專利名稱：多級龍卷風(fēng)發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是冶金熔煉生產(chǎn)中一種需要壓力供風(fēng)的設(shè)備。為了適應(yīng)大型、特大型沖天爐和冶金煉鐵高爐供風(fēng)的需要，本發(fā)明將制造出比自然界龍卷風(fēng)在單位強(qiáng)度上更為強(qiáng)大(無數(shù)倍)的人造龍卷風(fēng)。
經(jīng)檢索專利文獻(xiàn)，僅在本人申請的ZL91102423.9的文件中提出了“龍卷風(fēng)發(fā)生器及其場效應(yīng)供風(fēng)方法”。其結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)理主要是由外套偏心安裝在蝸形殼內(nèi)。氣流由風(fēng)箱經(jīng)風(fēng)管進(jìn)入蝸形殼內(nèi)增壓，再經(jīng)外套上的切向進(jìn)風(fēng)口，使氣流在內(nèi)外套之間的環(huán)狀空腔和內(nèi)外錐套之間的錐環(huán)狀空腔加速旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，并在前方形成一定的真空度；另一部分氣流經(jīng)螺旋導(dǎo)流體的螺旋槽和內(nèi)錐套的內(nèi)表面進(jìn)一步強(qiáng)化旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，并在前方真空度的作用下，增強(qiáng)了軸向速度。這時兩股氣流組成具有強(qiáng)大貫穿沖擊和剝離性能的人造龍卷風(fēng)。該技術(shù)的缺點(diǎn)1、流經(jīng)渦形殼的氣流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動是高心力作功，并不產(chǎn)生向心力作功的龍卷效應(yīng)，更不能形成多級龍卷效應(yīng)。
2、僅在外套的園環(huán)狀的壁上設(shè)有切向進(jìn)風(fēng)口，因此作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的外層氣流，又要經(jīng)過較長一段的錐環(huán)狀空腔，由于橫截面積不斷地變化和壓縮的作用，將消耗很大的氣流動能。
3、外套上若干排切向進(jìn)風(fēng)口，沒有前傾角度的變化，更沒有在錐環(huán)狀的厚壁上設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，因此氣流在進(jìn)風(fēng)口處不能形成前后壓差和速度差，不利于氣流的噴射性能。
4、中心氣流也是由外套上的切向進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，因此其大小和強(qiáng)弱受到外層旋轉(zhuǎn)氣流的影響和干擾。
5、氣流在進(jìn)入螺旋導(dǎo)流體之前已經(jīng)旋轉(zhuǎn)、再經(jīng)螺旋槽其摩擦損失進(jìn)一步增大。
6、中心旋轉(zhuǎn)氣流在其出口中心處形成渦流區(qū)，降低了中心氣流強(qiáng)度。
本發(fā)明的設(shè)計目的是提供一種多級龍卷風(fēng)發(fā)生器，將較大范圍的大量的低速直線型運(yùn)動的氣流，通過多級龍卷效應(yīng)逐級強(qiáng)化，使氣流最后集聚成一束在單位強(qiáng)度上足以強(qiáng)大的人造龍卷風(fēng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的多級龍卷風(fēng)發(fā)生器由一級效應(yīng)體的內(nèi)腔設(shè)置二級效應(yīng)體構(gòu)成第一級龍卷效應(yīng)室，由二級效應(yīng)體和定位套接形成的內(nèi)腔設(shè)置由中心效應(yīng)體和終級效應(yīng)體構(gòu)成第二級龍卷效應(yīng)室，并在二級龍卷效應(yīng)室內(nèi)腔設(shè)置由中心效應(yīng)體與中心導(dǎo)流體及內(nèi)錐套的內(nèi)壁構(gòu)成中心龍卷效應(yīng)室，由終級效應(yīng)體與內(nèi)錐套的外壁構(gòu)成終級龍卷效應(yīng)室。中心龍卷效應(yīng)室和終級龍卷效應(yīng)室在出口端匯通，并通過噴咀通入爐內(nèi)；在各級效應(yīng)體的圓環(huán)狀和錐環(huán)狀的壁上設(shè)有若干排切向的不同前傾角度的進(jìn)風(fēng)孔。當(dāng)氣流流經(jīng)各個進(jìn)風(fēng)孔時，即在各級龍卷效應(yīng)室產(chǎn)生龍卷效應(yīng)，并逐級強(qiáng)化，最后使氣流集聚成一束人造龍卷風(fēng)，經(jīng)耐火磚噴咀，射入爐內(nèi)。


圖1為多級龍卷風(fēng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)的視圖；圖2為圖1的橫剖面圖；圖3為圖2的局部向視放大圖。
結(jié)合本發(fā)明的附圖作具體的說明見圖1、圖2。多級龍卷風(fēng)發(fā)生器由一級效應(yīng)體1上的螺紋與法蘭盤15聯(lián)接，通過法蘭盤15和定位套8上的外止口圈安裝定位在風(fēng)箱9內(nèi)。由一級效應(yīng)體1的內(nèi)腔設(shè)置二級效應(yīng)體2構(gòu)成的第一級龍卷效應(yīng)室11，由二級效應(yīng)體2和定位套8套接形成的內(nèi)腔設(shè)置由中心效應(yīng)體3和終級效應(yīng)體6構(gòu)成第二級龍卷效應(yīng)室12，套接的中心效應(yīng)體3和終級效應(yīng)體6構(gòu)成的內(nèi)腔，由于中心導(dǎo)流體4后端由螺紋與中心效應(yīng)體3聯(lián)接，在中心導(dǎo)流體4的內(nèi)孔中定位安裝防渦塞5，取出防渦塞5形成觀察孔。中間與中心效應(yīng)體3的內(nèi)孔定位動配合，前端由其上的流線體16的外圓弧面與內(nèi)錐套7上的孔定位塞焊成一體，并由內(nèi)錐套7的圓柱段外壁與中心效應(yīng)體3的內(nèi)孔定位動配合，使中心導(dǎo)流體4和內(nèi)錐套7，可以在中心效應(yīng)體3的內(nèi)孔前后移動。因此由中心效應(yīng)體3與中心導(dǎo)流體4和內(nèi)錐套7的內(nèi)壁構(gòu)成中心龍卷效應(yīng)室13，由終級效應(yīng)體6與內(nèi)錐套7的外壁構(gòu)成終級龍卷效應(yīng)室14，在構(gòu)成的級效應(yīng)體一級效體1，二級效應(yīng)體2中心效應(yīng)體3和終級效應(yīng)體6的圓環(huán)狀和錐環(huán)狀壁上設(shè)有若干排切向的不同前傾角度的進(jìn)風(fēng)孔，前傾角度為3°-30°。中心龍卷效應(yīng)室13和終級龍卷效應(yīng)室14在出口端匯通，并通過噴咀10通入爐內(nèi)。
見圖3示出了圖2局部向視放大結(jié)構(gòu)。中心導(dǎo)流體4的前端圓柱段上凸起若干個流線體16，其與內(nèi)錐套7上的孔定位塞焊成一體，并在其間形成流道。
多級龍卷風(fēng)發(fā)生器運(yùn)行的機(jī)理和過程由于各級效應(yīng)體的圓環(huán)狀和錐環(huán)狀壁上都設(shè)有若干排切向的不同前傾角度的進(jìn)風(fēng)孔。進(jìn)風(fēng)孔前傾的角度隨其所在圓的大小不同而角度不同，所在圓越大，前傾的角度越小，所在圓越小，前傾的角度越大。因此氣流切向流經(jīng)各級龍卷效應(yīng)室時，半徑越大處，角速度和軸向速度越小，壓力越大；半徑越小處，角速度和軸向速度越大，壓力越小。經(jīng)各級龍卷效應(yīng)室的逐級強(qiáng)化作用后，氣流集聚成一束在單位強(qiáng)度上更為強(qiáng)大的人造龍卷風(fēng)。
當(dāng)風(fēng)箱9內(nèi)的有壓氣流通過一級效應(yīng)體1上的進(jìn)風(fēng)孔，進(jìn)入第一級龍卷效應(yīng)室11，再通過二級效應(yīng)體2上的進(jìn)風(fēng)孔，進(jìn)入第二級龍卷效應(yīng)室12后，大部分氣流通過終級效應(yīng)體6的進(jìn)風(fēng)孔，進(jìn)入終級龍卷效應(yīng)室14時，再次產(chǎn)生更強(qiáng)烈的龍卷效應(yīng)，被集聚壓縮加速旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，并在前端的中心形成一定的負(fù)壓區(qū)；另一部分氣流通過中心效應(yīng)體3上的進(jìn)風(fēng)孔，進(jìn)入中心龍卷效應(yīng)室15時，再次產(chǎn)生更強(qiáng)烈的龍卷效應(yīng)，被集聚壓縮加速旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，并在前端低壓區(qū)的作用下，進(jìn)一步增強(qiáng)中心氣流的角速度和軸向速度。這兩股氣流在前端匯合成一束具有更為強(qiáng)大的貫穿性沖擊性和剝離性能的人造龍卷風(fēng)，經(jīng)噴咀10射入爐內(nèi)。
由于中心龍卷效應(yīng)室13和終級龍卷效應(yīng)室14的后部互不直接相通，因此由內(nèi)錐套7的出口射出的中心氣流的大小強(qiáng)弱不受干擾；并由于中心導(dǎo)流體4和內(nèi)錐套7定位塞焊成一體，能在中心效應(yīng)體3的內(nèi)孔前后移動，因此可以隨機(jī)調(diào)整風(fēng)量風(fēng)壓。
由于防渦塞5在中心導(dǎo)流體4的內(nèi)孔定位，防渦塞5的彈頭流線體部位可以消除中心氣流在中心形成渦流，以減少氣流能耗。取出防渦塞5，形成觀察孔，可窺視爐內(nèi)燃燒狀況，由于氣流高速度旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，因此避免了氣流由觀察孔外沖的危害。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是將較大范圍的大量的低速直線型氣流幾經(jīng)龍卷效應(yīng)之后，集聚成一束強(qiáng)化了角速度和軸向速度，具有更大的貫穿沖擊和剝離性能的人造龍卷風(fēng)，以射入爐內(nèi)，深入爐心均勻散布?xì)饬?，?qiáng)化底焦燃燒，提高鐵水溫度，提高熔化率，減少焦炭消耗，減少爐壁效應(yīng)，減少熱能損失，減少合金燒損，避免觀察孔氣流外沖，并具有免維護(hù)的特點(diǎn)，達(dá)到熔煉生產(chǎn)中優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、降耗、安全等經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。
權(quán)利要求
1.多級龍卷風(fēng)發(fā)生器，由法蘭盤(15)和定位套(6)安裝定位在風(fēng)箱(9)內(nèi)，其特征是設(shè)有進(jìn)風(fēng)孔的各級效應(yīng)體組成多級龍卷效應(yīng)室由一級效應(yīng)體(1)由內(nèi)腔設(shè)置二級效應(yīng)體(2)構(gòu)成第一級龍卷效應(yīng)室(11)，由二級效應(yīng)體(2)和定位套(8)套接形成的內(nèi)腔設(shè)置由中心效應(yīng)體(3)和終級效應(yīng)體(6)構(gòu)成第二級龍卷效應(yīng)室(12)，在二級龍卷效應(yīng)室(12)內(nèi)腔又設(shè)置由中心效應(yīng)體(3)與中心導(dǎo)流體(4)和內(nèi)錐套(7)的內(nèi)壁構(gòu)成中心龍卷效應(yīng)室(13)，由終級效應(yīng)體(6)與內(nèi)錐套(7)的外壁構(gòu)成終級龍卷效應(yīng)室(14)，中心龍卷效應(yīng)室(13)與終級龍卷效應(yīng)室(14)在出口端匯通，并通過噴咀(10)通入爐內(nèi)，組成龍卷風(fēng)發(fā)生器的多級形式；
2.按權(quán)利要求1所述的多級龍卷風(fēng)發(fā)生器，其特征是一級效應(yīng)體(1)，二級效應(yīng)體(2)，中心效應(yīng)體(3)和終級效應(yīng)體(6)的圓環(huán)狀和錐環(huán)狀壁上設(shè)有若干排切向的不同前傾角度的進(jìn)風(fēng)孔，前傾的角度為3°-30°；
3.按權(quán)利要求1所述的多級龍卷風(fēng)發(fā)生器，其特征是中心導(dǎo)流體(4)，通過其上的流線體(16)的外圓弧面與內(nèi)錐套(7)上的孔定位塞焊成一體，并在中心效應(yīng)體(3)的內(nèi)孔定位動配合，可軸向移動；
4.按權(quán)利要求1所述的多級龍卷風(fēng)發(fā)生器，其特征是中心導(dǎo)流體(4)的內(nèi)孔中，定位安裝防渦塞(5)，取出防渦塞(5)形成觀察孔。
全文摘要
本發(fā)明“多級龍卷風(fēng)發(fā)生器”，安裝在沖天爐和煉鐵高爐的風(fēng)箱內(nèi)。多級龍卷風(fēng)發(fā)生器由一級效應(yīng)體，二級效應(yīng)體，中心效應(yīng)體，終級效應(yīng)體，定位套，中心導(dǎo)流體，內(nèi)錐套，防渦塞、噴嘴等組成，能將較大范圍的大量的低速直線型氣流幾經(jīng)龍卷效應(yīng)之后，集聚成一束強(qiáng)化了角速度和軸向速度，具有更大的貫穿沖擊和剝離性能的人造龍卷風(fēng)。并射入爐內(nèi)，深入爐心，均勻散布?xì)饬鳎瑥?qiáng)化底焦燃燒，提高鐵水溫度。
文檔編號F27B1/00GK1141422SQ9510849
公開日1997年1月29日 申請日期1995年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月27日
發(fā)明者陳朝云 申請人:陳朝云