CN101975403B - 强力龙卷风发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强力龙卷风发生器，包括有进风管、旋流壳和联接套组成的外构架，其内安装内锥体、旋流体和防涡塞，还包括在外构架与内锥体和旋流体之间设置的中联套，中联套与旋流壳和旋流体配合连接，旋流体的锥体段均布有两种圆孔，其中一种圆孔的轴线与所述空腔内壁相切，另一种圆孔的母线与所述空腔外壁相切，在同一断面上圆孔轴线与所述竖直方向夹角相同，所述夹角α范围在5^°-30^°之间。本发明的优点在于，能够增强进风气流旋转能量，增大气流贯穿力和冲击力，而且制造安装方便。

Description

强力龙卷风发生器

技术领域

本发明涉及一种冶金炉进风辅助设备，尤其是一种增加冶金炉进风强度的强力龙卷风发生器。

背景技术

在冶金熔炼行业，提高焦炭的燃烧效果是提高熔炼效果非常关键的技术。在燃烧熔炼过程中，冶金炉上的进风装置是其必不可少的设备，也对燃烧室内煤粉的燃烧效果起着非常重要的作用。目前普遍使用进风装置中，进风口均为管型进风口，其供风的原理与自然界流动着的空气没有本质上的区别，都是利用进风装置使空气进入炉膛中心，使焦炭和煤粉燃烧充分，而对不同的装置，只是产生的气流强度不等而已。

经检索，专利号为ZL95108491.7的专利，其具体涉及一种“多级龙卷风发生器”，是应用于冶金熔炼生产中一种需要压力供风的设备，其包括一级效应体，二级效应体，中心效应体，终极效应体、定位套、中心导流体、内锥体、喷嘴、防涡塞，可以将气流射入炉心，均匀散布气流，强化底焦燃烧。经实践得知，虽然此专利较普通管式进风口有了很大提高，但是在旋转流体运动规律上表现出了以下不足之处：

①各级“龙卷风效应体”的结构不仅增加了制造难度，而且各级“龙卷风效应体”上开设的若干排切向、不同前倾角度的进风孔，都仅仅切向各级“龙卷风效应体”的内壁，因而各级“龙卷风效应室”都增加了一个在旋转气流离心力作用下，在“龙卷风效应室”的内侧形成了一个回流空间，产生了与主气流运动方向相反的回流气流，白白的自耗了主气流的能量；

②所述的“中心气流”，实质上其风量最小，运动距离最长，沿途阻力最大。当进入所述“混合区”，其角速度和轴向速度与周围的气流相比已成了弱气流，不仅不能增强中心气流的效果，反而为回流气流提供了流量的条件。

专利号为91102423.9的专利，其具体涉及一种“龙卷风发生器及其效应场熔炼法”，其结构包括蜗壳、外套、内套、外锥体、内锥体、螺旋导流体。该专利把直线气流转成龙卷风，形成龙卷风效应场，由于导流体的结构与上面提到的专利相同，因此也存在上述不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于冶金炉进风口上，增强进风气流旋转能量，增大气流贯穿力和冲击力，且制造安装方便的强力龙卷风发生器。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种强力龙卷风发生器，包括有进风管、旋流壳和联接套组成的外构架，其内安装内锥体、旋流体和防涡塞，其特征在于：还包括在所述外构架与所述内锥体和旋流体之间设置的中联套，所述中联套为一端开口的圆形筒状结构，其封闭端中心处设置有套接防涡塞的圆孔，两端的外侧壁处均设置有止口，左端止口与所述旋流壳配合，右端止口与所述旋流体套接，所述中联套开口端内壁设置有与内锥体连接的螺纹，在所述内锥体轴线处设置有套接所述防涡塞的圆孔，所述联接套为壳体结构，中部为圆锥台形，其右端与所述旋流体的右端紧密配合，其左端与所述旋流壳的出风口处螺纹连接。

所述旋流体的内锥面与内锥体的外锥面形成锥环形空腔，所述旋流体的锥体段均布有两种圆孔，其中一种圆孔的轴线与所述空腔内壁相切，另一种圆孔的母线与所述空腔外壁相切，在同一断面上圆孔轴线与竖直方向夹角相同，所述夹角范围在5^°-30^°之间。

所述旋流壳进口处一侧与旋流壳的内壁相切，另一侧与所述中联套的外壁相切。

所述旋流壳进风口连接有进风管。

气流进入风箱后，经风管进入旋流壳，由于旋流壳的结构限制，使气流的一侧切向旋流壳内壁，另一侧切向中联套的外壁，自然在圆环形空腔形成旋转气流，并旋转进入联接套与旋流体之间的锥环形空腔中，并进入旋流体上的切向孔；由于在旋流体的若干个截面上设置有进风孔，其中有部分截面上的进风孔切向内锥体的外锥面，另一部分进风孔切向旋流体的内锥面，同一截面上的进气孔与竖直方向的夹角相同，不同截面上的进气孔与竖直方向的夹角α不同，其α范围在5^°—30^°之间。因而，当气流进入旋流体与内锥体之间的锥环形空腔时，就可以消除了气流在旋转离心力的作用下，在锥环形空腔中出现回流空间和回流气体，内部充满了同向旋转的气流，避免产生回流现象。

在锥环形空腔中旋转的气流，同处于一个流场中，气流所受到的压力是相同的，即每个气流质点在进行旋转时，其线速度是相同的。但由于其所处的旋转半径和与竖直方向的夹角不同，因此半径越大处角速度和轴向速度减小，压力越大，半径越小处，角速度和轴向速度越大，压力越小，这样就形成了指向圆心的压力梯度，因此在旋转的流场中压力方向是指向中心的，自然形成向心力。同时，气流与内外锥体面的摩擦力趋近于零。这股强力龙卷风越是趋向中心，其角速度和轴向速度越大，越是具有更大的冲击、贯穿和剥离的作用。因此，当强力龙卷风射入炉膛后，能穿透焦炭的阻力，气流伸入炉心，强化焦炭燃烧，全面提高各项熔炼指标，获得节能、低耗、高效的熔炼效果。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：①避免了锥环形空腔中形成回流空间，使产生的龙卷风的强度更强，有力的提高了进风效果；②在锥环形空腔中形成了压力梯度，使中心气流的角速度和轴向速度最大，产生更大的冲击力和贯穿力；③本发明与现有结构相比，其零部件简单，安装制造方便，而且效果更明显。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构剖面图；

图2是本发明中旋流壳的剖视图；

图3是本发明中旋流体上与内锥体外锥面相切的进风孔A-A剖视放大图；

图4是本发明中旋流体上与旋流体内锥面相切的进风孔B-B剖视放大图；

其中，1、防涡塞，2、中联套，3、旋流壳，4、进风管，5、风箱，6、炉壳，7、联接套，8、旋流体，9、内锥体，10、风口砖，11、炉壁，12、炉膛。

具体实施方式

从附图中可知，本发明是一种强力龙卷风发生器，包括有进风管4、旋流壳3和联接套7组成的外构架，其内安装内锥体9、旋流体8和防涡塞1，其特征在于：还包括在所述外构架与所述内锥体9和旋流体8之间设置的中联套2，所述中联套2为一端开口的圆形筒状结构，其封闭端中心处设置有套接防涡塞1的圆孔，两端的外侧壁处均设置有止口，左端止口与所述旋流壳3配合，右端止口与所述旋流体8套接，所述中联套2开口端内壁设置有与内锥体9连接的螺纹，在所述内锥体9轴线处设置有套接所述防涡塞1的圆孔，所述联接套7为壳体结构，中部为圆锥台形，其右端与所述旋流体8的右端紧密配合，其左端与所述旋流壳3的出风口处螺纹连接。

由附图1所示，本发明的进风端是风箱5连接着进风管4，出风端安装在包括炉壳6和炉壁11中。气流由进风管4进入，流经旋流壳3和联接套7，进入内部的中联套2、内锥体9和旋流体8围成的锥环形空腔内，经由内锥体9的表面和防涡塞1尖端反射，气流呈旋转状态，直射入炉膛12中；联接套7的前端配装有耐火材料制作的风口砖10。抽出防涡塞1形成窥视孔，在窥视孔中没有外冲气流，可直视炉膛12焦炭的燃烧和熔炼状况。

由附图2所示，可见旋流壳3进口处一侧与旋流壳3的内壁相切，另一侧与中联套2的外壁相切，气流可在圆环空腔中旋转前进。

由附图3和附图4所示，旋流体8的内锥面与内锥体9的外锥面形成锥环形空腔，旋流体8的锥体段均布有两种圆孔，其中一种圆孔的轴线与所述空腔内壁相切，另一种圆孔的母线与所述空腔外壁相切，其同一断面上圆孔轴线与所述竖直的方向夹角α相同，不同断面上所述夹角α是不同的，其夹角α范围在5^°—30^°之间。气流可在锥环形空腔内加速旋转前进。

Claims (3)

1.一种强力龙卷风发生器，包括有进风管（4）、旋流壳（3）和联接套（7）组成的外构架，其内安装内锥体（9）、旋流体（8）和防涡塞（1），其特征在于：还包括在所述外构架与所述内锥体（9）和旋流体（8）之间设置的中联套（2），所述中联套（2）为一端开口的圆形筒状结构，其封闭端中心处设置有套接防涡塞（1）的圆孔，两端的外侧壁处均设置有止口，左端止口与所述旋流壳（3）配合，右端止口与所述旋流体（8）套接，所述中联套（2）开口端内壁设置有与内锥体（9）连接的螺纹，在所述内锥体（9）轴线处设置有套接所述防涡塞（1）的圆孔，所述联接套（7）为壳体结构，中部为圆锥台形，其右端与所述旋流体（8）的右端紧密配合，其左端与所述旋流壳（3）的出风口处螺纹连接；

所述旋流体（8）的内锥面与内锥体（9）的外锥面形成锥环形空腔，所述旋流体（8）的锥体段均布有两种圆孔，其中一种圆孔的轴线与所述空腔内壁相切，另一种圆孔的母线与所述空腔外壁相切，在同一断面上圆孔轴线与竖直方向夹角相同，所述夹角范围在5^°-30^°之间。

2.根据权利要求1所述的强力龙卷风发生器，其特征在于所述旋流壳（3）进风口处一侧与旋流壳（3）的内壁相切，另一侧与所述中联套（2）的外壁相切。

3.根据权利要求2所述的强力龙卷风发生器，其特征在于所述旋流壳（3）进风口连接有进风管（4）。

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