CN108834405A - 旋风器 - Google Patents

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谢尔盖·亚历山德罗维奇·德米亚努克
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Abstract

本发明涉及航空工程领域，特别是用于保护燃气涡轮发动机免受灰尘和异物的影响。其还可以用于汽车和工业，以清除空气中的灰尘和异物。旋风器包括带有涡流器的涡流管和带有环形件的出口管，其形成一个环形除尘通道。涡流管为沿着整个长度的圆柱形外壳，并且在出口管上装有定心止动件以确保涡流管和出口管的同轴度。在保持液压阻力和清洁度的同时，该结构减小旋风器的尺寸和重量，并且还保障旋风器在操作过程中的安装与改换容易性。

Description

旋风器
本发明涉及航空工程领域，特别是用于保护燃气涡轮发动机免受灰尘和异物的影响。其还可以用于汽车和工业，以清除空气中的灰尘和异物。
根据RU2181439，F02C7/052专利，有已知一种直流式旋风器，其由圆柱形外壳构成，该圆柱形外壳过渡到扩散器并设有叶片涡流装置(涡流器)。在扩散器内，与旋风器外壳共轴，在内管板上装有排出净化空气的气管，其形成用于将分离的灰尘到集尘器中排出的环形通道。该旋风器清洁度在于90...95％的范围内，而液压阻力为100...150毫米水柱高。
这种旋风器的缺点为较低清洁度(90...95％)，确保涡流管和出口管共轴性的对中元件缺乏，从而旋风器有清洁度恶化以及在曲面上安装不可能性。这种结构另一个明显的缺点为旋风器通过热扩展的方法从面板内部的部署。这种部署需要特殊的设备和增加安装复杂性，并且不允许在操作期间容易地更换损坏的旋风器。
就技术本质和所达到的效果而言，与申报的技术方案最相近的机器是根据专利FR2632215，IPC B01D45/12的旋风器。装有涡流器的旋风器外壳有圆柱体形式，随后过渡到圆锥体，其后装有过渡到圆柱形的扩散器。在扩散器的圆柱形部分具有用于移除灰尘浓缩的窗口。
涡流管中具有一个出口管的座位，确保这些元件的共轴性。装配的旋风器被插入到其中一个旋风面板中，并且被热扩展，然后其被另一个面板覆盖并且也被热扩展。
此旋风器的缺点为较大尺寸，因此旋风器的重量增加。这种结构另一个明显的缺点为旋风器通过热扩展的方法从面板内部的部署。这种部署需要特殊的设备和增加安装复杂性，并且不允许在操作期间容易地更换损坏的旋风器。该旋风器的清洁度为97...98％，液压阻力为100毫米水柱高。
所申报的技术方案的任务为在保持液压阻力和清洁度的同时减小旋风器的尺寸和重量，确保旋风器在操作过程中的安装与改换的容易性，并且减小涡流管和出口管固定元件之间的距离，以便减少用于安装旋风器的旋风面板之间距离。
所述技术任务由于以下事实而得以解决，即旋风器包括带有涡流器的涡流管和带有环形件的出口管，其形成环形除尘通道。根据申报的发明，涡流管为沿整个长度有圆柱形的外壳，并且在出口管上设置有定心止动件以确保涡流管和出口管的同轴性，而旋风器的几何参数通过以下关系相互关联：
d入/D入＝0.45…0.65(更可取值为0.52…0.58)
d入/d出＝0.55…0.8(更可取值为0.6…0.7)
●L1/D入＝2…3.2(更可取值为2.2…2.9)
●L2/D入＝0.6…1.4(更可取值为0.7…0.9)
●L3/D入＝0.5…1.8(更可取值为1.1…1.7)
●L4/D入＝2…7(更可取值为2.0…3.5)
●S/D入＝0.03…0.17(更可取值为0.05…1.3)
●α螺杆＝50°…70°(更可取值为60°…66°)
●α涡流管＝0°…2.5°(更可取值为1°…2°)
式中D入为涡流管入口处的内直径
d入为出口管的入口直径
d出为出口管的出口直径
L1为涡流管长度
L2为涡流器长度
L3为从涡流器的端部到出口管的入口直径的距离
L4为出口管长度
S为除尘的环形件间隙大小
α涡流管为涡流管展开内角
α螺杆为涡流器扭转角，
由热塑性材料制成的旋风器和在其上装有的固定元件以及上述尺寸几何比例保障旋风器在操作过程中的安装与改换容易性，同时保持高度的清洁度和低液压阻力。
接下来，具体结构和附图说明该发明：
图1、旋风器结构的等量视图；
图2、具有几何参数的旋风器剖视图。
所提出的旋风器由涡流管(1)和出口管(2)组成。涡流管(1)是具有圆柱形外壳，其入口处装有螺杆形式的涡流器(3)和密封圈(4)。涡流器扭转角为
α螺杆＝50°…70°(更可取值为60°…66°)。并且在外壳外侧上装有搭锁元件(5)和涡流管在旋风面板中固定的止动件(6)。
具有锥形体的出口管(2)，其同轴地位于涡流管(1)的出口处，在出口管外侧上装有环形件(7)与定心止动件(8)，环形件(7)和涡流管(1)出口部分形成环形通道(9)。出口管(2)装备有搭锁元件(10)以及密封圈(11)和在旋风面板中固定出口管的止动件(12)。
管几何参数通过以下关系相互关联：
d入/D入＝0.45…0.65(更可取值为0.52…0.58)
d入/d出＝0.55…0.8(更可取值为0.6…0.7)
●L1/D入＝2…3.2(更可取值为2.2…2.9)
●L2/D入＝0.6…1.4(更可取值为0.7…0.9)
●L3/D入＝0.5…1.8(更可取值为1.1…1.7)
●L4/D入＝2…7(更可取值为2.0…3.5)
●S/D入＝0.03…0.17(更可取值为0.05…1.3)
●α涡流管＝0°…2.5°(更可取值为1°…2°)
式中D入为涡流管入口处的内直径
d入为出口管的入口直径
d出为出口管的出口直径
L1为涡流管长度
L2为涡流器长度
L3为从涡流器的端部到出口管的入口直径的距离
L4为出口管长度
S为除尘的环形件间隙大小
α涡流管为涡流管展开内角
旋风器在面板(13)，(14)的外面安装，并以搭锁元件(5)和(10)以及密封圈(4)和(11)固定在其中。
此安装方法具有几个优点，例如，易于安装：使用搭锁元件将旋风器插入并固定在面板中，而无需使用任何附加设备，可以在任何企业(现场)进行组装。而易于使用：有可能在不拆卸防尘装置的情况下全部更换所有旋风器。
旋风器在面板外面的安装由于旋风器的圆柱形外壳而实现，因此其中涡流管(1)从外部自由地安装在面板(13)上，并且在外部面板一方面以密封圈(4)固定，在另一方面以搭锁元件(5)固定。这些元件以及壳壁的材料和厚度使得在由于弹性变形而插入旋风器时，锁扣元件弯曲到外壳中，然后其恢复并将旋风器涡流管固定在面板中。
为了在操作过程中防止涡流管在面板中旋转，在旋风器外壳上装有特殊的止动件(12)。在旋风器面板中，必须提供为此止动件的相应凹槽。
出口管(2)在面板(14)外面上安装，并且也以搭锁元件(10)和密封圈(11)固定，止动件(12)保护出口管免受转动的影响，嵌入旋风面板的孔部署直径(14)的定心止动件(8)自由地穿过这些孔并确保出口管相对于涡流管的同轴性。
当安装出口管(2)时，搭锁元件(10)发生弹性变形。在越过旋风面板孔(14)之后，搭锁元件(10)恢复并且将出口管(2)固定在旋风面板(14)中。
密封圈(4)和(11)与旋风面板(13)和(14)的表面紧密配合，从而确保旋风器安装的密封性，防止污染的空气绕过旋风器而从抽取灰尘区域流向清洁空气区域或从环境流向抽取灰尘区域(从而降低灰尘移除源的有用性能)。
密封圈(4)和(11)与旋风面板(13)和(14)的表面紧密度，以及搭锁元件起动保障通过具有以下主要特征的热塑性材料利用来实现：
●弹性模量(Е)在1600…5000兆帕范围内(更可取值在1600…1900兆帕范围内)；
●坑拉强度为3…70％(更可取值为40…60％)；
●屈服强度在15…100兆帕范围内(更可取值在15…30兆帕范围内)；
●熔体屈服强度为5…30克/10分(更可取值为11…16克/10分)；
●材料使用温度为-60…+130С°；
作为可使用的材料之一是《Armlen》材料(TU 2243-013-11378612-2010)。
在这种情况下，密封圈(用于在曲面上安装)的厚度应该在0.3...2毫米的范围内(更可取值为0.5...1.5毫米)。在平平整表面上安装时，密封圈的厚度可能是任意的。
发明工作原理如下。
比如，飞行器的燃气涡轮发动机运行时，在压缩机入口处中有产生的真空。进入发动机入口的气流带有灰尘、沙子和其他异物的悬浮物。通过涡流管(1)的涡流器(3)时，悬浮颗粒接受旋转运动，并且在离心力的作用下，沿着旋风器的内壁移动，通过环形通道(9)冲入由旋风面板(13)和(14)形成的抽取灰尘路径。

Claims (1)

1.旋风器包括带有涡流器的涡流管和形成环形除尘通道的带有环形件的出口管，主要特征是涡流管的沿整个长度的圆柱形外壳、在出口管上装有的确保涡流管和出口管同轴性的定心止动件；旋风器的几何参数通过以下关系相互关联：
d入/D入＝0.45…0.65
d入/d出＝0.55…0.8
●L1/D入＝2…3.2
●L2/D入＝0.6…1.4
●L3/D入＝0.5…1.8
●L4/D入＝2…7
●S/D入＝0.03…0.17
●α涡流器＝50°…70°
●α涡流管＝0°…2.5°
式中D入为涡流管入口处的内直径
d入为出口管的入口直径
d出为出口管的出口直径
L1为涡流管长度
L2为涡流器长度
L3为从涡流器的端部到出口管的入口直径的距离
L4为出口管长度
S为除尘的环形件间隙大小
α涡流管为涡流管展开内角
α涡流器为涡流器扭转角。
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