一种船壳共型柴油机排气消声冷却集成装置的制作方法

1.本发明涉及船舶动力系统设计技术领域，具体涉及一种船壳共型柴油机排气消声冷却集成装置。


背景技术：

2.柴油机是保障水上水下船舶推进和发电的关键动力装置，为防止柴油机产生排气带来多频带宽噪声和高温烟气影响甲板作业环境，一般在柴油机排气管路上配置排气消声器，降低柴油机排气噪声，考虑大流量排气噪声基频带较宽，消声器采用阻式和抗式结构型式，阻式消声器利用消声材料控制高频噪声，但消声材料在高温和高频作用易发生粉化和被气流吹出，影响了船舶甲板的环境安全。抗式消声器利用变截面和流向的结构方式改变排气噪声阻抗率，消除中低频带噪声，但抗式消声器结构尺寸过大，在实船布置中占用了较大资源。
3.另外，为降低柴油机排气温度，防止高温烟气影响了甲板作业安全，在排气管路上配置了喷淋式冷却器、间壁冷却器等设备降低排气温度，为使排气温度充分冷却，排气冷却器下游需要长度较长的混合冷却段，在实船环境中占用了大量舱室空间。同时冷却海水带来的排气管路和消声器结构发生化学腐蚀，增大了设备运行维护保养的难度和经费，以及海水喷淋倒流至柴油机，影响柴油机运行安全风险。
4.因此，为解决消音器体积结构大、消声频带窄、流阻高、冷却水倒流、材料腐蚀等难题，亟需提出一种新型柴油机排气消声冷却集成装置，具备排气冷却和消声多功能集成能力，提升排气消声装置的总体适装性，也为水上水下船舶动力系统总体设计储备技术。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在消音器体积结构大、消声频带窄、流阻高、冷却水倒流、材料腐蚀等问题，提供一种船壳共型柴油机排气消声冷却集成装置，它实现了船用一体式排气冷却消声器，提升了船用消声装置的总体适装性。
6.本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
7.一种船壳共型柴油机排气消声冷却集成装置，包括壳体以及设置于所述壳体内的微孔进气管、微孔隔板、喷淋冷却器、共振器、扩张膨胀器和排气管，其中，所述壳体一端的底部设置烟气进口，所述微孔进气管的上部通过烟气进口插入所述壳体内，且进气管壁上设有穿孔；所述微孔隔板设置于微孔进气管的下游区域，微孔隔板上设有穿孔；所述喷淋冷却器设置于微孔隔板的下游区域，通过压力雾化喷淋海水与烟气充分冷却混合后，降低排气温度；所述共振器设置于喷淋冷却器的下游区域，消除中频带噪声；所述扩张膨胀器设置于共振器的下游区域，消除高频带噪声；所述排气管设置于扩张膨胀器下游区域，位于壳体另一端的顶部。
8.上述方案中，所述壳体利用船体结构，所述船体结构包括舱室的横壁、纵壁及其附属板材或型材。
9.上述方案中，所述微孔进气管、微孔隔板、喷淋冷却器、共振器、扩张膨胀器和排气管沿所述壳体的水平方向依次布置。
10.上述方案中，所述微孔进气管壁上的穿孔均匀布置且孔径相同。
11.上述方案中，所述微孔进气管的进口区域设置重力式挡板阀，防止喷淋冷却海水倒流回烟气进口。
12.上述方案中，所述微孔隔板上的穿孔均匀布置且孔径相同。
13.上述方案中，所述喷淋冷却器为外置式，设置于壳体的上部和下部。
14.上述方案中，所述喷淋冷却器的下部区域设有沉降池，收集过剩海水和烟黑杂质；沉降池底部设有放泄阀，利用所述放泄阀排放水质污染物。
15.上述方案中，所述扩张膨胀器采用双列插管式扩张膨胀器。
16.上述方案中，所述微孔进气管、微孔隔板、喷淋冷却器、共振器、扩张膨胀器和排气管均采用钛合金材料。
17.本发明的有益效果在于：
18.1、本发明利用船体结构充当下进上出布局和卧式方形结构型式的消声器外壳体和结构件，实现船用柴油机排气消声器、喷淋冷却器、挡板阀等多功能设备一体化集成，解决了传统消音器体积结构大的问题，提升了船用消声装置的总体适装性，有利于实船系统总体集成和施工安装建造。
19.2、本发明基于微孔进气管与微孔隔板形成的腔体消除低频带排气噪声、稳定流场和降低阻力，再利用共振器和双列插管式扩张膨胀器两级串联消除中、高频带排气噪声，解决了传统消音器消声频带窄、流阻高的问题。
20.3、本发明在微孔隔板与共振器之间设置喷淋冷却器，喷淋海水降低高温排气温度，实现喷淋冷却器与消声器一体化集成，减少长度空间的占用。
21.4、本发明在喷淋冷却冷却区域设置沉降池，收集过剩海水和烟黑杂质；同时在进气管入口配置挡板阀，能够防止喷淋冷却海水倒流回烟气进口。
22.5、本发明的整体材质采用钛合金材料，提高排气消声装置的抗腐蚀能力，防止烟气和冷却海水等流通介质带来的化学腐蚀，并降低设备的重量和体积。
23.6、本发明技术可用于船舶动力系统总体集成设计，通过全新设计的船壳共型柴油机排气消声冷却集成装置，解决了消音器体积结构大、消声频带窄、流阻高、冷却水倒流、材料腐蚀等技术难题。
附图说明
24.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
25.图1是本发明船壳共型柴油机排气消声冷却集成装置的结构示意图。
26.图中：1、壳体；2、微孔进气管；3、挡板阀；4、微孔隔板；5、喷淋冷却器；6、沉降池；7、放泄阀；8、共振器；9、扩张膨胀器；10、排气管。
具体实施方式
27.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
28.如图1所示，为本发明实施例提供的一种船壳共型柴油机排气消声冷却集成装置，包括壳体1以及设置于壳体1内的微孔进气管2、微孔隔板4、喷淋冷却器5、共振器8、扩张膨胀器9和排气管10。其中，壳体1一端的底部设置烟气进口，微孔进气管2的上部通过烟气进口竖直插入壳体1内，且进气管壁上设有穿孔；微孔隔板4设置于微孔进气管2的下游区域，微孔隔板4上设有穿孔；通过微孔进气管2和微孔隔板4联合消除低频带噪声、稳定流场及减少排气压力损耗，保证烟气和冷却水能够掺混均匀。喷淋冷却器5设置于微孔隔板4的下游区域，通过压力雾化喷淋海水与烟气充分冷却混合后，降低排气温度。共振器8设置于喷淋冷却器5的下游区域，消除中频带噪声。扩张膨胀器9设置于共振器8的下游区域，消除高频带噪声；排气管10设置于扩张膨胀器9下游区域，位于壳体1另一端顶部的烟气出口处。
29.在排气消声冷却集成装置运行过程中，柴油机排出烟气通过微孔进气管2进入其与微孔隔板4形成的腔体进行消除低频噪声和稳流，紧接着直接进入喷淋冷却器5所在腔体冷却高温烟气，再依次经过共振器8和扩张膨胀器9消除中、高频带噪声，最终通过排气管10排出冷却消声器。
30.进一步优化，壳体1利用船体结构，充当下进上出布局和卧式方形结构型式的一体化消声器外壳体，实现船壳共型设计。船体结构可以是舱室的横壁、纵壁及其附属板材或型材。
31.进一步优化，微孔进气管2、微孔隔板4、喷淋冷却器5、共振器8、扩张膨胀器9和排气管10沿壳体1的水平方向依次布置。
32.进一步优化，微孔进气管2壁上的穿孔均匀布置且孔径相同。
33.进一步优化，微孔进气管2的进口区域设置重力式挡板阀3，防止喷淋冷却海水倒流回烟气进口。
34.进一步优化，微孔隔板4上的穿孔均匀布置且孔径相同。
35.进一步优化，喷淋冷却器5为外置式，设置于壳体1的上部和下部。
36.进一步优化，喷淋冷却器5的下部区域设有沉降池6，收集过剩海水和烟黑杂质；沉降池6底部设有放泄阀7，利用放泄阀7排放水质污染物。
37.进一步优化，扩张膨胀器9采用双列插管式扩张膨胀器9。
38.进一步优化，排气消声冷却集成装置整体材质，包括微孔进气管2、挡板阀3、微孔隔板4、喷淋冷却器5、共振器8、扩张膨胀器9和排气管10，采用钛合金材料，防止烟气和冷却海水等流通介质带来的化学腐蚀，并降低设备的重量和体积。
39.本发明通过船体结构充当消声器外壳体和结构件，实现柴油机排气消声器、喷淋冷却器、挡板阀及船体结构等多功能设备一体化集成，基于微孔进气管与微孔隔板形成的腔体消除低频带排气噪声、稳定流场和降低阻力，融合水冷式排气冷却器，喷淋海水降低高温排气温度，再利用共振器和双列插管式扩张膨胀器两级串联消除中、高频带排气噪声，并在进气管入口配置挡板阀防止喷淋冷却海水倒流，排气消声冷却集成装置材质整体选用钛合金材料，提升了实船适装性，更提高排气消声装置的抗腐蚀能力。
40.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
41.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员
在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。