一种空-空中冷防爆柴油机的制作方法

本发明涉及柴油机技术领域，具体涉及一种空-空中冷防爆柴油机。

背景技术：

柴油发动机的优点是扭矩大、经济性能好。柴油发动机工作时，进入气缸的是空气，气缸中的空气压缩到终点的时候，温度可以达到500-700℃，压力可以达到40—50个大气压。活塞接近上止点时，供油系统的喷油嘴以极高的压力在极短的时间内向气缸燃烧室喷射燃油，柴油形成细微的油粒，与高压高温的空气混合，可燃混合气自行燃烧，猛烈膨胀产生爆发力，推动活塞下行做功，此时温度可达1900-2000℃，压力可达60-100个大气压，产生的扭矩很大，所以柴油发动机广泛的应用于大型柴油设备上。

柴油机工作的过程中，排出的气体夹杂着火焰和火花，火焰容易流入大气，而煤矿生产严禁明火，使用柴油机一旦发生爆炸将会带来非常严重的事故；而且由于柴油机本身的排放污染，尤其是防爆柴油机在煤矿井下的工作环境具有通风差、含易燃易爆气体等特点，对防爆柴油机本身及其尾气排放有着特殊的要求。现有的柴油机尾气排放存在以下缺陷：1、排气管内的尾气排放不彻底，影响进气管新鲜空气进入的量；2、尾气温度非常高，没有热量回收装置，热量浪费严重；3、通常采用湿法冷却高温尾气，即将尾气导入废气处理箱内的冷却液中，处理后的尾气中夹杂水分，水分中含有部分杂质，排放至空气中污染空气。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种空-空中冷防爆柴油机，旨在解决柴油机中排气管内废气排放不彻底、尾气热量浪费严重以及空气污染的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种空-空中冷防爆柴油机，包括底座，所述底座上设有柴油机本体、散热箱和废气处理系统，所述散热箱设置在所述柴油机本体的一侧并与其连通，所述柴油机本体的另一侧设有排气管；所述废气处理系统包括真空负压装置、外管、内管、第一净化装置、第二净化装置以及消音器，所述外管套设在所述内管上，所述外管的两端均封闭，且所述内管的两端与所述外管两端的中部固定连接，所述内管上设有进水口和出水口且其上分别设有电磁阀，所述外管的内壁与所述内管的外壁之间形成环形空腔，所述第一净化装置设置在所述环形空腔内，所述真空负压装置、所述环形空腔、所述第二净化装置以及所述消音器通过管道依次连通，并且所述真空负压装置与所述排气管连通。

本发明的有益效果是：柴油机产生的高温废气从排气管排出，并进入废气处理系统进行净化；真空负压装置抽真空，使得排气管内的压力大于真空负压装置内的压力以形成负压，使得排气管内的高温废气在负压作用下尽数排出，避免部分高温废气残留在排气管内而影响进气系统中的新鲜空气进入的量；高温废气流经内管和外管之间的环形腔，内管内装满冷却水，冷却水回收高温废气中的热量，高温废气温度降低形成低温废气，第一净化装置对高温废气进行初步净化；第二净化装置对初步净化后的低温废气进行二次净化，确保排出的废气的洁净度，节能环保；通过消音器对废气进行消音，避免噪声污染。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述真空负压装置包括圆筒和真空机，所述圆筒的两端分别与所述排气管以及所述环形腔连通，所述圆筒通过管道与所述真空机连通，所述真空机抽真空使所述圆筒内形成负压，以将所述排气管内的废气排入所述圆筒内。

采用上述进一步方案的有益效果是通过真空机对圆筒内部进行抽真空，使得圆筒内的压力小于排气管内的压力，以使圆筒内形成负压，以便将排气管内的高温废气尽数排出，避免部分高温废气残留在排气管内而影响进气系统中的新鲜空气的进气量。

进一步，所述外管和所述圆筒外均包裹有隔热层。

采用上述进一步方案的有益效果是防止高温废气中的热量散失，造成浪费。

进一步，所述第一净化装置为，所述活性炭填料层设置在所述环形腔内。

采用上述进一步方案的有益效果是高温废气流经环形腔内的活性炭填料层，有效去除高温废气中的大部分杂质。

进一步，所述第二净化装置包括净化塔、多个吸附机构以及喷淋机构，所述净化塔的顶部和下部分别开设有出气口和进气口，多个所述吸附机构从上至下依次设置在所述净化塔内，多个所述吸附机构均位于所述出气口的上方，所述喷淋机构设置在所述净化塔内，并位于所述吸附机构的上方。

采用上述进一步方案的有益效果是低温废气从进气口进入净化塔内，并不断上升，低温废气经过多个吸附机构有效去除低温废气中残存的杂质；与此同时，喷淋机构向下喷洒水雾，水雾与低温废气接触以去除低温废气中的粉尘，保证排出的低温废气的洁净度，避免污染环境，节能环保。

进一步，所述吸附机构均包括包括依次层叠的上板、填料层和下板，所述上板和所述下板均水平设置，并且其边缘均与所述净化塔的内壁固定连接，所述上板与所述下板上分别布设有多个通孔。

采用上述进一步方案的有益效果是低温废气通过下板上的多个通孔进入填料层，填料层吸附低温废气中的部分杂质，吸附后的低温废气通过上板上的通孔继续上升。

进一步，所述喷淋机构包括供水箱、喷淋管、水泵以及多个喷头，所述喷淋管水平设置在所述净化塔内，且其进水端穿出所述净化塔的侧壁并与所述供水箱连通，所述水泵设置在所述喷淋管上，所述喷淋管位于所述吸附机构的上方，多个所述喷头均与所述喷淋管连通，且所述喷头的喷口均竖直向下。

采用上述进一步方案的有益效果是水泵将供水箱内的水通过喷淋管和多个喷头喷洒在净化塔内，形成水雾，水雾与低温废气接触，以去除低温废气中的粉尘。

进一步，所述消音器包括外筒和内筒，所述外筒套设在所述内筒外，所述外筒与所述内筒之间形成空腔，所述空腔内填充有吸音材料，所述内筒的侧壁上开设有若干通孔。

采用上述进一步方案的有益效果是净化后的低温废气通过内筒排出，低温废气流经内筒中时，吸音材料对低温废气进行消音，避免排出的低温废气声音过大而造成噪声污染。

进一步，还包括控制器、报警器和两个温度传感器，两个所述温度传感器分别设置在所述内管的内壁上以及所述内筒的出气口处，所述报警器设置在所述外筒的外壁上，所述报警器以及两个所述温度传感器分别与所述控制器电连接。

采用上述进一步方案的有益效果是位于内管内的温度传感器实时检测其中冷却水的温度，并将对应的温度信号传送给控制器，以便控制器控制相应的供水设备及时更换内管内的冷却水；位于内筒出气口的温度传感器实时检测低温废气排出时的温度，并将对应的温度信号传送给控制器，当排出的低温废气的温度高于设定温度阈值时，报警器启动进行报警。

进一步，还包括热水回收箱，所述热水回收箱通过管道与所述出水口连通。

采用上述进一步方案的有益效果是通过热水回收箱及时回收内管内温度升高的冷却水，以作生产用，避免浪费。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中外管、内管以及圆筒的内部结构示意图；

图3为本发明中圆筒的侧视图；

图4为本发明中外管的侧视图；

图5为本发明中净化塔的内部结构示意图；

图6为本发明中消音器的内部结构示意图之一；

图7为本发明中消音器的内部结构示意图之二。

图8为本发明中的电路框图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、底座，2、柴油机本体，3、散热箱，4、排气管，5、外管，6、内管，7、第一净化装置，8、第二净化装置，9、消音器，10、进水口，11、出水口，12、圆筒，13、真空机，14、隔热层，15、净化塔，16、上板，17、填料层，18、下板，19、喷淋管，20、喷头，21、外筒，22、内筒，23、吸音材料，24、通孔，25、报警器，26、温度传感器。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图8所示，本发明提供一种空-空中冷防爆柴油机，包括底座1，底座1上设有柴油机本体2、散热箱3和废气处理系统，散热箱3设置在柴油机本体2的一侧并与其连通，柴油机本体2的另一侧设有排气管4；废气处理系统包括真空负压装置、外管5、内管6、第一净化装置7、第二净化装置8以及消音器9，外管5套设在内管6上，外管5的两端均封闭，且内管6的两端与外管5两端的中部固定连接，内管6内形成封闭的空腔，内管6上设有进水口10和出水口11且其上分别设有电磁阀，进水口10通过管道与供水设备连通，进水口10与供水设备之间的管道上设有水泵，出水口11通过管道与热水回收箱，热水回收箱回收升温后的冷却水，重新使用，避免热量浪费，节能环保；内管6中装满冷却水，高温废气流经环形腔时，冷却水吸收高温废气中的热量，高温废气形成低温废气，升温后的冷却水可以重新利用，有效回收热量，节能环保。外管5的内壁与内管6的外壁之间形成环形空腔，第一净化装置7设置在环形空腔内，真空负压装置、环形空腔、第二净化装置8以及消音器9通过管道依次连通，并且真空负压装置与排气管4连通。工作时，柴油机产生的高温废气从排气管4排出，并进入废气处理系统进行净化；真空负压装置抽真空，使得排气管4内的压力大于真空负压装置内的压力以形成负压，使得排气管4内的高温废气在负压作用下尽数排出，避免部分高温废气残留在排气管4内而影响进气系统中的新鲜空气进入的量；高温废气流经内管6和外管5之间的环形腔，内管6内装满冷却水，冷却水回收高温废气中的热量，高温废气温度降低形成低温废气，第一净化装置7对高温废气进行初步净化；第二净化装置8对初步净化后的低温废气进行二次净化，确保排出的废气的洁净度，节能环保；通过消音器9对废气进行消音，避免噪声污染。

需要说明的是，本发明中柴油机本体2内部的进气、压缩、做功以及排气的过程以及结构均采用现有技术，即最常见的柴油机。另外，散热箱3内设有风机，散热箱3靠近柴油机本体2的一侧设有进风口，另一相对侧设有出风口，风机工作以将油机本体2内的部分热量散发出去。

如图2至图4所示，本发明中，真空负压装置包括圆筒12和真空机13，圆筒12的两端分别与排气管4以及环形腔连通，并且圆筒12靠近外管5的一端沿周向开设有多个与环形腔连通的通孔，圆筒12与外管5之间直接焊接在一起或通过法兰可拆卸的连接，拆装方便；采用法兰连接时，法兰上沿周向开设有多个通过，排气管4内的高温废气依次通过圆筒和法兰进入环形腔内。圆筒12通过管道与真空机13连通，真空机13抽真空使圆筒12内形成负压，以将排气管4内的废气排入圆筒12内，从而使得将排气管4内的高温废气全部排入圆筒12内，避免部分高温废物残留在排气管4内而影响新鲜空气进入进气系统内的量，确保做功的效果。

优选的，本发明中，外管5和圆筒12外均包裹有隔热层14，隔热层14绕外管5和圆筒12设置并且紧贴外管5和圆筒12的侧壁。隔热层14可有效防止高温废气的热量散失，使得高温废气中的热量全部传递给内管6内的冷却水，充分回收高温废气中的热量，重新利用，避免浪费。此处隔热层14采用隔热材料制成，隔热材料采用现有的玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐、气凝胶毡或真空板等，隔热效果好，充分回收热量，重新使用，避免浪费，节能环保。

本发明中，第一净化装置7为活性炭填料层，活性炭填料层设置在环形腔内，活性炭填料层具有比表面积大、孔径适中、分布均匀、吸附速度快和杂质少等优点，吸附效果较佳，初步去除高温废气中的大部分杂质。

如图5所示，本发明中，第二净化装置8包括净化塔15、多个吸附机构以及喷淋机构，净化塔15的顶部和下部分别开设有出气口和进气口，进气口与内管6的出气端连通，多个吸附机构从上至下依次设置在净化塔15内，多个吸附机构均位于出气口的上方，喷淋机构设置在净化塔15内，并位于吸附机构的上方，冷却后的低温废气从净化塔15的底部不断上升，依次经过多个吸附机构，去除低温废气中的粉尘，确保排出的低温废气的洁净度；吸附机构均包括包括依次层叠的上板16、填料层17和下板18，上板16和下板18均水平设置，并且其边缘均与净化塔15的内壁固定连接，通常采用焊接或螺栓连接的方式，拆装方便，上板16与下板18上分别布设有多个通孔，低温废气通过下板18上的多个通孔进入填料层17，填料层17吸附低温废气中的部分杂质，吸附后的低温废气通过上板16上的通孔继续上升。此处的填料层17优先采用活性炭吸附层，活性炭的吸附效果较佳，能够有效去除低温废气中的粉尘，确保排出的低温废气的洁净度；喷淋机构包括供水箱、喷淋管19、水泵以及多个喷头20，喷淋管19水平设置在净化塔15内，且其进水端穿出净化塔15的侧壁并与供水箱连通，水泵设置在喷淋管19上，喷淋管19位于吸附机构的上方，多个喷头20均与喷淋管19连通，且喷头20的喷口均竖直向下，低温废气在净化塔15内不断上升的过程中，水泵将供水箱内的水通过喷头20形成水雾，水雾在下降的过程中与上升的低温废气接触，去除低温废气中的粉尘，确保排出的低温废气的洁净度，保护环境。

如图6至图7所示，本发明中，消音器包括外筒21和内筒22，外筒21套设在内筒22外，外筒21与内筒22之间形成空腔，空腔内填充有吸音材料23，内筒22的侧壁上开设有若干通孔24。由于低温废气具有一定的压力，直接排出会产生很大的声音；净化后的低温废气通过内筒22排出，低温废气流经内筒22中时，吸音材料23对低温废气进行消音，避免排出的低温废气声音过大而造成噪声污染。

本发明中，还包括控制器、报警器25和两个温度传感器26，两个温度传感器26分别设置在内管6的内壁上以及内筒22的出气口处，报警器25设置在外筒21的外壁上，报警器25以及两个温度传感器26分别与控制器电连接。工作时，位于内管6内的温度传感器26实时检测其中冷却水的温度，并将对应的温度信号传送给控制器，以便控制器控制相应的供水设备及时更换内管6内的冷却水；位于内筒6出气口的温度传感器26实时检测低温废气排出时的温度，并将对应的温度信号传送给控制器，当排出的低温废气的温度高于设定温度阈值时，报警器25启动进行报警，以提醒工作人员及时处理，避免发生安全事故，确保安全生产。此处的报警器25优先采用声光报警器，提示效果好。

本发明的工作原理如下：

柴油机本体2内产生的高温废气从排气管4排出，排气时，真空机13抽真空使圆筒12内形成负压，以将排气管4内的高温废气全部排入圆筒12内；圆筒12内的高温废气通过圆筒12对应端以及外管5对应端的通孔进入环形腔内，高温废气沿着环形腔不断前进，在此过程中，第一净化装置7吸附高温废气中的大部分杂质，同时内管6内的冷却水吸收高温废气中的热量形成低温废气，回收热量，升温后的冷却水可重新利用，节能环保；初步净化的低温废气流经净化塔15，多个吸附机构依次吸附低温废气中的杂质，同时喷头20形成水雾，水雾下降过程中与上升的低温废气接触，去除其中的粉尘，进一步净化废气；净化后的低温废气经过消音器9消音处理后排出。

需要说明的是，本发明中所涉及所有的控制器(型号为qym-zc)、电磁阀(型号为dn50)、水泵(型号为ph-101e)、真空机(型号为jp-40)、报警器(型号为df-8000-1)、温度传感器(型号为hstl-103)以及风机(型号为gxf)均采用现有技术，各个部件分别与控制器电连接，控制器与各个部件之间的控制电路为现有技术。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。