本發(fā)明涉及一種排氣管，特別涉及一種防止水倒灌的水下排氣管，屬于機械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在游艇等船舶中的動力裝置常采用水下排氣方式。采用水下排氣可降低排氣噪聲和紅外輻射，從而為游客提供安靜游樂環(huán)境，或提高船舶隱身性能。在此類動力裝置的啟動、停機及空載運行時，因排氣壓力及流量降低，存在船外水體由排氣管倒灌入動力裝置進(jìn)而造成動力裝置嚴(yán)重?fù)p壞的風(fēng)險。如何防止水倒灌事故發(fā)生，是水下排氣設(shè)計及運行中的一項重要內(nèi)容。

在動力裝置啟動和停機過程中，防止水倒灌主要是通過設(shè)置在排氣管路上的舌閥來控制。而在動力裝置空載運行時，是通過一定的空載轉(zhuǎn)速來保證排氣管路中不發(fā)生水倒流。已有的知識表明，若使水下排氣管內(nèi)不發(fā)生水倒流，除了排氣壓力需足以克服排氣口處水位靜壓和排氣管流動阻力外，還需在管內(nèi)提供一定的排氣速度，使氣流慣性力足以克服水的重力。因而，針對某一特定管徑排氣管，存在一個防止水倒流發(fā)生的臨界排氣速度，或者說臨界排氣量。動力裝置最低不倒灌轉(zhuǎn)速的選取，即使得該轉(zhuǎn)速下的排氣速度不小于水倒流發(fā)生的臨界排氣速度。

為使排氣在船舶航行中能順利排入水體，水下排氣管路靠近排氣口處的管段常為水平布置。已有的知識表明，水平管內(nèi)防止水倒灌發(fā)生的臨界排氣速度，隨著管道垂直高度的減小而減小。這使得在常用的排氣管管徑下，動力裝置需維持較高的空載轉(zhuǎn)速才能保證不發(fā)生水倒灌事故，而過高的空載轉(zhuǎn)速導(dǎo)致動力裝置運行經(jīng)濟(jì)性明顯降低。如何在較低的動力裝置空載轉(zhuǎn)速下仍保證不發(fā)生水倒灌，是提高水下排氣動力裝置運行可靠性和經(jīng)濟(jì)性亟待解決的課題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為解決上述問題而提出的，目的在于提供一種能防止船舶中的動力裝置發(fā)生水倒灌的水下排氣管。

本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種防止水倒灌的水下排氣管，防止船舶中的動力裝置發(fā)生水倒灌，其特征在于，包括：入口部，具有水平設(shè)置的第一直管道，第一直管道的一端與動力裝置的排氣管道相連通；漸變管部,水平設(shè)置，其一端與第一直管道的另一端相連通；以及出口部，與漸變管部的另一端相連通，出口部的另一端與排氣口相連通；其中，漸變管部具有管道壁面和相對管道壁面設(shè)置的突起單元。突起單元具有傾斜布置的左斜面板和右斜面板，以及設(shè)置在左斜面板和右斜面板之間的上頂面板，左斜面板和右斜面板分別與管道壁面組成漸縮管道和漸擴(kuò)管道，上頂面板位于左斜面板和右斜面板之間，連接著左斜面板和右斜面板，且上頂面板保持水平。

本發(fā)明提供的防止水倒灌的水下排氣管，還可以具有這樣的特征：其中，左斜面板和右斜面板為平面或弧面。

本發(fā)明提供的防止水倒灌的水下排氣管，還可以具有這樣的特征：其中，左斜面板和右斜面板和上頂面板組成的突起單元在管軸方向的縱截面呈正梯形。

本發(fā)明提供的防止水倒灌的水下排氣管，還可以具有這樣的特征：其中，正梯形的底角的角度在0—60°的范圍內(nèi)。

本發(fā)明提供的防止水倒灌的水下排氣管，還可以具有這樣的特征：其中，突起單元在管軸方向的縱截面呈拱形。

本發(fā)明提供的防止水倒灌的水下排氣管，還可以具有這樣的特征：其中，出口部具有水平設(shè)置的第二直管道，第二直管道的一端與漸變管部的另一端相連通，第二直管道的另一端與排氣管口相連通。

發(fā)明作用與效果

根據(jù)本實施例的防止水倒灌的水下排氣管，在漸變管部處，由于突起單元的存在，上頂面板和管道頂部之間的最大垂直高度小于排氣管道最大垂直高度，根據(jù)對水下排氣倒流界限的試驗研究，降低流道垂直高度能大幅降低發(fā)生水倒灌的臨界氣速，因此保證了動力裝置在低轉(zhuǎn)速、低排氣量的運行工況下也不發(fā)生水倒灌現(xiàn)象；此外，由于流通面積在漸變管部的的漸縮通道部分逐漸變小，相比管道流通面積不變的排氣管，在相同的排氣量下，該處的管道流通面積減小，使得該處的排氣的速度增大，大大減小了倒灌的發(fā)生可能，也大大減小了為了提高排氣速度防止水倒灌而需要的空載轉(zhuǎn)速，減小了事故風(fēng)險并提高了動力裝置運行的經(jīng)濟(jì)性能；同時由于突起單元設(shè)置在管道的下半部分，并且當(dāng)水下排氣管發(fā)生倒流時，水相總是從出口部的管道橫截面的下半部分流入，所以當(dāng)外部的水回流時，由于突起單元的右斜面板的阻擋，難以翻越過突起單元，所以更進(jìn)一步避免了水倒灌的現(xiàn)象。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實施例中的防止水倒灌的水下排氣管在實際使用中的示意圖；

圖2為本發(fā)明的實施例的防止水倒灌的水下排氣管三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的排氣管主視圖；

圖4為圖2的排氣管左視圖；以及

圖5為本發(fā)明的防止水倒灌的水下排氣管呈矩形時的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

實施例

以下結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的實施例的具體實施方式。

圖1為本發(fā)明的實施例中的防止水倒灌的水下排氣管在實際使用中的示意圖。

如圖1所示，船舶200的防止水倒灌的水下排氣管100水平設(shè)置，與船舶200的動力裝置210的廢氣排氣管口211相連通，防止水倒灌的水下排氣管100包括在同一橫軸上設(shè)置的入口部10、漸變管部20以及出口部30。船舶200在水300上行駛，水下排氣管100位于水300中。

圖2為本發(fā)明的實施例的防止水倒灌的水下排氣管三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的排氣管主視圖；

圖4為圖2的排氣管左視圖。

如圖1、如圖2、圖3和圖4所示，入口部10，具有水平設(shè)置的第一直管11。第一直管道11呈圓柱形，其一端與動力裝置的排氣管口211相連通。

漸變管部20，水平設(shè)置，一端與第一直管道11的另一端相連通，具有管道壁面和具有左斜面板、右斜面板和上頂面板的突起單元22；其中，管道壁面包括上管壁23和兩個相對設(shè)置的側(cè)管壁21。突起單元22，具有兩個相對設(shè)置的左斜面板221a、右斜面板221b和設(shè)置在兩個斜面板上端的上頂面板222。

如圖3所示，左斜面板221a和右斜面板221b之間的距離從上往下漸增，左斜面板221a、右斜面板221b和上頂面板222均為平面，使得突起單元22的在管軸方向的縱截面呈正梯形，該正梯形的底角的角度在0～60°的范圍，使得左斜面板221a和右斜面板221b具有一定的傾斜度。上頂面板222不高于管軸。上管壁23、突起單元22以及兩個側(cè)管壁21包圍形成漸變管部20，由于突起單元22向管道內(nèi)部突起，所以上頂面板222與上管壁23之間形成流通面積被收縮變小的通道，而具有一定傾斜度的斜面板221與側(cè)管壁21、上管壁23之間形成流通面積漸變的通道，所以漸變管部20從左斜面板221a的一端到右斜面板221b的一端的流通面積先逐漸變小再保持不變，最后逐漸增大。

出口部30具有水平設(shè)置的第二直管道31呈圓柱形，第二直管道31的一端與漸變管部20的另一端相連通，其另一端具有排氣口32。

水下排氣過程：

下面具體說明本實施例的防止水倒灌的水下排氣管100在水下排氣時候的排氣過程。

首先，從動力裝置210排出的氣體，經(jīng)過第一直管道11后，其氣體流速得到了一定的平穩(wěn)；

然后，氣體通過左斜面板221a部分的管道，再通過上頂面板222部分的管道，再經(jīng)過右斜面板221b部分的管道，由于流通面積先逐漸變小最后逐漸增大，其氣體流速逐漸增大再逐漸減?。?/p>

最后，氣體在流速經(jīng)過第二直管道31的過程中逐漸平穩(wěn)后從排氣口32排出。

實施例的作用與效果

根據(jù)本實施例的防止水倒灌的水下排氣管，在漸變管部處，由于凸起單元的存在，上頂面板和管道頂部之間的最大垂直高度小于排氣管道最大垂直高度，根據(jù)對水下排氣倒流界限的實驗研究，降低流道垂直高度能大幅降低發(fā)生水倒灌的臨界氣速，因此保證了動力裝置在低轉(zhuǎn)速、低排氣量的運行工況下也不發(fā)生水倒灌現(xiàn)象；此外，由于在漸變管部的流通面積的前部分是逐漸變小，相比管道流通面積不變的排氣管，在相同的排氣量下，該處的管道流通面積減小，使得該處的排氣的速度增大，大大減小了倒灌的發(fā)生可能，也大大減小了為了提高排氣速度防止水倒灌而需要的空載轉(zhuǎn)速，減小了事故風(fēng)險并提高了動力裝置運行的經(jīng)濟(jì)性能；同時由于突起單元設(shè)置在管道的下半部分，并且當(dāng)水下排氣管發(fā)生倒流時，水相總是從出口部的管道橫截面的下半部分流入，所以當(dāng)外部的水回流時，由于突起單元的右斜面板的阻擋，難以翻越過突起單元，所以更進(jìn)一步避免了倒灌的現(xiàn)象；

又由于漸變管部的突起單元在管軸方向的縱截面的梯形的底角的角度范圍在0～60°之間，使得左斜面板和右斜面板的傾斜度較平穩(wěn)，所以流通面積的變化比較平穩(wěn)，使得排氣流速在流動過程中逐漸變化，避免了渦流的產(chǎn)生，因此能減小排氣流動的管道壓力損失；

又由于出口部具有第二直管道，使得氣流在第二直管段內(nèi)充分發(fā)展，從而使排氣流速又降低，避免了在排氣口處排氣速度過大而帶來的噴注噪聲增大。

本實施例的突起單元的左、右斜面板為平面，作為本發(fā)明的水下排氣管，突起單元的左、右斜面板還可以為光滑弧面；

本實施例的突起單元在管軸方向的縱截面呈正梯形，作為本發(fā)明的水下排氣管，該縱截面還可以呈拱形；

本實施例的入口部和出口部均呈圓柱形，作為本發(fā)明的水下排氣管，它們還可以呈矩形，如圖5所示，該水下排氣管300的入口部310和出口部330均呈矩形，漸變管部320的形狀也相應(yīng)地改變。

盡管上面對本發(fā)明說明書的具體實施方式進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實施方式的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。