旋風分離器及從氣流中分離物質的方法

2023-05-24 19:32:31

專利名稱：旋風分離器及從氣流中分離物質的方法
技術領域：
。
本發明的目的是一種如所附獨立權利要求的前序部分中所述的旋風分 離器及方法。
背景技術：
在從氣態物質中分離雜質(例如水滴)的多種工業工序中需使用旋風分 離器。在這些工序中，還可將旋風分離器設置在消音器之前，以維持吸音性 能。
例如，已註冊的實用新型FI 2242描述了一種用於從氣流中分離顆粒， 諸如水滴、飛沫及其它類似雜質的旋風分離器。該分離器包括用於將待清除 雜質的氣體輸入到分離器室中的輸入通道、以及用於從氣流中分離顆粒的分 離器室，該分離器室的直徑大於輸入通道的直徑。該旋風分離器還包括氣體 排出通道和顆粒排出通道。該旋風分離器還具有置於輸入通道中、用於使氣 流進入旋渦運動(swirlingmotion)的葉片組。在氣體排出通道中也設置有葉 片組，用以導直(straighten)進入旋渦運動的氣流。
已知的旋風分離器的一個問題在於，在入口連接部的中心軸(central axis)處進入分離器室的顆粒行進至分離器室的壁的距離長於在入口連接部 的已接近於上述壁的位置處顆粒行進至上述壁的距離。由於這一原因， 一些 在中心軸處進入的顆粒並沒有時間碰撞分離器室的壁，而是在未發生任何分 離的情況下通過旋風分離器。分離作用可通過增大葉片的傾角來改善，在這 種情況下，大部分顆粒碰撞分離器的壁並且從氣流中被分離。然而，葉片的 傾角增大導致的問題是壓降較大。

發明內容
本發明的目的是減小、甚或完全消除現有技術中存在的某些上述問題。 本發明的一個目的是提供一種在旋風分離器中增強待分離的物質的分離作用的方案。
本發明的另一目的是減少、甚或防止氣體和包含在氣體中的待分離的物 質在旋風分離器的中心軸處通過旋風分離器。
本發明的再一目的是減小與分離器的分離效率相關的壓降。
為實現上述目的，除了其它特徵之外，本發明的特徵如所附獨立權利要 求的特徵部分中所述。
根據本發明的用於從氣流中分離待分離的物質的典型的旋風分離器包
括
-分離器室；
-入口連接部，用於將氣體輸入到分離器室；以及
-排出連接部，用於從分離器室排出氣體；
其中分離器室、入口連接部以及排出連接部具有中心軸和壁。
該旋風分離器還包括
-分離孔，用於從分離器室排出被分離的物質；以及 -至少一個導向葉片，位於入口連接部和/或分離器室中，用於將氣 流朝向旋風分離器的壁進行導向。
上述導向葉片具有
-第一表面和基本上平行於該第一表面的縱軸(longitudinal axis)，
以及
-基部，導向葉片通過該基部被設置為與入口連接部的中心軸和/或 分離器室的中心軸關聯，由此第一表面和縱軸被徑向設置成使得它們朝向分 離器室的壁和/或入口連接部的壁伸出。
導向葉片的第一表面的至少一部分被設置成，通過將該導向葉片圍繞其 縱軸扭轉或採用類似的方式，相對於氣流的主方向成一傾角，該傾角為1-90 度，優選為5-70度，更優選為10-60度。
在根據本發明的典型的用於在旋風分離器內從氣流中分離物質的方法
中
-將含有待分離物質的氣體經由旋風分離器的入口連接部導向到該旋風 分離器的分離器室；同時
-通過設置在入口連接部和/或分離器室中的至少一個導向葉片，將上述氣體從旋風分離器的入口連接部和/或分離器室的中心軸朝向旋風分離器的 壁進行導向，導向葉片具有
-第一表面和基本上平行於該第一表面的縱軸，以及 -基部，導向葉片通過該基部被設置為與入口連接部的中心軸和/或 分離器室的中心軸關聯，由此第一表面與縱軸被徑向設置成使得它們朝 向分離器室的壁伸出。
-將已分離出上述物質的氣體從旋風分離器的分離器室經由排出連接部 排出；
-將分離出的物質經由位於旋風分離器的分離器室中的分離孔排出 ， -通過將該導向葉片圍繞其縱軸扭轉或採用類似的方式，將導向葉片的第
一表面的至少一部分設置成相對於氣流的主方向成一傾角a，該傾角為1-90 度，優選為5-70度，更優選為10-60度，從而將上述氣體朝向旋風分離器的 壁進行導向。
儘管不一定總是特別說明，但在可應用的情況下，在本申請中描述的本 發明的不同的實施例和特徵既涉及根據本發明的旋風分離器，又涉及根據本 發明的用於從氣流中分離物質的方法。
在本發明的優選實施例中，將氣流朝向旋風分離器的壁進行導向特指分 離器室的壁，但在某些實施例中，氣流也可朝向連接部的壁被導向。
旋風分離器包括位於入口連接部和/或分離器室中的至少一個導向葉片， 這意味著可將至少一個葉片被設置在入口連接部或分離器室中、或同時設置 在入口連接部和分離器室中，在這種情況下，導向葉片從入口連接部至少部 分地延伸到分離器室。也可在入口連接部和/或分離器室中設置多個導向葉 片。典型地，具有2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10個導向葉片，更典型地為 2-12個導向葉片，優選地為4-10個導向葉片。
入口連接部、分離器室以及排出連接部的中心軸可以是假想的，也就是 說中心軸不必為真正的實體結構。優選地，入口連接部、分離器室以及排出 連接部的中心軸是相似且重疊的，即，這些中心軸是平行的並位於相同的假 想線上。
根據本發明的一個實施例，旋風分離器還包括至少一個導直葉片 (straightening vane)，導直葉片位於排出連接部中，用於導直待從分離器室旋渦。
在本發明的優選實施例中，導直葉片具有-
-第一表面和基本上平行於第一表面的縱軸，以及
-基部，導直葉片通過該基部被設置為與排出連接部的中心軸關聯，由此 第一表面與縱軸被徑向設置成朝向排出連接部的壁伸出。
通過將導直葉片圍繞其縱軸扭轉或採用相似的方式，將導直葉片的第一 表面的至少一部分設置成相對於氣流的主方向成一傾角，該傾角為0-90度， 優選為5-70度，更優選為10-60度。
導直葉片還可完全地或部分地設置在分離器室的靠近排出連接部的那 一側上。實際上在本申請中，導直葉片被定義成沿氣流的主方向設置在分離 器室的中心線後面(位於分離器室的排出連接部一側的那部分後面)的葉片。 相應地，導向葉片被定義成沿氣流的主方向設置在分離器室的中心線前面 (位於分離器室的入口連接部一側的那部分前面)的葉片。
在本申請中，導向葉片或導直葉片也被統稱為葉片。葉片典型地由平面
狀材料形成，例如由金屬板(如鋼板)或板狀合成材料(如玻璃纖維)形成。 葉片包括設置用於接觸氣流的第一邊緣和垂直於該第一邊緣的第二邊緣。葉 片被設置成在其基部與旋風分離器的中心軸關聯，並且葉片的外邊緣與基部 相對、靠近旋風分離器的外壁或者說與旋風分離器的外壁關聯。
顯然，對於入口連接部的葉片和排出連接部的葉片(即導向葉片和導直 葉片)來說，這些葉片的第一表面的傾角不必相同。
在本申請中，待分離的物質或顆粒是指例如水滴及其中包含的雜質、灰
塵、纖維和/或其它固體顆粒。
導向葉片和導直葉片的第一表面是指氣流主要將碰撞的表面，該表面的 主要目的是沿上述表面所限定的方向對氣流進行轉向和導向。
通過將氣流朝向旋風分離器的壁進行導向，目的是使氣流在分離器室中 進行旋渦運動。當氣體在壁附近渦旋時，待分離的物質就通過離心力而從氣 體中被分離出來。
儘管氣體的運動劇烈，並且這種劇烈運動是(尤其在分離器室中)有意引起的，但氣流的主方向通常是指要使氣體行進的方向。該方向通常是大體 上從入口連接部的方向經由分離器室朝向排出連接部的方向。在本發明的大 多數實施例中，氣流的主方向與分離器室的從入口連接部朝向排出連接部的 中心軸的方向相同。
根據本發明的一個優選實施例，根據本發明的旋風分離器被用作水滴分 離器。根據本發明的旋風分離器很適合於例如從加工工業的氣體中去除溼 氣，尤其適合於從造紙和紙漿工業中產生的廢氣中去除溼氣。特別優選地，
根據本發明的旋風分離器可以與造紙機的溼端(wetend)關聯地設置，例如 與網部或壓榨部關聯地設置。待從溼端排出的空氣包括水滴和溼氣，其中還 包含纖維、填料顆粒以及其它雜質。藉助根據本發明的方案能夠很容易地將 這些雜質從空氣中分離。根據本發明的旋風分離器的一個優點是其操作可靠 性，也就是說，根據本發明的旋風分離器不像傳統的薄膜分離器那樣容易阻 塞，並且其尺寸非常緊湊，從而使其更容易被設置在其它的加工裝置中。
分離器室的形狀可類似於圓柱形、矩形稜柱等。分離器室的直徑例如可 以等於引向分離器室的入口連接部的直徑和/或從該分離器室引出的排出連 接部的直徑。優選地，分離器室的直徑大於入口連接部和/或排出連接部的直 徑。分離器室的直徑典型地為0.3-3m，更典型地為0.5-2.5m，非常典型地為 0.8-2.2m。
入口連接部至少包括入口的邊緣，氣體進入通道可設置為與該入口關 聯。類似地，排出連接部至少包括出口的邊緣，氣體排出通道可以與該出口 關聯地設置，以從分離器室排出氣體。除上述入口之外，入口還可包括設置 在入口前面的壁，且出口可包括設置在出口後面的壁，由此入口連接部和/ 或排出連接部可相互獨立，其形狀例如類似於圓柱形、矩形稜柱等。入口連 接部和/或排出連接部可設置為獨立於分離器室，或者可與分離器室形成為一 體。入口連接部和/或排出連接部的直徑典型地為0.25-2.5m，更典型地為 0.4-2m，非常典型地為0.6-1.8m。入口連接部的直徑和排出連接部的直徑不 必在尺寸上相同，而是入口連接部的直徑可大於排出連接部的直徑。同樣與 排出連接部的長度相比，入口連接部的長度可以具有不同的尺寸。
旋風分離器沿著其中心軸方向的總長度典型地為0.6-6m，更典型地為 1.0-5.0m，非常典型地為1.5-4.5m。
10優選地，與入口連接部和/或分離器室和/或排出連接部關聯地設置的葉
片為一個以上，例如2-15個或4-10個。
根據本發明的一個實施例，葉片的第一表面的傾角被設置成可變的。這
意味著在第一表面的第一部分中，葉片相對於氣流的主方向的傾角為某特 定數值，而在第一表面的第二部分中，葉片的傾角為其它數值，也就是不同 於第一傾角的數值。在本發明的實施例中，導向葉片的傾角通常從葉片的基 部朝向葉片的外邊緣減小。同時，導直葉片的傾角通常沿氣流的主方向從葉 片第一邊緣朝向其第二邊緣增大。
葉片例如可通過扭轉、折曲、彎折、鑄造成形而被設置成具有上述述傾 角。優選地，通過扭轉或折曲葉片而使葉片具有可變的傾角，因為這樣簡單 且經濟。
可通過例如在第一表面上摺疊出有限數目的傾角、或通過使第一表面無 任何明顯摺痕地平滑變化來形成可變的傾角。在本發明的實施例中，葉片被 設置為具有一個或多個不連續區段，即摺痕，葉片的第一表面的傾角在摺痕 處發生變化。
本發明的實施例涉及一種用於改善在包含分離室的旋風分離器中的顆 粒的分離作用的方法，藉助
-將包含顆粒的氣流經由位於分離器第一端的入口連接部引導到分離器
室；
-使得含有顆粒的上述氣流沿設置在入口連接部和/或分離器室中的至少 一個導向葉片被導向，由此使氣流朝向分離器室的另一端運動，並使顆粒被 朝向旋風分離器的外壁被導向；
-將氣流經由位於旋風分離器另一端的排出連接部從分離器室中導出；並
且
在旋風分離器的中心部附近遇到導向葉片的顆粒，與在距旋風分離器的 中心部較遠處遇到導向葉片的顆粒相比，是以更大的傾角朝向旋風分離器的 外壁被導向從而行進的。優選地，藉助至少一個導向葉片來使得氣流朝向分 離器室另 一端進行旋渦運動。
根據本發明的一個實施例，導向葉片的第一表面的傾角沿氣流的主方向 (即沿垂直於葉片的縱軸的方向)增大。這意味著在氣體沿其主方向運動時，氣體首先遇到葉片的第一表面的第一部分，該第一部分相對於氣流的主方向 成一傾角。當氣體在其主方向上(主要是在分離器室的中心軸的方向上)沿 著葉片的第一表面運動時，第一表面的傾角逐漸地增大或階梯式地(例如在 摺痕處)增大。
根據本發明的一個實施例，導直葉片的第一表面的傾角沿氣流的主方向 減小。這通常是指第一表面相對於從入口連接部直接通向排出連接部的方向 的傾角。在這種情況下，導直葉片將從分離器室中排出的劇烈的氣流導直， 以使氣流平行於排出連接部的中心軸和/或分離器室的中心軸。
導直葉片的第一表面的傾角也可優選地為零度，在這種情況下，葉片的 第一表面平行於氣流的主方向。葉片的整個表面可處於相同的傾角，或者該 傾角可通過以下方式而為可變的使得該傾角在第一表面的一部分上為零 度、而在第一表面的另一部分上更大。
根據本發明的一個實施例，導向葉片的第一表面相對於氣流的主方向的 傾角被設置為至少沿基本上垂直於氣流的主方向的方向(即沿徑向方向上) 以下述方式變化傾角與中心軸最關聯處為最大，並朝向旋風分離器的壁平
均地(onaverage)減小。藉助這一特性，與在進入分離器室時已經更為靠近 壁的那些顆粒相比，與中心軸關聯地進入分離器室的顆粒可被更加有力地朝 向壁受到導向。這意味著葉片的同一表面傾角可覆蓋葉片基部處和葉片外邊 緣處的表面區域的不同部分。例如，葉片的基部的較大部分的傾角優選比葉 片的外邊緣的傾角更大。導直葉片的傾角也可按相同的方式設置為沿徑向方 向平均地變化。
根據本發明的一個實施例，旋風分離器還包括第一中央構件，第一中央 構件被設置成大體上與入口連接部的中心軸和/或分離器室的中心軸關聯，以 離開中心軸、朝向旋風分離器的壁對氣流進行導向。因此，能夠在旋風分離 器的中心軸處使用中央構件來阻礙或減少氣流。第一中央構件的形狀可被設 置為錐形，使其沿氣流的主方向朝嚮導向葉片擴張。中央構件的擴張形狀使 氣流離開旋風分離器的中心軸而朝向分離器的外壁被導向，並由此增強了對 氣流的導向。相應地，第一中央構件可設置成在導向葉片後面為錐形變尖形 狀，以便優化流動條件。
根據本發明的一個實施例，旋風分離器還包括第二中央構件，該第二中央構件大體上與排出連接部的中心軸關聯地設置。 一個或多個導直葉片可附 連至該排出連接部的第二中央構件，或以其它方式與該第二中央構件關聯地 設置。該中央構件的形狀可設置為沿氣流的主方向變尖。該中央構件的變尖 的形狀(例如錐形)導向氣流返回到與中心軸關聯，並由此使氣流在其流體 截面上變得均勻。
入口連接部和排出連接部均可具有相互獨立的中央構件。入口連接部的 中央構件和/或排出連接部的中央構件還可與可能設置在分離器室中的一中 央構件形成為一體的單件，和/或入口連接部的中央構件和排出連接部的中央 構件彼此形成為一體的單件。在這種情況下， 一體的中央構件沿著其中心線 從入口連接部經由分離器室一直延伸至排出連接部。
根據本發明的一個實施例，中央構件是至少與分離器的中心軸關聯的圓 柱形。圓柱形的中央構件可以防止氣體與分離器室的中心軸關聯地進入，並 由此將氣體驅向分離器室的壁。圓柱形中央構件例如可以為管狀。
根據本發明的一個實施例，導向葉片和/或導直葉片中的至少一些被設置 為在其基部處與該中央構件關聯。這些葉片可通過例如焊接固定到中央構 件。
^:發明的優點是增強了針對要在旋風分離器中分離的物質的分離作用。
本發明的一個優點是可以顯著地減少、甚或阻止氣體和該氣體所包含的 待分離的物質沿著旋風分離器的中心軸通過該旋風分離器。 本發明的另一個重要的優點是可以減小與分離效率相關的壓降。 根據本發明的旋風分離器可優選用於從氣流中分離待分離的物質的方 法。在從屬權利要求及附圖所示的示例的內容中給出的方案同樣適合用於上
述方法。
典型地，旋風分離器是設置為豎直使用的，因而入口連接部被設置在排 出連接部下方。待淨化氣流在旋風分離器的下部被引入該旋風分離器，並且 已淨化氣流從旋風分離器的上部排出該旋風分離器。顯然，旋風分離器也適 合於水平地使用。
在本發明的優選實施例中，分離器室設有至少一個分離孔，從待淨化氣 體中分離出的物質能夠經由上述分離孔排出。分離孔可設置在分離器室的壁 中適當位置處。分離孔的直徑通常明顯地小於入口連接部和/或排出連接部的直徑，分離孔的直徑典型地為約0.07-0.15m。如果旋風分離器要被安裝在豎 直位置(即豎直地安裝)，則可在分離室的下部、即分離室的底部設置排出 槽，對應該排出槽設置分離孔。在這種情況下，待分離的物質沿分離器室的 壁積聚到排出槽，並從該排出槽經由排出孔排出。在水平設置的旋風分離器 的底部也可設置排出槽。


下面參照所附示意圖更詳細地描述本發明，在附圖中 圖1示出根據已知的現有技術的旋風分離器； 圖2示出根據本發明第一實施例的旋風分離器；
圖3a、圖4a以及圖5a示出旋風分離器的管狀入口連接部的橫剖圖以及
導向葉片的立體圖3b、圖4b以及圖5b示出當從箭頭d的方向觀察時；圖3a、圖4a以
及圖5a中所示的情形；
圖6a示出導向葉片的第一表面在氣流的主方向上的傾角的變化；
圖6b示出導向葉片的第一表面在徑向方向上的傾角的平均變化；
圖7a是根據本發明第二實施例的旋風分離器的立體圖7b示出根據本發明的一個實施例的旋風分離器，該旋風分離器的排
出連接部設有導直導向葉片；
圖8示出了設置在入口連接部中的、與圖7a和圖7b中所示的導向葉片
及中央構件類似的一些導向葉片及一中央構件；且
圖9示意性地示出根據本發明的實施例的導向葉片的傾角的變化。
具體實施例方式
圖1示出根據已知現有技術的旋風分離器91，其包括供氣通道95、排 氣通道96以及位於上述兩者之間的分離器室92，該分離器室具有用於排出 顆粒的排出通道97。箭頭100表示氣體的流動方向。輸入側的導向葉片組 98被設置為與輸入孔93關聯，這些導向葉片用於使待淨化氣體進入旋渦運 動。排出側的葉片組99設置為與排出孔94關聯，這些葉片用於導直從分離 器室92出來的氣流。圖2示出根據本發明第一實施例的旋風分離器1。箭頭10表示氣流在進
氣通道5、分離器室2以及排出通道6中的主方向。旋風分離器l具有入口 連接部3，待淨化氣體經由入口連接部3輸入到分離器室2中。導向葉片8a 被設置為與入口連接部3關聯，在該示例中，該導向葉片的第一表面12被 設置為相對於氣流的主方向10近似成45度的傾角a。在該示例中，氣流的 主方向10基本上與入口連接部3和分離器室2的共同的中心軸的方向相同。 設置導向葉片8a的目的是，通過將輸入到分離器室2中的氣流的至少一部 分朝向分離器室2的壁11導向的方式，使該氣流從其主方向IO偏離。同時， 使氣流在分離器室2中進入旋渦運動。當氣體在壁11附近渦旋時，由離心 力使待分離的物質(如水滴或顆粒等)與氣體分離。這類物質經由分離孔7 被排出。氣體從分離器室2經過排出連接部4並隨後進一步經由排出通道6 排出。
圖3a、圖4a以及圖5a示出旋風分離器的管狀入口連接部3沿垂直於氣 流的主方向的方向的橫剖圖的示例。在圖3a、圖4a以及圖5a中，氣流的方 向為從觀察者垂直地穿過紙面。圖3a、圖4a以及圖5a示出導向葉片8a的 立體圖。圖3b、圖4b以及圖5b示出從箭頭d的方向觀察時，圖3a、圖4a 以及圖5a中所示的管狀入口連接部的上方的情形。這些示例的目的是解釋 在本申請中導向葉片8a的第一表面相對於氣流的主方向10的傾角的含義。 在該示例中，葉片8a為均勻的板狀並且是平直的，葉片8a在其基部9處附 連到與中心軸關聯地設置的中央構件15a。在圖3b、圖4b以及圖5b中未示 出中央構件。葉片8a的縱軸18被設置為平行於入口連接部3的半徑，也就 是說，該縱軸18從中央構件15a垂直地朝向入口連接部3的壁。在圖3a和 圖3b中，葉片8a的第一表面12設置為相對於氣流的主方向10成90度的 傾角，即在圖3a中，第一表面12平行於紙面。在圖4a和圖4b中，葉片8a 從圖3a和圖3b的位置圍繞其縱軸18扭轉45度，在這種情況下，第一表面 12相對於氣流的主方向10的傾角a為45度。在圖5a和圖5b中，葉片8a 從圖3a和圖3b的位置圍繞其縱軸18扭轉卯度，在這種情況下，第一表面 12相對於氣流的主方向10的傾角a為零度，即第一表面12平行於氣流的方 向。
圖6a示出在氣流的主方向IO上的傾角變化的含義，以及在該特定情況下附連到中央構件15的導向葉片的第一表面12a、 12b在氣流的主方向10 上的傾角增大的含義。當氣體在其主方向10上運動時，首先遇到葉片的第 一表面的第一部分12a，該第一部分相對於氣流的主方向IO成某一傾角(例 如10度)。隨著氣體在其主方向IO上沿著葉片的第一表面的第一部分12a 運動，第一表面的傾角在摺痕19處、尤其是在點19a處以下述方式增大 使得第二部分12b相對於氣流的主方向10的傾角大於第一部分12a相對於 氣流的主方向10的傾角。第二部分12b的傾角例如可以為40度。
圖6b示出導向葉片的第一表面12a、 12b沿基本上垂直於氣流的主方向 的方向(即沿徑向方向)的傾角的平均變化的含義。在該示例中，第一部分 12a相對於氣流的主方向10的傾角小於第二部分12b相對於氣流的主方向 10的傾角。葉片的基部的大部分12b'相對於氣流的主方向IO成較大的傾角， 而僅有一小部分12a'相對於氣流的主方向10成較小的傾角。沿葉片的縱軸 18的方向(即沿旋風分離器的徑向方向)觀察，葉片的外邊緣的大部分12a〃 相對於氣流的主方向IO成較小的傾角，而僅有一小部分12b"相對於氣流的 主方向10成較大的傾角。在本申請中，這一特性是通過以下說明來描述的 第一表面12a、 12b的傾角平均與中心軸13關聯地最大，並且平均朝向旋風 分離器的壁、亦即沿徑向(即沿葉片的縱軸方向)減小。
圖7a是根據本發明第二實施例的旋風分離器1的立體圖。旋風分離器1 的入口連接部3設有導向葉片8a。中央構件15的形狀為圓柱形。中央構件 15與分離器室2的中心軸關聯地設置，並大體上從入口連接部3延伸到排出 連接部4。中央構件15阻止氣流與分離器室2的中心軸關聯地進入，並由此 迫使氣流更加靠近分離器室2的壁11。導向葉片8a通過其基部9附連到中 央構件15a。葉片18a從其基部被附連的位置與中央構件15a的方向和中心 軸的方向基本上垂直地朝向旋風分離器的壁11伸出。葉片8a的第一表面12 的傾角以如下方式被設置成是可變的使得該傾角沿氣流的主方向IO(換言 之沿葉片的橫向)增大。葉片8a的第一表面12具有兩個摺痕19、 20，這兩 個摺痕19、 20將第一表面分成三個部分12a、 12b、 12c。摺痕也可以為不同 數目，例如為1、 3、 4、 5條或者更多。第一表面的傾角的變化也可以至少 部分地設置為連續的，沒有任何明顯的摺痕。在本示例中，第一部分12a相 對於主方向10的傾角很小，約為5度。第二部分12b的傾角約為25度，並
16且第三部分12c的傾角約為45度。與入口連接部3關聯地，中央構件15a 為錐形並被設置成該中央構件15a沿氣流的主方向10變得越來越寬。這種 錐形形狀引導氣流離開中心軸而流向旋風分離器的壁11。由虛線標出的箭頭 30示出了導向葉片8a如何將氣流朝向壁11導向。位於排出連接部4處的中 央構件15b為錐形，並且該中央構件15b沿氣流的主方向10變尖，這有助 於引導氣流回到與排出連接部4的中心軸14關聯，並從而有助於氣流在其 流體截面上變得均勻。
圖7b示出根據本發明的一個實施例的旋風分離器，該旋風分離器的排 出連接部設有導直葉片8b。這些葉片的目的是將從分離器室2排出的劇烈的 氣流導直。
圖8示出從入口連接部的壁沿平行於半徑的方向向中央構件15、 15a和 中心軸看去時，與圖7a和圖7b中設置在入口連接部中的葉片及中央構件類 似的一些葉片及中央構件。在圖8中，導向葉片的傾角被設置成沿著與圖7a 和圖7b不同的方向為可變的。圖8中的葉片引導氣流逆時針流動，而圖7a 和圖7b中的導向葉片引導氣流順時針流動。
圖9示意性地示出本發明的一實施例中的導向葉片的傾角變化。導向葉 片12附連到中央構件15，摺痕12'沿虛線設置在該葉片上。在摺痕12'的位 於中央構件15那一側的葉片12的部分12b中，葉片的第一表面相對於氣流 的主方向10的傾角為50度。當顆粒A在中央構件15附近遇到葉片的第一 表面時，顆粒A沿葉片12的第一表面，在葉片12的傾角對於該葉片的整個 長度而言平均為50度的部分中被導向。當顆粒B在葉片的中部遇到葉片的 第一表面時，顆粒B首先通過葉片的傾角為40度的部分被導向至葉片中的 摺痕，之後顆粒B通過葉片的傾角為50度的表面被導向。因此，用於對顆 粒B進行導向的傾角平均小於用於對顆粒A進行導向的傾角。當顆粒C在 葉片的外邊緣附近遇到葉片的第一表面時，顆粒C沿著葉片12的第一表面， 在葉片12的葉片傾角對整個長度而言平均為40度的部分中被導向。因此， 葉片的第一表面的用於對顆粒C進行導向的傾角平均地小於用於對顆粒A和 顆粒B進行導向的傾角。通過這種方式，與在進入分離器室時已經更為靠近 壁的顆粒相比，與中心軸關聯地進入分離器室的顆粒可由此而被更加有力地 朝向壁受到導向。當然，圖9中的傾角是以示例的方式給出的，這些傾角可在權利要求書中所給出的範圍內變化。
本發明並不局限於以上通過示例描述的實施例，而是應在由所附權利要 求書所限定的保護範圍內被寬泛地解釋。
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權利要求
1.一種旋風分離器(1)，用於從氣流中分離待分離的物質，所述旋風分離器包括分離器室(2)；入口連接部(3)，用於將氣體輸入到所述分離器室(2)；以及排出連接部(4)，用於從所述分離器室(2)排出氣體；所述分離器室、所述入口連接部以及所述排出連接部具有中心軸和壁；以及分離孔(7)，用於從所述分離器室(2)排出被分離的物質；以及至少一個導向葉片(8a)，位於所述入口連接部(3)和/或所述分離器室(2)中，用於使所述氣流朝向所述旋風分離器的壁(11)被導向，所述導向葉片具有第一表面(12)和基本上平行於所述第一表面的縱軸；以及基部，所述導向葉片通過所述基部被設置為與所述入口連接部的中心軸和/或所述分離器室的中心軸關聯，由此所述第一表面與所述縱軸被徑向設置成使得它們朝向所述分離器室的壁和/或所述入口連接部的壁伸出；其特徵在於，通過將所述導向葉片圍繞其縱軸扭轉或採用類似的方式，將所述導向葉片的第一表面的至少一部分設置成相對於所述氣流的主方向(10)成一傾角(α)，所述傾角(α)為1-90度，優選為5-70度，更優選為10-60度。
2.根據權利要求1所述的旋風分離器(1)，其特徵在於，所述旋風分 離器(1)還包括至少一個導直葉片(8b)，位於所述排出連接部(4)中，用於導直從所述分離器室(2)排出的氣流，所述導直葉片具有 第一表面(12)和基本上平行於所述第一表面的縱軸；以及 基部，所述導直葉片通過所述基部被設置為與所述排出連接部的中心軸關聯，由此所述第一表面與所述縱軸被徑向設置成使得它們朝向所述排出連接部的壁伸出；並且通過將所述導直葉片圍繞其縱軸扭轉或採用類似的方式，將所述導直葉片的第一表面的至少一部分設置成相對於所述氣流的主方向(10)成一傾角 (a)，所述傾角(a)為0-90度，優選為5-70度，更優選為10-60度。
3. 根據權利要求1或2所述的旋風分離器(1)，其特徵在於，所述第 一表面的傾角(a)被設置成是可變的。
4. 根據權利要求1-3中任一項所述的旋風分離器(1),其特徵在於， 所述導向葉片(8a)的所述第一表面的傾角(a)沿所述氣流的主方向(10) 增大。
5. 根據權利要求2-4中任一項所述的旋風分離器(1)，其特徵在於， 所述導直葉片(8b)的所述第一表面的傾角(oc)沿所述氣流的主方向(10) 減小。
6. 根據權利要求1-5中任一項所述的旋風分離器(1)，其特徵在於， 所述第一表面相對於所述氣流的主方向(10)的傾角(a)被設置為至少沿 基本上垂直於所述氣流的主方向(10)的方向，即沿徑向方向以下述方式是 可變的所述傾角(a)與所述中心軸(13)關聯地最大，並朝向所述旋風 分離器的壁(11)平均地減小。
7. 根據權利要求6所述的旋風分離器(1)，其特徵在於，所述葉片的 所述基部的第一表面的較大部分的傾角比所述第一表面在所述葉片的外邊 緣的傾角更大。
8. 根據權利要求1-7中任一項所述的旋風分離器(1)，其特徵在於， 所述旋風分離器(1)還包括中央構件(15， 15a)，其大體上與所述入口 連接部(3)的中心軸(13)和/或所述分離器室(2)的中心軸關聯地設置， 以離開所述中心軸、朝向所述旋風分離器的壁(11)對所述氣流進行導向。
9. 根據權利要求1-8中任一項所述的旋風分離器(1)，其特徵在於， 所述旋風分離器(1)還包括中央構件(15b)，其大體上與所述排出連接 部(4)的中心軸關聯地設置。
10. 根據權利要求8或9所述的旋風分離器(1)，其特徵在於，所述 中央構件(15)是至少與所述分離器室(2)的中心軸(13)關聯的圓柱形。
11. 根據權利要求8-10中任一項所述的旋風分離器(1)，其特徵在於， 所述導向葉片(8a)和/或導直葉片(8b)中至少一些被設置為在其基部(9) 與所述中央構件(15、 15a、 15b)關聯。
12. —種用於在旋風分離器中從氣流中分離物質的方法，藉助 將含有待分離物質的氣體經由所述旋風分離器的入口連接部導向到所述旋風分離器的分離器室；且同時通過設置在所述入口連接部和/或所述分離器室中的至少一個導向葉片，使所述氣體從所述旋風分離器的入口連接部(3)和/或所述分離器室(2)的中心軸朝向所述旋風分離器的壁被導向，所述導向葉片具有第一表面(12)和基本上平行於所述第一表面的縱軸；以及 基部，所述導向葉片通過所述基部被設置為與所述入口連接部和/ 或所述分離器室的中心軸關聯，由此所述第一表面和所述縱軸被徑向設置成 使得它們朝向所述分離器室的壁伸出；將己分離出所述物質的氣體從所述旋風分離器的分離器室經由所述排 出連接部排出；將分離出的物質經由位於所述旋風分離器的分離器室中的分離孔(7) 排出；其特徵在於-通過將所述導向葉片圍繞其縱軸扭轉或採用類似的方式，將所述導向葉 片的第一表面的至少一部分設置成相對於所述氣流的主方向成一傾角(oO ， 使所述氣體朝向所述旋風分離器的壁被導向，所述傾角(a)為l-90度，優 選為5-70度，更優選為10-60度。
13. 根據權利要求12所述的旋風分離器(1)，其特徵在於，所述第一 表面的傾角(a)被設置成是可變的。
14. 根據權利要求12或13所述的旋風分離器(1)，其特徵在於，所 述第一表面相對於所述氣流的主方向(10)的傾角(a)被設置為至少沿基 本上垂直於所述氣流的主方向(10)的方向，即沿徑向方向以下述方式是可 變的所述傾角(a)與所述中心軸(13)關聯地最大，並朝向所述旋風分 離器的壁(11)平均地減小。
15. 根據權利要求12-14中任一項所述的方法，其特徵在於，在所述旋 風分離器的中心軸處使用中央構件來阻礙或減小所述氣流。
16. —種用於在包括分離器室的旋風分離器中增強顆粒的分離作用的方 法，藉助將含有顆粒的氣流經由位於所述分離器室的第一端的入口連接部引導到所述分離器室；使含有顆粒的所述氣流沿設置在所述入口連接部和/或所述分離器室中 的至少一個導向葉片被導向，由此使所述氣流朝向所述分離器室的另一端運動，並使所述顆粒朝向所述旋風分離器的外壁被導向；引導氣流從所述分離器室經由位於所述旋風分離器的另一端的排出連 接部排出；其特徵在於在所述旋風分離器的中心部附近遇到所述導向葉片的表面的顆粒，與在 距所述旋風分離器的中心部較遠處遇到所述導向葉片的顆粒相比，是以更大 的傾角朝向所述旋風分離器的外壁被導向從而行進的。
全文摘要
本發明涉及一種用於從氣流中分離待分離的物質的旋風分離器。該旋風分離器包括分離器室(2)、將氣體輸入到分離器室(2)中的入口連接部(3)及從分離器室(2)排出氣體的排出連接部(4)。分離器室、入口連接部以排出連接部具有中心軸和壁。該旋風分離器還包括用於從分離器室(2)排出被分離的物質的分離孔(7)及設於入口連接部(3)和/或分離器室(2)中的用於將氣流朝向分離器的壁(11)導向的至少一個導向葉片(8a)。導向葉片具有第一表面(12)和基本上平行於該第一表面的縱軸，以及一基部，導向葉片通過該基部被設置為與入口連接部的中心軸和/或分離器室的中心軸關聯，由此第一表面與縱軸被徑向設置成使得其朝向分離器室的壁和/或入口連接部的壁伸出。通過將導向葉片圍繞其縱軸扭轉或採用類似的方式，將導向葉片的第一表面的至少一部分設置成相對於氣流的主方向(10)成一傾角(α)，該傾角為1-90度，優選為5-70度，更優選為10-60度。本發明還涉及一種從氣流中分離物質的方法。
文檔編號B04C3/06GK101678369SQ200880019708
公開日2010年3月24日 申請日期2008年6月11日 優先權日2007年6月11日
發明者P·諾裡, 尤哈·坦特爾, 拉米·阿爾託寧 申請人:美卓造紙機械公司