CN101767068A - 一种蜗旋分离装置 - Google Patents

Abstract

一种蜗旋分离装置。蜗壳体(1)上有进风管段(4)，蜗壳体(1)内有蜗状旋流气道(5)，副筒(3)上部位于蜗壳体(1)的外侧，主筒(2)上部位于蜗壳体(1)内，蜗状旋流气道的中段外壁上设有与副筒(3)内腔相通的通道(6)，蜗状旋流气道内位于通道(6)的部位至少设有一件导流板(7)，蜗状旋流气道的末段内壁上设有与主筒(2)内腔相通的气道(8)，压力平衡风道管(9)的管口(9a)与副筒(3)内腔上部相通，管口(9b)与主筒(2)内腔上部相通，主筒(2)下部有出风口(10)，副筒(3)下部有出料口(11)，管口(9a)处有二次分离器(12)，管口(9b)处有压力平衡器(13)。

Description

一种蜗旋分离装置

所属技术领域

本发明涉及把气流中的粗细颗粒进行分离的装置，具体是一种以蜗壳旋流方式的分离装置。

背景技术

2004年12月15日公开的授权公告号为CN2663009Y的200320130984.2号实用新型专利说明书，公开了一种“高效旋风分离器”。该分离器包括由圆柱体和圆锥体组成的壳体，壳体上设有进风管、导流板、出风管，壳体下部有颗粒出口，结构简单，具有较好的分离效果。存在不足是，其一，由于该旋风分离器为基于旋风分离的结构原理，其壳体内腔为上大下小的突变截面，作业中的气体流速和压差变化大，而经离心运动产生的相互摩擦和抛甩进行初步分离后的部分中、粗颗粒，因压差变化大易被气流再次带走，因此影响分离效果；其二，由于其壳体存在截面突变，因此由上而下的气流流速变大，导致系统的阻力变大，能耗增加；其三，粗细颗粒依靠沿壳体内壁离心运动产生分离，且粗颗粒在沿壳体内壁由上至下的旋流下落过程中与壳体内壁产生的摩擦较大，因此壳体构件易磨损。

发明内容

本发明的目的是提供一种蜗旋分离装置，本蜗旋分离装置可提高分离效果，在粗细颗粒分离过程中气流阻力较低，可降低能耗，分离后的颗粒不存在沿构件内壁旋流过程，可减少摩擦、减少构件磨损。

本发明的技术方案是，设有蜗壳体、主筒、副筒，蜗壳体上设有进风管段，蜗壳体内有蜗状旋流气道，所述副筒上部位于蜗壳体的外侧，所述主筒上部位于蜗壳体内，蜗状旋流气道的中段外壁上设有与副筒内腔相通的通道，蜗状旋流气道内位于通道的部位至少设有一件导流板，蜗状旋流气道的末段内壁上设有与主筒内腔相通的气道，设有压力平衡风道管，压力平衡风道管的一端管口与副筒内腔上部相通，压力平衡风道管的另一端管口与主筒内腔上部相通，主筒下部有出风口，副筒下部有出料口。

本发明的进一步结构是，所述蜗壳体的外壳曲线为渐开线，或者是蜗壳体外壳曲线的首段为渐开线，尾段为抛物线或圆弧线，首段与尾段以所述的通道为接点。

本发明的进一步结构还在于，与副筒内腔相通的压力平衡风道管的管口处设有二次分离器，对进入副筒内的颗粒进行二次分离，与主筒内腔相通的压力平衡风道管的管口处设有压力平衡器，使副筒和主筒内的气流压力保持平衡。

本发明结构设计采用牛顿定律中的曲率变化原理，即主筒、副筒及蜗壳体内的蜗状旋流气道的曲线曲率均不同，因此，经分离后的颗粒进入副筒时，根据牛顿定律中的弹性碰撞原理，其颗粒与副筒壁发生非弹性碰撞，其动能很快消失，颗粒即落入副筒下部；气体进入副筒后与筒壁发生弹性碰撞，经压力平衡风道管进入主筒内。

本发明利用混合粉体或气体中烟尘粒度和比重所存在的差异，使混合粉体或气体中烟尘在蜗状旋流气道内的旋流过程中实现分离。作业过程是，混合粉体或含尘气体以一定的初速度进入蜗壳体内后，沿蜗状旋流气道产生旋流，因颗粒的粗细或比重不同即产生动能差，粗细颗粒或比重不同的颗粒即自然地处在不同的曲线轨迹上运动，粒度大、比重大的颗粒则处在蜗状旋流气道的外侧，粒度小、比重小的颗粒则处在蜗状旋流气道的内侧，粒度大、比重大的颗粒通过导流板作用，被分离而进入副筒，进入副筒内的气流一是对落入下部的颗粒产生一定压力使其稳定，同时通过上部的压力平衡风道管进入主筒内，以保持副筒和主筒内的气流压力平衡；被去除粒度大、比重大的颗粒后的气流则继续沿蜗状旋流气道运动，继而经与主筒内腔相通的气道进入主筒内，并经主筒上的出风口排出进行后续处理。而且由于主筒、压力平衡风道管的气流方向是一致的，不会产生紊流和压差。

本发明的技术效果是：

1、由于本发明蜗壳体的外壳曲线采用渐开线，或者是蜗壳体外壳曲线的首段为渐开线，尾段为抛物线或圆弧线，因此，粗细或比重不同颗粒在沿蜗状旋流气道旋流过程中即产生动能差，使粗细颗粒或比重不同的颗粒自然地处在不同的曲线轨迹上运动，粒度大、比重大的颗粒则处在蜗状旋流气道的外侧，粒度小、比重小的颗粒则处在蜗状旋流气道的内侧，从而实现分离，相对于现有旋风分离器依靠离心运动产生的相互摩擦和抛甩进行分离，可提高分离效果。

2、由于本发明设有压力平衡风道管，进入副筒内的气流可经压力平衡风道管进入主筒内，使副筒和主筒内的气流压力保持平衡，消除系统压力差，而且由于主筒、压力平衡风道管的气流方向是一致的，气流不会产生紊流和压差，因此系统阻力小，能耗低，具有节能的效果。

3、由于主筒、副筒及蜗壳体内的蜗状旋流气道的曲线曲率均不同，因此，经分离后的颗粒进入副筒时，根据牛顿定律中的弹性碰撞原理，其颗粒与副筒壁发生非弹性碰撞，其动能很快消失，即颗粒在落入副筒下部的过程中，颗粒与副筒内壁不存在涡旋磨擦，可有效减少构件的磨损，延长构件使寿命，从而降低使用成本。

4、由于与副筒内腔相通的压力平衡风道管的管口下方设有二次分离器，实现对进入副筒的颗粒进行二次分离或选择性分离，可进一步提高分离效果。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

附图说明

图1为本发明技术方案实施例1的结构剖视图；

图2为图1的A-A视图；

图3为本发明技术方案实施例2的结构剖视图，确定该图为摘要附图；

图4为图3的B-B视图；

图5为图3中所示的上锥式分离器12的结构放大图；

图6为图3中所示的压力平衡器13的结构放大图。

具体实施方式

实施例1，参见图1、图2。

设有蜗壳体1、主筒2、副筒3，蜗壳体1上设有进风管段4，蜗壳体1内有蜗状旋流气道5，进风管段4的管孔与蜗状旋流气道5相通；所述副筒3上部位于蜗壳体1的外侧，所述主筒2上部位于蜗壳体1内，本例中，主筒2的上部筒壁构成蜗状旋流气道5的内壁，蜗状旋流气道5的中段外壁上设有与副筒3内腔相通的通道6，蜗状旋流气道5内位于通道6的部位至少设有一件导流板7，导流板7在气流的作用下可产生自由摆动，对粗颗粒或比重大的颗粒的分离实现导流，蜗状旋流气道5的末段内壁上设有与主筒2内腔相通的气道8；设有压力平衡风道管9，压力平衡风道管9的管口9a与副筒3内腔上部相通，压力平衡风道管9的管口9b与主筒2内腔上部相通，粗颗粒或比重大的颗粒随气流经通道6进入副筒3后，颗粒落入副筒3下部，气流即由压力平衡风道管9进入主筒2内，使副筒和主筒内的气流压力保持平衡；主筒2下部有出风口10，副筒3下部有出料口11；

所属压力平衡风道管9中的管口9a截面积小于或等于管口9b的截面积。

所述蜗壳体1的外壳曲线为渐开线，或者是蜗壳体外壳曲线的首段1a为渐开线，尾段1b为抛物线或圆弧线，首段1a与尾段1b以通道6为接点。其作用是使粗细或比重不同的颗粒在沿蜗状旋流气道旋流过程中产生动能差，使粗细颗粒或比重不同的颗粒自然地处在不同的曲线轨迹上运动，粒度大、比重大的颗粒则处在蜗状旋流气道的外侧，粒度小、比重小的颗粒则处在蜗状旋流气道的内侧，从而满足实现有效分离。

实施例2，参见图3至图6。

本实施例以实施例1的结构为基础，与副筒3内腔相通的压力平衡风道管9的管口9a处设有二次分离器12，对进入副筒内的颗粒进行二次分离，本例中的二次分离器12为上锥式二次分离器，二次分离器12还可为其他结构形式的分离器，所述上锥式分离器的锥体12a下部直径大于或等于压力平衡风道管9的管口9a的直径，实施时，锥体12a下部直径优选略大于压力平衡风道管9的管口直径，锥体12a上部直径小于管口9a的直径，锥体12a上设有若干斜置的旋流式刀片15，相邻旋流式刀片之间构成相应的旋流槽，调整相邻旋流式刀片15之间的设置间距，可对二次分离的粒度大小进行选择，锥体12a通过连接杆16及连接件17与管壁连接，该锥体的连接方式不是唯一的，在气流作用下锥体12a可自由旋转；与主筒2内腔相通的压力平衡风道管9的管口9b处设有压力平衡器13，本例中的压力平衡器13为下锥式压力平衡器，压力平衡器13还可为其他结构形式，下锥式压力平衡器的锥体13a上部直径大于或等于压力平衡风道管9的管口9b的直径，实施时，锥体13a上部直径优选略大于压力平衡风道管9的管口9b的直径，锥体13a上设有若干斜置的刀片18，锥体13a通过连接杆19及连接件20与管壁连接，锥体13a的连接方式不是唯一的，在气流作用下锥体13a可自由旋转，作业过程中，压力平衡器13即下锥式压力平衡器使主筒2和副筒3内的气流压力保持平衡，消除系统压力差，使系统的阻力小。

二次分离器12即上锥式分离器，对进入副筒3内的颗粒进行二次分离的过程是，粗颗粒或比重大的颗粒随气流进入副筒3后，在气流作用下，上锥式分离器的锥体即产生旋转，并相对于副筒3内腔产生一定的负压，由于锥体12a上设有若干斜置的旋流式刀片15，随粗颗粒、比重大的颗粒进入副筒3的细颗粒或比重小的颗粒，即随气流经旋流式刀片15之间的旋流槽进入压力平衡风道管9内，实现二次分离，以进一步提高分离效果，经二次分离后的细颗粒或比重小的颗粒随气流经由压力平衡风道管9进入主筒2内，随第一次分离的细颗粒、比重小的颗粒由主筒2的出口排出进行后续处理，经二次分离后的粗颗粒或比重大的颗粒即落入副筒3下部，由于上锥式分离器的锥体下部直径大于或等于压力平衡风道管9的管口9a的直径，可防止进入副筒7内的粗颗粒或比重大的颗粒不被气流带入压力平衡风道管9内，使其在副筒3下部保持相对稳定；与主筒2内腔相通的压力平衡风道管9管口9b处的压力平衡器13，在分离器12进行二次分离作业时，使主筒2和副筒3内的气流压力保持平衡，由于下锥式压力平衡器13的锥体13a上部直径大于或等于管口9b的直径，且锥体上设有斜置的刀片18，在锥体13a旋转时产生一定的向下的气流，即可防止主筒2内的气流进入压力平衡风道管9内，有利于保持作业过程的稳定和可靠。

本例中，蜗状旋流气道5内位于通道6的部位设有两件导流板7。当应用于大风量时，导流板7的设置数量可超过两件。

申请人声明，在本发明方案基础上的任何变形结构均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种蜗旋分离装置，其特征是：设有蜗壳体(1)、主筒(2)、副筒(3)，蜗壳体(1)上有进风管段(4)，蜗壳体(1)内有蜗状旋流气道(5)，副筒(3)上部位于蜗壳体(1)的外侧，主筒(2)上部位于蜗壳体(1)内，蜗状旋流气道(5)的中段外壁上设有与副筒(3)内腔相通的通道(6)，蜗状旋流气道(5)内位于通道(6)的部位至少设有一件导流板(7)，蜗状旋流气道(5)的末段内壁上设有与主筒(2)内腔相通的气道(8)，设有压力平衡风道管(9)，压力平衡风道管(9)的管口(9a)与副筒(3)内腔上部相通，压力平衡风道管(9)的管口(9b)与主筒(2)内腔上部相通，主筒(2)下部有出风口(10)，副筒(3)下部有出料口(11)。

2.根据权利要求1所述的一种蜗旋分离装置，其特征是：所述管口(9a)的截面积小于或等于管口(9b)的截面积，所述的导流板(7)在气流作用下可产生自由摆动。

3.根据权利要求2所述的一种蜗旋分离装置，其特征是：与副筒(3)内腔相通的压力平衡风道管(9)的管口(9a)处设有二次分离器(12)，与主筒(2)内腔相通的压力平衡风道管(9)的管口(9b)处设有压力平衡器(13)。

4.根据权利要求3所述的一种蜗旋分离装置，其特征是：所述的二次分离器(12)为上锥式分离器，上锥式分离器的锥体(12a)下部直径大于或等于管口(9a)的直径，上部直径小于管口(9a)的直径，锥体(12a)上设有若干斜置的旋流刀片(15)，所述压力平衡器(13)为下锥式压力平衡器，下锥式压力平衡器的锥体(13a)上部直径大于或等于压力平衡风道管(9)的管口(9b)直径，锥体(13a)上设有若干斜置的刀片(18)。

5.根据权利要求4所述的一种蜗旋分离装置，其特征是：所述上锥式分离器的锥体(12a)通过连接杆(16)及连接件(17)与管壁连接，在气流作用下锥体(12a)可自由旋转，所述压力平衡器(13)的锥体(13a)通过连接杆(19)及连接件(20)与管壁连接，在气流作用下锥(13a)体可自由旋转。

6.根据权利要求1-5的任一一种蜗旋分离装置，其特征是：蜗壳体(1)的外壳曲线为渐开线，或者是蜗壳体(1)的外壳曲线的首段(1a)为渐开线，尾段(1b)为抛物线或圆弧线，所述的首段(1a)与尾段(1b)以通道(6)为接点。

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