CN102698510A

CN102698510A - 气流通道入口惯性粒子分离器

Info

Publication number: CN102698510A
Application number: CN2012101479118A
Authority: CN
Inventors: 王彤; 谷传纲; 傅耀
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明公开了一种气流通道入口惯性粒子分离器，包括外壳体、分离舌和内壳体，所述外壳体与所述分离舌包围形成清除流道，所述内壳体与所述分离舌包围形成中心流道，所述外壳体的最大径向位置点与所述内壳体的最大径向位置点在通流方向上交错分布，所述外壳体的最大径向位置点在通流方向上位于所述内壳体的最大径向位置点的下游，所述外壳体的最大径向位置点与所述内壳体的最大径向位置点在通流方向上的距离为L2，所述惯性粒子分离器总长为L1，L2∶L1=0.05～0.3。本发明可以实现提高大尺度颗粒分离效率，减小流量损失的技术效果。

Description

气流通道入口惯性粒子分离器

技术领域

本发明涉及粒子分离器，具体是一种气流通道入口惯性粒子分离器。

背景技术

气流通道入口的进气中常不可避免地可能携带固体颗粒，为了净化气流通道入口的进气，分离气流与固体颗粒，常采用粒子分离器。所述粒子分离器包括许多种类，例如隔栅粒子分离器、旋风粒子分离器、管式粒子分离器、惯性粒子分离器等。其中，惯性粒子分离器由于其结构简单、重量轻、流动损失小，常用于高速气流通道入口处，例如燃气轮机发动机入口。

现有技术中的一种惯性粒子分离器的轴对称截面图如图1所示，包括外壳体1，分离舌2和内壳体3，通流方向为X方向，径向方向为R方向。所述外壳体1与所述分离舌2包围形成清除流道5，内壳体3与所述分离舌2包围形成中心流道6。所述外壳体1与所述内壳体2的前部构成面积减缩的加速通道，气流携带颗粒在其所述加速通道内加速。所述外壳体1与内壳体2的最大径向位置点11、21在通流方向上的位置几乎一致，形成喉部4。携带颗粒的气流通过所述喉部4后，大部分的固体颗粒伴随少量的气流——通常为惯性粒子分离器总流量的12~30%，称为流量损失——进入位于所述惯性粒子分离器外侧的所述清除流道5，并进而排出所述惯性粒子分离器。其他的大部分气体携带少量颗粒进入位于所述惯性粒子分离器内侧的所述中心流道6。通过上述过程，所述惯性粒子分离器即可实现颗粒分离的技术效果。

在实际工作中，对大尺度颗粒而言，其运动主要决定于自身的初始速度和惯性。所述大尺度颗粒针对颗粒密度为2200~2800kg/m³的固体颗粒，例如砂砾，通常指粒径在百微米以上的固体颗粒。一些大尺度颗粒可能与外壳体1、内壳体2和分离舌3发生碰撞后，反弹进入中心流道6，例如图2所示。图2中P1、P2颗粒分别与分离器壁面碰撞5次与4次后进入中心流道6。大尺度颗粒碰撞后进入中心流道6的技术问题，直接造成分离效率降低，所述惯性粒子分离器对大尺度颗粒的所述分离效率可能低至50%。为了保证颗粒分离效率，通常必须提高清除流道内的流量，因而造成较大的流量损失。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种气流通道入口惯性粒子分离器。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种气流通道入口惯性粒子分离器，包括外壳体、分离舌和内壳体，其中，所述外壳体与所述分离舌包围形成清除流道，所述内壳体与所述分离舌包围形成中心流道，所述外壳体的最大径向位置点与所述内壳体的最大径向位置点在通流方向上交错分布，所述外壳体的最大径向位置点在通流方向上位于所述内壳体的最大径向位置点的下游，所述气流通道入口惯性粒子分离器总长为L1，所述外壳体的最大径向位置点与所述内壳体的最大径向位置点在通流方向上的距离为L2，其中，L2：L1=0.05~0.3。

更进一步地，所述L2：L1=0.1～0.15。

更进一步地，所述L2：L1=0.125。

更进一步地，所述清除流道内的流量为气流通道入口惯性粒子分离器总流量的8%~20%。

更进一步地，所述清除流道内的流量为气流通道入口惯性粒子分离器总流量的10%。

更进一步地，所述气流通道入口惯性粒子分离器还包括入口隔栅，所述入口隔栅设置在气流通道入口处。

更进一步地，所述入口隔栅通过机械连接方式连接在气流通道入口处，所述机械连接方式包括螺纹连接、焊接、卡接或铆钉连接。

更进一步地，所述入口隔栅的开孔的形状为长方形、圆形或六边形。

更进一步地，所述入口隔栅的开孔的水力直径为1mm以上。

更进一步地，所述入口隔栅的开孔的水力直径为4mm以上。

本发明将外壳体的最大径向位置点与内壳体的最大径向位置点在通流方向上交错分布，外壳体的最大径向位置点位于所述内壳体的最大径向位置点下游；本发明解决现有技术的惯性粒子分离器中大尺度颗粒碰撞后进入中心流道的技术问题；实现提高大尺度颗粒分离效率，减小流量损失的技术效果，更进一步地可实现抵御大块异物冲击的技术效果。

附图说明

图1为现有技术中的一种惯性粒子分离器的轴对称截面图；

图2为现有技术中的一种惯性粒子分离器内的大尺度颗粒运动与碰撞示意图；

图3为本发明轴对称截面图；

图4为本发明内的大尺度颗粒运动与碰撞示意图；

图5为本发明带有入口隔栅的惯性粒子分离器的轴对称截面图；

图中，1为外壳体，2为分离舌，3为内壳体，4为喉部，5为清除流道，6为中心流道，7为入口隔栅，11为外壳体的最大径向位置点，31为内壳体的最大径向位置点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1和图3所示，本实施例包括外壳体1、分离舌2和内壳体3，其中，外壳体1与分离舌2包围形成清除流道5，内壳体3与分离舌2包围形成中心流道6，外壳体的最大径向位置点11与内壳体的最大径向位置点31在通流方向上交错分布，外壳体的最大径向位置点11在通流方向上位于内壳体的最大径向位置点31的下游，外壳体的最大径向位置点11与内壳体的最大径向位置点31在通流方向上的距离为L2，本实施例的总长为L1，L2:L1=0.05~0.3，本领域普通技术人员可根据工程需要选择合适的L2/L1的比例，更为优选的是0.1~0.15，具体为0.125。大尺度颗粒在本实施例中的运动与碰撞情况如图4所示，由不同入口位置进入本实施例的P3、P4、P5颗粒经过与外壳体1、分离舌2和内壳体3的碰撞能够大量地进入清除流道。在该实施例中，清除流道5内的流量优选为本实施例总流量的10%，该流量比称为流量损失。本领域普通技术人员可根据可根据工程需要选择合适的流量损失，优选8%~20%。该实施例中，根据数值模拟和实际测量得到大尺度颗粒的分离效率达到90%以上。

实施例2

实施例2为实施例1的变化例。

本实施例在实施例1的基础上，还包括入口隔栅7，该入口隔栅设置在实施例1提供的气流通道入口惯性粒子分离器的气流通道入口处，用于抵御外界大块异物对燃气轮机发动机的破坏。入口隔栅7采用机械连接方式连接在气流通道入口处，所述机械连接方式可包括螺纹连接、焊接、卡接、铆钉连接等。本领域普通技术人员可根据需要选择入口隔栅7的开孔形状，例如长方形、圆形或六边形。为了避免所述入口隔栅7造成过大的流动阻力，所述隔栅7的开孔的水力直径应当选为1mm以上，更优选地是4mm以上。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种气流通道入口惯性粒子分离器，包括外壳体、分离舌和内壳体，其中，所述外壳体与所述分离舌包围形成清除流道，所述内壳体与所述分离舌包围形成中心流道，其特征在于，所述外壳体的最大径向位置点与所述内壳体的最大径向位置点在通流方向上交错分布，所述外壳体的最大径向位置点在通流方向上位于所述内壳体的最大径向位置点的下游，所述气流通道入口惯性粒子分离器总长为L1，所述外壳体的最大径向位置点与所述内壳体的最大径向位置点在通流方向上的距离为L2，其中，L2：L1=0.05~0.3。

2.根据权利要求1所述的气流通道入口惯性粒子分离器，其特征在于，所述L2：L1=0.1~0.15。

3.根据权利要求2所述的气流通道入口惯性粒子分离器，其特征在于，所述L2：L1=0.125。

4.根据权利要求1所述的气流通道入口惯性粒子分离器，其特征在于，所述清除流道内的流量为气流通道入口惯性粒子分离器总流量的8%~20%。

5.根据权利要求4所述的气流通道入口惯性粒子分离器，其特征在于，所述清除流道内的流量为气流通道入口惯性粒子分离器总流量的10%。

6.根据权利要求1~5中任一所述的气流通道入口惯性粒子分离器，其特征在于，还包括入口隔栅，所述入口隔栅设置在气流通道入口处。

7.根据权利要求6所述的气流通道入口惯性粒子分离器，其特征在于，所述入口隔栅通过机械连接方式连接在气流通道入口处，所述机械连接方式包括螺纹连接、焊接、卡接或铆钉连接。

8.根据权利要求6所述的气流通道入口惯性粒子分离器，其特征在于，所述入口隔栅的开孔的形状为长方形、圆形或六边形。

9.根据权利要求8所述的气流通道入口惯性粒子分离器，其特征在于，所述入口隔栅的开孔的水力直径为1mm以上。

10.根据权利要求9所述的气流通道入口惯性粒子分离器，其特征在于，所述入口隔栅的开孔的水力直径为4mm以上。