[0001] 本发明涉及一种排气管，特别涉及一种防倒灌的水下排气管口结构，属于机械领域。

[0002] 在动力、化工和核能等场合中，存在许多对气液两相逆向流动的应用，如柴油机水下排气、立管式凝结器、冷却塔、降膜式化学反应器、重力热管以及核反应堆事故注水过程中。在气液两相逆向流动过程中存在两种在工程应用中具有重要意义的极限现象，即倒流和淹没。这些流动现象极大地影响着工业设备，如在核能发电系统中回路热段的气液逆向流动特性对反应堆失水事故下的安全性分析至关重要；又如在柴油机水下排气中，柴油机在启动、停机和空载运行过程中，海水有可能通过排气管倒灌进柴油机，从而造成柴油机严重损坏，合理选择排气管路上舌阀的开启压力和空载时最低不倒灌转速是水下排气柴油机防止海水倒灌，从而安全高效工作的重要保障。因此，对于类似于柴油机水下排气的气液两相逆向流动，防止淹没和倒流现象，为设备的安全运行起着重要作用。

[0003] 目前，实现水下排气方式可以通过负压区排气或水下动力增压排气。形成负压区的排气方式是通过在排气口处加装导流板，形成漩涡，从而降低排气背压，实现废气的水下排放，但是由于负压区的范围和压强大小均受航速、水深等影响，因此负压区排气方式难以普遍适用；水下动力增压排气则利用空压机排出的高压气体为柴油机排气打通通路，克服排气背压，实现水下排气，但是由于增加了空压机，排气系统的能耗和重量也随之增加。

[0004] 本发明是为解决上述问题而提出的，目的在于提供一种能防止动力装置在排气时发生水倒灌的水下排气口结构。

[0005] 本发明采用了以下技术方案：

[0006] 本发明提供了一种防倒灌的水下排气口结构，在采用水下排气的船舶中防止位于水面以下的动力装置在排气时发生水倒灌，其特征在于，包括：直管部，水平设置，所述直管部的一端与所述动力装置的废气排气管路相连通；以及渐变管部，水平设置，其中，所述渐变管部具有始端和末端，所述渐变管部始端与所述直管部相连通，所述渐变管部末端即排气口，所述渐变管部的垂直高度从所述始端到所述末端逐渐减小，所述渐变管的横向宽度从所述始端到所述末端逐渐增大，因此在渐变管部末端横截面为扁平状。

[0007] 本发明提供的防倒灌的水下排气管，还可以具有这样的特征：其中，所述排气口的横截面呈椭圆形或矩形。

[0008] 发明作用与效果

[0009] 根据本实施例的防倒灌的水下排气口结构，由于渐变管部的垂直高度从始端至末端逐渐减小，因此减小了流道垂直高度，根据对水下排气倒流界限的试验研究，表明降低流道垂直高度能大幅度降低发生水倒灌的临界气速，因此所述水下排气口结构保证了动力装置在低转速、低排气量的运行工况下不发生水倒灌现象，大幅减小了动力装置为了防止水倒灌而需要的空载转速，减小了事故风险并提高了动力装置运行的经济性能；同时由于渐变管部的横向宽度从始端至末端逐渐增大，排气口处的横截面积相对于原管道变化较小，所以不会在排气口处带来排气压力损失和喷注噪声的增大。附图说明

[0010] 图1为本发明的实施例中的防倒灌的水下排气口在实际使用中的示意图；

[0011] 图2为本发明的实施例的防倒灌的水下排气口三维结构示意图；

[0012] 图3为图2的排气管主视图；

[0013] 图4为图2的排气管右视图；以及

[0014] 图5为本发明的防倒灌的水下排气口呈矩形时的三维结构示意图。

[0015] 实施例

[0016] 以下结合附图来说明本发明的实施例的具体实施方式。

[0017] 图1为本发明的实施例中的防倒灌的水下排气口在实际使用中的示意图。

[0018] 以下船舶的水下排气为例说明。

[0019] 如图1所示，船舶200的防倒灌的水下排气管100水平设置，与船舶200的动力装置210的废气排气管路211相连通，防倒灌的水下排气管100包括在同一横轴上设置的直管部
10以及渐变管部20。船舶200在水300上行驶，水下排气管100位于水300中。

[0020] 图2为本发明的实施例的防倒灌的水下排气管三维结构示意图；

[0021] 图3为图2的排气管主视图；

[0022] 图4为图2的排气管右视图。

[0023] 图中虚线X为排气管100的横截面的横向，虚线Y为该横截面的纵向。

[0024] 如图1、如图2、图3和图4所示，水下排气管100的横截面呈圆形，包括直管部10和渐变管部20。

[0025] 直管部10，其横截面呈圆形，水平设置，其一端与动力装置的排气管路211相连通。

[0026] 渐变管部20，其横截面呈椭圆形，水平设置，具有渐变管21和排气口22。

[0027] 渐变管21具有始端211和末端212。始端211与直管部10的另一端相连通。渐变管21的垂直高度从始端211到末端212逐渐减小，而横向宽度从始端211到末端212逐渐增大，相应的渐变管21的横截面积从始端到末端逐渐减小。

[0028] 排气口22设置在末端212上，其横向的最大长度大于其在纵向的最大长度，且该横向的最大长度大于直管部10的管径。本实施例中，排气口22的横截面为椭圆形，理所当然的，其横轴就为长轴，纵轴就为短轴。

[0029] 水下排气过程：

[0030] 下面具体说明本实施例的防倒灌的水下排气管100在水下排气时的排气过程。

[0031] 首先，从动力装置210排出的气体，通过废气排气管路211，经过直管部10后，其气体流速得到了一定的平稳；

[0032] 然后，气体通过渐变管21，在渐变管21中流道高度逐渐减小，到达排气口22时流道高度达到最小；

[0033] 最后，气体从排气口22排出。

[0034] 实施例的作用与效果

[0035] 根据本实施例的防倒灌的水下排气口，由于渐变管部的垂直高度从始端至末端逐渐减小，因此减小了流道垂直高度，根据对水下排气倒流界限的试验研究，表明降低流道垂直高度能大幅度降低发生水倒灌的临界气速，因此所述排气口结构保证了动力装置在低转速、低排气量的运行工况下不发生水倒灌现象，大幅减小了动力装置为了防止水倒灌而需要的空载转速，减小了事故风险并提高了动力装置运行的经济性能；同时由于渐变管部的横向宽度从始端至末端逐渐增大，排气口处的横截面积相对于原管道变化较小，所以不会在排气口处带来排气压力损失和喷注噪声的增大。

[0036] 本实施例的水下排气管的横截面呈圆形，作为本发明的水下排气管，横截面也可以呈矩形，如图5所示，该水下排气口300呈矩形，包括矩形的直管部310和矩形的渐变管部320，相应的排气口322的形状也呈矩形。

[0037] 尽管上面对本发明说明书的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。