close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12487

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.10.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
F 01N 3/00
УСТАНОВКА ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПРИЗЕМНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ
ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ТЕПЛОВОЗНОГО ДИЗЕЛЯ (ВАРИАНТЫ)
(21) Номер заявки: a 20060933
(22) 2006.09.22
(43) 2008.04.30
(71) Заявители: Овчинников Вячеслав
Михайлович; Скрежендевский Виктор Владимирович; Халиманчик
Валерий Ананьевич (BY)
(72) Авторы: Овчинников Вячеслав Михайлович; Скрежендевский Виктор
Владимирович; Халиманчик Валерий Ананьевич (BY)
BY 12487 C1 2009.10.30
BY (11) 12487
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатели: Овчинников Вячеслав Михайлович; Скрежендевский
Виктор Владимирович; Халиманчик
Валерий Ананьевич (BY)
(56) СКРЕЖЕНДЕВСКИЙ В.В. Уменьшение вредного воздействия отработавших газов грузовых тепловозов на
окружающую среду. Автореферат
диссертации.- Гомель, 2005.- С. 12-13.
RU 2190767 C1, 2002
RU 2189462 C2, 2002
SU 428102, 1974
(57)
1. Установка для снижения приземной концентрации отработавших газов тепловозного дизеля, преимущественно при проведении испытаний тепловоза в пункте реостатных
испытаний, включающая устройство смешения отработавших газов с чистым воздухом,
поступающим от вентилятора охлаждающего устройства тепловоза, располагаемое над
тепловозом и состоящее из газохода, воздуховода, камеры смешения, причем входные
патрубки газохода и воздуховода установлены соосно с устьем выхлопной трубы тепловоза и отверстием для выхода охлаждающего воздуха тепловоза соответственно, отличающаяся тем, что камера смешения образована коаксиально соединенными выходными
патрубками газохода и воздуховода, причем диаметр выходного патрубка газохода d
меньше диаметра выходного патрубка воздуховода D, а верхний край выходного патрубка
Фиг. 1
BY 12487 C1 2009.10.30
газохода расположен ниже верхнего края выходного патрубка воздуховода, причем на
входных патрубках газохода и воздуховода устройства смешения установлены телескопические насадки с возможностью вертикального перемещения и плотного контактирования
с устьем выхлопной трубы тепловоза и отверстием для выхода охлаждающего воздуха тепловоза соответственно.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что выходные патрубки газохода и воздуховода содержат турбулизирующие элементы.
3. Установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что телескопические насадки выполнены из тонкого металлического листа.
4. Установка для снижения приземной концентрации отработавших газов тепловозного дизеля, преимущественно при проведении испытаний тепловоза в пункте реостатных
испытаний, включающая устройство смешения отработавших газов с чистым воздухом,
поступающим от вентилятора охлаждающего устройства тепловоза, располагаемое над
тепловозом и состоящее из газохода, воздуховода, камеры смешения, причем входные
патрубки газохода и воздуховода установлены соосно с устьем выхлопной трубы тепловоза и отверстием для выхода охлаждающего воздуха тепловоза соответственно, отличающаяся тем, что снабжена системой предупреждения и/или предотвращения повреждения
устройства смешения и элементов конструкции, расположенных на крыше тепловоза, при
его маневрах, причем камера смешения образована коаксиально соединенными выходными патрубками газохода и воздуховода, причем диаметр выходного патрубка газохода d
меньше диаметра выходного патрубка воздуховода D, а верхний край выходного патрубка
газохода расположен ниже верхнего края выходного патрубка воздуховода, причем на
входных патрубках газохода и воздуховода устройства смешения установлены телескопические насадки с возможностью вертикального перемещения и плотного контактирования
с устьем выхлопной трубы тепловоза и отверстием для выхода охлаждающего воздуха тепловоза соответственно.
5. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что выходные патрубки газохода и воздуховода содержат турбулизирующие элементы.
6. Установка по п. 4 или 5, отличающаяся тем, что система предупреждения и/или
предотвращения повреждения выполнена в виде системы сигнализации.
7. Установка по п. 5, отличающаяся тем, что телескопические насадки выполнены из
тонкого металлического листа.
Изобретение относится к машиностроению (ремонт и эксплуатация тепловозов) и может быть использовано для снижения приземных концентраций вредных веществ, выбрасываемых с отработавшими газами, например, двигателей внутреннего сгорания
тепловозов при проведении реостатных испытаний в депо.
При реостатных испытаниях тепловоз представляет собой мощный стационарный источник выброса вредных веществ. Во многих локомотивных депо за пределами санитарно-защитной зоны во время реостатных испытаний наблюдается превышение предельно
допустимых концентраций (ПДК) сажи и оксидов азота, поэтому снижение приземных
концентраций вредных веществ является важным природоохранным мероприятием.
Снизить приземную концентрацию вредных веществ можно одним из следующих способов либо их сочетанием: увеличением высоты устья выхлопной трубы тепловоза, разбавлением потока отработавших газов тепловоза чистым воздухом, использованием
улавливающих или каталитических фильтров.
Реостатные испытания проводятся эпизодически (от одного до трех-четырех раз в неделю), поэтому нецелесообразно вкладывать значительные средства в оснащение пункта
реостатных испытаний улавливающими или каталитическими фильтрами.
2
BY 12487 C1 2009.10.30
Известно устройство для обезвреживания выхлопных газов тепловозного двигателя
[1], преимущественно при проведении испытаний и горячем отстое тепловозов в депо,
снабженное газожидкостным эжектором и всасывающим и выхлопным патрубками. На
выхлопном патрубке эжектора установлен вытяжной конус, подсоединенный к трубопроводу, выход которого размещен в топочной камере котла или печи. Внутри трубопровода
установлен конфузор с размещенным в нем соосно соплом, вход в которое связан с ресивером тепловозного компрессора.
Недостатком данного устройства является то, что необходимо располагать пункт реостатных испытаний в непосредственной близости от котельной и (или) прокладывать длинные газоходы сложной конфигурации при условии обеспечения пожарной безопасности и
безопасности маневров на близлежащих железнодорожных путях. Кроме этого, газожидкостный эжектор потребует дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат.
Известно также устройство, снижающее приземную концентрацию вредных веществ
от отработавших газов (ОГ) [2] за счет выпуска части неочищенных ОГ в окружающую
среду, увеличения скорости выпуска очищенных и неочищенных ОГ в окружающую среду и управления расходами газов. Устройство содержит корпус с блоками нейтрализации,
входной и выпускной каналы, сообщающие корпус соответственно с источником ОГ и с
окружающей средой, байпасный канал, размещенный внутри корпуса. Байпасный канал
соединен с одной стороны с входным каналом, а с другой стороны связан с окружающей
средой, в байпасном канале размещено сопло, которое расположено со стороны выхода
байпасного канала в окружающую среду. Устройство снабжено регулятором расхода,
размещенным в байпасном канале, выпускной канал снабжен вторым соплом, размещенным на выходе выходного канала в окружающую среду, а первое и второе сопла выполнены в виде усеченных конусов.
Недостатком данного устройства является его сложность, необходимость ручного или
автоматического управления в процессе эксплуатации и высокая стоимость из-за наличия
блока нейтрализации.
Устройство, реализующее способ нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания [3], содержит теплоизолированную реакторную камеру, в которую поступают по теплоизолированной выхлопной трубе горячие отработавшие газы из
двигателя и атмосферный воздух, подаваемый за счет энергии потока отработавших газов.
В камере создаются условия нейтрализации (доокисления) токсичных продуктов неполного сгорания топлива.
Недостатками устройства являются недопустимое для тепловозного дизеля повышение противодавления в выхлопном тракте, возникающего при использовании энергии потока отработавших газов, а также высокая стоимость из-за наличия в реакторной камере
каталитического фильтра.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для снижения
приземных концентраций вредных веществ в приземном слое воздуха при реостатных испытаниях тепловозов [4], представляющее собой эжекционное устройство смешения отработавших газов с чистым воздухом, поступающим от вентилятора охлаждающего
устройства тепловоза, располагаемое над тепловозом и состоящее из газохода, воздуховода, камеры смешения, причем входные патрубки газохода и воздуховода установлены соосно с устьем выхлопной трубы тепловоза и отверстием для выхода охлаждающего
воздуха тепловоза соответственно.
Недостатком данного устройства является то, что конструкцией не предусмотрено
плотное контактирование входных отверстий газохода и воздуховода с выхлопной трубой
тепловоза и выходным отверстием охлаждающего устройства соответственно. При изменении позиции контроллера машинистом во время реостатных испытаний расходы отработавших газов и охлаждающего воздуха изменяются в широких пределах, что может
привести к неустойчивой работе эжектора.
3
BY 12487 C1 2009.10.30
Задачей изобретения является создание эффективных, безопасных, обладающих низкой стоимостью и простых в эксплуатации установок для снижения приземной концентрации отработавших газов тепловозного дизеля.
Поставленная задача по первому варианту решается за счет того, что в установке для
снижения приземной концентрации отработавших газов тепловозного дизеля, преимущественно при проведении испытаний тепловоза в пункте реостатных испытаний, включающей устройство смешения отработавших газов с чистым воздухом, поступающим от
вентилятора охлаждающего устройства тепловоза, располагаемое над тепловозом и состоящее из газохода, воздуховода, камеры смешения, причем входные патрубки газохода
и воздуховода установлены соосно с устьем выхлопной трубы тепловоза и отверстием для
выхода охлаждающего воздуха тепловоза соответственно, камера смешения образована
коаксиально соединенными выходными патрубками газохода и воздуховода, причем диаметр выходного патрубка газохода d меньше диаметра выходного патрубка воздуховода
D, а верхний край выходного патрубка газохода расположен ниже верхнего края выходного патрубка воздуховода, причем на входных патрубках газохода и воздуховода устройства смешения установлены телескопические насадки с возможностью вертикального
перемещения и плотного контактирования с устьем выхлопной трубы тепловоза и отверстием для выхода охлаждающего воздуха тепловоза соответственно.
Поставленная задача по второму варианту достигается за счет того, что в установке
для снижения приземной концентрации отработавших газов тепловозного дизеля, преимущественно при проведении испытаний тепловоза в пункте реостатных испытаний,
включающей устройство смешения отработавших газов с чистым воздухом, поступающим
от вентилятора охлаждающего устройства тепловоза, располагаемое над тепловозом и состоящее из газохода, воздуховода, камеры смешения, причем входные патрубки газохода
и воздуховода установлены соосно с устьем выхлопной трубы тепловоза и отверстием для
выхода охлаждающего воздуха тепловоза соответственно, снабжена системой предупреждения и/или предотвращения повреждения устройства смешения и элементов конструкции, расположенных на крыше тепловоза, при его маневрах, причем камера смешения
образована коаксиально соединенными выходными патрубками газохода и воздуховода,
причем диаметр выходного патрубка газохода d меньше диаметра выходного патрубка
воздуховода D, а верхний край выходного патрубка газохода расположен ниже верхнего
края выходного патрубка воздуховода, причем на входных патрубках газохода и воздуховода устройства смешения установлены телескопические насадки с возможностью вертикального перемещения и плотного контактирования с устьем выхлопной трубы тепловоза
и отверстием для выхода охлаждающего воздуха тепловоза соответственно.
В установке по любому из вариантов выходные патрубки газохода и воздуховода могут содержать турбулизирующие элементы.
Кроме этого, система предупреждения и/или предотвращения повреждения может
быть выполнена в виде системы сигнализации.
В установке по любому из вариантов предпочтительным материалом для изготовления
телескопических насадок является тонкий металлический лист.
Изобретения поясняются следующими чертежами: на фиг. 1 изображен продольный
разрез установки; на фиг. 2 - установка в аксонометрии; на фиг. 3 - электрическая схема
системы сигнализации.
Установка для снижения приземной концентрации отработавших газов тепловозного
дизеля по первому варианту включает в себя устройство смешения 1 отработавших газов с
чистым воздухом (фиг. 1), расположенное в пункте реостатных испытаний, например депо, стационарно над тепловозом 2 и состоящее из газохода 3, воздуховода 4 и камеры
смешения 5, образованной коаксиально соединенными выходными патрубками 6 и 7 газохода 3 и воздуховода 4 соответственно. Диаметр d выходного патрубка 6 газохода 3
меньше диаметра D выходного патрубка 7 воздуховода 4, а верхний край выходного пат4
BY 12487 C1 2009.10.30
рубка 6 газохода 3 расположен ниже верхнего края выходного патрубка 7 воздуховода 4.
При таком соотношении диаметров d и D поток чистого воздуха охватывает поток отработавших газов, что способствует дополнительному смешиванию отработавших газов с чистым воздухом за пределами камеры смешения. Верхний край выходного патрубка 6
газохода 3 расположен ниже верхнего края выходного патрубка 7 воздуховода 4 для того,
чтобы стенка выходного патрубка 7 образовала объем камеры смешения.
Выходные патрубки 6 и 7 содержат турбулизирующие элементы 8, 9 соответственно.
Турбулизирующие элементы увеличивают турбулентность потоков отработавших газов и
воздуха, что способствует их лучшему смешиванию в камере смешения 5.
Для минимизации утечек отработавших газов и воздуха при их входе в устройство
смешения 1 предусмотрены телескопические насадки 10, 11, установленные соответственно на входных патрубках 12, 13 газохода 3 и воздуховода 4. Телескопические насадки
10, 11 могут перемещаться вверх и вниз по направлениям, указанным на фиг. 1 стрелками.
Нижняя часть телескопических насадок 10, 11 имеет форму, позволяющую обеспечить как
можно более плотное их контактирование с устьем выхлопной трубы 14 тепловоза 2 и отверстием 15 для выхода охлаждающего воздуха из тепловоза 2 соответственно.
Второй вариант установки отличается от первого варианта тем, что дополнительно содержит систему предупреждения и/или предотвращения повреждения устройства смешения 1 и элементов конструкции, расположенных на крыше тепловоза 2, при его маневрах,
выполненную в виде системы блокировки (на фигуре не показана) и (или) системы сигнализации. Блокировка должна предотвращать движение тепловоза под устройством смешения 1 в том случае, если телескопические насадки 10, 11 не находятся в крайнем верхнем
положении, сигнализация - информировать персонал депо световым, звуковым или другими сигналами о том, что телескопические насадки 10, 11 не находятся в крайнем верхнем положении.
Система сигнализации может быть реализована по следующей схеме.
На элементах конструкции устройства смешения 1 устанавливаются два концевых выключателя. Один выключатель приводится в действие телескопической насадкой 10, а
другой - насадкой 11. Контакты концевых выключателей К1 и К2 включены в схему, показанную на фиг. 3. Когда телескопические насадки 10 и 11 не находятся в крайнем верхнем положении, контакты К1 и К2 замкнуты и сигнальная лампа ЛН1 светофора 16 горит.
Светофор 16 оборудован светофильтром красного цвета и табличкой с надписью: "Перед
началом маневров поднять телескопические насадки!"
На случай ошибки персонала депо в обоих вариантах установки телескопические насадки 10, 11 необходимо изготовить из тонкого металлического листа, что предотвратит
деформацию и (или) разрушение элементов устройства смешения 1 и тепловоза 2. В случае аварийного движения тепловоза 2 произойдет смятие металла телескопических насадок 10, 11, которые будет относительно нетрудно восстановить.
Устройство смешения 1 и светофор(ы) 16 располагаются на территории депо с соблюдением габаритов приближения строений и обслуживающих устройств. Необходимо
обеспечить видимость светофоров для любого случая выполнения маневров на железнодорожных путях пункта реостатных испытаний. Устройство смешения 1 следует расположить на опорах 17 (фиг. 2) с помощью кронштейнов 18 таким образом, чтобы тепловоз
2 (фиг. 1) при постановке на реостатные испытания располагался под устройством смешения 1. Причем ось устья (устьев) выхлопной трубы 14 должна совпадать с осью газохода
3, а ось отверстия 15 для выхода охлаждающего воздуха - с осью воздуховода 4.
Работа установки происходит следующим образом.
При поднятых в крайнее верхнее положение телескопических насадках 10, 11 тепловоз 2 заезжает под устройство смешения 1 так, чтобы устье выхлопной трубы 14 установилось соосно с газоходом 3, а отверстие 15 для выхода охлаждающего воздуха - соосно с
входным отверстием воздуховода 4. Затем с помощью лебедки или другого механизма пе5
BY 12487 C1 2009.10.30
ремещают вниз (в рабочее положение) телескопические насадки 10, 11, которые плотно
контактируют с устьем выхлопной трубы 14 и отверстием 15для выхода охлаждающего
воздуха соответственно.
При работе тепловозного дизеля под нагрузкой, когда происходит существенный выброс вредных веществ с отработавшими газами, начинает интенсивно вращаться вентилятор 19 охлаждающего устройства тепловоза 2. В результате этого значительное
количество чистого воздуха под напором, создаваемым вентилятором 19, поступает через
телескопическую насадку 11 воздуховода 4 в камеру смешения 5, чистый воздух смешивается с потоком отработавших газов, которые поступают в камеру смешения 5 через телескопическую насадку 10 и газоход 3. Благодаря наличию турбулизирующих элементов
8, 9 создается завихрение потока отработавших газов и воздуха соответственно, что способствует их лучшему перемешиванию. Перемешивание чистого воздуха и отработавших
газов приводит к значительному снижению концентраций вредных веществ в выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси. В результате разбавления отработавших газов
чистым воздухом и увеличения высоты выброса газовоздушной смеси на величину вертикального габарита устройства смешения 1 существенно снижаются приземные концентрации вредных веществ на территории, прилегающей к пункту реостатных испытаний.
Таким образом, в отличие от прототипа, наличие телескопических насадок и отсутствие эжекции отработавших газов повышает стабильность работы устройства смешения во
всем диапазоне нагрузочных режимов работы тепловозного двигателя при реостатных испытаниях, а наличие системы предупреждения и/или предотвращения повреждения устройства смешения и элементов конструкции тепловоза повышает безопасность
эксплуатации установки.
Источники информации:
1. RU 2000108990 А, МПК F 01N 3/00, 2002.01.27.
2. RU 2190767, МПК F 01N 3/20, 2002.10.10.
3. RU 2001104330 А, МПК F 01N 3/34, 2003.03.10.
4. Скрежендевский В.В. Уменьшение вредного воздействия отработавших газов грузовых тепловозов на окружающую среду: Автореф. дис. канд. тех. наук.- Гомель, 2005.
Фиг. 2
6
BY 12487 C1 2009.10.30
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
7
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
129 Кб
Теги
by12487, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа