CN102935311A

CN102935311A - 一种惯性粒子分离器

Info

Publication number: CN102935311A
Application number: CN2012104023126A
Authority: CN
Inventors: 王彤; 谷传纲; 傅耀
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2013-02-20

Abstract

本发明公开了动力机械辅助设备技术领域的一种惯性粒子分离器，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，所述内壳体上沿周向设置若干个射流孔，还可以包括射流管和/或入口隔栅。本发明内壳体设置有射流孔，解决了现有技术中惯性粒子分离器中小尺度颗粒分离效率较低的技术问题；实现提高小尺度颗粒分离效率、减小流量损失的技术效果，更进一步地实现了抵御大块异物冲击的技术效果。

Description

一种惯性粒子分离器

技术领域

本发明涉及动力机械辅助设备技术领域的粒子分离器，具体是一种惯性粒子分离器。

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。

中国发明专利申请，申请号201210147911.8，专利申请名称“气流通道入口惯性粒子分离器”的技术方案中，如图1所示，包括外壳体101、分离舌102和内壳体103，所述外壳体101与所述分离舌102包围形成清除流道104，所述内壳体103与所述分离舌102包围形成中心流道105，所述外壳体的最大径向位置点111与所述内壳体的最大径向位置点131在通流方向上交错分布，所述外壳体的最大径向位置点111在通流方向上位于所述内壳体的最大径向位置点131的下游，所述外壳体的最大径向位置点111与所述内壳体的最大径向位置点131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。

该发明的技术特点是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位于所述内壳体的最大径向位置点下游；实施该发明的技术方案可解决现有技术的惯性粒子分离器中大尺度颗粒，指颗粒粒径在百微米以上量级的颗粒，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。

在实际工作中可以发现，实施该发明申请的技术方案可强化大尺度颗粒的分离效率，然而对于小尺度颗粒，指颗粒粒径在十微米及以下量级的颗粒，该技术方案的分离优化效果并不明显。在该发明申请的一种具体实施方式中，颗粒粒径为20μm的球形颗粒的分离效率不足70%，颗粒粒径为5μm的球形颗粒的分离效率不足40%。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种惯性粒子分离器。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种惯性粒子分离器，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，所述内壳体上沿周向设置若干个射流孔。

更进一步地，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。

更进一步地，所述射流孔在通流方向的同一位置上沿周向均匀布置为一排，所述射流孔数量为6～12个。

更进一步地，所述射流孔的中心点在通流方向上的位置位于所述内壳体的最大径向位置点前后10cm范围内。

更进一步地，所述射流孔在通流方向的两个位置上沿周向均匀布置为2排，所述射流孔数量为8～20个。

更进一步地，所述射流孔的中心点在通流方向上的位置位于所述内壳体的最大径向位置点前后25cm范围内。

更进一步地，所述惯性粒子分离器还包括射流管，所述射流管的一端连接所述射流孔，所述射流管的另一端连接高压气源，和/或

更进一步地，所述惯性粒子分离器还包括入口隔栅，所述入口隔栅设置在远离清除流道和中心流道一端的气流通道入口处。

更进一步地，所述入口隔栅的开孔的水力直径是1mm以上。

所述清除流道内的流量为所述惯性粒子分离器总流量的8～20%。

本发明提供的一种惯性粒子分离器，内壳体设置有射流孔，解决了现有技术中惯性粒子分离器中小尺度颗粒分离效率较低的技术问题；实现提高小尺度颗粒分离效率，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为现有技术中气流通道入口惯性粒子分离器的轴对称截面图；

图2为本发明实施例1的轴对称截面图；

图3为本发明实施例2的轴对称截面图；

图4为本发明实施例3的轴对称截面图；

图2至图4中，1为外壳体，2为内壳体，3为分离舌，4为清除流道，5为中心流道，6为射流孔，7为射流管，8为入口隔栅。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图2所示，本实施例包括外壳体1、内壳体2和分离舌3。所述外壳体1与所述分离舌3包围形成清除流道4，所述内壳体2与所述分离舌3包围形成中心流道5，所述内壳体上沿周向设置若干个射流孔6。由于中心流道5的出口连接低压气源，指压力低于一个大气压的气源，外部气体沿图2中的箭头方向通过射流孔进入惯性粒子分离器中，与惯性粒子分离器中的主流发生掺混，进而影响惯性粒子分离器内的颗粒分布，强化小尺度颗粒的分离。在该具体实施方式中，所述射流孔6在通流方向的同一位置上沿周向均匀布置为一排，所述射流孔数量为6～12个。所述射流孔的中心点在通流方向上的位置位于所述内壳体的最大径向位置点31前后10cm范围内。本领域普通技术人员可选择其他的射流孔设置方式、数量和位置，例如可在通流方向的两个位置上沿周向均匀布置为2排，所述射流孔数量为8～20个，所述射流孔的中心点在通流方向上的位置位于所述内壳体的最大径向位置点前后25cm范围内。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。实施该具体实施方式，根据数值模拟和实际测量结果发现，颗粒粒径为20μm的球形颗粒的分离效率可达90%以上，颗粒粒径为5μm的球形颗粒的分离效率可达50%以上。由于该具体实施方式中的颗粒分离效率高，可适度减小流量损失比。所述流量损失比指所述清除流道内的流量与所述惯性粒子分离器总流量之比。在该具体实施方式中，所述流量损失比的12%，本领域普通技术人员有能力根据实际工程需求选择合适的流量损失比范围，例如8～20%。

实施例2

实施例2为实施例1的变化例。

如图3所示，本实施例在实施例1的基础上，还包括射流管7，从而稳定射流气流，提高射流可控性。所述射流管7的一端连接所述射流孔6，所述射流管7的另一端连接高压气源。此处的高压气源泛指所有能够通过压力形成由射流孔流入惯性粒子分离器的气流的气源，更优选压力大于一个大气压的气源。

实施例3

实施例3实施例1或实施例2的变化例。

如图4所示，本实施例在实施例1或实施例2的基础上，还包括入口隔栅8，所述入口隔栅8设置在远离清除流道4和中心流道5一端的气流通道入口处。所述入口隔栅8可强化所述惯性粒子分离器抵御大块异物冲击的能力。为避免所述入口隔栅8造成过大的流动损失，所述入口隔栅8的开孔的水力直径优选1mm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，其特征在于，所述内壳体上沿周向设置若干个射流孔。

2.根据权利要求1所述的一种惯性粒子分离器，其特征在于，还包括：

-射流管，所述射流管的一端连接所述射流孔，所述射流管的另一端连接高压气源；和/或

-入口隔栅，所述入口隔栅设置在远离清除流道和中心流道一端的气流通道入口处。

3.根据权利要求2所述的一种惯性粒子分离器，其特征在于，所述入口隔栅的开孔的水力直径是1mm以上。

4.根据权利要求1或2所述的一种惯性粒子分离器，其特征在于，所述射流孔在通流方向的同一位置上沿周向均匀布置为一排，所述射流孔数量为6～12个。

5.根据权利要求4所述的一种惯性粒子分离器，其特征在于，所述射流孔的中心点在通流方向上的位置位于所述内壳体的最大径向位置点前后10cm范围内。

6.根据权利要求1或2所述的一种惯性粒子分离器，其特征在于，所述射流孔在通流方向的两个位置上沿周向均匀布置为2排，所述射流孔数量为8～20个。

7.根据权利要求6所述的一种惯性粒子分离器，其特征在于，所述射流孔的中心点在通流方向上的位置位于所述内壳体的最大径向位置点前后25cm范围内。

8.根据权利要求1或2所述的一种惯性粒子分离器，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。

9.根据权利要求1或2所述的惯性粒子分离器，其特征在于，所述清除流道内的流量为所述惯性粒子分离器总流量的8～20%。