基于防爆胶轮车的排气双级喷雾降温系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于防爆胶轮车的排气双级喷雾降温系统，包括排气阻火器和单层排气管，排气阻火器进气口端依次连接入口冷却水套排气管、第一级喷雾降温装置、中部冷却水套排气管、第一滤网装置、第二级喷雾降温装置、第二滤网装置和出口冷却水套排气管，均设置为双层管结构，内层为排气通道，夹层为冷却水循环通道；第一级喷雾降温装置和第二级喷雾降温装置均连接供水系统，出口冷却水套排气管底部连接水回收系统，单层排气管设置排气温度传感器。本实用新型专利技术采用双级喷雾降温与冷却水套双层管闭式冷却结合，冷却水套双层管利用内层管壁的热传递将排气的部分热量由夹层循环冷却水带走，利用水的高汽化潜热，迅速降低发动机排气温度。

【技术实现步骤摘要】
基于防爆胶轮车的排气双级喷雾降温系统
本技术属于防爆胶轮车
，更具体的说，是涉及一种防爆胶轮车的排气双级喷雾降温系统。
技术介绍
随着我国现代化煤矿业的发展，井下无轨胶轮车由于它无轨道的限制，具有适应性强、机动灵活性好、安全高效的特点，正在被越来越多的煤矿企业所应用。矿井下作业空间相对比较封闭，含有甲烷等易燃易爆气体，如遇明火容易发生爆炸，相当危险，无轨胶轮车存在着成为潜在点燃源的危险。《矿用柴油机通用技术条件MT990-2006》规定防爆柴油机的任一部位表面温度不得超过150℃，防爆柴油机废气排出口温度不得大于70℃。在排气系统中，用水做介质，起到消焰、降温及降低烟尘的作用；在排气系统中需要加装阻火器，消除可能产生的火焰。目前排气降温最常见的形式是在排气出口处加装水浴式废气处理水箱装置，采用体积较大的箱体结构，尾气直接进入水中进行冷却、过滤、消除火花，通过排气阻火器经排气管排出。在满足降温防爆要求的同时导致排气背压增大，涡轮运行在低效率区，泵气损失增大，降低了发动机充量系数和减少了进气量，致使发动机功率损失严重，发动机燃烧恶化，造成热效率降低和有害气体排放增加。目前防爆胶轮车尾气降温装置的研究多集中在对水浴式废气处理水箱的结构改进，通过改变其内部结构来改善降温效果，而对尾气降温新系统的研究较少。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有技术中的不足，针对传统加装水浴式废气处理水箱防爆胶轮车排气阻力大的问题，提供了一种基于防爆胶轮车的排气双级喷雾降温系统。本技术采用双级喷雾降温与冷却水套双层管闭式冷却相结合，冷却水套双层管利用内层管壁的热传递将排气的部分热量由夹层的循环冷却水带走，喷雾降温由于高压水泵加压后喷出的雾滴粒径较小，在排气中吸热并蒸发相变，利用水的高汽化潜热，迅速降低发动机的排气温度，达到法规要求的温度值；在满足排气温度法规的同时降低了传统防爆胶轮车水浴式废气处理水箱带来的排气阻力，使涡轮运行在高效率区，减小了泵气损失，提高了发动机的动力性、经济性和排放性。本技术的目的是通过以下技术方案实现的。本技术的基于防爆胶轮车的排气双级喷雾降温系统，包括相互连接的排气阻火器和单层排气管，所述排气阻火器进气口端沿排气流通方向依次连接有入口冷却水套排气管、第一级喷雾降温装置、中部冷却水套排气管、第一滤网装置、第二级喷雾降温装置、第二滤网装置和出口冷却水套排气管，所述入口冷却水套排气管、第一级喷雾降温装置、中部冷却水套排气管、第二级喷雾降温装置和出口冷却水套排气管均设置为双层管结构，内层为排气通道，夹层为冷却水循环通道；所述第一级喷雾降温装置和第二级喷雾降温装置均连接供水系统，所述出口冷却水套排气管底部连接水回收系统，所述单层排气管入口处设置有排气温度传感器。所述入口冷却水套排气管、第一级喷雾降温装置、中部冷却水套排气管、第一滤网装置、第二级喷雾降温装置、第二滤网装置和出口冷却水套排气管、排气阻火器和单层排气管彼此之间均通过法兰相连接。所述入口冷却水套排气管一端设置有一号冷却水进口，另一端设置有一号冷却水出口；所述中部冷却水套排气管一端设置有三号冷却水进口，另一端设置有三号冷却水出口；所述出口冷却水套排气管一端设置有五号冷却水进口，另一端设置有五号冷却水出口；所述入口冷却水套排气管、中部冷却水套排气管和出口冷却水套排气管直径相等。所述第一级喷雾降温装置采用冷却水套式扩张双层管结构，一端设置有与一号冷却水出口相连通的二号冷却水进口，另一端设置有与三号冷却水进口相连通的二号冷却水出口，中部设置有两层喷嘴组件，每层喷嘴组件均沿圆周均匀分布，每个喷嘴组件均与供水系统连接；所述第一级喷雾降温装置的扩张腔底部连接有带放泄阀的放泄管，喷嘴组件喷出的未被排气蒸发或带走的水在开启放泄阀后通过放泄管流回至供水系统的水箱内。所述第二级喷雾降温装置采用与中部冷却水套排气管和出口冷却水套排气管直径相等的双层管结构，一端设置有与三号冷却水出口相连通的四号冷却水进口，另一端设置有与五号冷却水进口相连通的四号冷却水出口，中部沿圆周均匀设置有均与供水系统连接的喷嘴组件。所述喷嘴组件包括由外而内依次设置的固定底座、连接件和喷嘴，所述固定底座、连接件和喷嘴彼此间均通过螺纹相连接；所述固定底座上表面与双层管外层相焊接，下表面与双层管内层相焊接；所述连接件设置有进水口，供水系统的水通过进水口进入喷嘴对排气进行喷雾降温。所述供水系统包括外置式水箱，所述水箱连接有供给喷嘴水路、调压水路和循环水路；所述供给喷嘴水路上水流方向依次设置有闸阀、初级过滤器、高压水泵、流量计、次级过滤器和压力表，所述压力表输出口分为两支路，一支路上设置有一号电磁阀和第一级喷雾稳压管，另一支路上设置有二号电磁阀和第二级喷雾稳压管，所述第一级喷雾稳压管与第一级喷雾降温装置中各个喷嘴组件相连接，所述第二级喷雾稳压管与第二级喷雾降温装置中各个喷嘴组件相连接；所述调压水路一端与水箱顶部连接，另一端与高压水泵和流量计之间的供给喷嘴水路相连接，所述调压水路上设置有泄压阀，所述泄压阀和压力表之间连接有电控单元；所述循环水路一端与水箱连接，另一端与水回收系统连接，所述循环水路上设置有三号电磁阀。所述排气阻火器为防爆平行板型阻火器，包括阻火原件和扣合连接的上盖板、下盖板，所述上盖板和下盖板均采用扩张腔结构，并分别设置法兰，所述阻火器两侧分别设置与上盖板和下盖板连接的支架，所述支架为与发动机机体相连接且与上盖板、下盖板外表面配合的支板。所述第一滤网装置增强排气的湍流运动，使雾滴均匀分散在排气中，加快液滴蒸发，提高喷射水雾冷却排气的效果；所述第二滤网装置除去气流中未蒸发的液滴，未蒸发的液滴流入到水回收系统中进行循环利用。与现有技术相比，本技术的技术方案所带来的有益效果是：(1)本技术采用双级喷雾降温与冷却水套双层管闭式冷却相结合的方式，实现最大的降温效果；冷却水经过高压泵加压后由喷头喷出，水被雾化成具有较大比表面积的小雾滴，在高温废气中迅速气化，吸收大量的热量，实现了对发动机排气的冷却、过滤和降噪；入口冷却水套排气管、第一级喷雾降温装置、中部冷却水套排气管、第二级喷雾降温装置和出口冷却水套排气管均设置为双层管结构，内层为排气通道，夹层为冷却水循环通道，利用内层管壁的热传递将排气的部分热量由夹层的循环冷却水带走；(2)本技术第一级喷雾降温装置和第二级喷雾降温装置是系统的主要降温区域，若干喷嘴组件在喷雾降温装置套管的圆周方向呈环形布置，喷嘴底座与双层管内、外层相焊接，采用螺纹连接的方式来固定喷嘴，方便喷嘴的安装和拆卸；(3)本技术采用滤网和水回收系统除去排气中未蒸发的液滴，实现水的循环利用，节省了水的消耗；第一滤网装置增强了排气的湍流运动，使雾滴均匀分散在排气中，加快了液滴蒸发，提高喷射水雾冷却排气的效果；第二滤网装置除去气流中未蒸发的液滴，未蒸发的液滴流入到回收系统中进行循环利用；(4)本技术供水系统的供水压力灵活可调，针对不同工况进行不同压力的喷雾降温，实现降温效果与水量消耗的折中；供水系统分为三路，第一路为供给喷嘴水路，水经过高压水泵加压后依次流过压力表、流量计到达各级喷雾装置的稳压管，再通过水流支管流入各喷嘴内。第二路为调压水路，通过调整本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于防爆胶轮车的排气双级喷雾降温系统，包括相互连接的排气阻火器(9)和单层排气管(11)，其特征在于，所述排气阻火器(9)进气口端沿排气流通方向依次连接有入口冷却水套排气管(2)、第一级喷雾降温装置(3)、中部冷却水套排气管(4)、第一滤网装置(5)、第二级喷雾降温装置(6)、第二滤网装置(7)和出口冷却水套排气管(8)，所述入口冷却水套排气管(2)、第一级喷雾降温装置(3)、中部冷却水套排气管(4)、第二级喷雾降温装置(6)和出口冷却水套排气管(8)均设置为双层管结构，内层为排气通道，夹层为冷却水循环通道；所述第一级喷雾降温装置(3)和第二级喷雾降温装置(6)均连接供水系统(14)，所述出口冷却水套排气管(8)底部连接水回收系统(13)，所述单层排气管(11)入口处设置有排气温度传感器(10)。

【技术特征摘要】
1.基于防爆胶轮车的排气双级喷雾降温系统，包括相互连接的排气阻火器(9)和单层排气管(11)，其特征在于，所述排气阻火器(9)进气口端沿排气流通方向依次连接有入口冷却水套排气管(2)、第一级喷雾降温装置(3)、中部冷却水套排气管(4)、第一滤网装置(5)、第二级喷雾降温装置(6)、第二滤网装置(7)和出口冷却水套排气管(8)，所述入口冷却水套排气管(2)、第一级喷雾降温装置(3)、中部冷却水套排气管(4)、第二级喷雾降温装置(6)和出口冷却水套排气管(8)均设置为双层管结构，内层为排气通道，夹层为冷却水循环通道；所述第一级喷雾降温装置(3)和第二级喷雾降温装置(6)均连接供水系统(14)，所述出口冷却水套排气管(8)底部连接水回收系统(13)，所述单层排气管(11)入口处设置有排气温度传感器(10)。2.根据权利要求1所述的基于防爆胶轮车的排气双级喷雾降温系统，其特征在于，所述入口冷却水套排气管(2)、第一级喷雾降温装置(3)、中部冷却水套排气管(4)、第一滤网装置(5)、第二级喷雾降温装置(6)、第二滤网装置(7)和出口冷却水套排气管(8)、排气阻火器(9)和单层排气管(11)彼此之间均通过法兰(1)相连接。3.根据权利要求1所述的基于防爆胶轮车的排气双级喷雾降温系统，其特征在于，所述入口冷却水套排气管(2)一端设置有一号冷却水进口(201)，另一端设置有一号冷却水出口(202)；所述中部冷却水套排气管(4)一端设置有三号冷却水进口(401)，另一端设置有三号冷却水出口(402)；所述出口冷却水套排气管(8)一端设置有五号冷却水进口(801)，另一端设置有五号冷却水出口(802)；所述入口冷却水套排气管(2)、中部冷却水套排气管(4)和出口冷却水套排气管(8)直径相等。4.根据权利要求1所述的基于防爆胶轮车的排气双级喷雾降温系统，其特征在于，所述第一级喷雾降温装置(3)采用冷却水套式扩张双层管结构，一端设置有与一号冷却水出口(202)相连通的二号冷却水进口(301)，另一端设置有与三号冷却水进口(401)相连通的二号冷却水出口(302)，中部设置有两层喷嘴组件(12)，每层喷嘴组件(12)均沿圆周均匀分布，每个喷嘴组件(12)均与供水系统(14)连接；所述第一级喷雾降温装置(3)的扩张腔(303)底部连接有带放泄阀(305)的放泄管(304)，喷嘴组件(12)喷出的未被排气蒸发或带走的水在开启放泄阀(305)后通过放泄管(304)流回至供水系统(14)的水箱(1401)内。5.根据权利要求1所述的基于防爆胶轮车的排气双级喷雾降温系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏万华，张顺凯，邬斌扬，顾文钰，宋昱橙，刘一泽，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津,12