CN105188948A - 用于从气流中分离杂质的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于从气流中分离杂质的装置和方法。该装置在此包括如下特征：管道(1)，所述管道具有用于将待处理的气流导入的进口(2)；位于所述管道(1)内的文丘里-收缩部(3)；至少一个布置在文丘里-收缩部(3)之前或其内的、用于将液体喷射到所述管道内的喷嘴(4)；布置在所述管道(1)内的排挤体(5)，排挤体与管道(1)的内侧面形成环形间隙，并且沿轴向至少在文丘里-收缩部(3)的出口区域上延伸；设有导流叶片(6)，这些导流叶片布置在排挤体(5)处或在所述排挤体(5)的区域内布置在管道(1)的内表面处；管道(1)在排挤体(5)下游具有用于将杂质从其横截面的周缘区域中排出以及将经净化的气体从其横截面的中央区域中排出的装置。
Description
本发明涉及从待净化的气流中去除粉尘状、气态、雾态或液态的物质的装置以及相应的方法。
从DE2656151A1中已知一种用于从气流分离固体污物的装置。DE10335194A1示出一种在汽车发动机的吸气系统内用于从空气去除污物的预分离器。US4629481A示出一种用于从气体-液体混合物中分离液体的模块化分离单元。EP1458490B1示出一种具有管道、进口和出口的旋风分离器，其中固定的涡流发生器布置在管道内，该涡流发生器使气体/液体流进行螺旋运动，以便包含在气流中的液体在螺旋气流中的离心力的影响下被径向向外甩出并且在那里被分离出来。
在由木材或木颗粒生产板材的时候尤其需要这种类型的设备。在此，它们用于将气动输送系统和干燥系统中的木材粉尘和挥发性的有机化合物分离出来。
已知在所述应用中使用不同型号的气体清洗器或离心分离器来在利用和不利用清洗液的情况下清洁气体。在此，分离器分为顺流分离器(如上所述)和逆流分离器。由于管道系统中所致的压力损失，因此后者是不利的。
在已知的现有技术中筛分精度也还不够充分，尤其在狭小的空间上不能取得令人满意的结果。具有所需筛分精度的昂贵的分离器又需要大的空间，并且在某些情况下从设备技术角度考虑也只能勉强地纳入计划之内或在现有的设备中几乎根本不能进行更新改造。生产能力也不令人满意。
本发明的任务是提出一种用于从气流中分离出杂质的装置，所述装置结构简单并且制造成本低，具有较高的筛分精度和总体上效率得以改善。此外还提供了一种方法。
用于从气流中分离出杂质的装置的任务的解决方案包括下述特征：
-管道，该管道具有用于将待处理的气流导入的进口；
-位于管道内的文丘里-收缩部；
-至少一个布置在文丘里-收缩部之前或其内的、用于将液体喷射到管道内的喷嘴；
-布置在管道内的排挤体，所述排挤体与管道的内侧面形成环形间隙，并且沿轴向至少在文丘里-收缩部的出口区域上延伸；
-设有若干导流叶片，这些导流叶片布置在排挤体处或在排挤体区域内设置在管道的内表面处；
-管道在排挤体的下游具有用于将杂质从其横截面的周缘区域排出以及将已净化的气体从其横截面的中央区域排出的装置。
用于从气流中分离出杂质的方法的解决方案包括下述方法步骤：将加载有杂质的气流引入管道内，该管道具有用于提高气流速度的文丘里-收缩部，在流经文丘里-收缩部之前或者期间借助喷射喷嘴将液体喷入气流中，在管道内借助使横截面减小的同轴排挤体来进一步提高气流的速度，借助导向叶片产生绕管道的轴向延伸方向的气流的旋转流动，以使杂质和液体沉积在管道的内表面附近，并且使作为邻抵于管道的内表面上的部分流的具有杂质的液体与位于横截面的中央区域内的气流分离。
通过组合上述特征能够有利地实现提高效率和较小的结构空间。在此，通过收缩横截面使气流加速，而且在喷射清洗液的情况下同时还可以提高净化效率。气流与液体之间在此出现的高剪切力导致形成特别细的液滴，分散的固体颗粒粘附在所述液滴上或与外来的液滴凝聚。此外，水溶性的气态成分被吸收在液滴的表面上。在此，清洗效率与液滴的比表面积相关，并且与液滴的直径成反比。在清洗之后加载的清洗液的液滴由于其惯性、通过在后续的液滴分离器内集成的轴向顺流-旋风分离器而立刻从气流中分离出来。
基本构思大致上在于，能够在唯一的设备内执行全部必要的功能以高效地将杂质从气流中分离。这种设备的突出之处在于结构耗费低并且可以安装在现有的管道系统内。
按照本发明的装置的优势可总结如下：
在集成在现有的管道内的情况下结构紧凑。
-按照本发明的装置由此可以安装在现有的管道内。
-可以根据场地情况垂直地或水平地或倾斜地布置按照本发明的装置。
通过在环形间隙内同时加速和生成涡流可以改善清洗效率。
喷嘴内可自由调节的流动横截面能在运行过程中进行匹配。
-在装置的旋流部件的顺流原理方面，管道内的压力损失很低。
不需要液滴分离器-旋风分离器作为单独的部件。
所述装置适合于分离：
-有害气体，例如VOC，HCl，SO2，CI2，NH3，HBR。
酸雾，例如HCl，H2SO4，H3PO4或油雾。
微尘，例如金属，金属氧化物，颜料，飞灰、烟灰、木材、盐。
这种装置通过喷射液体、尤其是水及其雾化物以及随后的旋流生成而将洗气功能集中在一起。杂质的分离是按照文丘里-清洗器的组合原理通过顺流旋风分离器进行的。
优选地规定，导流叶片布置在排挤体的流入端与流出端之间。
作为组合或单项特征可以是
-管道壁在排挤体的下游具有一个或多个用于杂质的支路；
-管道在用于杂质的开口处或在其下游具有狭窄部位；
-在狭窄部位的后面连接有排出口，以使得经净化的气体流出；
-在排挤体下游设置有潜管，以将经净化的气流排出，所述潜管的进口被管道同心地包围并吸收气流；
-在潜管的进口的下游设置有一个或多个支路以将杂质排出；
-排挤体可轴向移动；
-排挤体在所设定的轴向位置中是位置固定的；
-排挤体不能转动，但是可轴向移动。
在视安装情况而定的必要的变型中，管道在排挤体区域内可垂直延伸，且在没有机械的保持装置的情况下，排挤体可自由地悬浮在气流内。
较佳地，排挤体的流入端呈锥体形状，其尖部与流动方向相反地指向，和/或排挤体的流出端呈锥体形状，其尖部指向下游。
该装置适于实施该方法，但也可以独立运行。
下面借助附图对本发明进行说明。在此详细地显示的内容如下：
图1示出按照本发明的装置的第一实施方式。
图2示出图1内容的一部分，即文丘里-收缩部以及排挤体。
图3示出图1中示出的端部区域的替选方案的示意图。
在图1中示出的按照本发明的装置包括管道1，所述管道1具有用于导入待处理的气流的进口2。气流的流动方向用11表示。
管道1具有文丘里-收缩部3。沿流动方向11看，喷射装置位于文丘里-收缩部3的前面，所述喷射装置包括多个用于将液体喷入管道1内的喷嘴4。在本示例中液体优选是水。
管道1包围排挤体5。所述排挤体同心地布置在管道1内。排挤体5的流入端12呈锥体形状，其尖部与流动方向相反地指向。排挤体5的流出端13同样呈锥体形状，其尖部指向流出方向。
排挤体5与管道1的侧面形成环形间隙。此外，该排挤体配有导流叶片6。这些导流叶片均匀地分布在排挤体5的整个圆周上。亦见图2。
在轴向段中，狭窄部位7位于排挤体5下游。管道1在此狭窄部位处骤然缩小到较小的直径。然后，管道1以较小的直径继续延伸。在此，直径较小的管道1的入口14可在上游插入管道1的直径较大的之前那段之内一定距离(潜浸原理)。在狭窄部位7分支出部分流15，其中支路8与管道1的直径较大的部段相切地连接，参照附图1的右侧剖视图。
替代在图1中示出的按照本发明的装置的端部段，端部段也可以如附图3所示设计。如所见，管道1呈垂直走向。在此，潜管9伸入管道1内。潜管9的进口10被管道1同心地包围。此外，分出的部分流15优选由被污染的液体组成。
所述装置如下工作：
携带杂质的空气流通过管道1的进口2进入。然后空气流抵达喷嘴4的凸缘。所述喷嘴可位于文丘里-收缩部3之前或其内部。空气与液体之间此时出现的高剪切力导致形成特别细的液滴。杂质积聚在液滴上。通过排挤体5与管道1的内侧表面之间的环形间隙产生强加速。排挤体5与其导流叶片6一起充当涡流发生器，该涡流发生器不仅可以额外地提高流速，而且还可以提高空气与携带有颗粒物的液滴之间的剪切力。液滴在排挤体5与管道1的壁之间的剪切场内被进一步分裂。由此，比表面积放大和吸收力提高。在环形间隙内，液体与分散的或气态的污物之间的自由横截面变小。由此，杂质与待净化的空气之间的接触频度提高。此外，由于分散相的惰性而迫使在排挤体的区域内将气体混合物与杂质或液滴混合。全部所述效果都对清洗效率具有积极的影响。
导流叶片6在所示实施例中布置在排挤体5上。但是也可以替代地固定在管道1的内表面上。
随后进行的将所加载的清洗液液滴从旋转的空气流中分离是按照顺流旋风分离器的原理进行的。在这里，流入和流出都是在没有进行内部方向转换的情况下进行的。参见图3。
排挤体5较佳地可通过调节装置16轴向移动。如果排挤体一次性调节到确定的轴向位置，则其首先是位置固定的。由此可以在水的喷入点处按照运行要求调节流体横截面。
但是下述实施方式也是可以考虑的：管道1在排挤体5的区域内垂直延伸。排挤体不必非得例如通过机械接头固定到固定的环境。确切而言，排挤体可在流中自由运动、优选只在轴向方向上、由此作上下运动。此外，也可以像之前所述的具有导流叶片6的排挤体5一样设计所述排挤体。所述排挤体像位置固定的排挤体一样执行功能：其与管道1的壁部的内表面形成环形间隙；此外，它产生涡流。可以根据实际需求确定所述排挤体的重量。但是在这里可设置导向装置，以使得排挤体虽然在管道1内轴向运动，但是能同时保证气流的旋转运动。这可以通过相应的几何结构(未示出)、例如通过排挤体中的槽来实现，与管道1的内表面相连接的导向板或弹簧配合到所述槽内。在这种结构中，排挤体也可以承担止回阀的功能，或在没有气流的情况下充当管道1的封闭单元。1455
附图标记列表：P1455
1.管道
2.进口
3.文丘里-收缩部
4.喷嘴
5.排挤体
6.导流叶片
7.狭窄部位
8.支路
9.潜管
10.进口
11.流动方向
12.流入端
13.流出端
14.入口
15.支流
16.调节装置
Claims (9)
1.一种用于从气流中分离杂质的装置，所述装置包括如下特征:
-管道(1)，所述管道具有用于将待处理的气流导入的进口(2)；
-位于所述管道(1)内的文丘里-收缩部(3)；
-至少一个布置在所述文丘里-收缩部(3)之前或其内的、用于将液体喷射到所述管道内的喷嘴(4)；
-布置在所述管道(1)内的排挤体(5)，所述排挤体与所述管道(1)的内侧面形成环形间隙，并且沿轴向至少在所述文丘里-收缩部(3)的出口区域上延伸；
-设有导流叶片(6)，所述导流叶片布置在所述排挤体(5)处或在所述排挤体(5)的区域内布置在所述管道(1)的内表面处；
所述管道(1)在所述排挤体(5)下游具有用于将杂质从其横截面的周缘区域中排出以及将经净化的气体从其横截面的中央区域中排出的装置。
2.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述导流叶片(6)位于所述排挤体(5)的流入端(12)与流出端(13)之间。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于如下特征：
-所述管道(1)的壁在所述排挤体下游具有一个或多个用于杂质的出口；
-所述管道在开口处或其下游具有用于杂质的狭窄部位(7)；
-在所述狭窄部位(7)之后连接有排出口，以使经净化的气体流出。
4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于如下特征：
在所述排挤体(5)下游设置有潜管(9)，所述潜管用于将经净化的气流排出，所述潜管的进口(10)被所述管道(1)同心地包围并吸收气流；
-在所述潜管(9)的进口(10)下游设置有一个或多个支路(8)以将杂质排出。
5.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述排挤体(5)能轴向移动和/或位置固定在设定的轴向位置。
6.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述管道(1)在所述排挤体(5)区域内垂直延伸，以及在没有机械保持装置的情况下所述排挤体(5)较佳地通过旋转锁止件而自由地悬浮在气流内。
7.如权利要求1-6中任一项所述的装置，其特征在于，所述排挤体(5)的所述流入端(12)呈锥体形状，其尖部与流动相反地指向。
8.如权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于，所述排挤体(5)的流出端(13)呈锥体形状，其尖部指向下游。
9.一种用于从气流中分离杂质的方法，所述方法包括如下方法步骤:
将加载有杂质的气流引入管道(1)内，所述管道具有用于提高气流速度的文丘里-收缩部(3)，
在流经所述文丘里-收缩部(3)之前或者期间借助喷射喷嘴将液体喷入气流中，
在所述管道(1)内借助使横截面减小的同轴的排挤体(5)来进一步提高气流的速度，
借助导向叶片(6)产生绕管道的轴向延伸方向的气流的旋转流动，以使杂质和液体沉积在所述管道(1)的内表面附近，并且
使作为邻抵于所述管道(1)的内表面上的部分流(15)的具有杂质的液体与位于横截面的中央区域内的气流分离。
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