CN116255840A - 一种用于发动机尾气的减排换热器 - Google Patents

一种用于发动机尾气的减排换热器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及减排换热器技术领域，具体为一种用于发动机尾气的减排换热器，包括气体进口法兰、气体均流板、进出口天圆部、进出口连接边框、气体出口法兰、冷却水进口法兰、冷却水出口法兰、换热器壳体、水路管箱盖板以及水路管箱隔板，还包括水路接管弯头、水路汇总管以及水路分管，所述换热器壳体包括壳体上面板、壳体下底板以及分布在前后两侧的两组管板，所述管板上还均匀分布有多根换热管，多根换热管呈正三角形分布；换热器壳体的外部中端还骑设有辅助推动组件，用于推动换热器进行左右移动。本发明能够实现对发动机产生的高温尾气进行迅速降温冷凝到需要的温度，同时对产生的残留的灰尘杂质废水进行合理排放。

Description

一种用于发动机尾气的减排换热器
技术领域
本发明涉及减排换热器技术领域，具体为一种用于发动机尾气的减排换热器。
背景技术
当发动机燃烧燃料时，会产生大量高温尾气，其中含有大量的有害气体和颗粒物，如二氧化碳、氧化氮、一氧化碳、氢气、烃类、硫化物、颗粒物等。这些有害气体和颗粒物如果直接排放到大气中，会对人类健康和环境造成严重的危害。因此，需要对这些废气进行处理和净化，以达到减少排放的目的。
由于减排换热器技术具有操作简单、维护方便、净化效果好、成本低等优点，因此在环保领域得到了广泛的应用。尤其作为减少机动车辆尾气排放的主流技术之一。
传统的用于发动机尾气的排烟换热器主要采用的是平面或螺旋状的热交换管，这种排烟换热器具备以下缺陷：
1、管路系统占地空间大，传热效率低下；
2、在多流程多次循环的情况下，传热效率逐次递减，并且能源成本大大增加；
3、在清洗口排污设计中，无法确保管道内的冷介质得到充分的清洗和排放。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于发动机尾气的减排换热器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于发动机尾气的减排换热器，包括气体进口法兰、进出口天圆部、进出口连接边框、气体出口法兰、冷却水进口法兰、冷却水出口法兰以及换热器壳体，还包括水路接管弯头、水路汇总管、水路分管、水路管箱盖板以及水路管箱隔板，水路汇总管平行设置有两组并分布在换热器壳体的前侧，所述换热器壳体包括壳体上面板、壳体下底板以及分布在前后两侧的两组管板，所述管板上还均匀分布有多根换热管，多根换热管呈正三角形分布；
所述壳体上面板上还开设有排污口，换热器壳体的水平两端均固定连接有一组进出口连接边框，每组进出口连接边框均固定连接有一组进出口天圆部，所述气体进口法兰通过烟气进口与左端的进出口天圆部固定连接，所述气体出口法兰通过烟气出口与右端的进出口天圆部固定连接，靠近气体进口法兰的进出口天圆部内侧还设置有气体均流板；
换热器壳体的外部中端还骑设有辅助推动组件，所述辅助推动组件包括门型基准架，所述门型基准架的内壁两侧均对称设置有短道导轨，所述短道导轨限位滑动套接有燕尾形导条，燕尾形导条固定设置在管板的外壁上，且门型基准架上还设置有驱动机构，用于推动换热器进行左右移动。
优选的，所述壳体下底板向下突出设置有凸型集水槽，凸型集水槽的中心部还设置有排污口。
优选的，所述烟气进口和烟气出口的上端壁均设置有温度计接口以及压力测量孔口，用于测量气体进出口的压力及温度。
优选的，所述壳体下底板的下端面还固定设置有支座底板，所述支座底板的下端两侧均安装有万向轮，万向轮的个数不少于四个。
优选的，所述进出口天圆部上还固定设置有气体进出口框架加强支撑板，所述壳体上面板的上端对称设置有壳体顶部加强支撑板。
优选的，所述管板上还平行设置有多组水路管箱隔板，相邻两组水路管箱隔板之间均分布有一根水路分管，每组水路汇总管上均设置有五根水路分管，冷却水进口法兰固定在下端的水路汇总管上，冷却水出口法兰固定在上端的水路汇总管上。
优选的，所述壳体上面板上贯穿开设有两个清洗口，每个清洗口处均配备有带把手的密封盖。
优选的，所述门型基准架底部两端均通过合页连接有一组撑脚，门型基准架上还开设有容置口，所述撑脚可转动插接在容置口内，门型基准架内侧上还对称设置有两组辅助支撑板，辅助支撑板内侧穿槽有下导条，下导条固定设置在管板上。
优选的，所述门型基准架内部开设容纳驱动机构的放置槽，驱动机构包括两根驱动轴，两组皮带轮以及传动皮带，两组皮带轮由传动皮带串联，传动皮带横置在放置槽内，驱动轴一端均同轴固定连接有一个皮带轮，驱动轴另一端伸入短道轨道中并固定连接有主动齿轮。
优选的，每组短道轨道内均限位转动安装有一组从动齿轮，每组燕尾形导条靠近短道导轨的一侧均固定设置有与从动齿轮啮合连接的从动齿条，一组主动齿轮直接啮合连接有从动齿轮，另一组主动齿轮通过转向轮连接于从动齿轮。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明提出的高温冷却降温的排烟换热器产品，采用了翅片管作为热交换器，设计了多流程的流向方式以实现多次循环冷却的效果，并通过优化壳体结构、加强支撑和排污设计等方式来提高换热效率和稳定性，具有一定的创新性和实用性。
2. 本发明能够实现对发动机产生的高温尾气进行迅速降温冷凝到需要的温度，同时对产生的残留的灰尘杂质废水进行合理排放；其中通过设置辅助推动组件，能够带动换热器整体进行左右移动，使得换热器中的清洗液处在运动状态，增强清洗效果，提高换热器的性能和寿命。并且该驱动机构可以通过产生左右晃动的运动，使得清洗液在换热器内部能够更充分地流动，达到更好的冲洗效果，将内部的污垢、灰尘等杂质清洗干净。同时，辅助推动组件还能够加速清洗液在烟气管道内的流动速度，从而增强冲洗的力度，防止残留污垢对换热器产生损害。
3. 本发明中换热管采用无缝钢管搭配高频焊全不锈钢翅片增强散热效率，并减少管路泄漏风险，并且本发明产品占地空间小结构紧凑并阻力小传热效率高，清洗口排污设计管程冷介质多流程多次循环增强传热效率达到迅速降温冷却减排的效果。
附图说明
图1为本发明结构立体示意图。
图2为本发明结构另一视角的立体示意图。
图3为本发明中撑脚收进容置口中的示意图。
图4为本发明中壳体的剖开示意图。
图5为本发明中辅助推动组件的示意图。
图6为本发明中驱动机构与燕尾形导条的连接示意图。
图7为本发明结构的前视示意图。
图8为本发明结构的俯视示意图。
图9为本发明结构的左视示意图。
图10为本发明中气体均流板的示意图。
图中：1、气体进口法兰；2、温度计接口；3、进出口天圆部；4、气体均流板；5、进出口连接边框；6、清洗口；7、壳体上面板；8、气体出口法兰；9、冷却水进口法兰；10、壳体下底板；11、排污口；12、换热管；13、万向轮；14、冷却水出口法兰；15、气体进出口框架加强支撑板；16、支座底板；17、水路接管弯头；18、水路汇总管；19、水路分管；20、水路管箱隔板；21、管板；22、壳体顶部加强支撑板；23、门型基准架；24、短道导轨；25、辅助支撑板；26、撑脚；27、容置口；28、燕尾形导条；29、从动齿条；30、下导条；31、从动齿轮；32、主动齿轮；33、驱动轴；34、皮带轮；35、传动皮带；36、水路管箱盖板。
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。
请参阅图1至图10，本发明提供技术方案：一种用于发动机尾气的减排换热器，包括气体进口法兰1、进出口天圆部3、进出口连接边框5、气体出口法兰8、冷却水进口法兰9、冷却水出口法兰14以及换热器壳体，还包括水路接管弯头17、水路汇总管18、水路分管19、水路管箱盖板36以及水路管箱隔板20，水路汇总管18平行设置有两组并分布在换热器壳体的前侧，换热器壳体包括壳体上面板7、壳体下底板10以及分布在前后两侧的两组管板21，管板21上还均匀分布有多根换热管12，多根换热管12呈正三角形分布；
进一步地，通过将换热管12设置呈正三角形分布，包括管间距、翅片的间距的设计保证气体通过时阻力小；
壳体上面板7上还开设有排污口11，换热器壳体的水平两端均固定连接有一组进出口连接边框5，每组进出口连接边框5均固定连接有一组进出口天圆部3，气体进口法兰1通过烟气进口与左端的进出口天圆部3固定连接，气体出口法兰8通过烟气出口与右端的进出口天圆部3固定连接，靠近气体进口法兰1的进出口天圆部3内侧还设置有气体均流板4；
进一步地，通过设置气体均流板4，将气体分散均匀通过壳体减小气体对翅片管的冲击力。
换热器壳体的外部中端还骑设有辅助推动组件，辅助推动组件包括门型基准架23，门型基准架23的内壁两侧均对称设置有短道导轨24，短道导轨24限位滑动套接有燕尾形导条28，燕尾形导条28固定设置在管板21的外壁上，且门型基准架23上还设置有驱动机构，用于推动换热器进行左右移动。
进一步地，通过设置燕尾形导条28与短道导轨24配合使用，对门型基准架23进行导向限位，而通过设置辅助推动组件，能够带动换热器整体进行左右移动，使得换热器中的清洗液处在运动状态，增强清洗效果，提高换热器的性能和寿命。
具体而言，该驱动机构可以通过产生左右晃动的运动，使得清洗液在换热器内部能够更充分地流动，达到更好的冲洗效果，将内部的污垢、灰尘等杂质清洗干净。同时，辅助推动组件还能够加速清洗液在烟气管道内的流动速度，从而增强冲洗的力度，防止残留污垢对换热器产生损害。
总之，通过为排烟换热器设计能够带动整体左右晃动的驱动机构，可以达到更好的清洗效果，增强换热器的性能和寿命，同时也能够减少环境污染，具有较为显著的优势。
壳体下底板10向下突出设置有凸型集水槽，凸型集水槽的中心部还设置有排污口11。
进一步地，排污口11处设置有法兰和球阀，用于排出内部冷凝水及污垢。
烟气进口和烟气出口的上端壁均设置有温度计接口2以及压力测量孔口，用于测量气体进出口的压力及温度。
壳体下底板10的下端面还固定设置有支座底板16，支座底板16的下端两侧均安装有万向轮13，万向轮13的个数不少于四个。
进一步地，通过设置万向轮13，能够方便换热器的移动和安装，减少移动的阻力和冲击，增强换热器的稳定性。
进出口天圆部3上还固定设置有气体进出口框架加强支撑板15，壳体上面板7的上端对称设置有壳体顶部加强支撑板22。
进一步地，通过在气体进出口的天圆地方采用加强支撑、包括壳体上下板加强，可以防止气体通过时压力波动产生振动。
管板21上还平行设置有多组水路管箱隔板20，相邻两组水路管箱隔板20之间均分布有一根水路分管19，每组水路汇总管18上均设置有五根水路分管19，冷却水进口法兰9固定在下端的水路汇总管18上，冷却水出口法兰14固定在上端的水路汇总管18上。
进一步地，水走管程，冷却水进口法兰大小根据水流量设计，冷水通过下端的水路接管弯头17进入下端的水路汇总管18，并且分5路水路分管19进入 5 路流程管路均匀分布冷却，通过多流程的流向方式实现多次循环冷却的效果，换热效率更高。换热管12采用无缝钢管搭配高频焊全不锈钢翅片增强散热效率，并减少管路泄漏风险。
壳体上面板7上贯穿开设有两个清洗口6，每个清洗口6处均配备有带把手的密封盖。
进一步，通过在壳体上面板7上设计清洗口6，便于将清洗液导入壳体内，从而方便清洗尾气通过时残留的污垢灰尘杂质。
门型基准架23底部两端均通过合页连接有一组撑脚26，门型基准架23上还开设有容置口27，撑脚26可转动插接在容置口27内，门型基准架23内侧上还对称设置有两组辅助支撑板25，辅助支撑板25内侧穿槽有下导条30，下导条30固定设置在管板21上。
具体地，当换热器正常运作时，将撑脚26转动插接在容置口27内进行收纳，使得门型基准架23能够稳定骑设在换热器；而当需要对换热器壳体内部进行清洗时，将撑脚26向下翻转并通过打入地桩将门型基准架23固定于地面，使得换热器以门型基准架23为短道导轨进行左右稳定移动；
门型基准架23内部开设容纳驱动机构的放置槽，驱动机构包括两根驱动轴33，两组皮带轮34以及传动皮带35，两组皮带轮34由传动皮带35串联，传动皮带35横置在放置槽内，驱动轴33一端均同轴固定连接有一个皮带轮24，驱动轴另一端伸入短道轨道24中并固定连接有主动齿轮32。
每组短道轨道24内均限位转动安装有一组从动齿轮31，每组燕尾形导条28靠近短道导轨24的一侧均固定设置有与从动齿轮31啮合连接的从动齿条29，一组主动齿轮32直接啮合连接从动齿轮31，另一组主动齿轮32通过转向轮连接于从动齿轮31。
进一步地，其中一组驱动轴33的端部还固定连接驱动电机，而通过设置下导条30、从动齿轮31、主动齿轮32、驱动轴33、皮带轮34以及传动皮带35配合使用，能够实现两组燕尾形导条28同步直线移动。
具体地，通过传动皮带35与两组皮带轮34配合作用下，使得其中一组驱动轴33带动另一组驱动轴33进行同步旋转，从而使得两组主动齿轮32进行同步同向转动，而由于一组主动齿轮32直接啮合连接从动齿轮31，另一组主动齿轮32通过转向轮连接于从动齿轮31，使得两组从动齿轮31进行同步相向旋转，由此实现两组燕尾形导条28同步直线移动。
本发明在使用时：首先烟气走壳程，高温烟气先经过进口的气体均流板4将气体分散均匀通过壳程，减小气体对换热管12的冲击力，换热管12正三角形分布包括管间距、翅片的间距的设计保证气体通过时阻力小；气体进出口的天圆部采用加强支撑、包括壳体上下板加强防止气体通过时压力波动产生振动。壳体上面板7上设计清洗口6便于清洗尾气通过时残留的污垢灰尘杂质，壳体下底板10设置凸型集水槽排污口法兰及球阀用于排出内部冷凝水及污垢。烟气进出口设计温度计接口2及压力测量孔口，便于测量气体进出口的压力及温度。烟气进出口的大小根据烟气的流量大小设计的。水走管程，冷却水进口法兰大小根据水流量设计，冷水通过进口接管弯头汇总管分 5 路分管进入 5 路流程管路均匀分布冷却通过多流程的流向方式实现多次循环冷却的效果，换热效率更高。换热管采用无缝钢管搭配高频焊全不锈钢翅片增强散热效率，并减少管路泄漏风险。本次发明的产品有点是占地空间小结构紧凑并阻力小传热效率高，清洗口排污设计管程冷介质多流程多次循环增强传热效率达到迅速降温冷却减排的效果。
当换热器正常运作时，将撑脚26转动插接在容置口27内进行收纳，使得门型基准架23能够稳定骑设在换热器；而当需要对换热器壳体内部进行清洗时，将撑脚26向下翻转并通过打入地桩将门型基准架23固定于地面；
接着封闭各法兰接口，并打开清洗口6，将清洗液灌入壳体内，然后拧紧密封盖，使得壳体处在一个相对密闭的状态；紧接着开启驱动电机，驱动其中一组驱动轴进行旋转；在传动皮带35与两组皮带轮34配合作用下，使得其中一组驱动轴33带动另一组驱动轴33进行同步旋转，从而使得两组主动齿轮32进行同步同向转动，而由于一组主动齿轮32直接啮合连接从动齿轮31，另一组主动齿轮32通过转向轮连接于从动齿轮31，使得两组从动齿轮31进行同步相向旋转，由此实现两组燕尾形导条28同步直线移动；
由于支座底板16的底部设置有万向轮13，使得燕尾形导条28能够很轻松的带动换热器整体进行左右移动；
而通过该驱动机构可以通过产生左右晃动的运动，使得清洗液在换热器内部能够更充分地流动，达到更好的冲洗效果，将内部的污垢、灰尘等杂质清洗干净。同时，辅助推动组件还能够加速清洗液在烟气管道内的流动速度，从而增强冲洗的力度，防止残留污垢对换热器产生损害。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于发动机尾气的减排换热器，包括气体进口法兰（1）、气体均流板（4）、进出口天圆部（3）、进出口连接边框（5）、气体出口法兰（8）、冷却水进口法兰（9）、冷却水出口法兰（14）以及换热器壳体，其特征在于：还包括水路接管弯头（17）、水路汇总管（18）、水路分管（19）、水路管箱盖板（36）以及水路管箱隔板（20），水路汇总管（18）平行设置有两组并分布在换热器壳体的前侧，所述换热器壳体包括壳体上面板（7）、壳体下底板（10）以及分布在前后两侧的两组管板（21），所述管板（21）上还均匀分布有多根换热管（12），多根换热管（12）呈正三角形分布；
所述壳体上面板（7）上还开设有排污口（11），换热器壳体的水平两端均固定连接有一组进出口连接边框（5），每组进出口连接边框（5）均固定连接有一组进出口天圆部（3），所述气体进口法兰（1）通过烟气进口与左端的进出口天圆部（3）固定连接，所述气体出口法兰（8）通过烟气出口与右端的进出口天圆部（3）固定连接，靠近气体进口法兰（1）的进出口天圆部（3）内侧还设置有气体均流板（4）；
换热器壳体的外部中端还骑设有辅助推动组件，所述辅助推动组件包括门型基准架（23），所述门型基准架（23）的内壁两侧均对称设置有短道导轨（24），所述短道导轨（24）限位滑动套接有燕尾形导条（28），燕尾形导条（28）固定设置在管板（21）的外壁上，且门型基准架（23）上还设置有驱动机构，用于推动换热器进行左右移动。
2.根据权利要求1所述的一种用于发动机尾气的减排换热器，其特征在于：所述壳体下底板（10）向下突出设置有凸型集水槽，凸型集水槽的中心部还设置有排污口（11）。
3.根据权利要求1所述的一种用于发动机尾气的减排换热器，其特征在于：所述烟气进口和烟气出口的上端壁均设置有温度计接口（2）以及压力测量孔口，用于测量气体进出口的压力及温度。
4.根据权利要求1所述的一种用于发动机尾气的减排换热器，其特征在于：所述壳体下底板（10）的下端面还固定设置有支座底板（16），所述支座底板（16）的下端两侧均安装有万向轮（13），万向轮（13）的个数不少于四个。
5.根据权利要求1所述的一种用于发动机尾气的减排换热器，其特征在于：所述进出口天圆部（3）上还固定设置有气体进出口框架加强支撑板（15），所述壳体上面板（7）的上端对称设置有壳体顶部加强支撑板（22）。
6.根据权利要求1所述的一种用于发动机尾气的减排换热器，其特征在于：所述管板（21）上还平行设置有多组水路管箱隔板（20），相邻两组水路管箱隔板（20）之间均分布有一根水路分管（19），每组水路汇总管（18）上均设置有五根水路分管（19），冷却水进口法兰（9）固定在下端的水路汇总管（18）上，冷却水出口法兰（14）固定在上端的水路汇总管（18）上。
7.根据权利要求1所述的一种用于发动机尾气的减排换热器，其特征在于：所述壳体上面板（7）上贯穿开设有两个清洗口（6），每个清洗口（6）处均配备有带把手的密封盖。
8.根据权利要求1所述的一种用于发动机尾气的减排换热器，其特征在于：所述门型基准架（23）底部两端均通过合页连接有一组撑脚（26），门型基准架（23）上还开设有容置口（27），所述撑脚（26）可转动插接在容置口（27）内，门型基准架（23）内侧上还对称设置有两组辅助支撑板（25），辅助支撑板（25）内侧穿槽有下导条（30），下导条（30）固定设置在管板（21）上。
9.根据权利要求1所述的一种用于发动机尾气的减排换热器，其特征在于：所述门型基准架（23）内部开设容纳驱动机构的放置槽，驱动机构包括两根驱动轴（33），两个从动齿轮（31）、两组皮带轮（34）以及传动皮带（35），两组皮带轮（34）由传动皮带（35）串联，传动皮带（35）横置在放置槽内，驱动轴（33）一端均同轴固定连接有一个皮带轮（24），驱动轴（33）另一端伸入短道轨道（24）中并固定连接有主动齿轮（32）。
10.根据权利要求9所述的一种用于发动机尾气的减排换热器，其特征在于：每组短道轨道（24）内均限位转动安装有一组从动齿轮（31），每组燕尾形导条（28）靠近短道导轨（24）的一侧均固定设置有与从动齿轮（31）啮合连接的从动齿条（29），一组主动齿轮（32）直接啮合连接于从动齿轮（31），另一组主动齿轮（32）通过转向轮连接于从动齿轮（31）。
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