专利名称：离心除污与空压促燃的柴油机车尾气净化器的制作方法
技术领域：
本发明涉及柴油机车尾气净化器，该尾气净化器可应用于城市公共柴油客 车、矿用及隧道柴油车、中巴柴油车、柴油货车、柴油发电机组中，也可单独 串联接于柴油机车的尾气排放管路中，还可和其他现有的尾气净化装置一起串 联或并联接于柴油机车的尾气排放管路中。
技术背景柴油发动机的有害排放物包含复杂的有机物和无机物，具气、液、固等3 态。有机物(主要是碳氢)来源于未燃烧的燃油和机油，也有一些是未完全燃 烧的产物。无机物包括硫化物、碳粒和含氮的化合物。气态排放物包括一氧化 碳(CO)、 二氧化碳(CCO、 二氧化硫(S02)、氮氧化物(7VO》和气态碳氢 (C//)。固态排放物是微小的球状碳粒(直径10-80")，称为固态物， 一般 也称作碳烟。液态排放物是碳氢和硫氧化物(SO》，其中碳氢中的氢(//)、 碳(C)原了比例从2: l到9: 1，包括醛、烷烃、稀烃(直链或支链)和芳香 烃(单环和多环)。在碳粒表面吸附有一些液态的硫氧化物，另一些碳氢则为 气态。吸附在碳粒上的碳氢以及游离的液态碳氢可溶于有机溶剂，又称为可溶 性有机物。碳烟、可溶性有机物和硫氧化物等统称为柴油汽车的颗粒排放物。相关研究表明，可溶性有机物和固态物都可导致癌症。生物活体试验表明， 碳烟颗粒是导致肿块形成的主要原因。可溶性有机物中的一些物质，特别是多 环芳香烃和含氮的多环芳香烃有更大的致癌作用。另外，碳烟颗粒除对人体健 康不利以外，又是一种肉眼可见的黑色物质，悬浮在空中，既影响能见度，又 对环境有极大危害。因此，很有必要对柴油机车尾气进行有效控制和处理。当前，柴油发动机废气排放的措施主要有以下三种途径:一是发动机机内 控制，这包括涡轮增压及增压中冷技术、废气再循环技术、燃烧室优化、燃油 喷射系统和多气门技术和可变涡流比控制等五项技术；二是提高燃油品质及使 用代用燃料；三是发动机机外控制，即尾气净化。柴油发动机机外控制多采用氧化催化与颗粒捕集器相结合的方法来进行尾气净化。由于柴油发动机的燃烧一直在富氧下进行，因此co， Of的排放较少，采用氧化催化剂可进一步减少。使用氧化催化器主要目的是使CO， C/f高效氧化而使s^氧化受到抑制。目前柴油发动机降低碳烟微粒的主要措施是推迟供油提前角，降低最高燃烧温度，使机内M ,降低，然后采用陶瓷蜂窝过滤器等在机外降低柴油发动机的碳烟和微粒。颗粒物捕集器主要捕集排气中的碳烟颗粒物，其中绝大部分为固态碳粒和可溶性有机成分的碳烟。陶瓷蜂窝捕集器是主要产品之一。陶瓷蜂窝捕集器使用一定时间后背压升高，当排气背压达到16-20千帕时会使发动机性能变差，因此，其再生成为这一技术能否实用的关键。日前主要采用电加热再生法、微波再生法、喷油再生法、节流再生法、静电再生法等方法对颗粒物捕集器进行再生。尽管柴油机外尾气处理及研究取得了成效，但是机外处理方式都还是集中在氧化催化与颗粒捕集器相结合的方式，处理技术和方式较为复杂，生产和使用成本不低廉，离推广使用还有一定的距离。发明内容本发明所要解决的问题在于克服现有技术的缺点，提供一种有效降低柴油 机车尾气中固液态污染物，并尽可能地减小柴油发动机运转过程中的负压阻 力，优化柴油机工作性能的净化器。本发明原理采用一台可直接接于柴油机车照明电路的高速旋转电机， 带动分离机构高速旋转使污染物在离心力作用下有效分离；同时，电机还带动气压泵机顺着尾气排放方向泵压抽气，使排气更加通畅，减小柴油机的负 压阻力，优化柴油机的工作性能，使柴油燃烧更加充分。本发明采用如下技术方案实现目的离心除污与空压促燃的柴油机车尾气净化器包括设置在密闭箱体中的 高速旋转离心力除污机构和泵气助排和助燃机构，其中离心力净化装置包括 进气接口、高速电机和分离叶轮；泵压助排促燃装置包括气压泵机、出气接口 和泵气进口；在密闭箱体中靠近尾气进入端的一侧安装高速电机，高速电机 的输出轴通过键与分离叶轮联接，在密闭箱体中靠近尾气进入端的一侧开有 进气接口，以接入柴油机车尾气，高速电机的输出轴伸出分离叶轮安装端通过连轴器与气压泵机联接，气压泵机的泵气进口开设在分离叶轮后面，其出气 接口伸出密闭箱体外，以将净化后的尾气排除出密闭箱体之外。为进一步实现本发明目的，在密闭箱体壁底部开有清理阀门，该清理阀 门开设在分离叶轮下端。所述分离叶轮为半封闭式凸台体结构，全锥角不小于60° ，其凸台内侧与泵气进口相背。所述密闭箱体优选为一个长方体的盒子。 所述高速电机为工作电压与柴油机车照明电源电压14V或42V相当的电机。所述高速电机设有调速器，用于调节分离叶轮转所和气压泵机的泵量。本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果(1) 本发明装置采用的是一种原理新颖、独特和具有多功能技术的柴油 机车尾气净化装置；本装置呈长方体盒子外形，外形简单而小巧，内部零件、 结构和制造工艺简单，成本和价格低廉，便于应用推广。(2) 本装置不但能够对柴油机尾气污染物进行有效清理，而且该装置的 泵压助排功能使得发动机负压阻力尽可能地减小，使柴油机工作性能得到优 化，柴油燃烧更加充分，进而达到另一种减少污染排放的效果，这两项功能 都是目前其它机外净化技术装置所不具备的显著特点和优点。(3) 本装置抗振动性能好，安装、使用和维护起来简单方便，只需定期 打开清理阀门9进行简单清理，便可继续长久使用，没有其它催化装置或颗 粒物捕集器等复杂的再生过程；另外，它还可以和现有的其它净化装置复合在 一起同时使用。
图1是离心除污与空压促燃的柴油机车尾气净化器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步描述，但本发明要求保护的 范围并不局限于实施方式表述的范围。如图1所示，本发明的离心除污与空压促燃的柴油机车尾气净化器包括 离心力净化装置和泵压助排促燃装置，两部分都设置在密闭箱体3内，其中离 心力净化装置包括进气接口 8、高速电机7和分离叶轮6;进气接口 8透过密 闭箱体3的左侧面中下壁以光孔形式和密封圈相联接，高速电机7透过密闭箱体3的左侧面中壁以光孔形式和密封圈相联接，分离叶轮6与高速电机7的回 转主轴通过键相联接；泵压助排促燃装置包括气压泵机2、出气接口l和泵气 进口 10;气压泵机的驱动主轴通过联轴器4与高速电机7的主轴相联接，出 气接口 1和泵气进口 10皆为气压泵机2的出气和进口两口的延伸管联接，其 中出气接口 1与密闭箱体2的右侧面中下壁以光孔形式和密封圈相联接；因此 两部分机构都由高速电机7驱动，高速电机7由柴油机车照明电源同时驱动。 具体的连接关系是在密闭箱体3中靠近尾气进入端的一侧安装高速电机7, 高速电机7的输出轴通过键5与分离叶轮6联接，在密闭箱体3中靠近尾气 进入端的一侧开有进气接口 8，以接入柴油机车尾气。高速电机7的输出轴 伸出分离叶轮6安装端通过连轴器4与气压泵机2联接，气压泵机2的泵气进 口 10开设在分离叶轮6后面，其出气接口 l伸出密闭箱体3外，以将净化后 的尾气排除出密闭箱体3之外。在密闭箱体3壁上底部开有清理阀门9，该 清理阀门9开设在分离叶轮6下端，打开清理阀门9可定期对尾气沉淀物进行 清理。高速电机7和气压泵机2的工作参数可根据柴油机尾气污染程度和柴油机 工作参数的关系，即考虑柴油机的负压阻力的影响特征，使柴油机整体系统工 作性能优化，柴油燃烧更加充分而选定。为了充分满足这一功能和使本装置有 更为宽广的应用范围，高速电机7可选为可调速电机，气压泵机2可选为可调 节泵量空压机，使用时，根据具体应用场合，调节本发明装置的以上部件的工 作参数即可。高速电机7可选用其工作电压与柴油机车照明电源电压14V或 42V相当的电机，如浙江省丽水市直流电机厂专业生产的120系列低压直流电 机为F级，安装方式为端面，电压为12V，24V，功率有300W-600W，转速有 1500-3000转/分钟，可长期带负荷运转；气压泵机2的泵量根据高速电机7 的转速即可选定，对应的泵量范围为0.5-1升/分钟。另外，如果为了获得 最佳净化效果，高速电机7可加装调速器，以对分离叶轮6和气压泵机2的泵 量进行连续调节。 .分离叶轮6制作成半封闭式凸台体结构，全锥角不小于60。，其凸台内 侧与泵气进口 IO相背，泵气进口 10位于密闭箱体3的右侧下方。分离叶轮6，向进气接口 8方向弯曲至接近密闭箱体3腔体密闭箱体3外观可为一个长方体的盒子，盒子左右侧偏下部位各有一个尾 气口，以及电机的外接电线。整个装置可以方便地单独串联接于柴油机车的尾 气排放管路中，亦可以和其他净化装置(如催化装置等)串联或并联接于柴油 机车的尾气排放管路中。串接或并接时，通过密封措施较好的管接头元件把两 者串接或并接后，当作一个整体接入柴油机车尾气排放管路中即可。工作时，通过密封措施较好的管接头元件，将进气接口 8和出气接口 1 连接在柴油机车的尾气排气管路上；未净化的尾气通过进气接口 8进入到分离 叶轮6的内表面中心，分离叶轮6由高速电机7驱动而高速旋转，于是尾气中 的固态和液态颗粒将在离心力的作用下沿着分离叶轮内表面沉积，分离叶轮内 表面周边已净化的尾气将在气压泵机2 (也由高速电机7驱动)的泵压作用下， 迅速经泵气进口 10、经气压泵机2和出气接口 1而排出；打开清理阀门9可 定期对尾气沉淀物进行清理。材料及加工要求分离叶轮6、密闭箱体3、清理阀门9、及相关联接螺 母和螺钉等材料均选用SUS304不锈钢，零件皆采用普通机械加工方法即可， 分离叶轮6的质量分布要求均匀。安装检査顺序(1)把进气接口 8、出气接口 1和清理阀门9安装于密 闭箱体3上，并密封好以防漏气；(2)将分离叶轮6安装于高速电机7上， 然后将该部件安装于密闭箱体的内侧壁面上，保持其与离密闭箱体3上下左 右壁面空间距离均匀，并使该部件能够运转自如；(3)将气压泵机2通过联 轴器4将其与高速电机7相联接，注意控制气压泵2旋转轴中心与高速电机 7轴中心同心度；(4)检査进气接口 8、出气接口 1、清理阀门9以及箱体 其他联接部位的密封性，进行防漏气和防锈措施后，将密闭箱体3密闭。发明装置应用场合安装要求当把整个净化装置安装于柴油机机外的排 气管路中时，根据现场工艺情况进行配作，注意整个装置的气体密闭的必要 性；其电机外接电线可直接接入柴油机车的照明电路中。如上所述，即可较好地实现本发明。
权利要求
1、离心除污与空压促燃的柴油机车尾气净化器，其特征在于该尾气净化器包括设置在密闭箱体中的高速旋转离心力除污机构和泵气助排和助燃机构，其中离心力净化装置包括进气接口、高速电机和分离叶轮；泵压助排促燃装置包括气压泵机、出气接口和泵气进口；在密闭箱体中靠近尾气进入端的一侧安装高速电机，高速电机的输出轴通过键与分离叶轮联接，在密闭箱体中靠近尾气进入端的一侧开有进气接口，以接入柴油机车尾气，高速电机的输出轴伸出分离叶轮安装端通过连轴器与气压泵机联接，气压泵机的泵气进口开设在分离叶轮后面，其出气接口伸出密闭箱体外，以将净化后的尾气排除出密闭箱体之外。
2、 根据权利要求1所述的离心除污与空压促燃的柴油机车尾气净化器， 其特征在于在密闭箱体壁底部开有清理阀门，该清理阀门开设在分离叶轮下 端。
3、 根据权利要求1所述的离心除污与空压促燃的柴油机车尾气净化器， 其特征在于所述分离叶轮为半封闭式凸台体结构，全锥角不小于60° ，其凸 台内侧与泵气进口相背。
4、 根据权利要求1所述的离心除污与空压促燃的柴油机车尾气净化器， 其特征在于所述密闭箱体为一个长方体的盒子。
5、 根据权利要求1所述的离心除污与空压促燃的柴油机车尾气净化器， 其特征在于所述高速电机为工作电压与柴油机车照明电源电压14V或42V相当 的电机。
6、 根据权利要求5所述的离心除污与空压促燃的柴油机车尾气净化器， 其特征在于所述高速电机设有调速器，用于调节分离叶轮转所和气压泵机的泵
全文摘要
本发明公开了离心除污与空压促燃的柴油机车尾气净化器，该尾气净化器包括设置在密闭箱体中的高速旋转离心力除污机构和泵气助排和助燃机构，在密闭箱体中靠近尾气进入端的一侧安装高速电机，高速电机的输出轴通过键与分离叶轮联接，高速电机的输出轴伸出分离叶轮安装端通过连轴器与气压泵机联接，气压泵机的泵气进口开设在分离叶轮后面，其出气接口伸出密闭箱体外。本发明集离心除污和泵压助排和助燃机构于一体，先用电机高速回转的离心力将柴油机车尾气中的固态和液态颗粒物除去，然后通过气压泵顺着尾气的排放方向，减小尾气排放阻力，同时达到优化柴油机车发动机性能，使柴油在发动机内更加充分燃烧。
文档编号F01N3/037GK101255811SQ20071003182
公开日2008年9月3日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年11月30日
发明者张兴旺, 王泽贵, 谢小鹏 申请人:华南理工大学