PL184087B1 - Kolektor wylotowy spalin silnikowych schładzanych cieczą - Google Patents

Abstract

Kolektor wylotowy spalin silnikowych schładzanych cieczą, posiadający króciec wejściowy wyposażony w przyłącze do doprowadzania cieczy w strumień spalin, znamienny tym, że króciec wejściowy (1) jest zaopatrzony w dyszę (4) posiadającą osiowy kanał (5) do przelotu spalin oraz zespół otworów (6) do przepływu cieczy rozmieszczonych na obwodzie, korzystnie równomiernie i skierowanych doosiowo, dopasowaną do wewnętrznej powierzchni króćca (1) na obu jej końcach i pozbawioną kontaktu z tą powierzchnią na obwodzie swej części środkowej tak, że pomiędzy dyszą (4) i ścianką króć­ ca (1) jest utworzona szczelna komora (8), która jest hydraulicznie połączona z jednej strony z przyłączem (3) cieczy chłodzącej, a z drugiej strony z osiowym kanałem (5) przelotu spalin.

Description

Przedmiotem wynalazku jest kolektor wylotowy spalin silnikowych schładzanych cieczą, zwłaszcza spalin z silnika wysokoprężnego lokomotywy spalinowej stosowanej w górnictwie podziemnym.

Surowe wymagania przepisów górniczych określają najwyższą dopuszczalną temperaturę zewnętrzną każdego elementu i każdego punktu urządzenia górniczego. W lokomotywie spalinowej najwyższą temperaturę osiąga silnik i układ wylotowy spalin. Dla obniżenia temperatury silnika powszechnie i z zadowalającym skutkiem stosuje się chłodzenie cieczą. Ciecz stosuje się także do schładzania spalin.

W układzie chłodzenia spalin silnikowych, znanym z polskiego opisu patentowego nr 115 108, kolektor spalin i rura wydechowa są szczelnie otoczone płaszczem wodnym na możliwie najdłuższej drodze przepływu spalin.

W innych rozwiązaniach, znanych ze stosowania w górnictwie podziemnym, stosuje się doprowadzanie cieczy chłodzącej, zwykle wody, bezpośrednio do wnętrza przewodu odprowadzającego spalmy. Układ wylotu spalin w tym rozwiązaniu posiada zbiorczy kolektor spalin suchych kumulujący spaliny ze wszystkich cylindrów silnika oraz kolektor wylotowy przekazujący te spaliny do komory obróbki fizyko-chemicznej. Kolektor wylotowy ma na początku króciec wejściowy z kołnierzem do połączenia z kolektorem zbiorczym spalin. Króciec wejściowy jest zaopatrzony w przyłącze do zainstalowania pompy lub przewodu doprowadzającego ciecz chłodzącą do wnętrza kolektora, bezpośrednio w strumień gazów odlotowych. Ciecz chłodząca, zazwyczaj woda, dostarczana w strumień gorących spalin odparowuje całkowicie lub częściowo, obniżając temperaturę spalin. Jednakże w niektórych warunkach temperatura zewnętrzna kolektora przekracza dopuszczalną wartość, czasem nawet o 20%. Próby obniżenia tej temperatury przez zwiększenie ilości wody dostarczanej w strumień spalin nie przyniosły zadowalającego rezultatu.

184 087

Celem wynalazku jest obniżenie temperatury zewnętrznej kolektora wylotowego spalin schładzanych cieczą wprowadzaną do strumienia spalin w króćcu wejściowym kolektora.

Kolektor według wynalazku posiada króciec wejściowy wyposażony w przyłącze do doprowadzania cieczy w strumień spalin. Króciec jest zaopatrzony w dyszę posiadającą osiowy kanał do przelotu spalin oraz zespół otworów do przepływu cieczy, rozmieszczonych na obwodzie, korzystnie równomiernie i skierowanych doosiowo.

Dysza jest dopasowana do wewnętrznej powierzchni króćca na obu jej końcach i jest pozbawiona kontaktu z tą powierzchnią na obwodzie swej części środkowej. Pomiędzy dyszą i ścianką króćca wejściowego jest utworzona szczelna komora, która jest hydraulicznie połączona z jednej strony z przyłączem cieczy chłodzącej, a z drugiej strony z osiowym kanałem przelotu spalin.

W korzystnym wykonaniu osiowy kanał przelotu spalin ma przewężenie usytuowane w odległości od początku dyszy wynoszącej około 1/3 długości dyszy, a w obie strony od tego przewężenia przekrój poprzeczny kanału przelotu spalin zwiększa się proporcjonalnie w miarę zbliżania się do początku i do końca dyszy. Przekrój poprzeczny osiowego kanału przelotu spalin jest w przewężeniu co najwyżej równy połowie przekroju kanału w króćcu wejściowym. Osie otworów do przepływu cieczy tworzą z osią kanału przelotu spalin kąty ostre, zwrócone wierzchołkami w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu spalin.

Zaletą wynalazku jest duża skuteczność chłodzenia spalin i ścian kolektora, wynikająca z równomiernego doprowadzenia cieczy chłodzącej w strumień gazu przez wiele otworów o małych przekrojach poprzecznych. Próby eksploatacyjne wykazały, że temperatura zewnętrzna kolektora wylotowego zrealizowanego zgodnie z wynalazkiem jest zawsze i w każdym punkcie o wiele niższa od temperatury kolektora wykonanego według znanych rozwiązań. Przy optymalnym doborze wymiarów dyszy i parametrów cieczy chłodzącej temperatura ta może być obniżona nawet o połowę, bez zwiększenia zużycia cieczy.

Przykład wykonania wynalazku jest pokazany na rysunku przedstawiającym początkowy fragment kolektora wylotowego spalin w przekroju osiowym.

Kolektor wylotowy ma na początku króciec wejściowy 1 zaopatrzony w kołnierz 2 do połączenia ze zbiorczym kolektorem spalin gorących oraz przyłącze 3 służące do zainstalowania pompy lub przewodu doprowadzającego ciecz chłodzącą. Króciec 1 jest wyposażony w dyszę 4 wciśniętą od czoła w ten króciec 1. Dysza 4 posiada osiowy kanał 5 do przelotu spalin oraz skośne otwory 6 o małych przekrojach poprzecznych. Na początku i na końcu dyszy 4 znajdują się kołnierzowe występy 7, dopasowane do otworu w króćcu 1. Powierzchnia zewnętrzna dyszy 4, w części środkowej usytuowanej pomiędzy występami kołnierzowymi 7, jest na całym obwodzie zagłębiona w stronę osi tak, że pomiędzy tą powierzchnią i wewnętrzną powierzchnią króćca wejściowego 1 jest utworzona pierścieniowa komora 8, łącząca się w jednym miejscu z otworem w przyłączu 1 oraz w wielu punktach z osiowym kanałem 5 przelotu spalin. Dysza 4 posiada przewężenie 9 o przekroju poprzecznym stanowiącym 40% przekroju poprzecznego kanału w króćcu 1. Od przewężenia 9 kanał 5 powiększa równomiernie swój przekrój w miarę zbliżania się do początku i do końca dyszy 4. Na obwodzie części środkowej dyszy 4, w pierścieniowym zagłębieniu komory 8 położonym bliżej początku dyszy 4, znajdują się wejścia skośnych otworów 6 do przepływu cieczy chłodzącej, a wyjścia tych otworów 6 leżą na powierzchni kanału i przelotu spalin.

184 087

3/2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Kolektor wylotowy spalin silnikowych schładzanych cieczą, posiadający króciec wejściowy wyposażony w przyłącze do doprowadzania cieczy w strumień spalin, znamienny tym, że króciec wejściowy (1) jest zaopatrzony w dyszę (4) posiadającą osiowy kanał (5) do przelotu spalin oraz zespół otworów (6) do przepływu cieczy rozmieszczonych na obwodzie, korzystnie równomiernie i skierowanych doosiowo, dopasowaną do wewnętrznej powierzchni króćca (1) na obu jej końcach i pozbawioną kontaktu z tą powierzchnią na obwodzie swej części środkowej tak, że pomiędzy dyszą (4) i ścianką króćca (1) jest utworzona szczelna komora (8), która jest hydraulicznie połączona z jednej strony z przyłączem (3) cieczy chłodzącej, a z drugiej strony z osiowym kanałem (5) przelotu spalin.

2. Kolektor według zastrz. 1, znamienny tym, że osiowy kanał (5) przelotu spalin ma przewężenie (9) usytuowane w odległości (s) od początku dyszy (4) wynoszącej około 1/3 długości dyszy (4), a w obie strony od tego przewężenia (9) przekrój poprzeczny kanału (5) zwiększa się proporcjonalnie w miarę zbliżania się odpowiednio do początku i do końca dyszy (4).

3. Kolektor według zastrz. 1, znamienny tym, że przekrój poprzeczny osiowego kanału (5) przelotu spalin jest w przewężeniu (9) co najwyżej równy połowie przekroju kanału w króćcu wejściowym.

4. Kolektor według zastrz. 1, znamienny tym, ze osie otworów (6) do przepływu cieczy tworzą z osią kanału (5) przelotu spalin kąty ostre, zwrócone wierzchołkami w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu spalin.