本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)排放控制領(lǐng)域，尤其是一種渦旋分離式顆粒物分級捕集器。

背景技術(shù)：

顆粒物已經(jīng)成為我國絕大多數(shù)城市的首要空氣污染物之一，其中懸浮顆粒物pm10和細(xì)顆粒物pm2.5更是嚴(yán)重污染大氣環(huán)境，危害人類健康。美國健康影響研究院對超細(xì)顆粒物進(jìn)行了研究，其占環(huán)境空氣中顆粒物的總質(zhì)量有限，但其數(shù)量占比達(dá)到90％。機(jī)動車，特別是柴油機(jī)被認(rèn)為是超細(xì)顆粒物的最重要來源。超細(xì)顆粒物比大顆粒物具有更強(qiáng)的毒性，因為它粒徑小，具有更大的表面積吸附毒害成分，且能進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)從而危害人類健康。機(jī)動車排放的顆粒物特別是柴油機(jī)排出的pm中超過80％為超細(xì)顆粒物。

柴油機(jī)由于其高熱效率、低co2排放等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用，但其顆粒物排放量大，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，危害人類身體健康。因此，隨著汽車排放法規(guī)對顆粒物排放要求的日益提高，采用后處理器裝置降低柴油機(jī)和缸內(nèi)直噴汽油機(jī)的顆粒物排放是一種必然的選擇。柴油機(jī)顆粒捕集器(dpf)和汽油機(jī)顆粒捕集器(gpf)是公認(rèn)的最有效的顆粒物凈化裝置，也是目前凈化技術(shù)中商用技術(shù)前景最好的技術(shù)之一。

隨著顆粒物排放法規(guī)越來越嚴(yán)格和顆粒數(shù)量排放標(biāo)準(zhǔn)的引入，顆粒捕集器的捕集效率需要進(jìn)一步提高。然而，捕集效率的提高會導(dǎo)致更大的壓力下降，導(dǎo)致后處理系統(tǒng)中排氣背壓上升，動力不足，油耗升高，排放惡化，因此需要對沉積的顆粒物進(jìn)行清除。本發(fā)明通過渦旋分離器對排氣中顆粒物按粒徑大小有序排列，然后再采用不同孔徑的顆粒捕集器對顆粒物進(jìn)行捕集，這不僅能提高整體的捕集效率，有效的降低壓降，同時可以實現(xiàn)分區(qū)和分階段再生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供了一種渦旋分離式顆粒物分級捕集器。其通過渦旋分離器實現(xiàn)發(fā)動機(jī)排氣中顆粒物的分級，再采用不同孔徑的顆粒捕集器對顆粒物進(jìn)行捕集。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種渦旋分離式顆粒物分級捕集器，包括排氣入口、渦旋分離器、前變徑管、第一顆粒捕集器、第二顆粒捕集器、第三顆粒捕集器、第一隔層、第二隔層、后變徑管和排氣出口，渦旋分離器為內(nèi)部設(shè)置有渦旋葉片的直筒管道結(jié)構(gòu)，其一端直接與排氣入口連接，接收汽車排放的尾氣，所述渦旋葉片用于使氣流產(chǎn)生向心加速度，渦旋分離器的另一端與前變徑管相連，前變徑管與三個同心設(shè)置的顆粒捕集器相連，從內(nèi)至外分別為第一顆粒捕集器、第二顆粒捕集器和第三顆粒捕集器，第一顆粒捕集器、第二顆粒捕集器和第三顆粒捕集器的末端連接后變徑管，后變徑管與排氣出口相連。

而且，所述第一顆粒捕集器，第二顆粒捕集器和第三顆粒捕集器均為可再生壁流顆粒捕集器。

而且，所述第一顆粒捕集器為圓柱狀，第二顆粒捕集器和第三顆粒捕集器空心圓柱狀。

而且，所述第一顆粒捕集器的孔徑小于第二顆粒捕集器的孔徑小于第三顆粒捕集器的孔徑。

而且，在所述第三顆粒捕集器外側(cè)還可設(shè)置有若干孔徑更大的顆粒捕集器，用于將汽車尾氣中的顆粒物按照不同的尺寸分離并進(jìn)行捕集。

而且，在所述第一顆粒捕集器、第二顆粒捕集器之間設(shè)置有第一隔層，在所述第二顆粒捕集器、第三顆粒捕集器之間設(shè)置有第二隔層。

而且，所述前變徑管接通渦旋分離器和顆粒捕集器，后變徑管連接顆粒捕集器出口端，其均為獨立的圓臺狀空腔結(jié)構(gòu)。

發(fā)明的基本原理為：在三維旋轉(zhuǎn)流場中，碳質(zhì)顆粒物主要受到重力、離心力、流體阻力以及由于速度梯度和壓力梯度引起的附加力的作用，結(jié)果就是顆粒物粒徑越大，其在渦旋分離器軸向的速度就越大，因此在相同時間內(nèi)，粒徑越大的顆粒物在軸向上位移越大?；诖?，本發(fā)明針對發(fā)動機(jī)排氣中的顆粒物，通過渦旋分離器對其進(jìn)行分級排序，再通過對應(yīng)孔徑大小的顆粒捕集器對排氣進(jìn)行凈化。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為：

1.本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)離心的方式對發(fā)動機(jī)排氣顆粒物進(jìn)行分級捕集，沒有運(yùn)動部件，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，成本低。

2.針對多級不同粒徑顆粒物進(jìn)行捕集，捕集效率高。

3.針對不同孔徑顆粒捕集器可以實現(xiàn)分區(qū)和分階段再生，能耗低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明渦旋分離式顆粒物分級捕集器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為不同孔徑大小的顆粒捕集器截面圖。

圖3為渦旋分離器、渦旋葉片結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為排氣入口，2為渦旋分離器，3為前變徑管，4為第一顆粒捕集器，5為第一隔層，6為第二顆粒捕集器，7為第二隔層，8為第三顆粒捕集器，9為后變徑管，10為排氣出口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體的實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

如圖中所示，一種渦旋分離式顆粒物分級捕集器，包括排氣入口1、渦旋分離器2、前變徑管3、第一顆粒捕集器4、第二顆粒捕集器6、第三顆粒捕集器8、第一隔層5、第二隔層7、后變徑管9和排氣出口10，渦旋分離器為內(nèi)部設(shè)置有渦旋葉片的直筒管道結(jié)構(gòu)，其一端直接與排氣入口連接，接收汽車排放的尾氣，所述渦旋葉片用于使氣流產(chǎn)生向心加速度，渦旋分離器的另一端與前變徑管相連，前變徑管與三個同心設(shè)置的顆粒捕集器相連，從內(nèi)至外分別為第一顆粒捕集器、第二顆粒捕集器和第三顆粒捕集器，第一顆粒捕集器、第二顆粒捕集器和第三顆粒捕集器的末端連接后變徑管，后變徑管與排氣出口相連。

本實施例由渦旋分離器和不同孔徑的3個顆粒捕集器組成，發(fā)動機(jī)排氣中的顆粒物先由渦旋分離器進(jìn)行分級，再經(jīng)過不同孔徑大小的顆粒捕集器進(jìn)行過濾。

本實施例中渦旋分離器本體為圓筒形，進(jìn)氣口接入發(fā)動機(jī)排氣；其具有一個靠近進(jìn)氣口的螺旋形渦旋葉片，用于使氣流產(chǎn)生向心加速度。

本實施例中孔徑最小的第一顆粒捕集器為圓柱狀，外部的第二顆粒捕集器和第三顆粒捕集器為空心圓柱狀，孔徑依次變大。

本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)離心的方式對發(fā)動機(jī)排氣顆粒物進(jìn)行分級捕集，沒有運(yùn)動部件，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，成本低。針對多級不同粒徑顆粒物進(jìn)行捕集，捕集效率高。針對不同孔徑顆粒捕集器可以實現(xiàn)分區(qū)和分階段再生，能耗低。

以上對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種渦旋分離式顆粒物分級捕集器，包括排氣入口、渦旋分離器、前變徑管、第一顆粒捕集器、第二顆粒捕集器、第三顆粒捕集器、第一隔層、第二隔層、后變徑管和排氣出口，本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)離心的方式對發(fā)動機(jī)排氣顆粒物進(jìn)行分級捕集，沒有運(yùn)動部件，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，成本低；針對多級不同粒徑顆粒物進(jìn)行捕集，捕集效率高；針對不同孔徑顆粒捕集器可以實現(xiàn)分區(qū)和分階段再生，能耗低。

技術(shù)研發(fā)人員：梁興雨;劉志偉;王亞軍;舒歌群;張洪升
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.07
技術(shù)公布日：2017.11.03