Система выхлопа поршневого взрывозащищенного двигателя

Полезная модель относится к области систем выхлопа поршневых взрывозащищенных двигателей внутреннего сгорания.
Заявляемое устройство может устанавливаться на подземные локомотивы, используемые для транспортирования грузов и людей, эксплуатируемые в выработках шахт, опасных по газу (метан) и угольной пыли, где для соблюдения условий труда и исключения возгораний необходим аэрогазовый контроль атмосферы.
Известна система охлаждения выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания по патенту RU № 2634646, содержащая каталитический нейтрализатор для очистки выхлопных газов, установленный в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания и модуль охлаждения.
Недостатком данного аналога является отсутствие взрывозащиты и  неприменимость во взрывоопасных условиях, поскольку его технический результат заключается в сдерживании уменьшения температуры выхлопных газов при работе двигателя внутреннего сгорания в области низкой нагрузки, когда температура выхлопного газа во время выпуска из двигателя внутреннего сгорания сравнительно низка.
Известен способ охлаждения рециркулирующих отработавших газов в двигателе по патенту RU № 2718385, при котором осуществляют передачу тепла части отработавших газов охлаждающей жидкости, направление потока которой управляется посредством контроллера в зависимости от измерений температуры охлаждающей жидкости.
Недостатками данного аналога является сложность конструкции, отсутствие взрывозащиты и невозможность применения во взрывоопасных условиях.
Известны системы выхлопа дизелевозов, представляющие собой трубопровод с пламегасителем и водяным баком, при проходе через которые происходит охлаждение отработанных газов. Конструкция данных систем регламентирована «Рекомендациями по использованию в угольных шахтах транспортных машин с дизельным приводом», утверждёнными приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 12 января 2016 г. N 7 (см., например, https://docs.cntd.ru/document/1200130403).
Несовершенство известных систем выхлопа двигателей подземного транспорта заключается в том, что они не позволяют в полной мере эффективно осуществлять и контролировать процесс охлаждения  выхлопных газов и снижать в них концентрацию вредных веществ.
Технический результат полезной модели заключается в повышении безопасности труда во взрывоопасных условиях предприятий горной промышленности посредством повышения эффективности охлаждения и очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания.
Технический результат достигается, прежде всего, тем, что заявляемая система выхлопа поршневого взрывозащищенного двигателя включает бак, выполненный с возможностью заполнения его водой,  канал подачи в бак выхлопных газов, канал вывода выхлопных газов из бака, при этом канал вывода выхлопных газов выполнен с возможностью подачи в него потока воздуха.
Улучшению технического результата способствуют также следующие особенности конструкции устройства в предпочтительном варианте исполнения:
- канал подачи в бак выхлопных газов соединён с установленным внутри бака распределителем, представляющим собой полость со сквозными  отверстиями;
- система выхлопа снабжена датчиком уровня воды;
- система выхлопа снабжена датчиком температуры выхлопных газов;
- канал вывода выхлопных газов из бака содержит пламегаситель.
Конструкция полезной модели поясняется фигурами 1 - 3 чертежа, где заявляемое устройство показано в различных ракурсах аксонометрической проекции, при этом на фиг. 2 устройство показано в разрезе с удалённым сегментом ближнего к наблюдателю угла.
На чертеже позициями показаны:
1 – бак охлаждения отработанных газов,
2 – пламегаситель,
3 – ручка,
4 – водозаправочные отверстия,
5 – впускной фланец отработанных газов,
6 – патрубок подачи воздуха,
7 – водосливные отверстия,
8 – выходное отверстие,
9 – выходной патрубок выхлопных газов,
10 – датчик температуры выхлопных газов,
11 – датчик уровня воды,
12 – распределитель выхлопных газов.
Заявляемая система выхлопа выполнена в виде бака 1, наполненного водой, внутри которого расположен распределитель 12, необходимый для равномерного распределения выхлопных газов внутри бака 1. Распределитель 12 полностью погружён в водную среду бака 1, что исключает его перегрев до опасных температурных значений, и выполнен в виде изогнутой трубы прямоугольного сечения с отверстиями по бокам и рассекателем на выходе. На верхней части бака 1 установлен щелевой пламегаситель 2 и изогнутый выходной патрубок 9. В баке 1 имеются отверстия 4 для заправки его водой, а также отверстия 7 для слива воды и промывки бака 1.
Полезная модель работает следующим образом. Выхлопные газы из блока двигателя поступают во входной фланец 5 через гибкий трубопровод (на чертеже не показан), проходят по изогнутому каналу распределителя 12, при этом часть газов выходит через боковые отверстия распределителя 12, а остальной поток газов разбивается о рассекатель и выходит во внутреннюю полость бака 1. Параллельно с этим проходит процесс искрогашения. Летящие частицы искр разбиваются на более мелкие о стенки распределителя 12 и гасятся в воде, которой заполнен бак 1. Далее выхлопные газы проходят через пламегаситель 2, который снабжен ручкой 3 для его обслуживания. Пламегаситель 2 полностью исключает вероятность выхода искр или открытого пламени в атмосферу. Далее выхлопные газы попадают в выхлопную трубу 9, где смешиваются с чистым воздухом, нагнетаемым из моторного отсека через патрубок 6, что дополнительно снижает их температуру и концентрацию, и выходят в атмосферу через отверстие 8.
В известных конструкциях систем выхлопа подземного транспорта горячие выхлопные газы выходят напрямую во внешнюю атмосферу, что создаёт локальную загазованность возле машины при временных простоях и  вызывает затруднение дыхания рабочих, находящихся возле машины. В предлагаемой конструкции системы выхлопа установлен патрубок подачи воздуха 6, по которому поступает чистый воздух из моторного отсека машины. Чистый воздух в патрубок 6 нагнетается вентилятором охлаждения двигателя моторной части машины. Тем самым выхлопные газы перемешиваются с чистым воздухом, что снижает их температуру и концентрацию выхлопных газов и снижает взрывоопасность среды.
Также известные конструкции систем выхлопа подземного транспорта имеют одно водозаправочное отверстие в верхней части бака и одно сливное отверстие для воды в дне бака. Это в некоторых случаях затрудняет доступ к баку для заправки водой и не позволяет качественно промыть бак от осевших твердых частиц выхлопных газов. В предлагаемой конструкции  выполнено два заливных отверстия 4, по одному с каждой стороны машины, что существенно упрощает заправку водой бака 1 с любой стороны машины. Также конструкция устройства имеет три сливных отверстия 7, по одному с каждой стороны машины в боковых стенках бака 1 и одно центральное отверстие в дне бака. Это позволяет более качественно промыть бак 1 от остатков твердых частиц выхлопных газов и сокращает время технического обслуживания машины. Дополнительно в предлагаемую конструкцию добавлен датчик уровня воды 11, сигнализирующий о недостаточном уровне воды, который отсутствует в известных аналогах. Наличие датчика 11 обеспечивает контроль над уровнем воды в баке 1 и предотвращает выход неочищенного и неохлажденного выхлопного газа во внешнюю атмосферу по причине недостаточного количества воды. Также в устройстве дополнительно установлен датчик температуры выхлопных газов 10, подающий сигнал о превышении заданного значения температуры, останавливающий двигатель.
Все узлы заявляемой полезной модели отвечают требованиям к устройствам, используемым во взрывоопасных средах и обеспечены взрывозащитой, такой как использование взрывозащищённой оболочки, искробезопасных электрических цепей, материалов и покрытий, обеспечивающих фрикционную и электростатическую искробезопасность.
Конструкция предлагаемой полезной модели совмещает надёжность и безопасность, технологичность в изготовлении, простоту и удобство в обслуживании.