CN1069220C - 湿式分离器 - Google Patents

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Abstract

一种湿式分离器，用于净化来自工作空间的掺有杂质颗粒的废气(9)，特别用于净化喷漆室的含漆颗粒废气，它有一个与工作空间相邻的流道，由两相隔的道壁(1，2)确定其横截面走向，含杂质废气(9)流入上述流道且沿道壁(1，2)将流体(8)导入流道中。流道包括：入口(1a，2a)；随后的扩张部分(1c，2c)；随后的偏转部分(4)，它将废气流偏转成垂直于入口(1a，2a)处的流向；随后的喷嘴(5)；随后的流道出口(6)，此处有流道横截面突然减小装置(7)；和反射器部分(3)，在喷嘴处流动方向的反方向上的与喷嘴(5)相对的道壁上，将在喷嘴(5)区域产生的噪声基本上反射回喷嘴(5)。

Description

湿式分离器
本发明涉及一种湿式分离器，用于净化来自工作空间的掺杂有颗粒的废气，特别是用于净化来自喷漆室的含有漆颗粒的废气。
这种湿式分离器的公开见文献US5 100442。如该文献所示的湿式分离器包括下述掺有杂质的废气按以下名称顺序通过的部分：一个入口；一个扩张部分；一个横向于上述入口延伸的偏转部分；和一个带有一个流道出口的喷嘴。在此所描述的结构中，与喷嘴相对的扩张部分的壁为直线形状，而且由此文献不能推断出总的噪声级在该结构中是如何控制在许可范围内的。
在设计湿式分离器时，一主要问题在于：将工作空间的噪声级尽可能保持在较低水平，以便为工作在那里的工作人员创造一可以忍受的工作条件。由下面的描述可见，在通常的湿式分离器中已采取各种措施来降低在工作空间中由湿式分离器所产生的噪声级。
由文献DE-PS 2814276已知一种用于净化喷漆室废气的装置。在此置于喷漆室的底部格网之下的传统的装置中，废气通过漏斗状的入口首先通向一有尖棱的缩颈，然后使其方向有很大的改变，进而通向第二个有尖棱的缩颈，此第二缩颈与第一缩颈相比，其穿流横截面更小。从而使废气随后流入具有一流体池的腔中。沿漏斗状入口的导流壁将一种洗涤液导入该装置。结果在流道的第一缩颈棱处产生流体幕。在废气流方向改变后，流体在第二缩颈棱处在涡流状态下雾化并与废气均匀混合。通过在第一缩颈位置处生成的流体幕，将存在于废气中的漆颗粒的表面用洗涤液湿润。通过在第二缩颈处的强烈的雾化产生均匀的空气一流体混合物，此混合物有助于存在于废气中的漆颗粒相互沉积并导致改善了从废气中分离出漆颗粒情况。随后，聚结在一起的漆颗粒或是沿位于第二缩颈之后的导流面向下导入一流体池，或是被抛向与第二缩颈位置相对的壁上，在此壁上漆颗粒随后同样亦流进流体池。
在上述已公开的装置中，在第一缩颈棱处的流体幕对流道中向上朝喷漆室传播的声波有阻尼作用，声波最初是在第二尖棱的流动缩颈处产生的。通过使废气流弯曲可获得另外的声阻，这是因为，声波在废气流中由于其弯曲而不能直线向上朝喷漆室传播。
另一种传统的湿式分离器的公开见文献DE-OS 3317230。在此公开的湿式分离器中，废气通过第一文氏管(Venturi)传导，膨胀进入一弥散室，然后用具有一尖棱的扼流连接器的第二文氏管将废气导入具有一集流区的第二室。洗涤液从水槽被导入第一文氏管的漏斗状的入口区域。在第一文氏管中，废气流的方向改变，通过一相对宽的管颈流入弥散室。通过在第一文氏管中不设有任何尖棱凸起及管颈具有相对较宽的通流横截面，在这一区域所产生的噪声会保持在相对较低的水平。由于沿上道壁流动的水膜在通过管颈后呈颗粒形式与废气流混合。这样产生一弥散流，此弥散流呈微弧状延伸跨过导流面流向第二文氏管。在第二文氏管中，掺有杂质的废气和水颗粒充分混合形成雾状稠度。这一过程伴随产生相对较大的噪声。这里所产生的声音在其向喷漆室的传播路径上通过第一文氏管后的弥散流得以减弱。
然而，相对用传统湿式分离器在工作空间所能获得的噪声级而言，还是希望进一步降低声级。
因此，本发明的目的是，提供一种湿式分离器，它在朝工作空间方向上具有进一步改善的声衰减效果。
按本发明这一目的是通过具有权利要求1所述特征的一种湿式分离器得以实现的。
在本发明的湿式分离器中，掺有杂质的废气从工作空间出来后通过一入口导入流道，然后其方向有很大的改变并通过一喷嘴输送到流道出口。在入口的道壁上被导入的流体，通过出流道出口处的突变的横截面减小，在涡流状态下雾化，从而实现掺有杂质的废气与流体的均匀混合。这样就使得杂质颗粒，如漆颗粒，与流体颗粒一起相互沿积并聚积在一起，在从流道中出来后，杂质颗粒被有效地分离。
此时，由于涡流状况，在喷嘴和流道出口区域产生很大的声音。业已发现，如果在喷嘴和流道出口区域产生的声音绝大部分又被反射回喷嘴和流道出口，则在朝向工作空间，如喷漆室方向可实现特别有效的声音衰减效果。因此，在本发明湿式分离器中，在流道与喷嘴区域相对的位置设有一反射器部分，由此可实现，在喷嘴区域产生的绝大部分声音又反射回喷嘴并通过喷嘴排出，而不是使声音通过流道入口向工作空间方向传播。反射器部分的壁从其纵断面来看亦至少部分地偏离将入口和扩张部分间的最窄位置与扩张部分和偏转部分间的连接点相互连接起来的直线形状。除了将声音朝喷嘴方向反射外，反射器部分的这种实施例在喷嘴区域具有一定的聚焦作用。因此，按本发明，由湿式分离器到达工作空间的声级有极其有效的减小。
在本发明优选的进一步方案中，反射器部分另外还设计成一聚焦器。结果，不是仅仅只将声音反射回喷嘴区域，而且还反射的声音聚焦。由此可进一步改善朝工作空间方向的声衰减功效。通过将声音在反射器/聚焦器部分聚焦，可将声音更准确地定向于流道出口，从而可使声音直接通过流道出口出去，而不会在喷嘴区域产生进一步的反射，利用上述反射可将部分声音向出口方向偏转。
在一有益的实施例中，反射器部分的纵断面呈碗形，且其凹侧朝向喷嘴。相对喷嘴一侧的流道壁中的碗形凸起的具体几何尺寸设计与湿式分离器的几何比例有关，并且对特定的湿式分离器结构，可通过实验进行优化。对此，平滑的表面形状或多角形表面的碗形反射器均是适用的。
在优选实施例中，反射器部分的纵断面具有圆弧形、抛物线形或双曲线形表面，但是其它类似的凹形的轮廓也可选择为反射器部分。
其它有益的实施例在于：将反射器部分的纵断面设计成多个分段形式。各个分段可为直线段，也可设有具有不同曲率半径的分段。
在一优选实施例中，含有反射器部分的道壁具有基本上为S形的纵断面曲线。其中，S形曲线的上半部分构成入口的一侧和流道的扩张部分，而S形曲线的下半部分构成反射器部分及直至流道出口的其它部分。这样，反射器部分非常有利地包括在流道壁的表面曲线中。这种反射器部分的一体化对制造很有利，因为很大一部分道壁可制成一体。
当道壁的所有表面均弯曲时，获得本发明湿式分离器的另一有利的实施例。在选择足够大的曲率半径情况下(必要时此曲率半径可通过实验决定)，可获得导入流体的稳定的层流，这特别是因为同样避免有尖棱。此外，通过避免有尖棱存在也保证了将在横截面突然缩小之前的流道区域的固有噪声保持为很小。
将入口设计成轴对称的是有益的。由此产生在湿式分离器上方的工作空间中，例如一喷漆室中的废气的均匀且对称的流动。
在设计湿式分离器文氏管时，沿流动走向将流道横截面在入口设计成连续减小的，而在扩张部分设计成连续增大的，这样亦是有益的。由此产生湿式分离器中的低压力损失这一结果。
在本发明之一有利的实施例中，将流道在入口区域和扩张部分区域的过渡部分设计成平滑圆角过渡的。对在流道的上述这些区域产生稳定的流体流，这样做是必须的。然而，例如在用平表面作反射器部分的实施例中，从反射器部分至下游紧随其后的有关道壁的部分的过渡部分却可通过一棱来完成。另外一个优选的实施例将流道壁的所有过渡部分均设计成平滑圆角过渡的，由此有助于在流道走向中的流体层流尽可能长时间保持稳定。此外，平滑成型的过渡部分有助于避免弄脏流道，从而可使清洁和维护湿式分离器更容易。
入口区域、扩张区域和必要时流道偏转区域的曲率半径不应选得太小，以保证沿流道壁流动的流体的稳定层流。碗形反射器部分的曲率半径亦不应选得太小，从而使得在流道足够大的部分可将声音聚焦并反射。
将流道出口与反射器部分连接起来的流道壁部分最好设计成平表面。在将湿式分离器设置在工作空间之下时，此平表面构成湿式分离器的底。由于此构件的简单几何形状，将底设计成平表面降低了制造成本，特别是在平底壁水平设置时，湿式分离器的结构高度保持为很低。在湿式分离器的一实施例中，道壁的所有表面，必要时除入口入流表面以外，设计成弯曲的，考虑到湿式分离器有低的结构高度，将底壁设计成平的并尽可能水平设置亦是有利的。
流道出口的横截面的突变缩小最好以挡板形式来形成，此挡板设在含有反射器部分的道壁处。将挡板可拆卸式固定是特别有利的，因为这样易于通过流道出口从外部维护和清洁湿式分离器。
另一合乎目的的湿式分离器的实施例在于：在入口和扩张部分之间设一流道部分，在此流道部分走向上其横截面保持为常数。
按本发明的湿式分离器除了有工作空间的低声强的优点外，它还具有以下优点：不易弄脏，维护简单，占用空间小，特别是结构高度低，材料消耗少和制造成本低。同时，对颗粒分离实现高效率，沿道壁流动的流体实现了非常稳定的层流。
下面借助附图对本发明的湿式分离器的实施例加以详叙。图中：
图1为本发明湿式分离器的第一个实施例的纵剖面图；
图2为本发明湿式分离器的第二个实施例的纵剖面图；
图3为本发明湿式分离器的第三个实施例的纵剖面图；
图4为本发明湿式分离器的第四个实施例的纵剖面图；
图1所示为本发明湿式分离器的第一个实施例。湿式分离器设在一图中未示出的工作空间、例如一喷漆室的下部，其中，工作空间的底设计成流体可渗透的，例如设计成格网底10的形式。经由工作空间的流体可渗透的底10，例如掺杂有漆颗粒的废气9进入湿式分离器的入口1a、2a。
在该湿式分离器中，流道由两个相距一定间距的道壁1、2构成。在图1所示的第一个实施例中，入口1a、2a对称设置，这时，弯曲的入口区域紧接在平坦的入流表面后面，而入流表面则呈漏斗状相互稍稍有些倾斜，在上述入口区域，流道横断面沿流动方向，亦即沿由上至下方向，逐渐变小，直至在位置1b、2b处达到最小。扩张区域1c、2c紧接着漏斗形的入口1a、2a设在下游，在扩张区域1c、2c，流道横断面不断变大。之后，在道壁2之下部有一反射器/聚焦器部分3，一偏转部分4紧随其后。沿流动方向在流道出口6之前由两道壁1、2构成一喷嘴5。在喷嘴5区域，流道横截面一直到流道出口6逐渐变小。在流道出口6处在道壁2上装一可拆卸的挡板7，此挡板7突然减小了流道出口6处的流道横截面。
如图1所示，在平坦的入流表面和道壁1的出口侧端部或反射器/聚焦器部分3的起始端之间的区域，两道壁1、2均已相同的半径R1成型。反射器/聚焦器部分3同样有圆弧形纵断面。道壁2的偏转部分4制成基本上与工作空间的底平面10平行的平底板。各个流道部分的所有过渡部分均有平滑过渡圆角且没有尖棱。只有利用挡板7的突变横截面减小部分设计成尖棱式收缩。
沿着入口1a、2a的入流表面流动的流体被导入湿式分离器的流道中。流体膜的导入以一种已知的方式来进行，例如通过流体从安置在入口两侧的流体槽11中的溢流来进行，如图2所示。设在入口入流表面1a、2a两侧的流体槽11通过输入管12不断地补给流体(见箭头所示)。在流道入口区域及扩张区域的半径R1的大小选取为，使沿道壁1、2的流体层流尽可能长时间保持稳定。如由图1可见，由于半径R1的尺寸足够大，并由于道壁1一直到喷嘴5且道壁2一直到反射器/聚焦器部分3的平滑过渡，流体的层流保持稳定，只是在道壁之后才分离。通过稳定的流体层流可避免弄脏道壁，并且在这些区域由流体所产生的固有噪声保持很小。
反射器/聚焦器部分3在道壁2上与相邻的流道部分平滑过渡。它在出口流动方向的反方向上与流道出口6和喷嘴5相对而置，其中，附图中出口流动方向为自右至左的基本水平方向。
下面详细说明湿式分离器的工作原理。含杂质的废气9流动通过工作空间的格网底10，借助于入口1a、2a的平坦的入流表面导入湿式分离器，废气在附图中由上至下流动通过漏斗状的入口1a、2a，穿过具有最小流道横截面的位置并进一步流动通过扩张部分1c、2c。此后，废气流动方向发生偏转垂直于入口处的最初的流动方向，亦即，如附图所示，由上至下的流动方向偏转约90°变成由右至左的流动方向。在喷嘴5区域，由于利用挡板7实现了横截面的突然变小，废气流9与通过道壁1、2导入的流体8在涡流状态下实现均匀混合。此均匀混合使杂质部分，例如漆颗粒，相互沉积并聚积在一起，这些杂质部分在混合物通过流道出口6出来后有效地得到分离。此时，在喷嘴5和流道出口6区域出现很大的声音。在道壁2的碗形凸起部分3上，在喷嘴区域产生的声音聚焦并向喷嘴5反射回去。有鉴于此，反射器/聚焦器部分3的半径应选得足够大，以便获得朝向工作空间的有效的声衰减。因此，反射器/聚焦器部分3将来自喷嘴区域的声音以聚焦的形式反射回喷嘴5和流道出口6，结果，绝大部分声音通过流道出口6无害地出去而不会进入工作空间。
图2所示的本发明湿式分离器的第二个实施例涉及第一个实施例的一种改型，与图1所示的第一个实施例相比，其反射器/聚焦器部分3的半径更大，从而使该部分3有较高的高度。此外，在此改型中，该部分3的凸起在水平方向没有很靠后。
与第一个实施例一样，本发明的第二个实施例亦具有对称于点划线轴线的入口1a、2a。在入口入流表面1a、2a两侧设有水槽11，水槽11通过输入管12不断地被供给流体。如图1所示，通过水槽11的连续的溢流，流体沿道壁1、2流动导入湿式分离器。
图3所示本发明的湿式分离器的第3个实施例为图1和图2所示的第一和第二实施例的进一步改型。在此实施例中，反射器/聚焦器部分3由多个直线分段13构成，这些分段13同样亦使反射器/聚焦器部分呈凸起形状，此凸起形状将声音以聚焦形式反射回喷嘴5和流道出口6。
在以下有关图4的实施例中，与图1、2和3相应的部件采用相同的附图标记。由于另外一个实施例的基本构造和工作原理与前三个实施例一致，所以，对图4所示的另外一个实施例，只描述与前三个实施例相比有关流道几何形状设计方面的不同之处。
图4表示本发明湿式分离器的第四个实施例。流道的整个入口和扩张区域均设计成相对于点划线所示轴线对称方式，其中，处于对称区域的道壁1、2在平坦的入口入流表面之后设计成半径为R4的圆弧形。反射器部分33平行于点划线所示对称轴线从而与入口流动方向平行设置。若将挡板7取下，反射器部分33的高度与流道出口6的高度一致。平的反射器部分33不聚焦将喷嘴区域所产生的声音反射回喷嘴5。
所有前面所述的实施例在保证只有很低的声能由湿式分离器进入工作空间的同时，在从废气中分离出杂质颗粒过程中均有高效率。此外，在全部实施例中，均实现了较低的结构高度，将偏转部分4设计成平底板亦有助于此。但是，必要时也可将偏转部分4设计成弯曲的流道壁。另外，流道的入口和扩张区域的平滑过渡亦是本发明湿式分离器的图示实施例的特征。由此在湿式分离器的上述区域可实现流体8的稳定的层流。此稳定的层流避免了将道壁1、2弄脏，从而降低了清洁开支。由于各个流道部分的平滑过渡及良好的可接近性，使得易于对湿式分离器进行清洁和维护，可拆的挡板7亦有助于此。在图1和图2所示实施例中，流道的所有过渡部分均设计成圆角平滑过渡，从而特别不易将其弄脏。除了需要不大的空间外，低材料消耗和低制造成本亦是上述实施例的特点，其原因就在于，一方面利用了易于制造的平坦流道壁部分，另一方面利用了具有圆弧形纵断面的流道部分，而此流道部分对两道壁1、2基本相同。最后，对图1至图3所示的实施例，还应该指出，连于其中的反射器/聚焦器部分3所引起的在喷嘴5中的压力损失特别低，这在从废气中分离杂时提高了湿式分离器的效率。
当然，前面作为示范描述的本发明湿式分离器的实施例在本发明权利要求范围可另外作些修改。

Claims (12)

1．一种湿式分离器，用于净化来自工作空间的掺杂有颗粒的废气(9)，特别是用于净化来自喷漆室的含有漆颗粒的废气(9)，它有一个流道，此流道与工作空间相邻且其横截面走向由两个相隔一定距离伸展的道壁(1,2)确定，掺有杂质的废气(9)流入上述流道并且沿道壁(1,2)将流体(9)导入上述流道，其中，所说流道包括：
-一个入口(1a,1b,2a,2b)；
-一个紧接着的扩张部分(1c,2c)；
-一个紧接着的偏转部分(4)，它将废气流偏转成与入口(1a,1b,2a,2b)流向垂直的方向；
-一个紧接着的喷嘴(5)；
-一个紧接着的流道出口(6)，在该流道出口(6)处设有一个流道横截面突然减小装置(7)；
其特征在于：
-设有一个反射器部分(3；33)，此反射器部分亦制成聚焦器(3)；
-此反射器部分(3；33)在喷嘴处流动方向的反方向上与喷嘴(5)相对的道壁(2)上制成；
-此反射器部分(3；33)将在喷嘴(5)区域产生的声音基本上反射回喷嘴(5)；
-此反射器部分(3；33)的壁从其纵断面来看至少部分地偏离将入口(1a,1b,2a,2b)和扩张部分(1c,2c)间的最窄位置与扩张部分(1c,2c)的偏转部分(4)间的连接点相互连接起来的直线形状。
2．如权利要求1所述的湿式分离器，其特征在于：将反射器部分(3)的纵断面设计成碗形的，且其凹侧面向喷嘴(5)。
3．如权利要求1所述的湿式分离器，其特征在于：反射器部分(3)表面的纵断面为圆弧形、抛物线形或双曲线形。
4．如权利要求1所述的湿式分离器，其特征在于：反射器部分(3)的纵断面为两个或两个以上直线分段(13)。
5．如权利要求1所述的湿式分离器，其特征在于：反射器(3)的纵断面为两个或两个以上具有不同曲率半径的分段。
6．如权利要求1至4之一所述的湿式分离器，其特征在于：含有反射器部分(3)的道壁(2)的纵断面基本上呈S形。
7．如权利要求1至5之一所述的湿式分离器，其特征在于：道壁(1,2)的所有表面都是弯曲的。
8．如权利要求1至7之一所述的湿式分离器，其特征在于：入口(1a,1b,2a,2b)是轴对称的。
9．如权利要求1至8之一所述的湿式分离器，其特征在于：沿流动走向在入口(1a,1b,2a,2b)处横截面逐渐变小，在扩张部分(1c,2c)处横截面逐渐增大。
10．如权利要求1至9之一所述的湿式分离器，其特征在于：至少在入口(1a,1b,2a,2b)和扩张部分(1c,2c)所在区域的道壁(1,2)的过渡部分制成圆角平滑过渡的。
11．如权利要求1至10之一所述的湿式分离器，其特征在于：将流道出口(6)与反射器部分(3；33)相连的道壁部分(4)设计成平表面。
12．如权利要求1至11之一所述的湿式分离器，其特征在于：在入口(1a,1b,2a,2b)与扩张部分(1c,2c)之间设有一个具有等横截面的流道部分(1d,2d)。
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