一种螺旋式柴油机尾气净化装置
技术领域
本实用新型涉及柴油机尾气净化装置，尤其涉及一种螺旋式柴油机尾气净化装置。
背景技术
近年来，随着经济和科技的高速发展，汽车已经成为人们出行的主要方式之一，全球汽车产量和保有量逐年升高。汽车的大量使用在促进现代工业和经济发展的同时，也造成了严重的环境污染，这成为目前环境保护研究的主要方向之一。目前主流的车用发动机为汽油机和柴油机两种，汽油机具有较小的体积和质量，并且拥有较高的升功率，适用于各类小型车辆。而柴油机凭借其良好的动力性、经济型和耐久性，越来越受到人们的重视，被普遍使用在各种大型客车、载重汽车和各类工程机械中。
柴油机的主要排放物有一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)其中一氧化碳(CO)被人体吸入后会与体内的血红蛋白结合，阻碍血液对氧气的运输，使人体缺氧，引起头晕、恶心等症状，严重情况下可致人昏迷甚至死亡。碳氢化合物(HC)中的苯(C6H6)等有机物具有强烈的致癌作用，使癌症的发病几率大幅度增加。氮氧化物(NOx)进入大气中在阳光的作用下与大气中其他的物质反应形成光化学烟雾和酸雨，对人类健康和环境造成极大的危害和污染。颗粒物(PM)不仅直接影响人体呼吸系统的健康，其还能吸附大量可溶性有机物，其中很多物质都有强烈的致癌作用。
在上述几种主要排放物中，由于柴油机燃烧过程有较高的过量空气系数，更多的氧气参与反应，所以柴油机的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)排放水平明显低于汽油机。但在颗粒物(PM)控制方面，由于柴油机燃烧方式，燃料性质的限制，其排放远高于汽油机。
因此研究柴油机机外颗粒物净化技术无论是在保护环境还是人类身体健康方面都具有重大的理论和现实意义。
发明内容
为克服上述现有技术的缺点和不足，本实用新型提供一种螺旋式柴油机尾气净化装置。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种螺旋式柴油机尾气净化装置，包括依次间隔套设在一起的外筒1、中筒2和内筒3；
所述外筒1、中筒2和内筒3的上端缘均通过上端板31密封连接；
所述外筒1和中筒2的下端缘均通过下端板32密封连接；
所述内筒3的下端口直接与设在下端板32下方的集水仓4连通；
沿内筒3轴线方向的外圆周壁面上设置有螺旋导流片5；该螺旋导流片5位于内筒3与中筒2之间形成的间隙内，该间隙构成螺旋烟气净化腔；
中筒2与外筒1之间的间隙构成给水腔6，中筒2的壁面布满出水孔12，给水腔6内的水在压力作用下，由出水孔12渗出并湿润中筒2的壁面，在中筒2的整个壁面形成一层水膜层；
所述烟气净化腔的下部，通过下端板32上的通孔连通集水仓4；
所述烟气净化腔的上部，通过开设在上端板31上的尾气入口7，引入柴油机的尾气；在螺旋导流片5的导流作用下，使引入的尾气在螺旋烟气净化腔内螺旋前进；螺旋前进过程中，尾气中夹带的颗粒物在惯性离心力作用下被中筒2壁面的水膜层捕获，使颗粒物与气体分离，分离后的颗粒物在气流及重力作用下随液流汇集至集水仓4中，当集水仓4的水位达到预定高度后由排污管8排出集水仓4，净化后的气体由内筒3排至大气。
所述出水孔12的各个孔径相等，并且排布密度由上至下逐渐稀疏。
所述出水孔12的孔径由上至下逐渐缩小。
所述上端板31的尾气入口7上设有一尾气导流罩9，尾气导流罩9上设有一尾气进气管10。
所述尾气进气管10安装在尾气导流罩9的侧部。
所述外筒1的上部侧壁设有进水管11，进水管11连通给水腔6。
所述内筒3上安装有一排气管13。
所述集水仓4的侧壁设有一排污管8；排污管8的直径为内筒3直径的四分之一、六分之一、十分之一或者二十分之一；所述排污管8的数量为一根或者两根以上。
工作时：将外筒1侧壁上的进水管11接入供水泵，来自供水泵的水注满给水腔6，并在压力作用下由中筒2壁面的出水孔12向螺旋烟气净化腔渗出，渗出后的水在中筒2的内圆周壁面形成一层向下流动的水膜层，最后通过下端板32上的通孔汇集至集水仓4；
接着再将柴油机排气管接入尾气进气管10，尾气通过开设在上端板31上的尾气入口7进入螺旋烟气净化腔；在螺旋导流片5的导流作用下，尾气以螺旋的方式在螺旋烟气净化腔内螺旋前进；螺旋前进过程中，尾气中夹带的颗粒物在惯性离心力作用下被中筒2壁面的水膜层接触并被捕获，使颗粒物与气体分离，分离后的颗粒物在气流及重力作用下随液流汇集至集水仓4中，当集水仓4的水位达到预定高度后由排污管8排出集水仓4；于此同时，分离后的气体由螺旋烟气净化腔底部的通孔进入集水仓4，进入集水仓4气体中残留的颗粒物再次与集水仓4内的液面产生二次接触碰撞，形成二次捕获，使气体得到再次净化；再次净化后的气体折返回内筒3内，再由连接在内筒3上的排气管13排至大气；而夹杂有颗粒物的污水持续汇集至集水仓4，当集水仓4内的水位达到预定高度后由排污管8排出集水仓4。
本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本实用新型将外筒1、中筒2和内筒3有机结合在一起，沿内筒3轴线方向的外圆周壁面上设置有螺旋导流片5；该螺旋导流片5位于内筒3与中筒2之间形成的间隙内，该间隙构成螺旋烟气净化腔；中筒2与外筒1之间的间隙构成给水腔6，中筒2的壁面布满出水孔12，给水腔6内的水在压力作用下，由出水孔12渗出并湿润中筒2的壁面，在中筒2的整个壁面形成一层水膜层。
采用这种结构组合，使得引入的尾气在螺旋导流片5的导流作用下，尾气以螺旋的方式在螺旋烟气净化腔内螺旋前进；螺旋前进过程中，尾气中夹带的颗粒物在惯性离心力作用下被中筒2壁面的水膜层接触并被捕获，使颗粒物与气体分离，分离后的颗粒物在气流及重力作用下随液流汇集至集水仓4中，当集水仓4的水位达到预定高度后由排污管8排出集水仓4；于此同时，分离后的气体由螺旋烟气净化腔底部的通孔进入集水仓4，进入集水仓4气体中残留的颗粒物再次与集水仓4内的液面产生二次接触碰撞，形成二次捕获，使气体得到再次净化；再次净化后的气体折返回内筒3内，再由连接在内筒3上的排气管13排至大气；而夹杂有颗粒物的污水持续汇集至集水仓4，当集水仓4内的水位达到预定高度后由排污管8排出集水仓4。
相比传统的旋风式颗粒物分离装置，本实用新型不仅结构原理更加简单，而且对尾气中夹杂的颗粒物具有更好地分离效果。
本装置中筒的壁面实际作用是通过阵列分布的出水孔，出水孔渗出的水，终湿润了中筒2的壁面，形成了一个水膜层；出水孔排布密度采用了由上至下逐渐稀疏，或者孔径由上至下逐渐缩小的排布方式。这种排布方式，巧妙的运用了流体力学原理。本实用新型通过了相同圧力下孔径及孔的排布密度大小与流量成正比的原理，使水膜层在整个中筒的壁面分布更加均匀，稳定。
本装置一般使用水来吸附尾气中的颗粒物，根据选择性催化还原(SCR)技术的原理，也可以使用含有一定量尿素等还原剂的液体。尾气流动过程中，相关有害气体也会与吸附液体发生接触，除去尾气中的氮氧化物(NOx)等有害气体，实现的多效利用。
本装置外筒、中筒、内筒、上下端板、尾气导流罩和集水仓，均可通过法兰连接方式，制成分体式拆分结构，方便然后维护保养。
目前柴油机尾气处理系统一般由多个净化装置组成，本装置主要对尾气中的颗粒物进行过滤净化，可与其他处理装置组合，构成完整的柴油机尾气处理系统。
附图说明
图1为本实用新型螺旋式柴油机尾气净化装置结构示意图。
图2为尾气在螺旋烟气净化腔内流动轨迹示意图。
图3为中筒壁面出水孔的阵列分布示意图一。
图4为中筒壁面出水孔的阵列分布示意图二。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。
实施例
如图1-4所示。本实用新型公开了一种螺旋式柴油机尾气净化装置，包括依次间隔套设在一起的外筒1、中筒2和内筒3；
所述外筒1、中筒2和内筒3的上端缘均通过上端板31密封连接；
所述外筒1和中筒2的下端缘均通过下端板32密封连接；
所述内筒3的下端口直接与设在下端板32下方的集水仓4连通；
沿内筒3轴线方向的外圆周壁面上设置有螺旋导流片5；该螺旋导流片5位于内筒3与中筒2之间形成的间隙内，该间隙构成螺旋烟气净化腔；
中筒2与外筒1之间的间隙构成给水腔6，中筒2的壁面布满出水孔12，给水腔6内的水在压力作用下，由出水孔12渗出并湿润中筒2的壁面，在中筒2的整个壁面形成一层水膜层；
所述烟气净化腔的下部，通过下端板32上的通孔连通集水仓4；
所述烟气净化腔的上部，通过开设在上端板31上的尾气入口7，引入柴油机的尾气；在螺旋导流片5的导流作用下，使引入的尾气在螺旋烟气净化腔内螺旋前进；螺旋前进过程中，尾气中夹带的颗粒物在惯性离心力作用下被中筒2壁面的水膜层捕获，使颗粒物与气体分离，分离后的颗粒物在气流及重力作用下随液流汇集至集水仓4中，当集水仓4的水位达到预定高度后由排污管8排出集水仓4，净化后的气体由内筒3排至大气。
所述出水孔12的各个孔径相等，并且排布密度由上至下逐渐稀疏。所述出水孔12的孔径由上至下逐渐缩小。根据流体力学原理，中筒2壁面的出水孔在孔径相等情况下，位于下方的孔径越小，压强大，流量也大。是上下出水更加均匀。
所述上端板31的尾气入口7上设有一尾气导流罩9，尾气导流罩9上设有一尾气进气管10。
所述尾气进气管10安装在尾气导流罩9的侧部。
所述外筒1的上部侧壁设有进水管11，进水管11连通给水腔6。
所述内筒3上安装有一排气管13。所述排气管13的直径可以与内筒3等于；也可以实际应用情况小于排气管13的直径，例如是内筒3直径的二分之一或者三分之一等。
所述集水仓4的侧壁设有一排污管8；排污管8的直径为内筒3直径的四分之一、六分之一、十分之一或者二十分之一；所述排污管8的数量为一根或者两根以上。当然上述只是举例，实际应用中，可以根据具体情况而定。
外筒1、中筒2和内筒3一般为金属圆形筒结构。本实用新型螺旋导流片5采用与内筒3焊接方式连接，螺旋导流片5的外边缘与中筒2的壁面接触即可，无需固定连接，以方便拆卸。
外筒1、中筒2之间的间隙大小，可根据给水腔6所需容积灵活变动；中筒2与内筒3之间的间隙(螺旋烟气净化腔)大小，可根据柴油机的排量大小而定。
本实用新型柴油机尾气净化过程如下：
将外筒1侧壁上的进水管11接入供水泵，来自供水泵的水注满给水腔6，并在压力作用下由中筒2壁面的出水孔12向螺旋烟气净化腔渗出，渗出后的水在中筒2的内圆周壁面形成一层向下流动的水膜层，最后通过下端板32上的通孔汇集至集水仓4；
接着再将柴油机排气管接入尾气进气管10，尾气通过开设在上端板31上的尾气入口7进入螺旋烟气净化腔；在螺旋导流片5的导流作用下，尾气以螺旋的方式在螺旋烟气净化腔内螺旋前进；螺旋前进过程中，尾气中夹带的颗粒物在惯性离心力作用下被中筒2壁面的水膜层接触并被捕获，使颗粒物与气体分离，分离后的颗粒物在气流及重力作用下随液流汇集至集水仓4中，当集水仓4的水位达到预定高度后由排污管8排出集水仓4；于此同时，分离后的气体由螺旋烟气净化腔底部的通孔进入集水仓4，进入集水仓4气体中残留的颗粒物再次与集水仓4内的液面产生二次接触碰撞，形成二次捕获，使气体得到再次净化；再次净化后的气体折返回内筒3内，再由连接在内筒3上的排气管13排至大气；而夹杂有颗粒物的污水持续汇集至集水仓4，当集水仓4内的水位达到预定高度后由排污管8排出集水仓4。
如上所述，便可较好地实现本实用新型。
本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
