CN101848770B - 用于对气体进行清洁的离心分离器和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于对包含着呈固体和/或液体微粒形式的杂质的气体进行清洁的离心分离器和方法。固定壳体(1)封闭分离空间(2)，气体通过该分离空间(2)流动。入口通道(9)延伸到该分离空间且形成用于待清洁气体的入口。旋转构件(4)设于分离空间(2)中在入口下游且绕旋转轴线(x)旋转。该旋转构件还包括一定数目的分离盘且使气体旋转以借助于离心力使杂质的主要部分与气体分离。气体出口通道(10)设置在旋转构件的下游用于排放经清洁的气体。提供第一出口(11)用于排放杂质。供应构件(50)被构造成允许向待清洁气体供应润湿微粒的分离助剂，该助剂呈气溶胶的形式。

Description

用于对气体进行清洁的离心分离器和方法
技术领域
本发明大体而言涉及用于对气体进行清洁以使其与呈固体或液体微粒形式的杂质分开的离心分离器。更具体而言，本发明涉及离心分离器和用于对气体进行清洁的方法。
该离心分离器包括：
-固定壳体，其封闭分离空间且允许气体通过分离空间而流动，
-入口通道，其延伸到分离空间且形成用于待清洁气体的入口，
-旋转构件，其设于分离空间中、关于气体流动位于入口的下游、且被布置成在旋转方向上绕旋转轴线旋转，其中旋转构件包括一定数目的分离盘且适于使气体在旋转方向上旋转以用于借助于离心力来将杂质的至少主要部分与气体分离开，
-气体出口通道，其关于气体流动设置在旋转构件的下游用于排放经清洁的气体，以及
-至少第一出口，其被设置用于从分离空间排放杂质。
该用于对气体进行清洁的方法包括以下步骤：
通过入口通道向分离空间馈送待清洁气体，
借助于旋转构件使气体在分离空间中旋转，旋转构件包括一定数目的分离盘且关于气体流动设置在入口通道的下游且在旋转方向上绕旋转轴线旋转，且由此借助于离心力来将杂质的至少主要部分与气体分离开，
通过气体出口通道从分离空间排放经清洁的气体，以及
通过第一出口从分离空间排放杂质。
背景技术
这种离心分离器旨在用于对气体进行清洁，气体诸如空气，特别是污染或严重污染的空气。由此，其可特别地关于工业环境中的空气，例如紧邻各种机器的空气。而且，这种离心分离器可预期用于清洁其它气体。例如，来自固定或移动内燃机的废气。
与这种清洁相关的一个问题是包含于待清洁气体中的杂质包含着很大比例的非常小的和/或具有相对较低密度的固体或液体微粒。这些小微粒也难以借助于离心分离器加以分离。与这种清洁相关的另一问题在于包含于待清洁气体中的微粒杂质被捕集到旋转构件上，且特别地是到所谓的分离盘，分离盘通常设于旋转构件上用于使分离有效。杂质可包括液体和微粒杂质，所述杂质在旋转构件上形成或多或少的固态涂层。这种涂层有损于分离且使得难以将杂质从分离空间输送出来。特别是干燥的，即固体微粒倾向于被捕集在这些表面上，且因此在旋转构件的表面上和分离空间中形成相对固态的涂层。
SE-C-526815公开了这种最初限定的离心分离器。SE-C-526815提出上述问题的解决方案。这个解决方案包括在分离空间中旋转构件的上游或下游提供冲洗喷嘴。冲洗喷嘴供应清洁液体来冲洗旋转构件，从而便于这些微粒的输送，在离心分离器操作期间，固体微粒聚集在旋转构件上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种离心分离器，其便利了在离心分离器中使得呈分离固体或液体微粒形式的杂质与气体分离开，特别地，对具有很大的微粒比例的杂质进行分离，所述微粒非常小和/或具有低密度。更具体而言，本发明是针对离心分离器，离心分离器防止待清洁气体中呈固体或液体微粒形式的杂质被捕集到分离空间的内表面上且特别是旋转构件的表面上。
这个目的由最初限定的离心分离器实现，其特征在于，离心分离器包括供应构件，供应构件被构造成允许向待清洁气体供应使微粒润湿的分离助剂，该分离助剂呈气溶胶的形式。
借助于这种分离助剂，便利了通过该分离空间、且特别是通过旋转构件来输送待清洁气体。分离助剂以有效方式防止杂质微粒被捕集到旋转构件的表面上以及分离空间中的其它表面上。分离助剂当与待分离气体接触时将会润湿杂质微粒，且因此通过吸附和/或吸收而粘附到其上。这意味着微粒的重量和大小增加，特别是在微粒非常小和/或具有低密度的情况下，这可有助于使它们更容易地与气体分离且将它们从分离空间输送出来。向待清洁气体供应分离助剂的另一作用是：对微粒的润湿导致由形成于微粒表面上的液体对微粒进行润滑，从而使得微粒将会在旋转构件和分离空间的表面上更易于滑动。而且，可设想到微粒的表面结构受到这种润湿和粘附的影响，从而减小了杂质以任何其它方式燃烧或捕集到旋转构件表面上和分离空间中的风险。
气溶胶被定义为悬浮于气体中的微粒。因此气溶胶包括气相和微粒相。粒度的上限由微粒在它们沉淀之前将要在气体中浮动数秒的事实限定，其给予它们大约100μm的大小。下限限定为当微粒变得较小时使得它们包括数纳米量级的个别分子。在本情况下，包括于气溶胶中的微粒为液体，因为它们如上文所述将要润湿待清洁气体的微粒、并且通过吸附或吸收而粘附到其所这些待清洁气体的微粒上。
根据本发明的一实施例，供应构件被布置成允许向入口通道供应分离助剂。有利地在分离助剂到达分离空间和旋转构件之前供应分离助剂。以此方式，分离助剂将会在杂质微粒到达旋转构件的表面以及分离空间中的表面之前达成对这些杂质微粒的润湿且粘附到这些杂质微粒上。
根据本发明的另一实施例，供应构件被布置成将供应到入口通道的分离助剂转变成气溶胶。供应构件可(例如)被布置成通过加热来转变诸如水这样的液体，或者供应构件可包括气溶胶喷嘴，通过气溶胶喷嘴供应分离助剂使得液体(例如水)被转变成气溶胶，其为具有很小液体微粒的薄雾。
根据本发明的另一实施例，供应构件被布置成允许连续供应分离助剂，即，可在离心分离器操作期间连续地供应分离助剂。但是，在本发明的范畴内，使供应间歇地发生也是完全有可能的。
根据本发明的另一实施例，供应构件包括管道元件，管道元件延伸到入口通道且具有向入口通道打开的第一端。有利地，气溶胶喷嘴可设于管道元件中。而且，管道元件可具有第二端和端壁，其中气溶胶喷嘴位于端壁与第一端之间且其中端壁包括间隙，间隙至少部分地在气溶胶喷嘴周围延伸且形成通往环境的开口。
根据本发明的另一实施例，供应到入口通道的分离助剂包括具有水微粒的气溶胶。
旋转构件包括一定数目的分离盘。这些盘使分离更有效，形成旋转构件的总的相对较大的表面，所述微粒可被捕集到这些相对较大表面上。
根据本发明的另一实施例，离心分离包括第二出口，其设于第一出口的下游和旋转构件的下游用于排放经分离的杂质。
根据本发明的另一实施例，第一出口形成主要出口且第二出口形成残余出口。
根据本发明的另一实施例，离心分离器被布置成以如下方式设置：使得旋转轴线基本上竖直地延伸，其中固定壳体具有上端和下端且其中气体出口设于上端处。
根据本发明的另一实施例，第一出口设于下端处。
该目的也可通过最初限定的方法实现，其特征在于，向待清洁气体供应润湿所述微粒的分离助剂，该助剂呈气溶胶的形式。该方法的有利的进一步发展是在附属权利要求15至18中加以限定的。
附图说明
现以举例说明的方式且参看附图来更贴切地解释本发明。
图1披露了通过根据本发明实施例的离心分离器所截取的竖直截面；
图2披露了图1中的离心分离器的供应构件的截面图。
具体实施方式
图1披露了用于对包含着呈固体或液体微粒形式的杂质的一种气体进行清洁的离心分离器。离心分离器包括固定壳体1，固定壳体1封闭着基本上关闭的分离空间2。壳体1具有朝向分离空间2的内壁表面3。分离空间2被布置成允许气体通过它流动。
离心分离器还包括旋转构件4，旋转构件4设于分离空间2中且被布置成在旋转方向r上绕旋转轴线x旋转，旋转轴线x也形成穿过壳体1的中心轴线。离心分离器被设置为使旋转轴线x基本上竖直地延伸从而使得固定壳体1具有上端1′和下端1″。
旋转构件4包括主轴(spindle)构件5，其借助于轴承6支承于壳体1中、在上端1′附近。旋转构件4包括一定数目的分离盘7，在所公开的实施例中，所述分离盘为圆锥形且从主轴构件5向下并向外偏斜地延伸。本发明还适用于具有在轴向平面中从主轴构件5延伸的分离盘的旋转构件。分离盘7形成相对较大的表面，将要与待清洁气体分离的微粒可被捕集于这些相对较大的表面上且朝向内壁表面3向外输送。
旋转构件4借助于驱动构件8而得以驱动，驱动构件8为(例如)电机，且旋转构件4适于使气体在旋转方向r中旋转以借助于离心力使杂质与气体分离。在所披露的实施例中，驱动构件8借助于支承装置14而安装在分离空间2中，支承装置14(例如)可包括三个或三个以上的杆，这些杆沿径向从驱动构件8延伸到内壁表面3，它们以合适的方式安装于内壁表面3上。
在所披露的实施例中，离心分离器还包括用于待清洁气体的入口9，用于经清洁气体的气体出口通道10，用于经分离杂质的第一出口11和用于经分离杂质的第二出口12。
入口9设于中心且延伸穿过壳体1的下端1″。入口9传送在旋转构件4的中心空间15中的气体。气体从这个中心空间15沿径向向外传送到形成于分离盘7之间的间隙。气体出口通道10设于壳体1的上端1′处、在旋转构件4下游。因此，离开介于分离盘7之间间隙的气体在旋转方向r上以高旋转速度旋转且将会向上继续这种旋转运动到气体出口通道10，在气体出口通道10处，经清洁的气体离开该分离空间2。
第一出口11设于壳体1的下端1″处、且关于气流位于第二出口12的上游，第二出口12设于上端1′处、但关于气流位于气体出口通道10的下游。在所披露的实施例中，第一出口11形成主要出口，其适于排放杂质的主要部分，且第二出口12形成残余出口，其适于排放基本上所有剩余杂质。应当指出的是，经分离的杂质可包含固体和液体微粒，它们可经由出口11和12排放。
离心分离器还包括环形表面20，环形表面20从内壁表面3向内延伸。在所披露的实施例中，环形表面20由分离空间2的上端壁形成。带角度的表面20在所披露的实施例中基本上是平面的且垂直于旋转轴线x，即，环形表面20平行于穿过离心分离器的截面平面。环形表面20也可为略微的圆锥形或一定程度的拱曲形。
第二出口12包括一个或若干个出口孔21，出口孔21穿过内壁表面3延伸出来。第二出口12还包括环形屏蔽元件22，环形屏蔽元件22在距内壁表面3和出口孔21一定距离处从环形表面20延伸。如在图1中可以看出，环形屏蔽元件22在径向上位于出口孔21的内侧，即，从旋转轴线的径向观察，屏蔽元件22完全地、或基本上完全地覆盖着出口孔。屏蔽元件22在所披露的实施例中基本上平行于旋转轴线x延伸但也可相对于旋转轴线x至少略微倾斜。
环形屏蔽元件22和环形表面20因此与内壁表面3一起形成环形通道23，环形通道23在径向上位于出口孔21内侧。通道23具有打开的环形上游端部和关闭的环形下游端部。环形表面20从环形屏蔽元件22向内延伸，即，经过屏蔽元件22。
而且，第二出口12包括第二环形收集通道25，第二环形收集通道25在通道23的径向外侧、且在通道23的高度处绕分离空间2在外围方向上延伸。第二环形收集通道25设于固定壳体1的壁中。通道23经由出口孔21与第二环形收集通道25相连通，出口孔21因此在通道23与第二环形收集通道25之间延伸并连接该通道23与第二环形收集通道25。
环形表面20包括至少一个开口26，开口26位于环形屏蔽元件22内侧。开口26被设计为中心贯穿流动开口且形成气体出口通道10的一部分。
第一出口11包括第一环形收集通道30，其在内壁表面3的径向外侧、在分离空间2的周围延伸。而且，至少一个出口孔31被设置为在分离空间3与第一环形收集通道30之间延伸。第一出口11可包括设于下端1″处的一或多个这样的出口孔31。
如在图1中可以看出，第二出口12的第二环形收集通道25经由至少一个连接通道32连接到第一出口11的第一环形收集通道30，在所披露的实施例中，所述至少一个连接通道32基本上平行于旋转轴线x延伸。当然有可能提供多于一个这样的连接通道32。自第一环形收集通道30还延伸至少一个排放导管33用于从离心分离器排放所分离的杂质。
离心分离器还包括下部环形端表面35，下部环形端表面35在旋转构件4与内壁表面3之间延伸。下部端表面35被构造成在径向向外输送液体杂质到第二出口12。在所披露的实施例中，下部端表面35略微呈圆锥形并且向外和向下呈斜坡状，参看图1。但应当指出的是下部端表面35还可为基本上平面的或甚至略微向外和向上呈斜坡状。而且，离心分离器可包括一定数目的引导元件(未披露)，引导元件设于下部端表面35上且被布置成促进杂质朝向内壁表面3和出口孔31向外输送。
所披露的离心分离器可(例如)用于清洁包含着呈固体微粒或(诸如油微粒和/或油雾这样的)液体微粒形式的杂质的气体。然后经由入口9将待清洁气体传送进入空间15。由于旋转构件4的旋转，气体也将会被抽吸进入到分离盘7之间的间隙内，其中油将被捕集到这些盘7上、且由于离心力而在盘7上被向外输送。之后，油离开盘7且被朝向内壁表面3抛掷。然后，油将会在内壁表面3上向下流动到下部端表面50和第一出口11，在第一出口11处，油将通过出口孔31流到第一环形收集通道30内。撞击着内壁表面3的油的一部分将会由于从旋转构件向上流动到气体出口通道10的气流而沿着内壁表面3向上输送。这些油将会流入到通道23内，且经由出口孔21在第二环形收集通道25中传送。然后所分离的油从第二环形收集通道25向下输送到第一环形收集通道30。因此，所有经分离的油被输送到这个收集通道30且从该处经由排放导管33从离心分离器出来。
离心分离器还包括供应构件50，供应构件50被构造成允许向待清洁气体供应呈气溶胶形式的分离助剂。分离助剂可有利地为具有水微粒的气溶胶，但也可使用基于其它液体的气溶胶，诸如油或降低粘性的物质。
供应构件50被布置成允许向入口通道9内，即，向位于入口上游且在分离空间本身外侧的位置供应呈气溶胶形式的分离助剂。因此，在待清洁气体到达分离空间和旋转构件之前将分离助剂添加到待清洁气体。
在所披露的实施例中，供应构件50被布置成借助于气溶胶喷嘴51将供应到入口通道的分离助剂转变成气溶胶，通过气溶胶喷嘴51供应分离助剂。这种气溶胶喷嘴51包括很大数目的小孔，通过这些小孔以高压来挤压诸如水这样的分离助剂，这意味着水压降低使得水得以转变或蒸发。
根据替代实施例，供应构件50可被布置成通过加热而将诸如水这样的分离助剂转变成具有水微粒的气溶胶。
供应构件50包括或连接到源S，源S可包含分离助剂，例如水。然后水可经由导管52供应到气溶胶喷嘴51，导管52在源S与气溶胶喷嘴51之间延伸。
供应构件50还包括管道元件51，管道元件51安装到管道导管9′上，管道导管9′形成入口通道9。管道元件54延伸到入口通道9且具有第一端55和第二端56，第一端55向入口通道9打开且第二端56远离第一端55和入口通道9以及管道导管9′。气溶胶喷嘴51设于管道元件54中在第一端55与第二端56之间。气溶胶喷嘴51包括一个或若干个喷嘴开口，这些喷嘴开口在朝向入口通道9的方向中延伸。
而且，管道元件54具有端壁57，在端壁57处设置气溶胶喷嘴51从而使得气溶胶喷嘴51或至少喷嘴开口位于端壁57与第一端55之间。端壁57包括间隙58，间隙58至少部分地围绕喷嘴51延伸且形成通往环境的开口。以此方式，来自环境的空气可被抽吸入管道元件54内且与分离助剂相混合且然后与待清洁的气体相混合。
供应构件50还包括阀构件60，例如，呈磁阀的形式，可借助于它来控制气溶胶的供应。阀构件60经由连接导管62而连接到控制单元61。控制单元61被布置成控制着阀构件60和对例如具有水微粒的气溶胶这样的分离助剂的供应，使得在离心分离器操作期间连续地供应气溶胶。控制单元61也可被布置成控制所述阀构件60和分离助剂的供应，从而使得在离心分离器操作期间间歇地供应分离助剂。
本发明并不限于所披露的实施例但可在所附权利要求书的范畴内做出改变和修改。

Claims (18)

1.一种用于对包含着呈固体和/或液体微粒形式的杂质的气体进行清洁的离心分离器，其中所述离心分离器包括：
-固定壳体(1)，其封闭分离空间(2)且允许气体通过所述分离空间(2)而流动，
-入口通道(9)，其延伸到分离空间且形成用于待清洁气体的入口，
-旋转构件(4)，其设于所述分离空间(2)中、关于气体流动位于所述入口的下游、且被布置成在旋转方向(r)上绕旋转轴线(x)旋转，其中所述旋转构件(4)包括一定数目的分离盘(7)且适于使气体在旋转方向(r)上旋转以用于借助于离心力来将杂质的至少主要部分与气体分离开，
-气体出口通道(10)，其关于气体流动设置在所述旋转构件(4)的下游用于排放经清洁的气体，以及
-至少第一出口(11)，其被设置用于从所述分离空间(2)排放所述杂质，
其特征在于，所述离心分离器包括供应构件(50)，所述供应构件(50)被构造成允许向所述待清洁气体供应润湿所述微粒的分离助剂，所述助剂呈气溶胶的形式。
2.根据权利要求1所述的离心分离器，其中所述供应构件(50)被布置成允许向所述入口通道(9)供应所述分离助剂。
3.根据权利要求1或2所述的离心分离器，其中所述供应构件(50)被布置成将供应到所述入口通道的所述分离助剂转变成气溶胶。
4.根据权利要求3所述的离心分离器，其中所述供应构件(50)包括气溶胶喷嘴(51)，通过所述气溶胶喷嘴(51)供应所述分离助剂。
5.根据权利要求1或2所述的离心分离器，其中所述供应构件(50)被布置成允许连续供应所述分离助剂。
6.根据权利要求1或2所述的离心分离器，其中所述供应构件(50)包括管道元件(54)，所述管道元件(54)延伸到所述入口通道(9)且具有向所述入口通道(9)打开的第一端(55)。
7.根据权利要求4所述的离心分离器，其中所述供应构件(50)包括管道元件(54)，所述管道元件(54)延伸到所述入口通道(9)且具有向所述入口通道(9)打开的第一端(55)；所述气溶胶喷嘴(51)设于所述管道元件(54)中。
8.根据权利要求7所述的离心分离器，其中所述管道元件(54)具有第二端(56)和端壁(57)，其中所述气溶胶喷嘴(51)位于所述端壁(57)与所述第一端(55)之间且其中所述端壁(57)包括间隙(58)，所述间隙(58)至少部分地在所述气溶胶喷嘴(51)的周围延伸且形成通往环境的开口。
9.根据权利要求1或2所述的离心分离器，其中供应到所述入口通道(9)的所述分离助剂包括带水微粒的气溶胶。
10.根据权利要求1或2所述的离心分离器，其中所述离心分离器包括第二出口(12)，所述第二出口(12)设于所述第一出口(11)的下游和所述旋转构件(4)的下游用于排放经分离的杂质。
11.根据权利要求10所述的离心分离器，其中所述第一出口(11)形成主要出口且所述第二出口(12)形成残余出口。
12.根据权利要求1或2所述的离心分离器，其中所述离心分离器被布置成以如下方式设置：使得所述旋转轴线(x)基本上竖直地延伸，其中所述固定壳体(1)具有上端(1′)和下端(1″)且其中所述气体出口通道设于所述上端(1)处。
13.根据权利要求12所述的离心分离器，其中所述第一出口(11)设于所述下端(1″)处。
14.一种通过在离心分离器中的离心分离来对包含着呈固体和/或液体微粒形式的杂质的气体进行清洁的方法，所述离心分离器包括固定壳体(1)，所述固定壳体(1)封闭着分离空间(2)且允许气体通过所述分离空间(2)流动，其中所述方法包括以下步骤：
通过入口通道(9)向所述分离空间馈送待清洁气体，
借助于旋转构件(2)使所述气体在所述分离空间中旋转，所述旋转构件(2)包括一定数目的分离盘(7)且关于气体流动设置在所述入口通道的下游且在旋转方向(r)上绕旋转轴线(x)旋转，且由此借助于离心力来将杂质的至少主要部分与气体分离开，
通过气体出口通道(10)从所述分离空间排放经清洁的气体，以及
通过第一出口(11)从所述分离空间排放所述杂质，
其特征在于，向所述待清洁气体供应润湿所述微粒的分离助剂，所述助剂呈气溶胶的形式。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述分离器助剂在所述分离空间(2)的上游进行供应。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中所述分离助剂被供应到所述入口通道(9)。
17.根据权利要求14或15所述的方法，其中供应到所述入口通道的所述分离助剂借助于供应构件(50)转变成气溶胶。
18.根据权利要求17所述的方法，其中连续地供应所述分离助剂。
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