[发明专利]一种防爆柴油机自冷却排气系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种防爆柴油机的排气系统，尤其是一种应用无叶片式涡轮机回收排气热能、降低背压、减小排气系统体积的防爆柴油机自冷却排气系统。

背景技术

防爆柴油机是一种用于爆炸性气体环境的柴油机，具有防爆性能，在爆炸性环境中工作不会点燃环境气体，且排放气体指标符合MT990-2006的要求。

现有防爆柴油机排气系统是由水夹套排气歧管、水夹套排气管、冷却水洗箱以及阻火器等构成。其中冷却水洗箱在排气系统中用水做介质，其主要作用是消焰除尘，特别是降温不可或缺的重要作用。因此，特别需要较大体积的储水箱来满足柴油机的排气降温需求。由此防爆柴油机排气系统由于冷却水洗箱的存在，导致其总体积过大，排气背压增大，这使得柴油机燃料燃烧效率下降，燃油经济性降低，同时降低了柴油机的输出功率，动力性下降。因此，降低防爆柴油机总体积和排气系统阻力，会大幅度改善和提高防爆柴油机的使用性能。

公开报道的现有技术，如公开号为CN202645697U的一种“矿用干式防爆柴油机排气系统”的实用新型专利；公开号为CN103758624A的一种“煤矿用防爆柴油机冷却循环系统”的发明专利；公开号为CN103603717A的一种“内外双循环水冷却系统大功率防爆柴油机”的发明专利；公开号为CN103233799A的一种“一种大功率防爆柴油机”的发明专利，以及其他公开的一些现有技术，这些公开报道的现有技术大都集中在原机系统基础上所进行的改进，如在防爆柴油机原机冷却系统的基础上，采用单独的散热器，采用水泵对排气系统进行冷却，研究排气冷却系统中的废气净化箱结构，并对废气净化箱内的排气管半径进行优化设计等原机结构进行改进，还未有对防爆柴油机的排气系统做出进一步改进的现有技术。

现有无叶片式涡轮机以“流体边界层效应”作为工作原理，靠近圆盘壁面的流体速度很低，流体速度方向平行于壁面，避免了粒子与转子的直接冲击。实验表明：经过合理设计的无叶片式涡轮机效率高达75%以上。

将无叶片式涡轮机引入防爆柴油机的排气系统中，特别是用于自冷却排气系统中，排气进入自冷却系统，驱动无叶片式涡轮机工作，无叶片式涡轮机输出轴驱动柱塞泵，作为喷水的动力来源向无叶片式涡轮机内喷水，以此实现热能自回收利用，进一步降低排气背压，减少排气系统体积，尾气最终经过滤网和排气栅栏排入环境，有望改善排放性、动力性和经济性等多方面的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种防爆柴油机自冷却排气系统，以解决防爆柴油机系统总体积过大，动力性、排放性和经济性不足的问题。

本发明上述目的及问题是通过以下技术方案实现的。

一种防爆柴油机自冷却排气系统，包括无叶片式涡轮机及其排气系统与水冷却系统，其特征在于：

所述无叶片式涡轮机是位于防爆柴油机的水夹套排气管与排气栅栏之间连通于一体；

所述排气系统是防爆柴油机的排气管经水夹套排气管由两路水夹套排气软管分设为两路，两路水夹套排气软管端头分别设置有排气入口插头，并将两个排气入口插头分别对称、切向切入于无叶片式涡轮机的壳体外圆周面并向内延伸，将高温气体排入无叶片式涡轮机的壳体内进行冷却降尘，再经无叶片式涡轮机出口设置的水夹套出口管依次通过滤网水回收器、排气栅栏、排气尾管及其排气温度传感器排出；

所述水冷却系统是包括水夹套冷却系统和自冷却系统，其水夹套冷却系统是防爆柴油机的冷却水进出口通过管道连通有水夹套排气管、无叶片式涡轮机冷却水套和无叶片式涡轮机水夹套出口管进行循环冷却；其自冷却系统是在无叶片式涡轮机输出轴端头连通并驱动水泵旋转，水泵进口由泵水管连通有储水箱；水泵出口处连通有两条喷水软管及其端头安设的水喷嘴插头，并将两个水喷嘴插头分别对称、切向切入于无叶片式涡轮机的壳体外圆周面上，切向喷入无叶片式涡轮机内，防爆柴油机排出的高温气体与冷却水进行混合，后将气水混合物通过无叶片式涡轮机出口设置的水夹套出口管由滤网水回收器冷凝，再由回流管回流至储水箱。

进一步地，上述技术方案的附加技术特征如下。

所述无叶片式涡轮机的转子转速是≥10000rpm，并与防爆柴油机的转速成正比关系。

所述水夹套排气软管是由至少两路水夹套排气软管分别对称、切向切入设置构成。

所述水冷却系统的喷水软管是由至少两路相应的喷水软管分别对称、切向切入设置构成。

所述无叶片式涡轮机、水夹套排气管、水夹套排气软管、无叶片式涡轮机水夹套出口管、排气栅栏和排气尾管工作的外表面温度是≤150℃。