內置渦核破碎翼的旋風分離器的製造方法
2023-09-21 00:06:35 1
內置渦核破碎翼的旋風分離器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種內置渦核破碎翼的旋風分離器。本實用新型是在現有的旋風分離器中沿旋風分離室的中心軸位置設置有一個固定軸，固定軸的下端位於錐形收縮段的1/2處，在固定軸上設置有固定軸的渦核破碎翼片，如此構成一個不動體。本實用新型通過在旋風分離室的中心設置不動體，減小了強制渦所佔的區域，減弱了強制渦的強度，由此減少壓力損失，降低旋風分離裝置工作時的能耗。本實用新型結構簡單，容易實現，便於對現有裝置進行改造。
【專利說明】 內置渦核破碎翼的旋風分離器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種旋風分離裝置，包括:一個內部為空腔的由柱體段和錐體段組成的旋風分離室，與旋風分離室錐體段相連的收料鬥，沿柱體段切向設置的與柱體段內腔相連通的進氣口，位於柱體段頂端的中央排氣口。
【背景技術】
[0002]旋風分離器是一種常見的用於將氣體中的顆粒物與氣體分離的裝置，其基本的構造由:內部為空腔的由柱體段和錐體段組成的旋風分離器，與旋風分離器錐體段相連的收料鬥，沿柱體段切向設置的與柱體段內腔相連通的進氣口，以及位於柱體段頂端的中央排氣口構成。旋風分離器是應用最廣泛的設備之一，具有設備結構簡單，體積小，製造費用低，維護、修理方便、易於敷設耐磨、耐腐蝕內襯，可淨化腐蝕性粉塵，且使用壽命長等特點。但是旋風分離器在使用中無用壓力損失較大，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用壓力損失是現階段要解決的課題。
【發明內容】
[0003]本實用新型提供一種可克服現有技術不足，能夠保證分離效率，減少無用壓力損失的旋風分離裝置。
[0004]本實用新型的內置渦核破碎翼的旋風分離器包括:一個由柱體段和錐體段組成的內部為空腔，橫截面為圓的旋風分離室，與旋風分離室錐體段相連的收料鬥，沿柱體段切向設置的與柱體段內腔相連通的進氣口，位於柱體段頂端的中央排氣口，在旋風分離器中沿旋風分離室的中心軸位置設置有一個固定軸，固定軸的下端位於錐形收縮段的1/2處，在固定軸上設置有固定軸的渦核破碎翼片。
[0005]本實用新型的內置渦核破碎翼的旋風分離器中，渦核破碎翼片的水平投影長度近似等於旋風分離室縱向剖面上幾何中心到強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量的乘積大於零小於固定軸長度。
[0006]本實用新型實施例中，位於分離室柱體段部分的渦核破碎翼片為長度近似等於為中央排氣口直徑、厚度近似等於固定軸直徑的1/6的矩形塊；旋風分離室錐體段部分的每個渦核破碎翼片為長度近似等於其所處橫截面圓直徑的1/2、寬度近似等於固定軸長度1/23、厚度近似等於固定軸直徑的1/6的矩形塊。需特別說明的本實用新型和渦核破碎翼片的厚度無特別要求，只要求其厚度能夠保持一定的剛度，同時不致在使用中發生失效破壞即可。
[0007]本實用新型的內置渦核破碎翼的旋風分離器中，設置於固定軸最上端的渦核破碎翼的設置位置應稍低於中央排氣口的下緣，位於固定軸最下端的渦核破碎翼片設置位置稍高於固定軸的下端。
[0008]本實用新型的內置渦核破碎翼的旋風分離器中，其固定軸上設置有8個渦核破碎翼，且各渦核破碎翼間每兩個相鄰的翼片等距正交布置，固定軸的直徑為錐體段下端開口直徑的1/2，固定軸下端位於旋風分離器錐體段的1/2處。
[0009]相關研究表明，旋風分離器工作時在其中心區域存在著向中央排氣口流動的內旋流氣流(也被稱為強制渦)，在旋風分離器中心區域至旋風分離器筒壁間存在著沿分離體壁旋轉流動的外旋流(也被稱為自由渦)。研究還表明旋風分離器的壓力損失主要由內旋流的強制渦決定，而分離效率主要由外旋流的自由渦決定。壓力損失和分離效率是衡量旋風分離器分離性能的主要指標，所以在保證分離效率的前提下，減小分離器中心區域的壓力損失是改進旋風分離器的一個關鍵所在。
[0010]本實用新型的技術解決方案是:在旋風分離器的旋風分離室中心位置的強制渦區域內置一個由固定軸和附於上的渦核破碎翼片構成的不動體，用不動體代替和破壞強制渦，以減少壓力損失。本實用新型中的固定軸和渦核破碎翼的長度及分布在理論上是根據強制渦與自由渦位置和形狀設計，原則上講所設置渦核破碎翼片長度應等於旋風分離器縱向剖面上幾何中心到強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於內旋流中，其作用是既破壞內旋流強制渦，減少壓力損失，同時又不破壞外旋流自由渦，影響其收集效率。根據相關實驗，渦核破碎翼片的邊緣最好是位於強制渦與自由渦的交界處，同時應當儘可能保留大的外旋流所佔空間，以減少對氣流的流動和顆粒物質的下落形成阻礙，在滿足這一前提下對渦核破碎翼的形狀及設置並無其它的限制。
[0011]正是由於這一原因，結合現有的旋風分離裝置的特點形成本實用新型上述的結構特徵。
[0012]本實用新型通過在旋風分離器至內設置渦核破碎翼片，減小了強制渦的區域，減弱了強制渦強度，同時也減少了壓力損失，可降低旋風分離裝置工作時的能耗，而且本實用新型結構簡單，容易實現，便於對現有裝置進行改造。
[0013]【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]附圖1為本實用新型的旋風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為本實用新型的裝置進行含塵氣體分離測試的系統示意圖；附圖6為本實用新型相關實驗中採用不同長度的固定軸的分離效率和壓力損失對比圖，圖中所示的固定軸長度即固定軸底端距中央排氣口之間的距離，橫坐標Ocm為沒有插入固定軸和潤核破碎翼的情況，120cm代表固定軸插入到收料鬥底端的情況。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是本實用新型相關實驗中不同長度的渦核破碎翼片的分離效率和壓力損失對比圖，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。
[0015]圖中:1、進氣口 ；2、中央排氣口 ；3、固定軸；4、收料鬥；5、柱體段；6、錐體段；7、翼片(a、b、c、d分別為不同長度的翼片)；8、進風口 ；9、螺旋給料機；10、本實用新型的旋風分離器；11、測壓計；12、閥門；13、布袋除塵器；14、羅茨風機。
【具體實施方式】
[0016]以下結合實施例對本實用新型進行解說。
[0017]本實用新型的實施例所使用的旋風分離裝置參見附圖1和附圖2，其中的旋風分離室由柱體段5和錐體段6構成，其中:柱體段5的內徑為200mm，長度為400mm ;中央排氣口 2的內徑為100mm，且中央排氣口 2伸入柱體段5的長度為140mm ;錐體段6的長度為400_，錐體段6與收料鬥4相連處的內徑是50_。本實用新型實施例的旋風分離裝置中的固定軸直徑為25mm，固定軸的下端位於錐形收縮段6的1/2處。在固定軸上等距離設置了八個渦核破碎翼片，每兩個翼片間有距離為50mm，且相鄰的兩個渦核破碎翼片正交布置，參見圖1和圖2，其中五個渦核破碎翼片設置於柱體段內，見圖1或圖2中的7a，這五個渦核破碎翼片每個翼片為長度100mm、寬度18mm、厚度4mm的矩形塊；其餘三個潤核破碎翼片各設置於錐形收縮段，參見圖1和圖2中的7b、7c和7d。且這三個渦核破碎翼片為長度分別近似等於其相應位置橫斷面圓直徑的1/2矩形塊。
[0018]為測試本實用新型的裝置，建立了如圖5所示的測試系統，在該測試系統中將螺旋給料機9與和進風口 8相連的管路相連，而這一管路與本實用新型的旋風分離器的進氣口 I連通，而分離器的中央排氣口 2用管路連通布袋除塵器13，而布袋除塵器13與羅茨風機14相連。在連通中央排氣口 2與布袋除塵器14間的管路上設置有閥門12，在旋風分離器進氣口 I和中央排氣口 2上設置有測壓計11。
[0019]本實用新型的測試系統在進行測試時以水泥生料為待用粉塵，用螺旋給料機9將水泥生料經相應管路送入進氣口 I內，以粉塵入口濃度為66.1gfm3進行試驗。
[0020]進行測試時啟動風機14，用閥門12控制風速為20m/s，含塵氣體由8、9通入本實用新型的旋風分離器10中進行分離，潔淨氣體經由羅茨風機14排出，分離下來的粉塵顆粒由收料鬥4排出，由進料量和出料量得到分離效率，用測壓計11檢測壓力損失，在實驗中通過改變固定軸伸入至錐體的位置得到不同固定軸長度條件下集裝置壓降與收集效率的關係曲線圖，見附圖6。由圖6可見，當固定軸下端距中央排氣口的距離為60cm (約為伸入至錐體段1/2的位置)時，即當渦核破碎翼片末端處於強制渦與自由渦交界處時，壓力損失明顯降低，而收集效率為變化不明顯，定性說明:說明渦核破碎翼片末端處於錐體段強制渦與自由渦交界處時，能起到保效減阻的作用。
[0021]在與前述相同的條件下，調整破碎翼長度，測得每組實驗的分離效率和壓力損失，見圖7。由圖7知，當葉片長度為100_ (約等於旋風分離器中央排氣口直徑時，即當葉片處於強制渦與自由渦交界處時，收集效率變化不明顯，而壓降明顯下降。說明當葉片處於強制渦與自由渦交界處時，能起到保效減阻的作用。
【權利要求】
1.內置渦核破碎翼的旋風分離器，包括:一個由柱體段和錐體段組成的內部為空腔，橫截面為圓的旋風分離室，與旋風分離室的錐體段相連的收料鬥，沿柱體段切向設置的與柱體段內腔相連通的進氣口，位於柱體段頂端的中央排氣口，其特徵在於在旋風分離室中沿旋風分離器的中心軸位置設置有一個固定軸，固定軸的下端位於錐形收縮段的1/2處，在固定軸上設置有固定軸的渦核破碎翼片。
2.根據權利要求1所述的內置渦核破碎翼的旋風分離器，其特徵在於渦核破碎翼的水平投影長度近似等於旋風分離室縱向剖面上幾何中心到強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量的乘積大於零小於固定軸的長度。
3.根據權利要求2所述的內置渦核破碎翼的旋風分離器，其特徵在於旋風分離室的柱體段部分的渦核破碎翼片為長度近似等於為中央排氣口直徑的矩形塊；位於旋風分離室錐體段部分的渦核破碎翼片為長度近似等於其所處位置橫截面圓直徑的1/2矩形塊。
4.根據權利要求1至3所述的任一內置渦核破碎翼的旋風分離器，其特徵在於設置於固定軸最上端的渦核破碎翼稍低於中央排氣口的下緣，位於固定軸最下端的渦核破碎翼片設置位置稍高於固定軸的下端。
5.根據權利要4所述的內置渦核破碎翼的旋風分離器，其特徵在於固定軸上設置有8個渦核破碎翼，且各渦核破碎翼間每兩個相鄰的翼片等距正交布置，固定軸的直徑為錐體段下端開口直徑的1/2。
【文檔編號】B04C5/107GK203408805SQ201320502679
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年8月18日 優先權日:2013年8月18日
【發明者】王博, 陳泊豪, 蔣夢婷, 劉鶴, 蔡圃, 王淵 申請人:蘭州大學