CN2105563U - 防爆净化柴油机 - Google Patents

Abstract

一种防爆净化柴油机，包括有机体、活塞、气缸、 气缸盖、曲轴、连杆、飞轮、起动系统、冷却系统、燃油 系统、润滑系统装置，还设有具有防爆净化功能的进 气系统装置和排气系统装置，在具有气道壁的零部件 由HT250或材质性能优于HT250的材料制成的耐 压≥0.8MPa的刚性结构，在气缸盖与机体、进气防 爆栅栏与进气室、排气防爆栅栏与废气处理箱和柴油 机飞轮罩壳与离合器壳体的连接面为间隙防爆刚性 连接面，具有防爆性好、安全可靠，经济性和机动性好 的特点。

Description

本实用新型涉及一种防爆净化柴油机，特别是一种用在易燃、易爆环境中的防爆净化柴油机，可用作超级瓦斯煤矿井下的主运输和辅助运输机车的动力设备，还可用于石化、军工、危险品仓库码头、粉尘作业等场所的起重、运输的动力设备。

现有技术中，煤矿井下运输一般采用电力架线机车和蓄电池机车。电力架线机车不起防爆作用，在有瓦斯的煤矿严禁使用，而且需要为其建立变电站和沿途敷设电缆，易引起触电事故的发生；而蓄电池机车需在煤矿井下专门为其建造充电峒室及其防爆充电设备，而且蓄电池使用寿命低，一般使用一年左右就无法继续使用，其报废率达每台蓄电池机车1.6万元／每年以上，并且蓄电池机车仅有增安型、而无防爆型，不能完全防爆，还有其动力性能差。上述两种机车不防爆或不完全防爆、不能进入瓦斯浓度高的掘进工作面，使得工作人员和设备难于运进，而且机动灵活性差和经济性差。

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种防爆性能好、安全可靠、经济性和机动灵活性能良好的，能有效地用于具有瓦斯和粉尘或危险品的作业场所的运输和起重设备的防爆净化柴油机。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：针对燃烧与爆炸所必须具备的基本条件：①爆炸性物质；②氧气；③火源或热源。对柴油机采用如下方式防爆和净化：

1.耐压防爆  使外部危险气体（如瓦斯、含有易燃粉尘的气体等）进入到构成本实用新型的防爆结构的容器中时，万一出现点火源在容器内引起爆炸，容器具有足够的耐爆压力及强度，同时爆炸产生的火焰不致引起容器外部危险气体爆炸；

2.间隙防爆  容器内部爆炸产生的火焰，经容器隔爆接合面间隙逸出时被冷却、散热及降低爆炸性气体的反应速度，使其温度下降到外部危险气体的点火温度以下，阻止燃烧波的传播；

3.水封防爆  使外部危险气体与火源或热源相隔绝；

4.降低最终排气温度（≤70℃）和表面温度（≤150℃）；

5.防止高温气体和火焰泄漏；

6.在防爆的同时通过柴油机内部结构控制CO和NO_X的形成，达到净化的目的。

为此，在包括有机体、活塞、气缸、气缸盖、曲轴、连杆、飞轮、进气管、排气管及起动系统、冷却系统、燃油系统、润滑系统装置的防爆净化柴油机的结构上，采取以下的技术措施：

a.还设置有双级空气滤清器、截断空气阀、稳压室、进气防爆栅栏、进气室以及进气管构成的进气系统装置，第一级空气滤清器的出气口与第二级空气滤清器的进气口连接，第二级空气滤清器的出气口与进气管的进气口之间通过依次接有截断空气阀、稳压室和进气室进行连接，构成一整体进气系统装置，进气管（17）出气口与气缸盖的进气口连接。其进气过程为双级空气滤清器→截断空气阀→稳压室→进气防爆栅栏→进气室→进气管→柴油机，其中最主要的是截断空气阀和进气防爆栅栏。

b.还设置有由排气管、排气弯管、导气管、废气处理箱、排气防爆栅栏和废气稀释管构成的排气系统装置，排气管的进气口与气缸盖的排气口相接、其出气口与排气弯管的进气口连接，排气弯管的出气口与导气管和废气处理箱连接，导气管置入废气处理箱内腔，废气处理箱腔体内通入冷却水、其顶部相对导气管出气口处设有绝热壁，排气防爆栅栏装于废气处理箱顶部出气口处，废气稀释管进气口与废气处理箱顶部出气口相接、其管壁上设有废气稀释孔。其排气过程为柴油机→排气管→导气管→废气处理箱→排气防爆栅栏→废气稀释管→排至大气，其中最关键的是废气处理箱、导气管和排气弯管。废气处理箱是用来冷却废气、消除烟尘和其它固体粒子、熄灭火星、溶解废气中的部分醛类和氮氧化物物质，以减少污染，废气从排气弯管进入导气管，然后向具有空气空腔的绝热壁喷出并扩散、折回到废气处理箱水腔中，将大量固体物质沉积于废气处理箱水腔底部，使废气得到清洗和扩散，最后通过排气防爆栅栏进行散热和熄灭火星，进入废气稀释管排至大气；导气管用于冷却废气和熄灭火星；排气弯管主要是冷却废气用，相当于废气冷却器。

c.所说的具有气道壁的进气系统装置和排气系统装置的零部件以及气缸盖是HT250或材质性能优于HT250的材料制成的、其材质及气道壁结构是耐压≥0.8MPa的刚性结构。满足《煤矿用防爆净化柴油机机车技术检验规范（试行）》和GB3836－1－83及GB3836－2－83的防爆标准。上述零部件还可以进行磷化处理。

d.在气缸盖与机体连接面、进气防爆栅栏与进气室连接面、排气防爆栅栏与废气处理箱连接面、柴油机飞轮罩壳与离合器壳体连接面为刚性连接，该连接面制成平面度≤0.15mm、粗糙度≤ 1.6/(V) 、连接面宽度≥13mm的间隙防爆连接面。上述连接面均不使用垫片，满足《煤矿用防爆净化柴油机机车技术检验规范（试行）》和GB3836－1－83及GB3836－2－83的防爆标准。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：防爆净化柴油机的气缸盖在与排气管连接处的连接面上设有与气缸盖冷却水腔相通的水封防爆水槽，水封防爆水槽在与排气管连接状态与排气管的水套相通；以实现水封防爆。

本实用新型的防爆净化柴油机，其进气防爆栅栏（15）和排气防爆栅栏（25）可以是叠片式防爆栅栏，用于熄灭火星等。该防爆栅栏可以是厚度≥50mm、叠片厚度约1.5mm、叠片间间隙≤0.5mm的防爆栅栏；该防爆栅栏还可以是不锈钢制成的防爆栅栏；本实用新型的进气防爆栅栏（15）和排气防爆栅栏（25）还有可以是网式或蜂窝样防爆栅栏。

本实用新型的防爆净化柴油机，其附件采用防爆型发电机和调节器；起动系统装置取消减压机构，采用无火花产生的弹簧起动器或液压起动装置，以防止火焰泄出和局部温度过高。

本实用新型的防爆净化柴油机如图2和图3所示，其进气系统装置的截断空气阀（13）由阀体（131）、阀芯（132）、止动销（133）、风门（134）、扭簧（135）和控制件（136）构成，风门（134）通过阀芯（132）装入阀体（131）中、止动销（133）通过阀芯（132）和阀体（131）的阀芯座上的销孔插于阀芯（132）一侧上，扭簧（135）装于阀芯（132）的另一侧并置于阀体（131）在该侧的阀芯座中、其下端设有与阀芯（132）连接的控制件（136）。截断空气阀（13）用作停车用，其止动销（133）用于调整扭簧（135）的松紧度。

本实用新型的防爆净化柴油机如图5所示，其排气系统装置的废气处理箱（24）水腔内的上壁面设有一道或一道以上的隔板（28）。该废气处理箱（24）可以更好地冷却废气、消除烟尘和其它固体粒子、熄灭火星、溶解废气中的部分醛类和氮氧化物物质，以减少污染，废气从排气弯管（22）进入导气管（23），然后向具有空气空腔的绝热壁（27）喷出并扩散、折回到废气处理箱（24）水腔中，将大量固体物质沉积于废气处理箱水腔底部，废气再通过隔板（28）折回水中，使废气再次得到清洗和扩散，最后通过排气防爆栅栏（25）进行散热和熄灭火星，进入废气稀释管（26）排至大气，以达到防爆和净化的作用。

本实用新型的防爆净化柴油机如图6和图7所示，其排气系统装置的导气管（23）为一“∪”型管、在导气管（23）的“∪”型底部设有小孔（231）。该导气管（23）的小孔（231）可以起到冷热水循环和熄灭火星的作用。

本实用新型的防爆净化柴油机如图8所示，其排气系统装置的排气弯管（22）为具有冷却水套的夹层钢管或夹层金属波纹管结构，内套管（221）内装有导流器（222），在内套管（221）的外壁面上设有散热片（223），内套管（221）与外套管（224）之间为水夹层。用于冷却废气，相当废气冷却器，水夹层的水由柴油机水泵强制循环，内套管（221）内所装的导流器（222）可使排除的废气产生旋流，在内套管（221）的外壁面上设置的散热片（223），除可以散热外还可使水的走向按冷却系统装置的需要而流动；排气弯管（22）与废气处理箱（24）的连接处可以用石棉绳填充，用压板压紧，使之不漏气和漏水。

本实用新型的防爆净化柴油机如图11所示，其冷却系统装置的水路连接为水泵（6）出水口与机体冷却水腔连通、机体冷却水腔出水口与气缸盖（3）冷却水腔连通、气缸盖（3）冷却水腔出水口与排气管（21）冷却水套连通、排气管（21）冷却水套出水口与节温器（4）水室连通、节温器（4）水室出水口与散热器（5）的进水口连通、散热器（5）出水口与排气弯管（22）进水口连通、排气弯管（22）出水口接回水泵（6）的进水口，构成闭式循环水冷装置。满足最终排气温度和柴油机表面温度的防爆要求。防爆净化柴油机闭式循环水冷装置上还可以设置有水路连接为在节温器（4）出水口与水泵（6）进水口之间相接的小循环结构，构成复合闭式循环水冷装置，以在排气温度和表面温度较低时冷却水直接在节温器（4）流回水泵（6），保证在满足防爆要求的前提下具有良好的运转工况和热效率。

本实用新型的防爆净化柴油机如图5、图6和图7所示，其排气系统装置的排气弯管（22）出口与导气管（23）进口连接处是柔性连接、且与废气处理箱（24）封闭。该排气弯管（22）出口与导气管（23）进口连接处可以通过石棉填料（29）柔性连接、并与废气处理箱（24）封闭；还可以通过金属波纹管柔性连接。

本实用新型的防爆净化柴油机，其进气管（17）出气口端连接法兰通过4颗或4颗以上的连接螺栓与气缸盖（3）的进气口连接。改变现有技术中两颗螺栓连接的现状，增强连接面的气密，满足间隙防爆的要求。

利用附图对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型的一种防爆净化柴油机的结构示意图；

图2是本实用新型一种防爆净化柴油机的进气系统装置的结构示意图；

图3是本实用新型一种防爆净化柴油机的进气系统装置的截断空气阀的结构示意图；

图4是本实用新型一种防爆净化柴油机的排气系统装置的结构示意图；

图5是图4的“A－A”剖面结构示意图；

图6是图5的“B－B”剖面结构示意图；

图7是图6部分的放大结构示意图；

图8是本实用新型一种防爆净化柴油机的排气系统装置的排气弯管结构示意图；

图9是本实用新型一种防爆净化柴油机的气缸盖的结构示意图；

图10是图9的俯视结构示意图；

图11是本实用新型一种防爆净化柴油机的冷却系统装置水路原理示意图；

图1是本实用新型防爆净化柴油机包括有机体、活塞、气缸、气缸盖、曲轴、连杆、飞轮、进气管、排气管及起动系统、冷却系统、燃油系统、润滑系统装置，其中（1）为进气系统装置、（2）为排气系统装置、（3）为气缸盖。

图2的本实用新型防爆净化柴油机中，其进气系统装置（1）由双级空气滤清器（11、12）、截断空气阀（13）、稳压室（14）、进气防爆栅栏（15）、进气室（16）以及进气管（17）构成，第一级空气滤清器（11）的出气口与第二级空气滤清器（12）的进气口连接，第二级空气滤清器（12）的出气口与进气管（17）的进气口之间通过依次接有截断空气阀（13）、稳压室（14）和进气室（16）进行连接，构成一整体进气系统装置（1），在其进气管（17）出气口与气缸盖（3）的进气口连接（如图1所示）。

图3的本实用新型防爆净化柴油机中，其进气系统装置（1）的截断空气阀（13）由阀体（131）、阀芯（132）、止动销（133）、风门（134）、扭簧（135）和控制件（136）构成，风门（134）通过阀芯（132）装入阀体（131）中、止动销（133）通过阀芯（132）和阀体（131）的阀芯座上的销孔插于阀芯（132）一侧上，扭簧（135）装于阀芯（132）的另一侧并置于阀体（131）在该侧的阀芯座中、其下端设有与阀芯（132）连接的控制件（136），控制件（136）可以是一手柄。

图4、图5、图6和图7的本实用新型防爆净化柴油机中，其排气系统装置（2）由排气管（21）、排气弯管（22）、导气管（23）、废气处理箱（24）、排气防爆栅栏（25）和废气稀释管（26）构成，排气管（21）的进气口与气缸盖（3）的排气口相接、其出气口与排气弯管（22）的进气口连接，排气弯管（22）的出气口与导气管（23）和废气处理箱（24）连接，导气管（23）置入废气处理箱（24）内腔，废气处理箱（24）腔体内通入冷却水、其顶部相对导气管（23）出气口处设有绝热壁（27），排气防爆栅栏（25）装于废气处理箱（24）顶部出气口处，废气稀释管（26）进气口与废气处理箱（24）顶部出气口相接、其管壁上设有废气稀释孔；导气管（23）为一“∪”型管、在导气管（23）的“∪”型底部设有小孔（231）；绝热壁（27）的结构为具有一个密闭的空气空腔结构；在废气处理箱（24）水腔内的上壁面设有两道隔板（28）；在排气弯管（22）出口与导气管（23）进口连接处通过石棉绳填料（29）柔性连接、并与废气处理箱（24）封闭。

图8的本实用新型防爆净化柴油机的排气系统装置（2）的排气弯管（22）结构为具有冷却水套的夹层钢管或夹层金属波纹管结构，其中内套管（221）内装有导流器（222），在内套管（221）的外壁面上设有散热片（223），内套管（221）与外套管（224）之间为水夹层。

图9和图10的本实用新型防爆净化柴油机中，其气缸盖（3）在与排气管（21）连接处的防爆连接面（32）上设有与气缸盖（3）冷却水腔（35）相通的水封防爆水槽（31），水封防爆水槽（31）在与排气管（21）连接状态与排气管（21）的水套相通；（33）是与机体连接的防爆连接面；（34）是与进气管（17）连接的防爆连接面。

图11的本实用新型防爆净化柴油机的冷却系统装置水路原理中，表明了一种复合闭式循环水冷装置的工作原理。其中，大循环冷却水路连接（如图中实线“——”所示），水泵（6）出水口与机体冷却水腔连通、机体冷却水腔出水口与气缸盖（3）冷却水腔连通、气缸盖（3）冷却水腔出水口与排气管（21）冷却水套连通、排气管（21）冷却水套出水口与节温器（4）水室连通、节温器（4）水室出水口与散热器（5）的进水口（51）连通、散热器（5）出水口（52）与排气弯管（22）进水口（225）连通、排气弯管（22）出水口（226）接回水泵（6）的进水口，构成闭式循环水冷装置；小循环冷却水路连接（如图中虚线“－－”所示），在节温器（4）出水口与水泵（6）进水口之间相接连通的小循环冷却水路结构。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

①防爆性能好、安全可靠  防爆净化柴油机作为动力设备在危险性场所使用最为安全，其推广应用将会大大提高爆炸性场所工作的安全性；

②经济性好  用防爆净化柴油机作动力源的机车比同样功率或载重量的蓄电池机车工作可增加煤产量25％，节省投资15－30％，运输费用降低20－40％，劳动生产率可提高1.5倍，用作辅助运输（运送人员、材料、设备等）可提高人员和设备利用率12％，事故率减少2／3；

③机动性能良好  能有效地用于具有瓦斯和份尘或危险品的作业场所的运输和起重设备。

Claims (14)

1、一种防爆净化柴油机，包括有机体、活塞、气缸、气缸盖、曲轴、连杆、飞轮、进气管、排气管及起动系统、冷却系统、燃油系统、润滑系统装置，其特征在于：

a.还设置有双级空气滤清器、截断空气阀、稳压室、进气防爆栅栏、进气室以及进气管构成的进气系统装置，第一级空气滤清器的出气口与第二级空气滤清器的进气口连接，第二级空气滤清器的出气口与进气管的进气口之间通过依次接有截断空气阀、稳压室和进气室进行连接，构成一整体进气系统装置，进气管出气口与气缸盖的进气口连接；

b.还设置有由排气管、排气弯管、导气管、废气处理箱、排气防爆栅栏和废气稀释管构成的排气系统装置，排气管的进气口与气缸盖的排气口相接、其出气口与排气弯管的进气口连接，排气弯管的出气口、与导气管和废气处理箱连接，导气管置入废气处理箱内腔，废气处理箱腔体内通入冷却水、其顶部相对导气管出气口处设有绝热壁，排气防爆栅栏装于废气处理箱顶部出气口处，废气稀释管进气口与废气处理箱顶部出气口相接、其管壁上设有废气稀释孔；

c.所说的具有气道壁的进气系统装置和排气系统装置的零部件以及气缸盖是HT250或材质性能优于HT250的材料制成的、其材质及气道壁结构是耐压≥0.8MPa的刚性结构；

d.在气缸盖与机体连接面、进气防爆栅栏与进气室连接面、排气防爆栅栏与废气处理箱连接面、柴油机飞轮罩壳与离合器壳体连接面为刚性连接，该连接面制成平面度≤0.15mm、粗糙度≤ 1.6/(∨) 、连接面宽度≥13mm的间隙防爆连接面。

2、根据权利要求1所述的防爆净化柴油机，其特征在于所说的气缸盖（3）在与排气管（21）连接处的连接面上设有与气缸盖（3）冷却水腔相通的水封防爆水槽（31），水封防爆水槽（31）在与排气管（21）连接状态与排气管（21）的水套相通。

3、根据权利要求1或2所述的防爆净化柴油机，其特征在于所说的进气防爆栅栏（15）和排气防爆栅栏（25）为叠片式防爆栅栏。

4、根据权利要求1或2所述的防爆净化柴油机，其特征在于附件采用防爆型发电机和调节器、起动装置采用无火花产生的弹簧起动器或液压起动装置。

5、根据权利要求1或2所述的防爆净化柴油机，其特征在于所说的截断空气阀（13），由阀体（131）、阀芯（132）、止动销（133）、风门（134）、扭簧（135）和控制件（136）构成，风门（134）通过阀芯（132）装入阀体（131）中、止动销（133）通过阀芯（132）和阀体（131）的阀芯座上的销孔插于阀芯（132）一侧上，扭簧（135）装于阀芯（132）的另一侧并置于阀体（131）在该侧的阀芯座中、其下端设有与阀芯（132）连接的控制件（136）。

6、根据权利要求1或2所述的防爆净化柴油机，其特征在于所说的废气处理箱（24）水腔内的上壁面设有一道或一道以上的隔板（28）。

7、根据权利要求1或2所述的防爆净化柴油机，其特征在于所说的导气管（23）为一“∪”型管、在导气管（23）的“∪”型底部设有小孔（231）。

8、根据权利要求1或2所述的防爆净化柴油机，其特征在于所述的排气弯管（22）为具有冷却水套的夹层钢管或夹层金属波纹管结构，内套管（221）内装有导流器（222），在内套管（221）的外壁面上设有散热片（223），内套管（221）与外套管（224）之间为水夹层。

9、根据权利要求1或2所述的防爆净化柴油机，其特征在于所说的该柴油机冷却系统装置的水路连接为水泵（6）出水口与机体冷却水腔连通、机体冷却水腔出水口与气缸盖（3）冷却水腔连通、气缸盖（3）冷却水腔出水口与排气管（21）冷却水套连通、排气管（21）冷却水套出水口与节温器（4）水室连通、节温器（4）水室出水口与散热器（5）的进水口连通、散热器（5）出水口与排气弯管（22）进水口连通、排气弯管（22）出水口接回水泵（6）的进水口，构成闭式循环水冷装置。

10、根据权利要求1或2所述的防爆净化柴油机，其特征在于所说的排气弯管（22）出口与导气管（23）进口连接处是柔性连接、且与废气处理箱（24）封闭。

11、根据权利要求1或2所述的防爆净化柴油机，其特征在于所说的进气管（17）出气口端连接法兰通过4颗或4颗以上的连接螺栓与气缸盖（3）的进气口连接。

12、根据权利要求9所述的防爆净化柴油机，其特征在于所说的闭式循环水冷装置上还可以设置有水路连接为在节温器（4）出水口与水泵（6）进水口之间相接的小循环结构，构成复合闭式循环水冷装置。

13、根据权利要求10所述的防爆净化柴油机，其特征在于所说的排气弯管（22）出口与导气管（23）进口连接处通过石棉填料（29）柔性连接、并与废气处理箱（24）封闭。

14、根据权利要求10所述的防爆净化柴油机，其特征在于所说的排气弯管（22）出口与导气管（23）进口连接处通过金属波纹管柔性连接。

Images