CN114192501B - 一种气力输送管道观察窗气动除防尘装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气力输送管道观察窗气动除防尘装置，包括喉片和环形盖板，所述喉片固定在所述底座上，所述环形盖板固定在所述喉片上，所述环形盖板与所述喉片之间设有观察窗玻璃，所述底座和所述喉片之间构成环形气腔和吹气缝，所述喉片和所述环形盖板上均设有进气孔，所述进气孔与所述环形气腔连通，所述吹气缝可引导所述环形气腔内的气体喷出高速冲击所述观察窗玻璃表面。本发明可以实现气力输送管道观察窗的气动除防尘功能，可以解决传统除防尘方法结构复杂、无法长期稳定运行的问题，具有效率高、非接触等特点。

Description

一种气力输送管道观察窗气动除防尘装置

技术领域

本发明涉及管道观察窗除防尘技术领域，尤其是涉及一种气力输送管道观察窗气动除防尘装置。

背景技术

气力输送技术是通过气流将散装物料运往指定目的地的重要手段，输送管道是该技术实施过程中的重要组成部分。在实际操作中，出于观察、浓度测量等目的，需要在气力输送管道上安装透明观察窗(通常材料为玻璃等)。如火力发电厂的煤粉输送管道需要将特定浓度的煤粉使用气力输送的方式从磨煤机输运到锅炉中进行燃烧，仪器设备需要通过观察窗对管道内煤粉的质量浓度进行定量测量，而管道观察窗的内表面在充满粉尘颗粒的管道中容易蒙尘脏污，影响观察效果，进而对测量精度产生影响。为了满足观察需要和保证测量精度，需要对观察窗内表面进行除尘维护或防尘处理。现有的机械式观察窗除防尘方法驱动装置和传动部件等结构较为复杂，容易发生故障，维护成本较高，且除尘擦除部件长时间接触粉尘后容易脏污，长时间连续运行时会对观察窗玻璃内表面形成二次污染，需要定期更换，无法满足定量测量、长时间监测等观察需求。此领域对一种非接触、可长期稳定运行和高效的除防尘方法有较强需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气力输送管道观察窗气动除防尘装置，解决了传统除防尘方法结构复杂、无法长期稳定运行的问题，具有效率高、非接触等特点。

根据本发明的一个目的，本发明提供一种气力输送管道观察窗气动除防尘装置，包括喉片和环形盖板，所述喉片固定在所述底座上，所述环形盖板固定在所述喉片上，所述环形盖板与所述喉片之间设有观察窗玻璃，所述底座和所述喉片之间构成环形气腔和吹气缝，所述喉片和所述环形盖板上均设有进气孔，所述进气孔与所述环形气腔连通，所述吹气缝可引导所述环形气腔内的气体喷出高速冲击所述观察窗玻璃表面。

进一步地，所述底座设有向上卷起的流道结构，所述喉片设有向下延伸的喉片结构，所述流道结构和所述喉片结构围合形成所述环形气腔，所述流道结构和所述喉片的接口缝隙处形成所述吹气缝。

进一步地，所述吹气缝至所述观察窗玻璃的垂向距离h，所述吹气缝出口气流方向与所述观察窗玻璃的平面夹角α，所述观察窗玻璃内侧圆形半径r满足如下公式：arctan(h/r)-10°≤α≤arctan(h/r)+10°。

进一步地，所述吹气缝的内腔呈流线型，所述吹气缝的入口宽度大于出口宽度。

进一步地，位于所述喉片上的所述进气孔和位于所述环形盖板上的所述进气孔对应设置且相互连通。

进一步地，所述进气孔位于所述环形气腔的内侧。

进一步地，所述喉片的内圈设有一圈凸台，所述观察窗玻璃位于所述凸台与所述环形盖板之间。

进一步地，所述底座外廓一周设有用于与管道连接的法兰盘。

进一步地，所述喉片和所述底座之间通过法兰盘连接，所述喉片与所述观察窗玻璃之间、所述观察窗玻璃与所述环形盖板之间、所述喉片和所述底座之间均设有密封垫。

进一步地，所述进气孔内加工有内螺纹，用于与气源间通过高密封性快速气动接头连接。

本发明的技术方案可以实现气力输送管道观察窗的气动除防尘功能，可以解决传统除防尘方法结构复杂、无法长期稳定运行的问题，具有效率高、非接触等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例1的俯视图；

图3为本发明实施例1的A-A的剖视图；

图4为本发明实施例1喉片和观察窗玻璃的剖视图；

图5为本发明实施例1底座剖视图；

图6为本发明实施例1管道上安装的示意图；

图7为本发明实施例2的结构示意图；

图中，1、喉片；2、底座；3、环形盖板；4、观察窗玻璃；5、环形气腔；6、吹气缝；7、管道；8、进气孔；9、凸台；10、喉片结构；11、上通气片；12、吹气孔片；13、进气口；14、吹气孔。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1-图6所示，

一种气力输送管道观察窗气动除防尘装置，包括喉片1、底座2、环形盖板3和观察窗玻璃4，喉片1和环形盖板3通过法兰盘相连，在喉片1和环形盖板3开有进气孔8，进气孔8的数量最少为一个，视观察窗直径大小可沿轴向均匀布置，本实施方式中布置五个进气孔8，位于喉片1和环形盖板3上的进气孔上下位置对应，直连后可通过气流。

喉片1中部内圈有一圈凸台9，凸台9和环形盖板3之间的空间安装观察窗玻璃4作为观察窗。安装好观察窗并留好法兰盘孔、进气孔位后，喉片1和环形盖板3、观察窗玻璃4和凸台9之间分别加装密封垫密封。

如图1和图5所示，

底座2外廓一周留有法兰盘，方便与管道7连接。留有相应孔位后，应在法兰盘和管道中间加装密封垫密封。

如图1和图3所示，

喉片1和底座2通过法兰盘连接，留好法兰盘螺钉孔位后在中间加装密封垫密封。喉片1和底座2连接后形成气动除防尘的主要结构，即一圈环形气腔5和吹气缝6。在气动除防尘装置工作时，压缩空气依次通过环形盖板3进气孔和喉片1上的进气孔向环形气腔5注入，并通过吹气缝6吹出，斜吹向观察窗玻璃4，达到观察窗内表面除防尘目的。本实施方式中，观察窗玻璃4的直径为d＝100mm(d＝2r)，吹气缝6出口到观察窗玻璃4的距离为h＝16mm，吹气缝6的斜吹角度为25°。

为保证连接安全，本实施方式中所有法兰盘的螺钉孔数量为十个，螺纹大径为M6-M10。

如图3、图4和图5所示，

本实施例中环形气腔5和吹气缝6的结构设计应满足以下要求：环形气腔入口的进气孔在气腔偏内圈的位置，有利于环形气腔内部形成驻室环境，形成驻涡，便于吹气缝6加速气流；环形气腔5上部外圈有大圆角设计，保证驻涡顺利形成，且不产生额外耗散。

吹气缝6的入口处较宽，出口处较窄，设计形状呈流线型，保证环形气腔5中的气体顺畅吹出。进宽出窄的设计能够有效加速气流，对除防尘效率的提升起到有益效果。

如图4所示，喉片1的结构设计如下。除了前述结构设计外，需要优化设计向下延伸出“π”形的喉片结构10，其结构形状上细下粗，内壁面外形类似于涡轮机叶片形状，这种外形能够有效减小气体的流动分离，迅速提高气流沿程的流动速度，有利于提高除防尘效率。

如图5所示，底座2的结构设计如下。除了前述结构设计外，需要优化设计向上卷起的流道结构，其结构形状类似于“J”形，内壁面曲率先增大后减小，这种设计有利于增大气流的局部动压，迅速提高气流沿程的流动速度，有利于提高除防尘效率。

如图6所示，整个观察窗工装安装在管道7上，管道侧壁需焊接一块转接法兰。底座2的法兰盘与管道的转接法兰相连。观察窗工装整体安装在水平管道的上侧，避免粉尘受重力积累。整体工装在管道7的主管道中刚好不凸出，避免影响主管道流场。

本实施例喉片1上部开有进气孔8，经过优化设计的气路从吹气缝6吹出。吹气缝6出口气流斜吹向观察窗玻璃4内表面，实现除防尘功能。优化设计的气路通过喉片1和底座2外形设计实现。喉片1和底座2二者相合时共同构成了一个环形气腔5和及一个吹气缝6。环形气腔5的的作用是形成一个气体驻室，导引入室的气流将在气腔积聚并形成驻涡，减少气流的动能损失，为气流吹出积蓄动能。吹气缝6主体构造为一圈由宽变窄的狭缝，可以引导气腔内气体并加速气流喷出，高速冲击观察窗玻璃表面，提高除防尘效率。喉片1的其他结构的设计及需要起到的作用为：喉片1上部设计有有进气孔8，连接气源管路为驻室引入正压空气；喉片1需有一圈凸台9，用来支撑观察窗玻璃4；喉片1设计有两组法兰盘，用来与底座2相连形成环形气腔5和吹气缝6，以及与环形盖板3相连固定观察窗玻璃4。

底座2同样设计有法兰盘结构，与管道7相连固定整个工装结构；底座2的驻室外侧应为向管道7的外扩形状，有助于观察窗内侧向管道方向的气体压力恢复，减少外部粉尘回流，帮助提升除防尘效果。

本实施例吹气缝方案为优选方案，外形参数在满足以下条件时除防尘效果较优：

吹气缝至观察窗的垂向距离h，吹气缝出口气流方向与观察窗平面的角度α，观察窗内侧圆形半径r满足：

arctan(h/r)-10°≤α≤arctan(h/r)+10°

进气孔8气源的压强可以使用工业气源常用气压大小，进气孔8处的压强2-4kg/cm²。使用过程中气源持续给进气孔压力，管道内的压力比进气孔8连接的气源压力小，管道内压气体不会外漏。

为了保证装置的简洁性和可靠性，进气孔8数量不宜过多也不能过少，以2-6个为宜，进气孔8直径不小于6mm。进气孔8上加工螺纹，与气源间可以通过高密封性快速气动接头连接。

本发明所有部件组装到一起后，需要在管道7上焊接一块转接法兰，将整个工装安装到法兰上，运行气动除防尘装置。转接法兰的厚度适中，尽量减小对主流管道流场的影响，同时为了保证观察视野，也不宜让观察窗距离管道内太远，以观察窗内表面在管道内部刚好不突出为宜。

为了减少粉尘在观察窗内表面积累，在水平管道上使用时应尽量将工装安装在管道上半部分。为了保证气动除防尘效果，延长设备使用寿命，装置不用或管道维护时尽量换上相同外形尺寸的盲板。

实施例2

如图7所示，作为本发明实施例1的简化，本实施例提供基于吹气孔的改进方案，主要由两部分组成：上通气片11和吹气孔片12，上通气片11通过螺栓固定在吹气孔片12上，吹气孔片12的底部设有与管道相适应的弧度，吹气孔片12通过螺栓固定在管道上。上通气片11上开有进气口13，吹气孔片12的内部侧壁上设有吹气孔14，进气口13和吹气孔14一一对应且相互贯通，多个进气口的气路互相独立。吹气孔14出口处气流与观察窗内表面相切吹出，实现除防尘功能。吹气孔14数量设计为2～6个，进气口13数量与吹气孔14数量相同。当吹气孔14数量为奇数时，吹气孔14可向观察窗中心吹拂；当吹气孔14数量为偶数时，吹气孔14轴线与观察窗半径方向需要有一个角度，该角度大小以10°～30°为宜。

综上所述，基于本发明的应用场景，气力输运场所一般有能力提供稳定、充足、洁净的气源，为气动除防尘方法提供了先决条件。本发明提供了一种气力输送管道观察窗气动除防尘装置，使用气动除防尘方法实现管道观察窗除防尘功能。在观察窗工装内部设计有气流管路，引入洁净的气源，使用空气动力学方法对气流流动进行控制，提高气流出口速度，高效吹除观察窗内侧吸附的粉尘。气动除防尘装置可长期稳运行，实现防尘功能，可以解决传统除防尘方法结构复杂、无法长期稳定运行的问题，具有效率高、非接触等特点。

本发明设计简洁易维护，使用气动除放尘方法，利用气力输送场所常备的高压气源即可实现除防尘功能，运行稳定；不需要额外驱动和传动装置，节能环保。本发明气流出口环绕一周形成全周向的吹气缝设计，吹出气流能够覆盖整个观察窗表面。对吹气管路使用空气动力学原理进行优化设计，增大出口气体速度，吹除效率高；本发明从观察窗内侧向管道延伸的部位采用外扩式形状设计，保证吹除面积的同时有利于腔体内压力恢复，减少腔体外管道粉尘进入。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种气力输送管道观察窗气动除防尘装置，其特征在于，包括喉片和环形盖板，所述喉片固定在底座上，所述环形盖板固定在所述喉片上，所述环形盖板与所述喉片之间设有观察窗玻璃，所述底座和所述喉片之间构成环形气腔和吹气缝，所述喉片和所述环形盖板上均设有进气孔，所述进气孔与所述环形气腔连通，所述吹气缝可引导所述环形气腔内的气体喷出高速冲击所述观察窗玻璃表面；所述喉片设有向下延伸的喉片结构，所述底座设有呈向上卷起的流道结构，所述流道结构和所述喉片结构围合形成所述环形气腔，所述流道结构和所述喉片的接口缝隙处形成所述吹气缝；所述吹气缝的内腔呈流线型，所述吹气缝的入口宽度大于出口宽度；所述进气孔位于所述环形气腔的内侧；所述喉片结构呈π形结构，所述喉片结构的形状呈上细下粗；所述流道结构的结构呈J形，所述底座的内壁面曲率先增大后减小。

2.根据权利要求1所述的气力输送管道观察窗气动除防尘装置，其特征在于，所述吹气缝至所述观察窗玻璃的垂向距离h，所述吹气缝出口气流方向与所述观察窗玻璃的平面夹角α，所述观察窗玻璃内侧圆形半径r满足如下公式：arctan(h/r)-10°≤α≤arctan(h/r)+10°。

3.根据权利要求1所述的气力输送管道观察窗气动除防尘装置，其特征在于，位于所述喉片上的所述进气孔和位于所述环形盖板上的所述进气孔对应设置且相互连通。

4.根据权利要求1所述的气力输送管道观察窗气动除防尘装置，其特征在于，所述喉片的内圈设有一圈凸台，所述观察窗玻璃位于所述凸台与所述环形盖板之间。

5.根据权利要求1所述的气力输送管道观察窗气动除防尘装置，其特征在于，所述底座外廓一周设有用于与管道连接的法兰盘。

6.根据权利要求1所述的气力输送管道观察窗气动除防尘装置，其特征在于，所述喉片和所述底座之间通过法兰盘连接，所述喉片与所述观察窗玻璃之间、所述观察窗玻璃与所述环形盖板之间、所述喉片和所述底座之间均设有密封垫。

7.根据权利要求1所述的气力输送管道观察窗气动除防尘装置，其特征在于，所述进气孔内加工有内螺纹，用于与气源间通过高密封性快速气动接头连接。

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