內(nèi)置渦核破碎翼的旋風(fēng)分離器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種內(nèi)置渦核破碎翼的旋風(fēng)分離器。本發(fā)明是在現(xiàn)有的旋風(fēng)分離器中沿旋風(fēng)分離室的中心軸位置設(shè)置有一個(gè)固定軸，固定軸的下端位于錐形收縮段的1/2處，在固定軸上設(shè)置有固定軸的渦核破碎翼片，如此構(gòu)成一個(gè)不動(dòng)體。本發(fā)明通過(guò)在旋風(fēng)分離室的中心設(shè)置不動(dòng)體，減小了強(qiáng)制渦所占的區(qū)域，減弱了強(qiáng)制渦的強(qiáng)度，由此減少壓力損失，降低旋風(fēng)分離裝置工作時(shí)的能耗。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，便于對(duì)現(xiàn)有裝置進(jìn)行改造。
【專利說(shuō)明】?jī)?nèi)置渦核破碎翼的旋風(fēng)分離器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及ー種旋風(fēng)分離裝置，包括:ー個(gè)內(nèi)部為空腔的由柱體段和錐體段組成的旋風(fēng)分離室，與旋風(fēng)分離室錐體段相連的收料斗，沿柱體段切向設(shè)置的與柱體段內(nèi)腔相連通的進(jìn)氣ロ，位于柱體段頂端的中央排氣ロ。
【背景技術(shù)】
[0002]旋風(fēng)分離器是一種常見(jiàn)的用于將氣體中的顆粒物與氣體分離的裝置，其基本的構(gòu)造由:內(nèi)部為空腔的由柱體段和錐體段組成的旋風(fēng)分離器，與旋風(fēng)分離器錐體段相連的收料斗，沿柱體段切向設(shè)置的與柱體段內(nèi)腔相連通的進(jìn)氣ロ，以及位于柱體段頂端的中央排氣ロ構(gòu)成。旋風(fēng)分離器是應(yīng)用最廣泛的設(shè)備之一，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，制造費(fèi)用低，維護(hù)、修理方便、易于敷設(shè)耐磨、耐腐蝕內(nèi)襯，可浄化腐蝕性粉塵，且使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。但是旋風(fēng)分離器在使用中無(wú)用壓カ損失較大，影響其使用的效果。如何在保證分離效率的前提下減少分離裝置的無(wú)用壓力損失是現(xiàn)階段要解決的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供ー種可克服現(xiàn)有技術(shù)不足，能夠保證分離效率，減少無(wú)用壓カ損失的旋風(fēng)分離裝置。
[0004]本發(fā)明的內(nèi)置渦核破碎翼的旋風(fēng)分離器包括:一個(gè)由柱體段和錐體段組成的內(nèi)部為空腔，橫截面為圓的旋風(fēng)分離室，與旋風(fēng)分離室錐體段相連的收料斗，沿柱體段切向設(shè)置的與柱體段內(nèi)腔相連通的進(jìn)氣ロ，位于柱體段頂端的中央排氣ロ，在旋風(fēng)分離器中沿旋風(fēng)分離室的中心軸位置設(shè)置有ー個(gè)固定軸，固定軸的下端位于錐形收縮段的1/2處，在固定軸上設(shè)置有固定軸的渦核破碎翼片。
[0005]本發(fā)明的內(nèi)置渦核破碎翼的旋風(fēng)分離器中，渦核破碎翼片的水平投影長(zhǎng)度近似等于旋風(fēng)分離室縱向剖面上幾何中心到強(qiáng)制渦與自由渦交界處距離的兩倍，渦核破碎翼片寬度和翼片數(shù)量的乘積大于零小于固定軸長(zhǎng)度。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例中，位于分離室柱體段部分的渦核破碎翼片為長(zhǎng)度近似等于為中央排氣ロ直徑、厚度近似等于固定軸直徑的1/6的矩形塊；旋風(fēng)分離室錐體段部分的每個(gè)渦核破碎翼片為長(zhǎng)度近似等于其所處橫截面圓直徑的1/2、寬度近似等于固定軸長(zhǎng)度1/23、厚度近似等于固定軸直徑的1/6的矩形塊。需特別說(shuō)明的本發(fā)明和渦核破碎翼片的厚度無(wú)特別要求，只要求其厚度能夠保持一定的剛度，同時(shí)不致在使用中發(fā)生失效破壞即可。
[0007]本發(fā)明的內(nèi)置渦核破碎翼的旋風(fēng)分離器中，設(shè)置于固定軸最上端的渦核破碎翼的設(shè)置位置應(yīng)稍低于中央排氣ロ的下緣，位于固定軸最下端的渦核破碎翼片設(shè)置位置稍高于固定軸的下端。
[0008]本發(fā)明的內(nèi)置渦核破碎翼的旋風(fēng)分離器中，其固定軸上設(shè)置有8個(gè)渦核破碎翼，且各渦核破碎翼間每?jī)蓚€(gè)相鄰的翼片等距正交布置，固定軸的直徑為錐體段下端開(kāi)ロ直徑的1/2，固定軸下端位于旋風(fēng)分離器錐體段的1/2處。[0009]相關(guān)研究表明，旋風(fēng)分離器工作時(shí)在其中心區(qū)域存在著向中央排氣ロ流動(dòng)的內(nèi)旋流氣流(也被稱為強(qiáng)制渦)，在旋風(fēng)分離器中心區(qū)域至旋風(fēng)分離器筒壁間存在著沿分離體壁旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的外旋流(也被稱為自由渦)。研究還表明旋風(fēng)分離器的壓カ損失主要由內(nèi)旋流的強(qiáng)制渦決定，而分離效率主要由外旋流的自由渦決定。壓カ損失和分離效率是衡量旋風(fēng)分離器分離性能的主要指標(biāo)，所以在保證分離效率的前提下，減小分離器中心區(qū)域的壓カ損失是改進(jìn)旋風(fēng)分離器的一個(gè)關(guān)鍵所在。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:在旋風(fēng)分離器的旋風(fēng)分離室中心位置的強(qiáng)制渦區(qū)域內(nèi)置ー個(gè)由固定軸和附于上的渦核破碎翼片構(gòu)成的不動(dòng)體，用不動(dòng)體代替和破壞強(qiáng)制渦，以減少壓カ損失。本發(fā)明中的固定軸和渦核破碎翼的長(zhǎng)度及分布在理論上是根據(jù)強(qiáng)制渦與自由渦位置和形狀設(shè)計(jì)，原則上講所設(shè)置渦核破碎翼片長(zhǎng)度應(yīng)等于旋風(fēng)分離器縱向剖面上幾何中心到強(qiáng)制渦與自由渦交界處距離的兩倍，使固定軸和渦核破碎翼片處于內(nèi)旋流中，其作用是既破壞內(nèi)旋流強(qiáng)制渦，減少壓カ損失，同時(shí)又不破壞外旋流自由渦，影響其收集效率。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，渦核破碎翼片的邊緣最好是位于強(qiáng)制渦與自由渦的交界處，同時(shí)應(yīng)當(dāng)盡可能保留大的外旋流所占空間，以減少對(duì)氣流的流動(dòng)和顆粒物質(zhì)的下落形成阻礙，在滿足這ー前提下對(duì)渦核破碎翼的形狀及設(shè)置并無(wú)其它的限制。
[0011]正是由于這一原因，結(jié)合現(xiàn)有的旋風(fēng)分離裝置的特點(diǎn)形成本發(fā)明上述的結(jié)構(gòu)特征。
[0012]本發(fā)明通過(guò)在旋風(fēng)分離器至內(nèi)設(shè)置渦核破碎翼片，減小了強(qiáng)制渦的區(qū)域，減弱了強(qiáng)制渦強(qiáng)度，同時(shí)也減少了壓カ損失，可降低旋風(fēng)分離裝置工作時(shí)的能耗，而且本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，便于對(duì)現(xiàn)有裝置進(jìn)行改造。
[0013]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
附圖1為本發(fā)明的旋風(fēng)分離器縱向剖面示意圖；附圖2為附圖1右視位置的剖面示意圖；附圖3為附圖1俯視位置的示意圖；附圖4為渦核破碎翼片的立體示意圖；附圖5為本發(fā)明的裝置進(jìn)行含塵氣體分離測(cè)試的系統(tǒng)示意圖；附圖6為本發(fā)明相關(guān)實(shí)驗(yàn)中采用不同長(zhǎng)度的固定軸的分離效率和壓カ損失對(duì)比圖，圖中所示的固定軸長(zhǎng)度即固定軸底端距中央排氣ロ之間的距離，橫坐標(biāo)0cm為沒(méi)有插入固定軸和潤(rùn)核破碎翼的情況,120cm代表固定軸插入到收料斗底端的情況。其中:帶有黑方格曲線是裝置的收集效率曲線，帶有黑三角格的曲線是裝置壓降曲線；附圖7是本發(fā)明相關(guān)實(shí)驗(yàn)中不同長(zhǎng)度的渦核破碎翼片的分離效率和壓カ損失對(duì)比圖，其中:帶有黑方格曲線是壓降曲線，帶有黑三角格的曲線是收集效率曲線。
[0014]圖中:1、進(jìn)氣ロ ；2、中央排氣ロ ；3、固定軸；4、收料斗；5、柱體段；6、錐體段；7、翼片(a、b、c、d分別為不同長(zhǎng)度的翼片)；8、進(jìn)風(fēng)ロ ；9、螺旋給料機(jī)；10、本發(fā)明的旋風(fēng)分離器；11、測(cè)壓計(jì)；12、閥門(mén)；13、布袋除塵器；14、羅茨風(fēng)機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解說(shuō)。
[0016]本發(fā)明的實(shí)施例所使用的旋風(fēng)分離裝置參見(jiàn)附圖1和附圖2，其中的旋風(fēng)分離室由柱體段5和錐體段6構(gòu)成，其中:柱體段5的內(nèi)徑為200mm，長(zhǎng)度為400mm ;中央排氣ロ 2的內(nèi)徑為100mm，且中央排氣ロ 2伸入柱體段5的長(zhǎng)度為140mm ;錐體段6的長(zhǎng)度為400mm，錐體段6與收料斗4相連處的內(nèi)徑是50_。本發(fā)明實(shí)施例的旋風(fēng)分離裝置中的固定軸直徑為25mm，固定軸的下端位于錐形收縮段6的1/2處。在固定軸上等距離設(shè)置了八個(gè)渦核破碎翼片，每?jī)蓚€(gè)翼片間有距離為50mm，且相鄰的兩個(gè)渦核破碎翼片正交布置，參見(jiàn)圖1和圖2,其中五個(gè)潤(rùn)核破碎翼片設(shè)置于柱體段內(nèi)，見(jiàn)圖1或圖2中的7a,這五個(gè)潤(rùn)核破碎翼片姆個(gè)翼片為長(zhǎng)度100mm、寬度18mm、厚度4mm的矩形塊；其余三個(gè)潤(rùn)核破碎翼片各設(shè)置于錐形收縮段，參見(jiàn)圖1和圖2中的7b、7c和7d。且這三個(gè)渦核破碎翼片為長(zhǎng)度分別近似等于其相應(yīng)位置橫斷面圓直徑的1/2矩形塊。
[0017]為測(cè)試本發(fā)明的裝置，建立了如圖5所示的測(cè)試系統(tǒng)，在該測(cè)試系統(tǒng)中將螺旋給料機(jī)9與和進(jìn)風(fēng)ロ 8相連的管路相連，而這一管路與本發(fā)明的旋風(fēng)分離器的進(jìn)氣ロ 1連通，而分離器的中央排氣ロ 2用管路連通布袋除塵器13，而布袋除塵器13與羅茨風(fēng)機(jī)14相連。在連通中央排氣ロ 2與布袋除塵器14間的管路上設(shè)置有閥門(mén)12，在旋風(fēng)分離器進(jìn)氣ロ 1和中央排氣ロ 2上設(shè)置有測(cè)壓計(jì)11。
[0018]本發(fā)明的測(cè)試系統(tǒng)在進(jìn)行測(cè)試時(shí)以水泥生料為待用粉塵，用螺旋給料機(jī)9將水泥生料經(jīng)相應(yīng)管路送入進(jìn)氣ロ 1內(nèi)，以粉塵入口濃度為66.7g/m3進(jìn)行試驗(yàn)。
[0019]進(jìn)行測(cè)試時(shí)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)14，用閥門(mén)12控制風(fēng)速為20m/s，含塵氣體由8、9通入本發(fā)明的旋風(fēng)分離器10中進(jìn)行分離，潔凈氣體經(jīng)由羅茨風(fēng)機(jī)14排出，分離下來(lái)的粉塵顆粒由收料斗4排出，由進(jìn)料量和出料量得到分離效率，用測(cè)壓計(jì)11檢測(cè)壓カ損失，在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)改變固定軸伸入至錐體的位置得到不同固定軸長(zhǎng)度條件下集裝置壓降與收集效率的關(guān)系曲線圖，見(jiàn)附圖6。由圖6可見(jiàn)，當(dāng)固定軸下端距中央排氣ロ的距離為60cm (約為伸入至錐體段1/2的位置)吋，即當(dāng)渦核破碎翼片末端處于強(qiáng)制渦與自由渦交界處時(shí)，壓カ損失明顯降低，而收集效率為變化不明顯，定性說(shuō)明:說(shuō)明渦核破碎翼片末端處于錐體段強(qiáng)制渦與自由渦交界處時(shí)，能起到保效減阻的作用。
[0020]在與前述相同的條件下，調(diào)整破碎翼長(zhǎng)度，測(cè)得每組實(shí)驗(yàn)的分離效率和壓カ損失，見(jiàn)圖7。由圖7知，當(dāng)葉片長(zhǎng)度為100_ (約等于旋風(fēng)分離器中央排氣ロ直徑時(shí)，即當(dāng)葉片處于強(qiáng)制渦與自由渦交界處時(shí)，收集效率變化不明顯，而壓降明顯下降。說(shuō)明當(dāng)葉片處于強(qiáng)制渦與自由渦交界處時(shí)，能起到保效減阻的作用。
【權(quán)利要求】
1.內(nèi)置渦核破碎翼的旋風(fēng)分離器，包括:一個(gè)由柱體段和錐體段組成的內(nèi)部為空腔，橫截面為圓的旋風(fēng)分離室，與旋風(fēng)分離室的錐體段相連的收料斗，沿柱體段切向設(shè)置的與柱體段內(nèi)腔相連通的進(jìn)氣ロ，位于柱體段頂端的中央排氣ロ，其特征在于在旋風(fēng)分離室中沿旋風(fēng)分離器的中心軸位置設(shè)置有ー個(gè)固定軸，固定軸的下端位于錐形收縮段的1/2處，在固定軸上設(shè)置有固定軸的渦核破碎翼片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置渦核破碎翼的旋風(fēng)分離器，其特征在于渦核破碎翼的水平投影長(zhǎng)度近似等于旋風(fēng)分離室縱向剖面上幾何中心到強(qiáng)制渦與自由渦交界處距離的兩倍，渦核破碎翼片寬度與翼片數(shù)量的乘積大于零小于固定軸的長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)置渦核破碎翼的旋風(fēng)分離器，其特征在于旋風(fēng)分離室的柱體段部分的渦核破碎翼片為長(zhǎng)度近似等于為中央排氣ロ直徑的矩形塊；位于旋風(fēng)分離室錐體段部分的渦核破碎翼片為長(zhǎng)度近似等于其所處位置橫截面圓直徑的1/2矩形塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任一內(nèi)置渦核破碎翼的旋風(fēng)分離器，其特征在于設(shè)置于固定軸最上端的渦核破碎翼稍低于中央排氣ロ的下緣，位于固定軸最下端的渦核破碎翼片設(shè)置位置稍高于固定軸的下端。
5.根據(jù)權(quán)利要4所述的內(nèi)置渦核破碎翼的旋風(fēng)分離器，其特征在于固定軸上設(shè)置有8個(gè)渦核破碎翼，且各渦核破碎翼間每?jī)蓚€(gè)相鄰的翼片等距正交布置，固定軸的直徑為錐體段下端開(kāi)ロ直徑的1/2。
【文檔編號(hào)】B04C5/107GK103447173SQ201310359555
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月18日
【發(fā)明者】王博, 陳泊豪, 蔣夢(mèng)婷, 劉鶴, 蔡圃, 王淵 申請(qǐng)人:蘭州大學(xué)