CN101384328A - 离心式分离器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于清洁含有液体杂质的气体的离心式分离器。固定壳体(1)包围分离空间(2)，且具有内壁表面(3)。所述分离器包括用于待清洁的气体的入口(9)。旋转部件(4)围绕旋转轴线(x)旋转，使气体沿旋转方向(r)旋转，以从气体分离液体杂质的至少主要部分。气体出口(10)设置在旋转部件(4)的下游，以排放经过清洁的气体。第一液体出口(11)排放分离出的液体杂质，且包括延伸通过壁表面的至少一个出口孔(21)。环形表面(20)从壁表面向内延伸且位于出口孔的下游。第一液体出口(11)包括环形防护部件(22)，其以一定距离从环形表面延伸且位于出口孔的径向内侧。防护部件和环形表面形成位于出口孔径向内侧的环形凹槽(23)。

Description

离心式分离器
技术领域
本发明一般涉及用于清除气体中的液体杂质(如油粒和油雾)的离心式分离器。更具体地，本发明涉及根据权利要求1前序部分所述的离心式分离器。
背景技术
SE-C-523 690公开了一种离心式分离器，该离心式分离器旨在用于清洁含有油粒和/或油雾形式的液体杂质的气体。在已知的离心式分离器中，用于经过清洁气体的气体出口从分离空间的下部延伸。紧接在该气体出口的上方是径向防护部件，该防护部件形成延伸入分离空间的环形表面。在防护部件上方即上游、离防护部件一定距离处，有多个出口孔，用于从分离空间排放分离出的油。根据一个实施例，轴向防护部件从径向防护部件向上延伸，但位于出口孔的轴向下方，即轴向下游。分离出的油被分离空间的内壁捕获且向下朝出口孔流动。SE-C-523 690中公开的技术基于这样的现象：防护部件将在紧接防护部件的上方形成环形气垫，该环形气垫将在气垫的上端高度处和出口孔的高度处阻塞向下流动的油，从而使得油可以通过出口孔排放。
液体杂质，例如油，其沉积在邻近径向防护部件的环形表面的层上或位于该层中，所述径向防护部件延伸入分离空间，所述液体杂质将沿该表面径向向内朝分离空间的中心被传输，因为在该层中气流的旋转通过与不旋转的防护部件的摩擦而减速。
申请人已经发现，向下流动的油的一部分将通过气垫和所述防护部件，这意味着该部分油将跟随经过清洁的气体从离心式分离器通过气体出口流出。
已知的离心式分离器的出口孔沿壳体的周边等距离地定位。这意味着通过该孔排放的油必须在该壳体外部收集以传输给共同的出口。
发明内容
本发明的目的在于提供一种离心式分离器，所述离心式分离器能够以有效的方式从气体分离液体杂质。此外，其目的在于一种离心式分离器，所述离心式分离器具有简单的结构，且所述离心式分离器在气体离开离心式分离器之前防止分离出的液体杂质重新与气体混合。
该目的通过先前限定的离心式分离器实现，其特征在于，第一液体出口包括环形防护部件，所述环形防护部件在离出口孔一定距离处从所述环形表面延伸且位于出口孔的径向内侧，其中所述环形防护部件和环形表面一起形成位于出口孔径向内侧的凹槽。
借助于这样的凹槽，将捕获沿内壁表面流动的液体杂质。液体杂质以相对高的速度在沿旋转方向的旋转路径中运动。液体杂质将被收集在凹槽中且在凹槽中在旋转方向上流动。由于气体在分离空间中旋转，到达环形表面的液体杂质将在环形表面上向内传输。借助于根据本发明的防护部件，可以防止这样的向内流动。而当液体杂质到达出口孔的高度时，液体杂质却将被收集在凹槽中、并从分离空间排出。因而，凹槽形成对于液体杂质而言的一种死胡同。由于防护部件和凹槽相对于旋转轴线位于出口孔的径向内侧，即在轴向方向上延伸通过出口孔，所以没有液体杂质可以通过防护部件到达气体出口。
根据本发明的一个实施例，所述凹槽具有开放的环形上游端和封闭的环形下游端。所述上游端可以是位于出口孔的下游端的轴向上游，且优选地也可位于所述出口孔的上游端的轴向上游。
根据本发明的又一实施例，所述环形表面从所述环形防护部件向内延伸。
根据本发明的又一实施例，第一液体出口也包括第一环形收集通道，所述第一环形收集通道在所述凹槽的径向外侧围绕分离空间延伸，且优选地在所述内壁表面的外部围绕分离空间延伸。由此，分离出的液体杂质将以容易且便利的方式从所述槽收集，且其后可以借助于单个导管从离心式分离器传输走。有利地，出口孔可以在所述凹槽和所述第一收集通道之间延伸，从而使得在所述凹槽中沿旋转方向流动的液体杂质可以容易地排放到第一环形收集通道。
根据本发明的又一实施例，环形表面包括至少一个开口，所述至少一个开口位于所述环形防护部件内侧且形成气体出口的一部分。所述至少一个开口可以包括中心通流开口和/或多个中间通流开口，所述中间通流开口可以位于离旋转轴线基本相同或不同的径向距离处。
根据本发明的又一实施例，每个这样的中间通流开口包括从通流开口边缘伸出的舌状物。借助于这样的舌状物，在盘的下游实现切向的气流到基本轴向的气流的有效转换，因而实现通过离心式分离器的气流的有效增加。由此，可以进一步改进离心式分离器的效率。有利地，舌状物从边缘伸出使得舌状物位于环形表面上游，与如果舌状物设置在环形表面下游相比，这引起增加的气流。此外，所述舌状物可以从对应的边缘朝旋转方向伸出和从环形表面朝旋转部件伸出。因而，舌状物将用作引导切向气流通过通流开口的引导叶片。通流开口和舌状物可以具有沿旋转方向基本拱形的延伸部分，这对气流具有有利的影响。
根据本发明的又一实施例，所述环形表面基本是平面且平行于通过离心式分离器的横截面。所述环形表面也可以是略微锥形或穹顶形。
根据本发明的又一实施例，离心式分离器包括第二液体出口，所述第二液体出口设置在第一液体出口上游。有利地，所述第二液体出口于是可以形成主出口，而所述第一液体出口形成残余物出口。通过这样的布置确保基本所有的液体杂质从待清洁的气体的良好的分离，且基本完全清洁的气体将经由气体出口离开离心式分离器。
根据本发明的又一实施例，第二液体出口包括第二环形收集通道，所述第二环形收集通道在所述内壁表面径向外侧围绕分离空间延伸。此外，所述第二液体出口可包括至少一个出口孔，所述出口孔在所述分离空间和所述第二环形收集通道之间延伸。
根据本发明的又一实施例，离心式分离器设置为使得旋转轴线基本竖直地延伸，其中固定壳体具有上端和下端，且其中气体出口设置在上端处。于是第二液体出口可以设置在下端处，其中液体杂质的主要部分将沿内壁表面向下流到第二液体出口。由于向上流动的气流，液体杂质的极可能较少的部分将沿内壁表面向上传输到凹槽和第一液体出口。
根据本发明的又一实施例，旋转部件包括多个分离盘，所述分离盘例如可以是锥形的、径向的或轴向的。
附图说明
现在，将通过对借助于示例并参考附图而公开的各个实施例的描述，更详尽地阐述本发明。
图1公开了根据本发明第一实施例的离心式分离器的竖直截面图。
图2公开了沿图1的线II-II的截面图。
图3公开了沿图1的线III-III的截面图。
图4公开了根据本发明第二实施例的离心式分离器的竖直截面图。
图5公开了沿图4的线V-V的截面图。
具体实施方式
图1和2公开了用于清洁含有液体杂质(例如，油雾或油粒形式的油)和或许含有固体颗粒的气体的离心式分离器。离心式分离器包括固定壳体，所述固定壳体包围基本封闭的分离空间2。壳体1具有内壁表面3，内壁表面3面向分离空间2。分离空间2布置为允许气体从中流过。
离心式分离器也包括旋转部件4，旋转部件4设置在分离空间2中且布置为围绕旋转轴线x沿旋转方向r旋转，旋转轴线x也形成通过壳体1的中主轴线。离心式分离器设置为使得旋转轴线x基本竖直地延伸，从而壳体1具有上端1’和下端1”。
旋转部件4包括主轴部件5和多个分离盘7，主轴部件5借助于轴承6在上端1’附近轴承安装在壳体1中。在公开的实施例中，分离盘7是锥形并从主轴部件5倾斜地向下且向外延伸。本发明也可应用于具有完全径向的分离盘和从主轴部件5沿轴向平面延伸的分离盘的旋转部件。
旋转部件4借助于驱动部件8，例如电动马达驱动，且适于使气体沿旋转方向r旋转，以借助于离心力从气体分离液体杂质。在第一实施例中，驱动部件8借助于支撑设备14安装在分离空间2中，支撑设备14例如可以包括从驱动部件8径向延伸到内壁表面3的三个或四个杆，其中它们以适当的方式安装。
在公开的实施例中，离心式分离器也包括用于待清洁的气体的入口9、用于经过清洁气体的气体出口10、用于分离出的液体杂质的第一液体出口11和用于分离出的液体杂质的第二液体出口12。
入口9居中设置且延伸通过壳体1的下端1”。入口9将气体传输到旋转部件4的中心空间15。气体从该中心空间15径向向外传输到在分离盘7之间形成的间隙。气体出口10设置在旋转部件4的下游，壳体1的上端1’处。因而，离开分离盘7之间的间隙的气体沿旋转方向r以高旋转速度旋转，且向上继续该旋转运动到气体出口10，在此经过清洁的气体离开分离空间2。
第一液体出口11相对于气流方向设置在气体出口10的上游。第二液体出口12设置在壳体1的下端1”处，且相对于气流方向设置在第一液体出口11的上游。在公开的实施例中，第二液体出口12形成主出口，其适于排放液体杂质的主要部分；第一液体出口11形成残余物出口，其适于排放基本所有的残余液体杂质。应当注意，分离出的液体杂质可能包含固体颗粒，所述固体颗粒经由液体出口11和12排放。
离心式分离器也包括环形表面20，所述环形表面20从内壁表面3向内延伸。在第一实施例中，环形表面20由分离空间2的上部端壁形成。在第一实施例中，环形表面20基本是平面且垂直于旋转轴线x，即环形表面20平行于通过离心式分离器的横截面。环形表面也可以是略微锥形或在一定程度上为穹顶形。
第一液体出口11包括至少一个出口孔21，所述出口孔21向外延伸通过内壁表面3。在第一实施例中，第一液体出口11包括3个这样的出口孔21，参见图2，但是数量可以变化，例如也可以是2、4、5或更多的出口孔21。
第一液体出口11也包括环形防护部件22，所述环形防护部件22在离内壁表面3和出口孔21一定距离处从环形表面20延伸。在图1中可以看出，环形防护部件22位于出口孔21的径向内侧，即，从旋转轴线x沿径向方向看，防护部件22全部或基本全部覆盖出口孔。在第一实施例中，防护部件22基本平行于旋转轴线x延伸，但是也可以相对于旋转轴线x至少略微地倾斜。
因而，环形防护部件22和环形表面20连同内壁表面3一起形成环形凹槽23，凹槽23位于出口孔21的径向内侧。凹槽23具有开放的环形上游端和封闭的环形下游端。在第一实施例中，环形表面20从环形防护部件22向内延伸，即，通过防护部件22。
此外，第一液体出口11包括第一环形收集通道25，所述第一环形收集通道25在凹槽23径向外侧、且在凹槽23的高度处，围绕分离空间2沿周向延伸。第一环形收集通道25设置在固定壳体1的壁中。凹槽23经由出口孔21与第一环形收集通道25连通，因而出口孔21在凹槽23和第一环形收集通道25之间延伸且连接凹槽23和第一环形收集通道25。
环形表面20包括至少一个开口26，所述至少一个开口26位于所述环形防护部件22内侧。在第一实施例中，所述开口26构造为中心通流开口且形成气体出口10的一部分。
第二液体出口12也包括第二环形收集通道30，第二环形收集通道30在内壁表面3径向外侧围绕分离空间2延伸。此外，设置至少一个出口孔31，使得它在分离空间3和第二环形收集通道30之间延伸。第二液体出口12可以包括例如1、2、3、4、5、6或更多这样的出口孔31。第二液体出口12，即出口孔31，设置在下端1”处。
在图1中可以看出，第一液体出口11的第一环形收集通道25经由至少一个连接通道32连接到第二液体出口12的第二环形收集通道30，在公开的实施例中，连接通道32基本平行于旋转轴线x延伸。当然有可以设置不止一个这样的连接通道32。至少一个排放导管33也从第二环形收集通道30延伸，以排放从离心式分离器分离的液体杂质。
离心式分离器也包括环形下端表面50，所述环形下端表面50在旋转部件4和内壁表面3之间延伸。下端表面50设置为将液体杂质径向向外传输到第二液体出口12。在公开的实施例中，下端表面50是略微锥形并向外且向下倾斜，参见图1。然而应当注意，下端表面50也可以基本为平面、或甚至一定程度地向上且向外倾斜。此外，离心式分离器包括多个引导部件51，引导部件51设置在下端表面50上、且布置为促进液体杂质向外朝内壁表面3和出口孔31传输，参见图3。所见的径向向外的引导部件51沿旋转方向r指向前方。引导部件51可以是直的或弯曲的。每个引导部件51具有第一径向内端51’和第二径向外端51”。径向外端51”位于内壁表面3附近但离内壁表面3有一定距离，从而在内壁表面3和径向外端51”之间形成径向外侧通路，参见图3。径向内端51’位于环形表面50的环形内端附近但离所述环形内端有一定距离，从而在所述环形内端和每个引导部件的径向内端51’之间形成径向内部通道，参见图3。
公开的离心式分离器可以例如用于清洁含有油粒和/或油雾形式的油的气体。待清洁的气体于是经由入口9供应到空间15。由于旋转部件4的旋转，气体也被抽吸到分离盘7之间的间隙中，其中油将附着到这些盘7上且由于离心力在盘7上向外传输。油然后离开盘7且抛向内壁表面3。然后，油在内壁表面3上向下流动到下端表面50和第二液体出口12，其中油通过出口孔31流出且流入第二环形收集通道30中。由于从旋转部件向上到气体出口10的气流，碰撞内壁表面3的一部分油沿内壁表面3向上传输。该油将向下流入凹槽23且经由出口孔21传输入第一环形收集通道25。然后，分离出的油从第一环形收集通道25向下传输到第二环形收集通道30。因而所有分离出的油传输到该收集通道30，且经由排出导管33从这里传输离开离心式分离器。
图4公开了第二实施例。应当注意，在两个实施例中具有基本相同的功能的元件已被给定了相同的附图标记。第二实施例与第一实施例不同之处在于离心式分离器包括盘40，盘40设置在旋转部件4和气体出口10之间。盘40设置有多个通流开口41，在第二实施例中为4个通流开口41，参见图5。然而应当注意，所述盘可以包括更多或更少这样的通流开口41，例如2、3、5、6、7或更多的通流开口41。相对于旋转方向r，每个通流开口包括前边缘41’和后边缘41”，参见图5。每个通流开口41也包括从通流开口41的后边缘41”伸出的舌状物42。在图4中可以看出，每个舌状物42从边缘41”伸出，使得舌状物42位于盘40的上游，即，每个舌状物42具有位于盘40和旋转部件4之间的外端43。每个舌状物42也具有与后边缘41’一致的内端44。因而每个舌状物42从对应的后边缘42”朝旋转方向r伸出。在图5中还可以看出，每个通流开口41具有沿旋转方向r基本拱形的延伸部分。同样，每个舌状物42在旋转方向r具有基本拱形的延伸部分。在公开的实施例中，盘40基本是平面且平行于通过离心式分离器的横截面。旋转轴线x形成该横截面的法线。每个舌状物42以相对于横截面的倾斜角α倾斜。倾斜角α可以变动且在1°和40°之间。
在第二实施例中，盘40形成环形表面20，其中环形防护部件22沿向上的方向延伸，即，在第二实施例中从盘40和环形表面20向下。因而，凹槽23由防护部件22、内壁表面3和盘40的环形表面20形成。
因而，在分离盘7之间的间隙中引导的气体以非常高的旋转速度在旋转方向r旋转。该旋转运动将继续，直到气体到达盘40。于是舌状物42将用作引导叶片且将气体引导通过通流开口41。当气体通过通流开口41时，高的旋转速度将减速且转换为轴向流动速度。由此，大量的气体流动将轴向向上朝气体出口10传输。应当注意，从入口9流向气体出口10的所有气体将传输通过盘40的通流开口41，且抛向内壁表面3。然后，液体杂质在内壁表面3上向下流动到分离空间2的下端和第二液体出口12，其中液体杂质流出到第二环形收集通道30中。由于从旋转部件4向上朝向盘40的气流，碰撞内壁表面3的一部分液体杂质将沿内壁表面3向上传输。该液体杂质将沿内壁表面3向下流动且流入凹槽30且从这里经由出口孔21流入第一环形收集通道25中。
本发明不限于公开的实施例，而可以在随附权利要求书的范围内变动和修改。

Claims (20)

1.一种离心式分离器，用于清洁含有液体杂质的气体，其中所述离心式分离器包括:
固定壳体(1)，所述固定壳体(1)包围分离空间(2)，且具有内壁表面(3)，所述内壁表面(3)面向所述分离空间，其中所述分离空间允许气体从中流过，
用于待清洁的气体的入口(9)，
旋转部件(4)，相对于气流方向设置在所述入口(9)下游的分离空间(2)中，且布置为围绕旋转轴线(x)沿旋转方向(r)旋转，其中，旋转部件(4)适于使气体沿旋转方向(r)旋转以借助于离心力从气体分离至少一部分液体杂质，
气体出口(10)，所述气体出口(10)相对于气流方向设置在旋转部件(4)的下游，以排放经过清洁的气体，
至少第一液体出口(11)，所述第一液体出口(11)用于排放液体杂质，其中，所述第一液体出口包括延伸通过内壁表面(3)的至少一个出口孔(21)，和
环形表面(20)，所述环形表面(20)从内壁表面(3)向内延伸，且位于出口孔(21)的下游，
其特征在于，
所述第一液体出口(11)包括环形防护部件(22)，所述环形防护部件(22)在离出口孔(21)一定距离处从所述环形表面(20)延伸且位于出口孔(21)的径向内侧，其中所述环形防护部件(22)和环形表面(20)形成位于出口孔(21)径向内侧的环形凹槽(23)。
2.根据权利要求1所述的离心式分离器，其特征在于，所述槽(23)具有开放的环形上游端和封闭的环形下游端。
3.根据权利要求1和2中任何一项所述的离心式分离器，其特征在于，所述环形表面(20)从所述环形防护部件(22)向内延伸。
4.根据前述权利要求中任何一项所述的离心式分离器，其特征在于，所述第一液体出口(11)还包括第一环形收集通道(25)，所述第一环形收集通道(25)在所述凹槽(23)径向外侧围绕分离空间(2)延伸。
5.根据权利要求4所述的离心式分离器，其特征在于，所述出口孔(21)在所述凹槽(23)和所述第一环形收集通道(25)之间延伸。
6.根据前述权利要求中任何一项所述的离心式分离器，其特征在于，所述环形表面(20)包括至少一个开口，所述至少一个开口位于所述环形防护部件(22)内侧且形成气体出口(10)的一部分。
7.根据权利要求6所述的离心式分离器，其特征在于，所述至少一个开口可以包括中心通流开口(26)。
8.根据权利要求6和7中任何一项所述的离心式分离器，其特征在于，所述至少一个开口可以包括多个中间通流开口(41)。
9.根据权利要求8所述的离心式分离器，其特征在于，每个这样的中间通流开口(41)包括从通流开口(41)的边缘(41”)伸出的舌状物(42)。
10.根据权利要求9所述的离心式分离器，其特征在于，所述舌状物(42)从边缘(41”)伸出使得舌状物(42)位于环形表面的上游。
11.根据权利要求10所述的离心式分离器，其特征在于，所述舌状物(42)从相应的边缘(41”)朝旋转方向(r)伸出且从环形表面(20)朝旋转部件(4)伸出。
12.根据权利要求8到11中任何一项所述的离心式分离器，其特征在于，所述中间通流开口(41)和舌状物(42)具有沿旋转方向(r)基本拱形的延伸部分。
13.根据前述权利要求中任何一项所述的离心式分离器，其特征在于，所述环形表面(20)是基本平面且平行于通过离心式分离器的横截面。
14.根据前述权利要求中任何一项所述的离心式分离器，其特征在于，所述离心式分离器包括第二液体出口(12)，所述第二液体出口(12)设置在第一液体出口(11)的上游和旋转部件(4)的下游以排放分离出的液体杂质。
15.根据权利要求14所述的离心式分离器，其特征在于，所述第二液体出口(12)形成主出口，而所述第一液体出口(11)形成残余物出口。
16.根据权利要求14和15中任何一项所述的离心式分离器，其特征在于，所述第二液体出口(12)包括第二环形收集通道(30)，所述第二环形收集通道(30)在所述内壁表面(3)径向外侧围绕分离空间(2)延伸。
17.根据权利要求16所述的离心式分离器，其特征在于，所述第二液体出口(12)包括至少一个出口孔(31)，所述出口孔(31)在所述分离空间(2)和所述第二环形收集通道(30)之间延伸。
18.根据前述权利要求中任何一项所述的离心式分离器，其特征在于，所述离心式分离器设置为使得旋转轴线(x)基本竖直地延伸，其中，固定壳体(1)具有上端(1’)和下端(1”)，且其中气体出口设置在上端(1’)处。
19.根据权利要求14和18中任何一项所述的离心式分离器，其特征在于，所述第二液体出口(12)设置在下端(1”)处。
20.根据前述权利要求中任何一项所述的离心式分离器，其特征在于，所述旋转部件(4)包括多个分离盘(7)。
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