述静电喷头沿前后方向间隔第一设定距离，所述导电过滤垫设置在所述绝缘过滤垫的后方，所述导电过滤垫和绝缘过滤垫沿前后方向间隔第二设定距离，所述排气管上设有排污口，所述排污口设置在所述导电过滤垫的后方。

根据本发明的实施例的尾气净化装置具有尾气处理效果好的优点，并且可以满足井下的防爆要求。

在一些实施例中，所述绝缘层为绝缘筒，所述绝缘筒的外周面与所述排气管的内周面密封相连，所述静电喷头和所述绝缘过滤垫中的每一者在内外方向上与所述绝缘筒相对。

在一些实施例中，所述导电过滤垫的周面与所述排气管的内周面密封配合，所述导电过滤垫的前端面抵靠在所述绝缘筒的后端面上。

在一些实施例中，所述绝缘筒的前端与所述静电喷头在前后方向上的间距大于所述静电喷头与所述导电过滤垫在前后方向上的间距。

在一些实施例中，所述第二设定距离为20mm-100mm。

在一些实施例中，所述绝缘筒的至少一部分的内周面为前端高后端低的斜面，所述静电喷头和所述绝缘过滤垫中的每一者在内外方向上与所述斜面相对。

在一些实施例中，尾气净化装置进一步包括用于与水源相连的供水管，所述供水管采用绝缘材料制成，所述供水管由外向内依次穿过所述排气管和绝缘筒并与所述静电喷头相连。

在一些实施例中，所述导电过滤垫由金属丝网压制而成。

在一些实施例中，所述绝缘过滤垫包括框架和过滤层，所述过滤层与所述框架相连，所述框架与所述绝缘层相连。

根据本发明的实施例的防爆柴油机包括柴油发动机和尾气净化装置，所述尾气净化装置为上述任一实施例所述的尾气净化装置。

根据本发明的实施例的防爆柴油机能够满足井下的防爆要求，并且具有尾气处理效果好、尾气流动阻力小等优点。

附图说明

图1是根据本发明实施例的尾气净化装置示意图。

图2是根据本发明实施例的绝缘过滤垫示意图。

附图标记：

尾气净化装置100；排气管1；尾气进口101；尾气出口102；第一段103；第二段104；第三段105；绝缘层2；斜面201；静电喷头3；供水管31；绝缘过滤垫4；框架41；过滤层42；导电过滤垫5；排污口6；荷电水雾7。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。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。

如图1-2所示，根据本发明的实施例的尾气净化装置100包括排气管1、静电喷头3、绝缘过滤垫4和用于接地的导电过滤垫5。

排气管1沿前后方向延伸，排气管1具有在前后方向上相对的尾气进口101和尾气出口102，尾气进口101设在尾气出口102的前方，排气管1的至少一部分的内周面上设有绝缘层2。静电喷头3设在排气管1内且静电喷头3在内外方向上与绝缘层2相对，静电喷头3包括用于与水源相连的雾化喷头和用于与电源相连的电极，电极设置在雾化喷头上以便使雾化喷头喷出的水雾形成荷电水雾7。

绝缘过滤垫4和导电过滤垫5中的每一者设在排气管1内，绝缘过滤垫4的周面与绝缘层2密封配合，导电过滤垫5的周面与排气管1的内周面或绝缘层2密封配合。

绝缘过滤垫4设置在静电喷头3的后方，静电喷头3的喷口朝向绝缘过滤垫4，绝缘过滤垫4和静电喷头3沿前后方向间隔第一设定距离，导电过滤垫5设置在绝缘过滤垫4的后方，导电过滤垫5和绝缘过滤垫4沿前后方向间隔第二设定距离，排气管1上设有排污口6，排污口6设置在导电过滤垫5的后方。

相关技术中，防爆柴油机对尾气的处理主要依靠冷却水箱的水洗功能。一方面，由于水的表面张力较大，且柴油机的尾气中的颗粒物属于疏水性的油性碳颗粒，该颗粒物与液面或者液滴碰撞时，产生弹性碰撞，无法被水箱中的水有效捕集，导致冷却水箱对尾气处理效率低。另一方面，冷却水箱对柴油机的尾气的排放造成严重的流动阻力，从而降低了柴油机的燃烧效率，进而增加了尾气中颗粒物的含量。

根据本发明的实施例的尾气净化装置100工作时，尾气经排气管1的尾气进口101进入，之后经静电喷头3、绝缘过滤垫4和导电过滤垫5，最后净化后的尾气从尾气出口102排出，静电喷头3喷出的水从排污口6排出。由于静电喷头3可以产生荷电水雾7，荷电水雾7可以有效的捕获尾气中的微细颗粒物。另外，绝缘过滤垫4可以将静电喷头3产生的荷电水雾7捕集，使得荷电水雾7在绝缘过滤垫4上形成荷电水膜，一方面，绝缘过滤垫4上形成的荷电水膜可以进一步有效的捕获尾气中的微细颗粒物；另一方面，使得冷却水以水膜形式与尾气接触，尾气与冷却水的接触面积较大。

由此，根据本发明实施例的尾气净化装置100利用荷电水雾7和荷电水膜的双重作用，使得尾气中的微细颗粒物可以被有效的捕获，与相关技术中利用冷却水箱的水洗功能处理尾气相比，大大提高了尾气处理效果；并且，冷却水以水膜形式与尾气接触，与相关技术中尾气直接与冷却水箱中的水接触，提高了尾气与冷却水的接触面积，从而提高了尾气的冷却效率和降低了尾气排放过程的流动阻力，进而可以提高尾气排放装置所应用设备的燃油效率、降低该设备排放的尾气中颗粒物含量。

此外，利用设置在排气管1的内周面上的绝缘层2，可以有效避免静电喷头3产生的荷电水雾7以及形成有荷电水膜的导电过滤垫5直接与排气管1接触，从而避免排气管1带电，利用设置在绝缘过滤垫4后方的导电过滤垫5可以将经过导电过滤垫5的荷电水雾7和荷电水膜中的电荷导入大地，从而消除高压静电对外部环境的影响，进而保障尾气净化装置100在防爆环境中的使用安全性。

因此，根据本发明的实施例的尾气净化装置100能够满足井下的防爆要求，并且具有尾气处理效果好、尾气流动阻力小等优点。

下面参考附图详细介绍根据本发明的实施例的尾气净化装置100，根据本发明的实施例的尾气净化装置100包括排气管1、静电喷头3、绝缘过滤垫4和用于接地的导电过滤垫5。

排气管1沿前后方向延伸，排气管1具有在前后方向上相对的尾气进口101和尾气出口102，尾气进口101设在尾气出口102的前方，排气管1的至少一部分的内周面上设有绝缘层2。静电喷头3设在排气管1内且静电喷头3在内外方向上与绝缘层2相对，静电喷头3包括用于与水源相连的雾化喷头和用于与电源相连的电极，电极设置在雾化喷头上以便使雾化喷头喷出的水雾形成荷电水雾7。

例如，如图1所示，尾气从排气管1的(尾气进口101)前端通入，经过排气管1净化后的尾气，从排气管1的后端(尾气出口102)排出。排气管1具有第一段103、第二段104和第三段105，第一段103设置在第二段104的前侧，第二段104设置在第三段105的前侧，第二段104的内周面上设有绝缘层2。静电喷头3设在第二段104的内部。

静电喷头3可以是已知的，此处不再详细描述。静电喷头3包括雾化喷头和电极，雾化喷头与水源连接。电极通过电线与电源相连以便对雾化喷头提供高压静电。当静电喷头3工作时，一方面，雾化喷头可以将水流转变成水雾；另一方面，由于电极的作用，在雾化喷头上形成大量的净电荷，净电荷转移到水流上，在同种电荷的排斥作用下，水流克服了表面张力形成大量的荷电水雾7。荷电水雾7能够明显提高对微细颗粒物(粒径在0.1-1.0μm之间的颗粒物)的捕获效率。

优选地，静电喷头3所需的电源电压在0-50kV，可以使用车载电源进行供电。

可以理解的是，静电喷头3的数量可以为1个或多个，静电喷头3的喷射角度根据静电喷头3的喷射长度以及排气管1的管径进行设计，以保证喷出的水雾能布满排气管1的横截面。优选地，静电喷头3的喷射角度与排气管1的轴向方向垂直。

绝缘过滤垫4和用于接地的导电过滤垫5中的每一者设在排气管1内。换言之，绝缘过滤垫4和导电过滤垫5均设在排气管1内。

绝缘过滤垫4的周面与绝缘层2密封配合，导电过滤垫5的周面与排气管1的内周面或绝缘层2密封配合。

例如，绝缘过滤垫4的周面与绝缘层2过盈配合，导电过滤垫5的周面与排气管1的内周面或绝缘层2密封配合。

绝缘过滤垫4设在静电喷头3的后方，静电喷头3的喷口朝向绝缘过滤垫4，绝缘过滤垫4和静电喷头3沿前后方向间隔第一设定距离。

由此，当静电喷头3向后方喷射荷电水雾7，大量的荷电水雾7被绝缘过滤垫4捕获，荷电水雾7在绝缘过滤垫4上聚集起来而形成荷电水膜，从而尾气通过绝缘过滤垫4时，尾气中的颗粒物可以被荷电水膜有效地捕获。

静电喷头3的喷口朝向绝缘过滤垫4可以理解为静电喷头3的喷口与绝缘过滤垫4正对或者静电喷头3的喷口与绝缘过滤垫4呈一定的夹角。可以理解的是，第一设定距离根据静电喷头3喷射长度和喷射角度设计，以确保静电喷头3喷出的水雾中的大部分可以到达绝缘过滤垫4。

导电过滤垫5设置在绝缘过滤垫4的后方，导电过滤垫5和绝缘过滤垫4沿前后方向间隔第二设定距离，排气管1上设有排污口6，排污口6设置在导电过滤垫5的后方。

导电过滤垫5设在绝缘过滤垫4的后方，一方面导电过滤垫5可以将经过导电过滤垫5的荷电水雾7的电荷导入大地，避免荷电水雾7从排气管1排出；另一方面，荷电水雾7或荷电水膜会在重力作用下聚集到排气管1的底部形成荷电水流，当荷电水流经过导电过滤垫5时，荷电水流中的电荷会通过导电过滤垫5导入大地，形成不带电的污水保障尾气净化装置100在防爆环境中的使用安全性。

在一些实施例中，绝缘过滤垫4包括框架41和过滤层42，过滤层42与框架41相连，框架41与绝缘层2相连。

例如，如图2所示，框架41和过滤层42等均采用绝缘材料制成，框架41整体上呈网状结构，框架41设置两层，两层框架41沿前后方向间隔开地设置，过滤层42夹持在两层框架41之间。两层框架41中的每一者的外周面与绝缘层2的内周面过盈配合，以提高绝缘过滤垫4与绝缘层2的连接稳定性。

优选地，过滤层42是由玻璃纤维、陶瓷纤维或碳纤维经过多层叠加制作而成，其中，纤维的直径为1um-500um。

在一些实施例中，导电过滤垫5由金属丝网压制而成。

例如，导电过滤垫5由不锈钢、铜等金属丝网压制而成，由此，流过导电过滤垫5的荷电水雾7、荷电水膜和荷电水流经过多重网状结构，可以更有效地将荷电水雾7、荷电水膜和荷电水流中的电荷导入大地，消除高压静电对外部环境的影响，提高尾气净化装置100在防爆环境中的使用安全性。

在一些实施例中，第二设定距离为20mm-100mm。导电过滤垫5和绝缘过滤垫4间隔过小时，导电过滤垫5容易将绝缘过滤垫4上的电荷导入大地，导致绝缘过滤垫4无法有效捕获尾气中的颗粒物，而导电过滤垫5和绝缘过滤垫4间隔过大又会增加尾气净化装置100的前后方向上的尺寸，不利于尾气净化装置100的小型化设计。将第二设定距离设为20mm-100mm不仅可以避免导电过滤垫5将绝缘过滤垫4上的电荷导入大地，提高尾气净化效果，而且不至使尾气净化装置100的前后方向上的尺寸过大，利于尾气净化装置100的小型化设计。

优选的，第二设定距离为50mm。

在一些实施例中，绝缘层2为绝缘筒，绝缘筒的外周面与排气管1的内周面密封相连，静电喷头3和绝缘过滤垫4中的每一者在内外方向上与绝缘筒相对。

优选的，绝缘层2为绝缘筒，绝缘筒的外周面与排气管1的内周面过盈密封配合，避免绝缘筒在前后方向上相对排气管1移动。

优选地，绝缘筒采用耐高温绝缘材料制成，例如，绝缘筒采用陶瓷材料制成。

在一些实施例中，导电过滤垫5的周面与排气管1的内周面密封配合，导电过滤垫5的前端面抵靠在绝缘筒的后端面上。

如图1所示，导电过滤垫5的周面与排气管1的内周面过盈配合，导电过滤垫5的前端面与绝缘筒的后端面紧密接触。由此，不仅可以避免荷电水雾7或者荷电水流接触到排气管1的管壁，产生漏电现象，而且可以利用导电过滤垫5将排气管1与大地相连，进一步避免排气管1产生漏电现象，提高尾气净化装置100的使用安全性。

在一些实施例中，绝缘筒的前端与静电喷头3在前后方向上的间距大于静电喷头3与导电过滤垫5在前后方向上的间距。

如图1所示，在前后方向，绝缘筒的前端与静电喷头3的间距为L，静电喷头3与导电过滤垫5的间距为K，L是K的1.5倍-5倍。

由此，可避免静电喷头3产生的高压静电传递到前面的排气管1管壁上，或者传递到与排气管1相连的金属零件上出现漏电现象。

在一些实施例中，绝缘筒的至少一部分的内周面为前端高后端低的斜面201，静电喷头3和绝缘过滤垫4中的每一者在内外方向上与斜面201相对。

例如，如图1所示，绝缘筒位于静电喷头3的后方的部分内周面为前高后低的斜面201。

由此，当荷电水雾7在重力作用下聚集在绝缘筒底部时，可沿着斜面201向后流动，最终从排污口6排出，避免出现水流囤积的情况。

可以理解的是，在另一些实施例中，也可以斜面的一部分设置在绝缘筒的前半段的内周面上，斜面的另一部分设置在绝缘筒的后半段的内周面上。

在一些实施例中，尾气净化装置100进一步包括用于与水源相连的供水管31，供水管31采用绝缘材料制成，供水管31由外向内依次穿过排气管1和绝缘筒并与静电喷头3相连。

例如，供水管31的一端与水源相连，另一端从外向内依次穿过排气管1和绝缘筒并与静电喷头3连接。

优选地，供水管31采用绝缘耐压材料制成，供水管31可承受的水压在0MPA-10MPA之间。供水管31与排气管1之间密封配合，避免尾气泄露。

优选地，水源为含有表面活性剂和压缩空气的混合水。由此，在高压静电作用下，含有表面活性剂和压缩空气的混合水在静电喷头3，会形成表面带电的微小泡沫，可增大捕获尾气颗粒的表面积和换热面积，进而提高尾气净化装置100的尾气处理效果和冷却效果。

当然，在另一些实施例中水源也可以为纯水。

下面描述根据本发明实施例的防爆柴油机，根据本发明实施例的防爆柴油机包括柴油发动机和尾气净化装置100，尾气净化装置100为上述任一实施例中的尾气净化装置100。

排气管1的前端与柴油发动机相连，柴油发动机燃烧后产生的废气通过尾气净化装置100处理后排出。

在一些实施例中，防爆柴油机进一步包括污水净化装置，排污口6与污水净化装置连接。经过污水净化装置处理后的污水可以供给静电喷头3，实现循环利用。

根据本发明实施例的防爆柴油机具有燃烧效率高、污染物排放少等优点。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。

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，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种尾气净化装置，其特征在于，包括：

排气管，所述排气管沿前后方向延伸，所述排气管具有在前后方向上相对的尾气进口和尾气出口，所述尾气进口设在所述尾气出口的前方，所述排气管的至少一部分的内周面上设有绝缘层；

静电喷头，所述静电喷头设在所述排气管内且所述静电喷头在内外方向上与所述绝缘层相对，所述静电喷头包括用于与水源相连的雾化喷头和用于与电源相连的电极，所述电极设置在所述雾化喷头上以便使雾化喷头喷出的水雾形成荷电水雾，所述荷电水雾用于捕获尾气中的颗粒物；以及

绝缘过滤垫和用于接地的导电过滤垫，所述绝缘过滤垫和所述导电过滤垫中的每一者设在所述排气管内，所述绝缘过滤垫的周面与所述绝缘层密封配合，所述导电过滤垫的周面与所述排气管的内周面或所述绝缘层密封配合；

所述绝缘过滤垫设置在所述静电喷头的后方，所述静电喷头的喷口朝向所述绝缘过滤垫，所述绝缘过滤垫和所述静电喷头沿前后方向间隔第一设定距离，所述绝缘过滤垫用于捕获所述荷电水雾且将所述荷电水雾聚集成荷电水膜，所述导电过滤垫设置在所述绝缘过滤垫的后方，所述导电过滤垫和绝缘过滤垫沿前后方向间隔第二设定距离，所述排气管上设有排污口，所述排污口设置在所述导电过滤垫的后方。

2.根据权利要求1所述的尾气净化装置，其特征在于，所述绝缘层为绝缘筒，所述绝缘筒的外周面与所述排气管的内周面密封相连，所述静电喷头和所述绝缘过滤垫中的每一者在内外方向上与所述绝缘筒相对。

3.根据权利要求2所述的尾气净化装置，其特征在于，所述导电过滤垫的周面与所述排气管的内周面密封配合，所述导电过滤垫的前端面抵靠在所述绝缘筒的后端面上。

4.根据权利要求3所述的尾气净化装置，其特征在于，所述绝缘筒的前端与所述静电喷头在前后方向上的间距大于所述静电喷头与所述导电过滤垫在前后方向上的间距。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的尾气净化装置，其特征在于，所述第二设定距离为20mm-100mm。

6.根据权利要求2-4中任一项所述的尾气净化装置，其特征在于，所述绝缘筒的至少一部分的内周面为前端高后端低的斜面，所述静电喷头和所述绝缘过滤垫中的每一者在内外方向上与所述斜面相对。

7.根据权利要求2-4中任一项所述的尾气净化装置，其特征在于，进一步包括用于与水源相连的供水管，所述供水管采用绝缘材料制成，所述供水管由外向内依次穿过所述排气管和绝缘筒并与所述静电喷头相连。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的尾气净化装置，其特征在于，所述导电过滤垫由金属丝网压制而成。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的尾气净化装置，其特征在于，所述绝缘过滤垫包括框架和过滤层，所述过滤层与所述框架相连，所述框架与所述绝缘层相连。

10.一种防爆柴油机，其特征在于，包括柴油发动机和尾气净化装置，所述尾气净化装置为根据权利要求1-9中任一项所述的尾气净化装置。

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