在氣流中引起渦旋的製作方法
2023-08-01 21:38:51 2
專利名稱：在氣流中引起渦旋的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於在氣流中引起渦旋的渦旋誘導器。其特別的，但是並非僅僅的，用於在高溫環境下向冶金容器內注入渦旋氣流的裝置。這種冶金容器例如可以是其中利用直接熔融工藝生產熔融金屬的熔煉容器。
背景技術：
在以本發明申請人作為申請人的國際專利申請PCT/AU96/00197(WO 96/31627)中描述了一種已知的直接熔融工藝，其使用熔融金屬層作為反應介質，並且通常被稱為HIsmelt工藝。
在該國際專利申請中描述的HIsmelt工藝包括(a)在容器中形成熔融鐵和熔渣的熔池；(b)向該熔池中注入(i)含金屬供料，通常為金屬氧化物；以及(ii)含碳固體材料，通常為煤，其用作金屬氧化物的還原劑以及能源；並且(c)在金屬層中將含金屬供料熔煉成金屬。
術語「熔煉」在此應該理解為表示其中發生還原金屬氧化物的化學反應以生產液態金屬的熱處理。
HIsmelt工藝還包括二次燃燒反應氣體，例如CO和H2，它們從熔池中釋放出來，位於熔池上方空間內且與含氧氣體一起，並且將二次燃燒所產生的熱量傳遞到熔池以便對熔煉含金屬供料所需的熱能做出貢獻。
HIsmelt工藝還包括在熔池的標定靜止表面上方形成過渡區，其中存在適量的上升的並且隨後下降的熔融金屬和/或熔渣的微滴或濺液或者液流，它們提供用於將位於熔池上方的二次燃燒反應氣體所產生的熱能傳遞到熔池中的有效介質。
在HIsmelt工藝中，通過多個噴管/鼓風口將含金屬供料和含碳固體材料注入到金屬層中，所述的噴管/鼓風口偏離垂直方向傾斜的設置，以便向下並且向內延伸通過熔煉容器的側壁並且進入容器的下部區域內，從而將所述固體材料送入容器底部中的金屬層內。為了促進容器上部中的反應氣體的二次燃燒，通過向下延伸的熱空氣注入噴管將可以是富含氧氣的熱氣流注入到容器的上部區域內。為了促進容器上部中的反應氣體的有效二次燃燒，期望所送入的熱空氣流以渦旋運動的形式離開噴管。為此，噴管的出口端可以安裝內部氣流引導件以便使得所述氣流產生適當的渦旋運動。容器的上部區域可能達到約2000℃的溫度，並且熱空氣能夠以大概1100-1400℃的溫度送入噴管內。因此該噴管應該在其內部以及在其外壁上均能夠經受極高的溫度，特別是在其伸入到容器的燃繞區域內的噴管出口端處。
在本申請人的國際專利申請No.PCT/AU02/00458(WO02/083958)中公開了一種適於將氣體注入冶金容器以執行HIsmelt工藝的噴管構造。在該裝置中，氣體流經氣流導管，其中氣流導管具有細長中心管狀結構，並且多個氣流引導葉片圍繞該中心管狀結構朝嚮導管的前端設置以便向流經導管的氣體賦予渦旋運動。渦旋產生葉片設置在四分頭螺旋結構中，其中每個葉片在其整個長度上是螺旋形式的並且旋轉180°延伸以便使氣流產生顯著的渦旋運動。業已發現，這種形式的葉片還賦予氣流顯著的湍流運動，而所述湍流在實際中將降低所誘導的渦旋程度。根據本發明，渦旋葉片的形狀可被改進以便能夠誘導具有降低的湍流的渦旋。而且，根據本發明改進葉片的形狀還便於對其進行製造。對於例如在HIsmelt工藝中的高溫應用，應該利用具有較高熔化溫度的材料鑄造該葉片，而這種材料難以被模製為複雜的形狀。
發明內容
根據本發明，用於向容器內注入氣體的裝置具有從後端向前端延伸的氣流導管，在所述前端處從所述導管排出氣體；位於導管的前端區域內並且與之相配合以形成用以從導管排出氣體的環形噴嘴的中心本體；以及圍繞中心本體設置的多個流動引導葉片，以便使得通過噴嘴的氣流產生渦旋；其中流動引導葉片具有從中心本體向外輻射並且沿著導管延伸的基本直的前端部、朝嚮導管前端圍繞中心本體螺旋延伸的基本螺旋形的後端部，以及將前端部結合到後端部並且成形為均平滑地合併到前端部和後端部並且在它們之間平滑地且連續地改變形狀的過渡部。
葉片的前端部可沿著縱向逐漸減小其厚度，從而從葉片的前緣向葉片的過渡部厚度逐漸增加。
還可沿著從葉片徑向向外的方向逐漸降低葉片的厚度。它們例如可以具有基本為梯形的截面形狀並且從其底部到頂部逐漸變尖，該頂部比底部更薄。
葉片的徑向截面在整個過渡部和後端部上可以是基本恆定的。
可以圍繞中心本體沿著周邊相間隔地設置四個葉片，以便從前端部開始通過過渡部形成四分頭螺旋結構。
葉片的直的前端部可以在低於沿著導管縱向測量的葉片總長度的20％的長度上延伸。可以降低前端部的長度從而僅在相當於葉片總長度的3％-4％的大約20mm的長度上延伸。
葉片的過渡部也可至少在沿著導管長度方向測量的葉片總長度的20％的長度上延伸。
葉片的直的前端部和過渡部可以一起在位於葉片外直徑的0.4-0.8倍的範圍內的長度上延伸。
各個葉片可以在其前緣和後緣之間以80°-120°範圍中的角度旋轉。
旋轉角度可以大約為90°從而各個葉片在其前緣和後緣之間圍繞中心本體延伸大約四分之一個整圈。各個葉片可在其過渡部以10°-20°範圍內的角度旋轉，並且可在其後端部以60°-80°範圍內的進一步的角度旋轉。
更具體的，各個葉片可在其過渡部旋轉大約13°-14°的角度，並且可在其後端部以76°-77°之間的進一步的角度旋轉。
葉片的螺旋部相對於導管的縱向軸線的角度使得能夠在從導管排出的氣體中產生大小在0.3-07範圍內，優選大約為0.5的渦旋。
中心本體可由在氣流導管內從其後端到其前端延伸的細長中心管狀結構的前端部分形成，並且葉片安裝在中心本體上。
葉片可與安裝套筒成一體的形成，葉片利用該安裝套筒安裝在中心本體上。
本發明還涉及一種安裝在氣流導管內以便使流經其中的氣體產生渦旋的氣體渦旋誘導器，其包括細長的中心部分和圍繞該中心部分設置並且沿其延伸的多個渦旋葉片，其中該渦旋葉片具有從中心部分向外輻射並且沿其筆直延伸的基本直的前端部、圍繞中心部分螺旋延伸的基本螺旋形的後端部，以及將前端部結合到後端部並且成形為均平滑地合併到前端部和後端部並且在它們之間平滑地且連續地改變形狀的過渡部。
為了對本發明進行更充分的解釋，將根據如下附圖詳細描述一個
具體實施例方式
圖1圖示了適合於在國際專利申請PCT/AU96/00197中所描述的HIsmelt工藝中操作的直接熔融容器。所述冶金容器通常用標號11來表示，並具有包括由耐火磚構造的基座12和側部13的爐床；側壁14，其形成了從所述爐床的側部13向上延伸的大致為圓柱形的圓筒，且其包括圓筒上部15和圓筒下部16；頂板17；用於排出氣體的出口18；用於連續地排放熔融金屬的前部爐床19；以及用於排放熔渣的出渣口21。
在使用中，所述容器包含鐵和熔渣的熔池，所述熔池包括熔融金屬層22和在所述熔融金屬層22上的熔渣層23。由數字24標出的箭頭顯示了金屬層22的標定靜止表面位置，由數字25標出的箭頭顯示了熔渣層23的標定靜止表面的位置。術語「靜止表面」應該理解為當不再向容器內注入氣體和固體時的表面。
所述容器安裝有熱空氣注入噴管26和固體注入噴管27(僅示出兩個)，所述熱空氣注入噴管26是向下延伸的並用於將熱空氣氣流傳送進入所述容器的上部區域，而固體注入噴管27向下和向內延伸通過側壁14並進入所述熔渣層23，其用於將鐵礦石、固體含碳材料和夾帶在貧氧載體氣體中的助熔劑注入到金屬層22內。所述噴管27的位置這樣選擇，使得它們的出口端28在所述工藝操作期間位於金屬層22的表面的上方。所述噴管的這個位置降低了與熔融金屬接觸而受損害的危險，也使得可以通過強制式內部水冷卻來冷卻噴管，而不存在使水與容器裡的熔融金屬相接觸的重大危險。
在圖2到15中示意了熱空氣注入噴管26的結構。如這些圖中所示，噴管26包括細長導管31，其通過氣體入口結構32接收熱空氣，並將熱空氣注入進入容器的上部區域。所述噴管包括細長的中心管狀結構33，其在氣流導管31內從導管的後端延伸到它的前端。在所述導管的前端附近，中心結構33帶有渦旋誘導器90，其包括用於使得離開所述導管的氣流產生渦旋的四個渦旋產生葉片91的系列。中心結構33的前端具有圓頂鼻部35，其向前突出到導管31的端頭36的外面，使得所述中心本體的前端和所述導管端頭聯合作用以形成用於來自導管的擴散氣流的環形噴嘴，所述擴散氣流帶有由葉片91所導致產生的渦旋。
在圖10到15中示意了渦旋誘導器90的結構。如這些圖中所示，該誘導器包括四個葉片91，它們與用作安裝套筒的中心管狀部分93成一體地形成，利用該安裝套筒將渦旋誘導器安裝在中心結構33的前端上。該誘導器可由具有較高熔融溫度的合金材料模製，例如UMCO 50，按照重量百分比，其含有0.05-0.12％的碳、0.5-1％的矽、最多0.5-1％的錳、0.02％的磷、0.02％的硫、27-29％的鉻、48-52％的鈷，並且餘量基本為鐵。這種材料可從多個生產商通過商業途徑獲得，其名稱一般為UMCO 50。
誘導器90的渦旋葉片91具有從中心管狀本體93向外輻射並且沿著該本體筆直延伸的基本直的前端部91A、圍繞中心管狀本體螺旋延伸的螺旋形的後端部91C，以及將前端部91A結合到後端部91C並且成形為均平滑地合併到前端部91A和後端部91C並且在它們之間平滑地且連續地改變形狀的過渡部91B。厚度在整個過渡部91B上沿著縱向變小以便厚度從較窄的前緣逐漸增加從而在螺旋形後端部91C的開始處形成整個厚度。該葉片還在厚度上逐漸變小從而沿著徑向向外的方向降低厚度並且具有梯形截面，如圖14所示。在各個葉片的前緣94處，其形狀從厚度為12mm的底部逐漸變窄為厚度為8mm的頂部。通過前端部，底部厚度增加到28mm並且頂部厚度增加到20mm。葉片的徑向截面在整個過渡部和後端部91B、91C上保持為恆定。
各個葉片90在其前緣94和後緣95之間以90°的角度旋轉。直的前端部91A的長度被減小為大約20mm，該長度可相當於葉片總長度的3-4％，而過渡部91B在葉片總長度的大部分上延伸。具體的，過渡部可至少在沿著管狀本體93的長度方向測量的葉片總長度的20％的長度上延伸。業已發現，以如此方式成形的葉片增強了氣流的均勻性以便有效地產生渦旋同時降低湍流。從葉片延伸的直的前端部91A將氣體圍繞中心本體93劃分為象限區域(quadrant)從而當氣體到達葉片的過渡部時，由於變化的氣流方向而形成的任何低壓區域不會導致從相鄰的氣流部分抽吸氣體(而當氣體進入不具有延伸的直部分和過渡部分的螺旋形渦旋葉片時則可發生這種情況)。
在用於HIsmelt工藝的操作中的一種典型的熱空氣注入噴管中，氣流導管可具有約782mm的直徑，並且渦旋葉片91被製成為具有相似的直徑從而能夠滑動配合到導管中。誘導器90的中心管狀本體可以具有約334mm的外直徑並且誘導器的總長度可以為745mm。葉片可具有沿著管狀本體93的軸向測量約595mm的總長度，並且葉片91的直的部分91A佔據約20mm的長度，過渡部91B佔據約170mm的長度。葉片的過渡部91B可以旋轉13.3°的角度並且螺旋部91C旋轉剩下的76.7°以便葉片在其前緣和後緣之間產生90°的旋轉角度。本申請人進行的計算機模擬表明，利用這些尺寸，當流速為140,000Nm3/h、溫度為1200℃並且軸向速度為300m/s時，能夠實現在0.3-0.7的範圍內，優選為約0.5的渦旋。
在這方面，利用可從美國新罕布夏州的Fluent公司獲取的計算流體動力學(CFD)軟體包FLUENTTM模擬通過渦旋誘導器90的氣流的預期渦旋。使用下述公式模擬渦旋S=1rlanceuwr2drw2rdr]]>其中變量「S」是通過噴管的氣流的渦旋數，變量「u」表示通過噴管的氣流的切向速度，變量「w」表示通過噴管的氣流的軸向速度並且變量「r」是渦旋葉片的外直徑。
從氣體入口32向下遊延伸的導管31的主要部分的壁是在內部由水冷卻的。所述導管的這個部分包括三個同心鋼管37、38、39的系列，它們延伸到所述導管的前端部分，並在此處連接到導管端頭36。所述導管端頭36是中空環形結構，並且在內部被冷卻水冷卻，冷卻水通過導管31的壁中的通道供給並且返回。具體的，冷卻水通過入口41和環形入口歧管42供應給內部環形水流通道43，並通過端頭中的沿著周向間隔的開口到達導管端頭36的中空內部，所述內部環形水流通道43被限定在所述導管的管道38、39之間。水從所述端頭通過沿著周向間隔的開口返回到外部環形返回水流通道44並且向後返回到位於導管31的水冷卻部分的後端處的水出口45，所述外部環形返回水流通道44被限定在管道37、38之間。
導管31的水冷卻部分在內部裝有內部耐火襯墊46，其安裝在所述導管的最內側金屬管道39內部並延伸到所述導管的水冷卻端頭36。導管端頭36的內周邊基本與所述耐火襯墊的內表面齊平，所述耐火襯墊的內表面限定了用於氣體通過所述導管的有效流動通道。所述耐火襯墊的前端具有一個直徑稍微減小的部分47，其用於以緊密滑動配合方式容納渦旋葉片34。從所述部分47向後，所述耐火襯墊的直徑稍微變大，以便使得在組裝噴管時，中心結構33能夠向下插入所述導管，直至渦旋葉片34到達導管的前端，在此處它們被逐漸縮小的耐火平臺48引導以便與耐火部分47形成緊密接合，該耐火平臺48將葉片定位並且引導到耐火部分47中。
中心結構33的帶有渦旋葉片34的前端利用冷卻水進行內部水冷卻，從噴管的後端至前端通過該中心結構向前供給冷卻水，然後冷卻水沿著中心結構返回至噴管的後端。這使得冷卻水強流直接流到中心結構的前端特別是圓頂鼻部35，在噴管操作時，鼻部35經受非常高的熱負荷。
中心結構33包括由多個管段形成的內部和外部同心鋼管50、51，所述管段端對端的設置並且焊接在一起。內管50形成中心水流通道52，通過該通道，水從位於噴管後端處的水流入口53向前流經中心結構並且流至中心結構的前端鼻部35處，在所述的兩個鋼管之間還形成環形的水流返回通道54，經過該通道，冷卻水從鼻部35向後通過中心結構並且到達位於噴管後端處的水流出口55。
內部的中心結構33的鼻端35包括內部銅製本體61，本體61安裝在也由銅形成的外部圓頂鼻殼62內。內部銅塊61形成有中心水流通道63以用於接收來自結構33的中心通道52的水流並且將其導向鼻部的端頭。鼻端35形成有突出的肋64，所述肋緊貼的配置在鼻殼62內以在內部部分61與外部鼻殼62之間形成一條連續的冷卻水流通道65。如特別由圖4和5示出的。所述的肋64如此成形，使得該單獨的連續通道65作為由通道段67相互連接的多個環形通道段66的形式延伸，這些通道段67從一個環形段朝向下一個環形段傾斜。由此通道65從鼻部的端頭以螺旋形式延伸，該螺旋形式儘管並非為規則的螺旋形，但是仍然沿著鼻部向後盤旋環繞以在鼻部的後端離開並且進入在中心結構33的管道51、52之間形成的環形返回通道內。
冷卻水在流經沿著中心結構的鼻端35向後環繞延伸的螺旋通道65的單獨連貫水流中的強制流動確保能夠產生有效的熱去除作用並且可避免在鼻部上形成「過熱點(hot spots)」，如果在該鼻部處使得冷卻水分成多個單獨的液流則可能形成所述的過熱點。在所示的布置中，冷卻水從進入鼻端35之時開始直至其離開鼻端，被限制為一股單獨的液流。
中心結構33設置有外部隔熱罩69，以便防止從導管31內的進入熱氣流到在中心結構33內流動的冷卻水產生熱交換。如果承受大型熔煉設備中所需的很高的溫度和高溫氣流，則實心的耐火罩僅具有很短的使用壽命。在所示意的構造中，隔熱罩69由具有較高熔融溫度的合金製成的管狀套筒形成。這些套筒端對端的設置以形成圍繞空氣間隙70的連續的隔熱罩，所述空氣間隙位於該隔熱罩和中心結構的最外管道51之間。特別是該隔熱罩可由上述材料UMCO 50的管段製成。該材料提供優良的隔熱性但是在高溫下熱膨脹顯著。為了解決該問題，隔熱罩的各個管段如圖6-9中所示的那樣形成和安裝以使其能夠相互獨立的沿著縱向膨脹，同時在任意時刻均保持為基本連續的隔熱罩。如在這些圖中所示意的，各個套筒安裝在裝配到中心結構33的外管51的定位帶71和板支撐件72上，各個隔熱罩管段的後端在73處形成臺階以便裝配到板支撐件上，並且具有端部間隙74以允許各個定位帶發生獨立的縱向熱膨脹。也可將抗旋轉帶75安裝到各個套筒以便圍繞管道52上的其中一個定位帶71安裝，從而防止隔熱罩套筒發生旋轉。
熱氣體通過氣體入口部分32輸送到導管31。熱氣體可以是富氧空氣，其通過加熱爐以約1200℃的溫度供給。該空氣流經具有耐火襯墊的導管並且將攜帶耐火顆粒，如果以高速直接輸送到導管31的水冷卻主要部分內，所述耐火顆粒將引起嚴重的腐蝕問題。氣體入口32被設計成使得導管能夠接收帶有耐火顆粒的高速熱空氣流，同時減小對導管的水冷卻部分的損害。入口31包括利用耐磨耐火材料模製成單元並且設置於薄壁外金屬罩82內的T形本體81。該本體81形成與導管31中心通道對準的第一管狀通道83以及垂直於通道83以便接收從加熱爐(未示出)輸送的熱空氣流的第二管狀通道84。通道83與導管31的氣流通道對準並且通過入口32的耐火連接件86中的中心通道85與之連接。
輸送到入口32的熱空氣流經本體81的管狀通道84並且衝擊到耐腐蝕的厚耐火本體82的耐磨耐火壁上。然後氣流改變方向從而以直角通過T形本體81的通道83以及連接件86的中心通道85並且進入導管的主要部分內。通道83的壁可以沿著向前的流動方向漸縮從而加速進入導管的氣流。例如其可以以約7°的夾角漸縮。過渡耐火本體86的厚度逐漸減小以便在一端處匹配耐火本體81的厚壁以及導管31主要部分的薄得多的耐火襯墊48。相應的，水流也通過環形冷卻水套87進行冷卻，冷卻水通過該環形冷卻水套循環通過入口88和出口89。中心結構33的後端延伸通過氣體入口32的管狀通道83。中心結構33的後端從氣體入口32向後延伸到水流入口53和出口55，該後端位於將通道83的後端封閉的耐火襯墊插塞91內。
所示意的裝置能夠將大量熱氣體在高溫下注入冶煉容器26。中心結構33能夠將大量冷卻水快速地和直接地輸送到中心結構的鼻部並且該冷卻水以未分股冷卻流動方式圍繞鼻部的強制流動使得能夠從中心結構的前端產生非常高效的除熱作用。流嚮導管端頭的獨立水流也使得能夠在噴管的其它高熱負荷部件中有效除熱。將熱空氣流輸送到入口內，在其中熱空氣流在向下流動到導管內之前衝擊耐火腔室或通道的厚壁，這樣能夠使得被耐火顆粒汙染的大量空氣得到處理，而不會對噴管主要部分中的耐火襯墊和隔熱罩造成嚴重的腐蝕。
業已發現，具有渦旋葉片91的該渦旋誘導器90允許在湍流大大降低的情形下同時產生渦旋，該葉片形成有直的前端部91A和過渡部91B並且以螺旋部終止從而使得葉片僅旋轉四分之一圈而非現有裝置中的180°的角度。而且，對於鑄造而言，該葉片的旋轉度越低，其形狀複雜度越小，並且它們可以利用具有較高熔融溫度的材料例如UMCO 50更加容易地進行製造。
權利要求
1.一種用於向容器內注入氣體的裝置，包括從後端向前端延伸的氣流導管，在所述前端處從所述導管排出氣體；位於導管的前端區域內並且與之相配合以形成用以從導管排出氣體的環形噴嘴的中心本體；以及圍繞中心本體設置的多個流動引導葉片，以便使得通過噴嘴的氣流產生渦旋；其中流動引導葉片具有從中心本體向外輻射並且沿著導管延伸的基本直的前端部、朝嚮導管前端圍繞中心本體螺旋延伸的基本螺旋形的後端部，以及將前端部結合到後端部並且成形為均平滑地合併到前端部和後端部並且在它們之間平滑地且連續地改變形狀的過渡部。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，葉片的前部沿著縱向厚度逐漸減小，從而朝向葉片的螺旋形的後端部厚度逐漸增加。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，葉片在其整個過渡部上厚度逐漸增加。
4.根據前面任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，葉片的徑向截面在整個螺旋形的後端部上是基本恆定的。
5.根據前面任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，所述葉片沿著從葉片徑向向外的方向厚度逐漸減小。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，葉片具有基本為梯形的截面形狀並且從其底部到頂部逐漸變尖，該頂部比底部更薄。
7.根據前面任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，圍繞中心本體沿著周邊相間隔地設置四個葉片，以便從前端部開始通過過渡部形成四分頭螺旋結構。
8.根據前面任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，葉片的直的前端部和過渡部一起在位於葉片外直徑的0.4-0.8倍的範圍內的長度上延伸。
9.根據前面任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，各個葉片在其前緣和後緣之間以80°-120°範圍中的角度旋轉。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，各個葉片的旋轉角度大約為90°，從而各個葉片在其前緣和後緣之間圍繞中心本體延伸大約四分之一個整圈。
11.根據權利要求9或10所述的裝置，其特徵在於，各個葉片在其過渡部以10°-20°範圍內的角度旋轉，並且在其後端部以60°-80°範圍內的進一步的角度旋轉。
12.根據權利要求11所述的裝置，其特徵在於，各個葉片在其過渡部旋轉大約13°-14°的角度，並且在其後端部以76°-77°之間的進一步的角度旋轉。
13.根據前面任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，葉片的直的前端部在小於沿著導管縱向測量的葉片總長度的20％的長度上延伸。
14.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，葉片的過渡部在沿著導管長度方向測量的葉片總長度的至少20％的長度上延伸。
15.根據前面任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，葉片的螺旋部相對於導管的縱向軸線的角度使得能夠在從導管排出的氣體中產生在0.3-07範圍內的渦旋。
16.根據前面任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，中心本體由在氣流導管內從其後端到其前端延伸的細長中心管狀結構的前端部分形成，並且葉片安裝在中心本體上。
17.根據權利要求16所述的裝置，其特徵在於，葉片與安裝套筒成一體的形成，葉片利用該安裝套筒安裝在中心本體上。
18.一種安裝在氣流導管內以便使流經其中的氣體產生渦旋的氣體渦旋誘導器，包括細長的中心部分和圍繞該中心部分設置並且沿其延伸的多個渦旋葉片，其中該渦旋葉片具有從中心部分向外輻射並且沿其筆直延伸的基本直的前端部、圍繞中心部分螺旋延伸的基本螺旋形的後端部，以及將前端部結合到後端部並且成形為平滑地合併到前端部和後端部並且在它們之間平滑地且連續地改變形狀的過渡部。
19.根據權利要求18所述的氣體渦旋誘導器，其特徵在於，葉片的前部沿著縱向厚度逐漸減小，從而朝向葉片的螺旋後端部厚度逐漸增加。
20.根據權利要求19所述的氣體渦旋誘導器，其特徵在於，葉片在其整個過渡部上厚度逐漸增加。
21.根據權利要求18-20中的任一項所述的氣體渦旋誘導器，其特徵在於，葉片的徑向截面在整個螺旋後端部上是基本恆定的。
22.根據權利要求18-21中的任一項所述的氣體渦旋誘導器，其特徵在於，所述葉片沿著從葉片徑向向外的方向厚度逐漸減小。
23.根據權利要求22所述的氣體渦旋誘導器，其特徵在於，葉片具有基本為梯形的截面形狀並且從其底部到頂部逐漸變尖，該頂部比底部更薄。
24.根據權利要求18-23中的任一項所述的氣體渦旋誘導器，其特徵在於，圍繞中心本體沿著周邊相間隔地設置四個葉片，以便從前端部開始通過過渡部形成四分頭螺旋結構。
25.根據權利要求18-24中的任一項所述的氣體渦旋誘導器，其特徵在於，葉片的直的前端部和過渡部一起在位於葉片外直徑的0.4-0.8倍的範圍內的長度上延伸。
26.根據權利要求18-25中的任一項所述的氣體渦旋誘導器，其特徵在於，各個葉片在其前緣和後緣之間以80°-120°範圍中的角度旋轉。
27.根據權利要求26所述的氣體渦旋誘導器，其特徵在於，各個葉片的旋轉角度大約為90°，從而各個葉片在其前緣和後緣之間圍繞中心本體延伸大約四分之一個整圈。
28.根據權利要求27所述的氣體渦旋誘導器，其特徵在於，各個葉片在其過渡部以10°-20°範圍內的角度旋轉，並且在其後端部以60°-80°範圍內的進一步的角度旋轉。
29.根據權利要求18-28中的任一項所述的氣體渦旋誘導器，其特徵在於，葉片的直的前端部在小於沿著細長的中心部分測量的葉片總長度的20％的長度上延伸。
30.根據權利要求29所述的氣體渦旋誘導器，其特徵在於，葉片的過渡部至少在沿著細長的中心部分測量的葉片總長度的20％的長度上延伸。
31.根據權利要求18-30中的任一項所述的氣體渦旋誘導器，其特徵在於，葉片與誘導器的細長的中心部分成一體的形成。
32.根據權利要求18-31中的任一項所述的氣體渦旋誘導器，其特徵在於，細長的中心部分是圓柱形的。
全文摘要
本發明涉及一種用於向容器內注入氣體的裝置。該裝置可包括氣流導管和位於導管前端部的中心本體。中心本體和氣流導管形成環形噴嘴，用於從導管中排出氣體。圍繞中心本體設置多個流動引導葉片，以便使通過噴嘴的氣流產生渦旋。流動引導葉片具有從中心本體向外輻射並且沿著導管延伸的基本直的前端部。流動引導葉片還具有朝嚮導管前端圍繞中心本體螺旋延伸的基本螺旋形的後端部，以及將前端部結合到後端部並且成形為均平滑地合併到前端部和後端部並且在它們之間平滑地且連續地改變形狀的過渡部。
文檔編號F17C13/00GK1873287SQ20061008769
公開日2006年12月6日 申請日期2006年5月31日 優先權日2005年5月31日
發明者羅德尼·詹姆士·德裡, 馬克·普雷斯頓·戴維斯, 赫克託·梅迪納 申請人:技術資源有限公司