RU225725U1 - Устройство отвода и искрогашения выхлопных газов железнодорожного транспортного средства - Google Patents

Abstract

Полезная модель предназначена для отвода и искрогашения выхлопных газов из двигателя железнодорожного транспортного средства и может быть применена в конструкциях железнодорожных транспортных средств, использующих двигатели внутреннего сгорания. Устройство состоит из входного патрубка, сопла 3, камеры смешения 4 с отверстиями 7, размещённой внутри внешней камеры 5, и выходного отвода 6. Входной патрубок 1 и внешняя камера 5 последовательно соединены через сильфонный компенсатор 2, при этом сопло 3 установлено после компенсатора 2, а в камере смешения 4 выполнены радиальные отверстия 7, при этом камера смешения 4 снабжена эжекционными каналами, концентрически расположенными относительно оси сопла 3 и камеры смешения 4, а внешняя камера 5 выполнена с возможностью доступа атмосферного воздуха. В результате снижается аэродинамическое сопротивление выхлопной системы и повышается эффективности её работы, достигаются заданные параметры выхлопных газов, выбрасываемых в атмосферу. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Полезная модель предназначена для отвода и искрогашения выхлопных газов из двигателя железнодорожного транспортного средства и может быть применена в конструкциях железнодорожных транспортных средств, использующих двигатели внутреннего сгорания.

Известно устройство нейтрализации отработавших газов (патент РФ на изобретение №2175073, приоритет от 15.11.1999, опубликован 20.10.2001 Бюл. №29), содержащий корпус с впускными и выпускными патрубками, конусообразный эжектор, рассеиватель, выполненный в виде конуса. Устройство позволяет засасывать воздух из атмосферы за счёт разрежения создаваемого высокоскоростным потоком отработавших газов дизельного двигателя, которые, выходя из него, проходят конусный эжектор. Смешанный поток направляется через рассеиватель на конусный электромагнитный улавливатель.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, которая предусматривает подвод электрического тока, что снижает надёжность выхлопной системы в случае неисправности систем подачи тока. Устройство также не позволяет снижать уровень вибраций, передаваемых потоком отработанных газов, выходящих из двигателя. Указанные недостатки в целом снижают надёжность устройства, не позволяя эффективно применять его на современных железнодорожных средствах, использующих двигатели внутреннего сгорания большой мощности.

Известно устройство выпускной системы двигателя внутреннего сгорания (патент РФ на изобретение №2033535, приоритет от 22.11.1991, опубликован 20.04.1991). Указанное устройство представляет собой глушитель с корпусом, снабжённым впускным и выпускным патрубками, эжектор, расположенный в корпусе и имеющий газовое сопло, соединённое с впускным патрубком, смесительную камеру, диффузор. Смесительная камера соединена с корпусом со стороны впускного патрубка перегородками, образуя при этом входную камеру, в торцовой стенке которой имеются отверстия, а через диффузор сообщена с выходной камерой и выпускным патрубком. Данное устройство было выбрано за прототип.

Указанное устройство позволяет улавливать раскалённые искры в выхлопных газах, однако его конструкция предполагает значительное аэродинамическое сопротивление потоку проходящего через устройство воздуха, что снижает эффективность работы выхлопной системы. Также указанное устройство выполнено неразъёмный, что затрудняет доступ к его деталям и усложняет его обслуживание.

Общие требования пожарной безопасности, регламентирующие требования к безопасности двигателей внутреннего сгорания железнодорожных транспортных средств, устанавливают, что на выходе из глушителя не допускаются раскалённые частицы, видимые невооруженным глазом на расстоянии не более 10 м.

Технической задачей предлагаемого решения является разработка устройства, лишенного недостатков аналогов, которое позволило бы снизить аэродинамическое сопротивление системы без снижения её эффективности, при этом указанное устройство позволяло бы достигать требуемых параметров выхлопных газов, выбрасываемых в атмосферу.

Технический эффект, достигаемый при реализации устройства заключается в снижении аэродинамического сопротивления выхлопной системы и повышении эффективности работы системы, позволяющей достигать требуемых параметров выхлопных газов, выбрасываемых в атмосферу.

Эффект достигается за счёт устройства отвода и искрогашения выхлопных газов железнодорожного транспортного средства, которое состоит из входного патрубка, сопла, камеры смешения с отверстиями, размещённой внутри внешней камеры, и выходного отвода. Входной патрубок и внешняя камера последовательно соединены через сильфонный компенсатор, при этом сопло установлено после компенсатора, а в камере смешения выполнены радиальные отверстия, при этом камера смешения снабжена эжекционными каналами, концентрически расположенными относительно оси сопла и камеры смешения, а внешняя камера выполнена с возможностью доступа атмосферного воздуха.

Работа устройства основана на принципе, при котором поток газов отклоняется от стенок эжекционных каналов, часть искр ударяется о поверхность более холодных относительно потока перегородок, стенок канала и отвода. Поток газов рассекается пирамидальными перегородками, часть искр ударяется о поверхность перегородок, а благодаря эжектированию воздуха создаётся дополнительное ударение искр из двигателя о стенки камеры смешения и выходного отвода.

Устройство поясняется с помощью следующих рисунков.

На фиг. 1 изображён общий вид устройства.

На фиг. 2 изображён общий вид камеры смешения.

На фиг. 3 изображено размещение камеры смешения внутри внешней камеры.

Входной патрубок 1 герметично соединяет устройство с выхлопной системой двигателя, направляя поток выхлопных газов. Входной патрубок 1 соединяется с сильфонным компенсатором 2, который соединяется с соплом 3. Сопло 3 соединено с внешней камерой 5. Внутри внешней камеры 5 размещена камера смешения 4. В камере смешения 4 выполнены отверстия 7, расположенные радиально относительно центральной оси камеры смешения.

Камера смешения 4 снабжена пирамидальными перегородками (фиг. 2), основаниями которых являются отверстия 7, выполненные в камере смешения 4, при этом две боковые грани перегородки ориентированы так, что рассекают поток газов, а грань, противоположная потоку газов, отсутствует. Пирамидальные перегородки 11 и отверстия 7 камеры смешения 4 образуют эжекционные каналы.

Камера смешения 4 размещена внутри внешней камеры 5 так, что пространство между нижними частями камер образует накопительную полость 10, приспособленную для сбора осадков, попадающих через выходной отвод 6 (фиг. 3). На выходной отвод 6 устанавливается сетчатый рассеиватель 8, который позволяет обеспечить защиту от попадания посторонних предметов в систему и увеличить интенсивность перемешивания горячих и холодных фаз потока, дополнительно выравнивая поле температур на выходе.

В конкретном исполнении выходной отвод 6 выполнен изогнутым в вертикальном направлении выброса отработанных газов и имеет сегментную конструкцию. Отвод 6 также может быть выполнен в виде прямоугольного или круглого в сечении не сегментного колена, что позволит увеличить эффективность работы системы.

Внешняя камера 5 выполнена с окном 9 для доступа атмосферного охлаждающего воздуха. Через окно 9 внутрь внешней камеры 5 попадает атмосферный воздух и засасывается через отверстия 7 внутрь камеры смешения 4.

Входной патрубок 1, сильфонный компенсатор 2, сопло 3, внешняя камера 5 жёстко соединены разъёмным образом. В конкретном исполнении жёсткое разъемное соединение обеспечивается фланцевым соединением. Сопло 3 жёстко соединяется с внешней камерой 5, при этом соединение может быть разъёмным, обеспечивающим быстрый демонтаж. Сетчатый рассеиватель 8 соединён с выходным отводом 6 разъёмным образом с помощью винтов. Выходной отвод 6 соединён с камерой смешения 4 неразъёмным образом, при этом соединение может быть разъёмным, обеспечивающим быстрый демонтаж. Камера смешения 4 закреплена внутри внешней камеры 5 жёстким образом посредством сварки, при этом соединение может быть и разъёмным для более быстрого доступа к частям устройства для обслуживания.

Устройство работает следующим образом.

Выхлопные газы из двигателя внутреннего сгорания поступают во входной патрубок 1, далее в компенсатор сильфонный 2, который поглощает колебания, возникающие от двигателя. Далее газы проходят через сопло 3, попадая в камеру смешения 4. При этом внутри камеры 4 создаётся область разряжения при прохождении высоконапорного газа с высокой скоростью и давлением через сопло 3.

После прохождения через сопло 3, поток газа рассекается пирамидальными перегородками 11, которые из-за концентрического расположения и обтекаемой формы не создают значительного аэродинамического сопротивления потоку. При этом большая часть искр, ударяясь о боковые поверхности перегородок 11, меняют свой вектор движения, а поток газа, проходящий в промежутках перегородок 11, меняет свой прямолинейный характер после смешения с атмосферным воздухом, при этом создаётся неоднородный характер движения газа после прохождения эжекционных каналов, достаточный для гашения большей части искр. При этом исполнение внешней камеры с возможностью доступа атмосферного воздуха позволяет создать более сильный поток со стороны окна 9, чем с противоположной стороны, что дополнительно увеличивает турбулентность после эжекционных каналов, вызывая ударение искр о внутреннюю поверхность камеры смешения 4 и выходного отвода 6.

Пройдя камеру смешения 4, поток устремляется в выходной отвод 6, который задаёт направление выброса потока в атмосферу, сетчатый рассеиватель 8 обеспечивает дополнительное выравнивание поля температур потока на выходе.

В устройстве конструктивно исключена возможность попадания осадков в системы двигателя. Осадки, после прохождения выходного отвода 6 попадают в камеру смешения 4, затем через нижние отверстия 7 в пространство между нижними частями камер смешения 4 и внешней камеры 5, которое образует накопительную полость 10, приспособленную для сбора попадающих осадков.

При работе двигателей предполагается испарение попадающих осадков и их отвод вместе с отработавшими газами за счёт высоких температур внутренних поверхностей системы.

Claims (6)

1. Устройство отвода и искрогашения выхлопных газов железнодорожного транспортного средства, состоящее из входного патрубка, сопла, камеры смешения с отверстиями, размещённой внутри внешней камеры, и выходного отвода, отличающееся тем, что входной патрубок и внешняя камера последовательно соединены через сильфонный компенсатор, при этом сопло установлено после компенсатора, а в камере смешения выполнены радиальные отверстия, при этом камера смешения снабжена эжекционными каналами, концентрически расположенными относительно оси сопла и камеры смешения, а внешняя камера выполнена с возможностью доступа атмосферного воздуха.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что эжекционные каналы выполнены в виде пирамидальных перегородок, основание которых совпадает с радиальными отверстиями камеры смешения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что две боковые грани пирамидальных перегородок ориентированы так, что рассекают поток газов, а грань, противоположная потоку газов, отсутствует.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пирамидальные перегородки и отверстия в камере смешения образуют эжекционные каналы.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что камера смешения размещена внутри внешней камеры так, что пространство между нижними частями камер образует полость, приспособленную для сбора попадающих осадков.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходной отвод выполнен изогнутым в вертикальном направлении выброса отработанных газов и снабжён сетчатым рассеивателем.