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礦用膠輪車尾氣顆粒凈化系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:8278991閱讀:920來源:國知局
礦用膠輪車尾氣顆粒凈化系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦井下礦用膠輪車運輸設備尾氣排放的技術領域,具體涉及一種礦用膠輪車高效尾氣顆粒凈化系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]本發(fā)明為了主要解決了現(xiàn)有煤礦井下礦用膠輪車發(fā)動機排氣碳煙顆粒排放嚴重超標問題;采用地面車輛所用顆粒捕捉器,必須增加可再生系統(tǒng),然而井下嚴禁使用明火和表面溫度高于150°C,因此無法安裝再生系統(tǒng),導致使用傳統(tǒng)顆粒捕捉器堵塞嚴重、凈化效率差,該系統(tǒng)可有效解決顆粒捕捉器堵塞和凈化效率低的問題,增加被動再生周期,延長顆粒捕捉器的使用壽命提供了一種礦用膠輪車高效尾氣顆粒凈化系統(tǒng)。該系統(tǒng)用于礦用膠輪車尾氣凈化,采用分層遞進方式捕捉吸收尾氣中的碳煙顆粒物,高效降低碳煙排放,同時由于特殊井下環(huán)境無法實現(xiàn)顆粒捕捉器的自動再生,解決延長尾氣顆粒凈化裝置的使用、再生周期;該系統(tǒng)采用顯示及警報系統(tǒng)提醒礦用膠輪車駕駛員再生凈化裝置;為了防止尾氣顆粒捕捉器堵塞影響發(fā)動機的正常工作,設計了排氣安全裝置,在排氣背壓超出設計壓力時,自動打開安全裝置,部分尾氣直接排出,膠輪車行駛至安全區(qū)域后,將尾氣顆粒捕捉器拆卸后,采用燃燒方式進行再生凈化,凈化后重新安裝使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有煤礦井下礦用膠輪車在運行過程中,尾氣顆粒物排放性能嚴重超標,井下處于相對密閉的空間,造成井下礦工出現(xiàn)肺病的幾率增加的問題;提高凈化效率,延長顆粒捕捉器的再生周期和壽命,提供一種礦用膠輪車尾氣顆粒凈化系統(tǒng);實現(xiàn)吸附沉積物就會堵塞捕捉器后,對駕駛員起到顯示和警報作用。
[0004]本發(fā)明采取以下技術方案:一種礦用膠輪車尾氣顆粒凈化系統(tǒng),包括排氣管和排氣尾管,還包括尾氣顆粒凈化裝置和顯示及警報系統(tǒng),所述的尾氣顆粒凈化裝置包括排氣安全裝置和設置在排氣管和排氣尾管之間的尾氣顆粒捕捉器,所述的尾氣顆粒捕捉器包括設置在殼體內(nèi)依次排列的若干級捕捉器,每一級的捕捉器均采用若干由Fe-Cr-Al (CeO2)燒制而成不同孔徑厚度為3 — 5mm的金屬泡沫片疊加組成,每一級捕捉器內(nèi)金屬泡沫片的孔徑遞減?,F(xiàn)階段國內(nèi)外柴油機尾氣顆粒捕捉器芯體以堇青石蜂窩陶瓷和Fe-Cr-Al、N1-Cr-Al金屬合金泡沫材料為主,堇青石蜂窩陶瓷為芯體制作的顆粒捕捉器其比表面積小,吸附能力較強;而金屬合金泡沫采用泡沫結(jié)構(gòu)增加了比表面積,然而其采用金屬為主要成分其吸附性能與陶瓷相比較弱。本發(fā)明,采用以Fe、Cr、Al、Ce02為主,按一定配比燒制而成的金屬泡沫片在增加了比表面積的情況下,增強了表面的吸附能力,大大提高了尾氣中顆粒的捕捉能力。尾氣顆粒捕捉器內(nèi)部連通有中空的圓孔,排氣安全裝置安裝于尾氣顆粒捕捉器內(nèi)圓孔的尾部。
[0005]所述的顯示及警報系統(tǒng)包括與排氣管連接的氣動膜片式控制機構(gòu)和壓力指示表,氣動膜片式控制機構(gòu)分別與指示器、切斷撥動閥和儲氣罐連接,切斷撥動閥與蜂鳴器連接。
[0006]所述的氣動膜片式控制機構(gòu)包括氣動控制閥和與排氣管連接的增壓控制缸,增壓控制缸的膜片閥芯與氣動控制閥的閥芯連接,氣動控制閥由儲氣罐供氣,氣動控制閥分別與指示器和切斷撥動閥連接。
[0007]所述的排氣安全裝置包括密封橡膠,密封閥體,回位彈簧和閥座,閥座安設于尾氣顆粒捕捉器殼體內(nèi)圓孔的尾部,閥座上設有密封閥體,閥座之間密封閥體設有回位彈簧,密封閥體上設有密封橡膠。
[0008]尾氣顆粒捕捉器包括I級捕捉器、II級捕捉器、III級捕捉器和IV級捕捉器,I級捕捉器由20— 30片厚度為3mm的金屬泡沫片組成,金屬泡沫片濾孔直徑為2800— 3000 μπι;II級捕捉器由20— 30片厚度為3mm金屬泡沫片組成,金屬泡沫片慮孔直徑為2000—2200 μπι ;111級捕捉器由20— 30片厚度為3mm金屬泡沫片組成,金屬泡沫片慮孔直徑為1400—1600 μπι ;IV級捕捉器由20— 30片厚度為3mm金屬泡沫片組成,金屬泡沫片慮孔直徑為 450—600 μπι。
[0009]顯示及警報系統(tǒng)通過管路與設置在排氣管上的壓力測試連接座連接。
[0010]尾氣顆粒捕捉器主要由安放各級捕捉器和提供安裝排氣安全裝置通道的殼體,I級捕捉器,II級捕捉器,III級捕捉器,IV級捕捉器和調(diào)整鎖緊螺母等組成,I 一IV級捕捉器由過濾精度從小到大的金屬泡沫過濾材料分別組成,利用調(diào)整鎖緊螺母將其緊固安裝于殼體中。防爆柴油機排氣氣流在通過尾氣顆粒捕捉器時,分別與各級捕捉器產(chǎn)生慣性碰撞并收到捕捉器的攔截,較大顆粒吸附于I級捕捉器,中等顆粒吸附于II級捕捉器,尾氣中顆粒依次由不同精度的捕捉器中,達到尾氣顆粒的分層遞進捕捉,實現(xiàn)尾氣高效凈化;同時采用不同位置的顆粒分步捕捉,實現(xiàn)顆粒均勻吸附于所有金屬泡沫過濾材料中,延長了捕捉器的再生周期,進而減少了利用燃燒器加熱對金屬泡沫材料再生次數(shù),延長了其使用壽命;另夕卜,捕捉器采用的金屬泡沫材料可根據(jù)不同的煙度要求來選用不同精度金屬泡沫材料和其安裝數(shù)量,保證礦用膠輪車達到規(guī)定的煙度排放要求。
[0011]另外尾氣顆粒凈化系統(tǒng)增加了排氣安全裝置,該裝置實現(xiàn)了防爆膠輪車在井下運行過程中,出現(xiàn)尾氣顆粒捕捉器長時間連續(xù)使用,過多的沉積物、吸附顆粒就會堵塞捕捉器,無法現(xiàn)場進行再生處理時,排氣安全裝置自動打開,保證防爆柴油機的排氣順暢,確保防爆膠輪車動力性能,膠輪車能運行至安全位置后,駕駛員對捕捉器進行再生處理。
[0012]所述的氣動膜片式控制機構(gòu)由氣動控制閥和增壓控制缸集成,動增壓控制缸膜片閥芯隨著防爆柴油機排氣管排氣背壓的增加,閥芯向左移動,推動氣動控制閥閥芯,使蓄能器與控制指示器、蜂鳴器管路連通,實現(xiàn)報警功能。
[0013]所述的顯示及警報系統(tǒng),在系統(tǒng)中起到提醒、警示,為保證礦用膠輪車正常運行和減少井下污染起到至關重要的作用。
[0014]工作過程:防爆柴油機排氣歧管與排氣管連接,緊固螺栓、緊固螺母、放松墊圈將尾氣顆粒捕捉器與排氣管和排氣尾管連接成為一條密封通道,尾氣顆粒捕捉器中央安裝排氣安全裝置。膠輪車在運行過程中,防爆柴油機尾氣氣流通過排氣管,如圖5、6尾氣氣流流向示意圖中“捕捉器工作尾氣氣流流向示意圖”所示,氣流沿捕捉器軸向流動,通過I級捕捉器吸附較大顆粒物占總量25% — 35%,II級捕捉器吸附顆粒物占總量20% -30%,ΙΙΙ級捕捉器吸附較小顆粒物占總量10% _15%,IV級捕捉器吸附微小顆粒物,防爆柴油機碳煙等顆粒物經(jīng)過四次過濾后煙度可降低80% — 90% ;尾氣顆粒捕捉器較長時間使用后,吸附顆粒和沉積顆粒堵塞各級捕捉器的金屬泡沫材料,導致防爆柴油機排氣管壓力升高,當背壓超過25— 30KPa (可根據(jù)不同的防爆柴油機性能調(diào)節(jié)其開啟壓力),尾氣推動密封閥體,壓縮回位彈簧,將尾氣顆粒捕捉器內(nèi)側(cè)通孔打開,尾氣氣流沿尾氣顆粒捕捉器內(nèi)孔,通過排氣安全裝置,沿排氣尾管直接排于外界(氣流方向如圖5、6尾氣氣流流向示意圖中“捕捉器堵塞失效尾氣氣流流向示意圖”所示)。排氣安全裝置保證防爆柴油機的排氣順暢,確保防爆膠輪車動力性能,膠輪車能運行至安全位置后,駕駛員對捕捉器進行再生處理。
[0015]尾氣顆粒捕捉器長時間使用,排氣背壓超過35KPa后,對防爆柴油機動力性能和排放性能會產(chǎn)生較大影響,因此尾氣顆粒捕捉器堵塞導致背壓達到25KPa時,就需要對金屬泡沫過濾材料進行凈化再生,為了方便和提示駕駛員對尾氣顆粒捕捉器及時再生操作,本發(fā)明設置顯示及警報系統(tǒng),該系統(tǒng)靠排氣壓力自動打開膜片式密封閥,保證排氣的順暢,保證礦用膠輪車短時正常運行;同時尾氣顆粒捕捉器堵塞,排氣背壓增加,排氣壓力推動氣動膜片式可調(diào)氣控兩位四通閥,將氣源儲氣罐中的高壓氣體與指示器、蜂鳴器、壓力指示表連通,駕駛員可通過指示器、壓力指示表觀測到排氣壓力超出設定指標和蜂鳴器鳴鏑提醒駕駛員需要對尾氣顆粒捕捉器再生處理,駕駛員駕駛膠輪車到合適位置后,拆卸尾氣顆粒捕捉器進行再生凈化。
[0016]與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明高效減少了防爆柴油機碳煙等顆粒物排放量,降低了井下巷道的污染,同時為了防止排氣管路堵塞,影響防爆柴油機的運轉(zhuǎn)性能增加顯示及警報系統(tǒng),提醒司機對凈化裝置進行被動再生。
[0017]本發(fā)明具有如下有益效果:
1、本發(fā)明尾氣顆粒凈化裝置采用顆粒分層遞進捕捉的方式,大大提高了礦用膠輪車碳煙顆粒的凈化能力,有效減小了排氣阻力;同時采用片裝可拆卸過濾材料的結(jié)構(gòu),每片過濾材料能單獨機外凈化,保證了每片凈化后的潔凈度,確保凈化長時間其凈化能力不衰減;同時凈化器采用多片過濾材料組合的方式,可根據(jù)客戶對防爆膠輪車煙度排放不同的要求,調(diào)整過濾材料的數(shù)量和材料過濾等級,以適應市場需求、降低尾氣顆粒凈化裝置的成本。
[0018]2、凈化器采用Fe-Cr-Al (CeO2)金屬泡沫片材料,在現(xiàn)有金屬泡沫材料的配方中增加了一定量的&02化學成分,其大幅增加材料比表面積,實現(xiàn)了在
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