CN1244447A - 旋风分离器和用于其的过滤器 - Google Patents

Abstract

一种旋风分离器包括一个旋风分离器的圆筒形部分和一个竖向地布置在圆筒形部分的上部中央处的过滤器。所述的过滤器通过屏蔽所述的圆筒形部分的一个下端部分而形成,而所述的圆筒形部分具有通孔,通孔一直通过圆周壁而形成并且适于将含在在所述的圆筒形部分产生的循环流体流中的流向所述的过滤器的所述孔的流体中的颗粒沿着离心力的方向疏散。其中,还公开了一种用于旋风分离器的过滤器。

Description

旋风分离器和用于其的过滤器

本发明涉及一种旋风分离器和用于其的过滤器。

如在图14的一种旋风集尘器中所示的旋风分离器通常包括一个竖向的圆筒形部分51和一个同心地与其下端部分相连接的竖向锥形部分52和一个沿着切向形成在该圆筒形部分的圆周壁上的进口管53，该分离器由在该圆筒形部分51的上部中央部分带有一个排放管58和在该锥形部分52的下端顶部带有一个排放口54的容器构成。当含有固体颗粒的气体从进口管53沿着切向流入圆筒形部分时，一种循环气流56将由于离心力而在其中产生并且固体颗粒将在离心力的作用下被抛向内壁表面。然后，固体颗粒沿着内壁表面下降并且从下部排放口54被接纳在一个灰尘盒55中。从其已经清除了颗粒的气体将从在圆筒形部分51的上部中央部分的排放管58排出。

在该惯用的旋风集尘器中，由于排放管58在下端部分敞开并且锥形部分52具有一个中空内部，所以有时出现这种情况(其取决于进入空气流的大小即风速)，即在圆筒形部分51中产生的循环气流56一旦沿着锥形部分52的圆周壁下降，然后一种类似龙卷风的上升气流便在锥形部分52的中央部分产生。如此产生的上升气流从在圆筒形部分51的上部表面中央的排放管58排出。那时，沉淀在锥形部分52的下部的固体颗粒，特别是比重很小的细小颗粒受到类似龙卷风的上升气流57的抽吸并且被部分地升起而从排放管58流出。

由于如上所述的惯用的旋风分离器结构是那么简单，使得在圆筒形部分51的上部中央部分的排放管58在下端部分是敞开的并且锥形部分52具有一个中空内部，所以可以被收集的固体颗粒最小大约为10微米。比其直径更小的那些颗粒自气体或者液体的分离率是低的。5微米或者更小的固体颗粒的收集率最多大约为70％。在大尺寸的旋风分离器的情况下，由于离心力的作用小因而细小颗粒的收集率降低，因此必须采用多个多级的小尺寸的旋风分离器，以便利用小尺寸的旋风分离器来增加收集率，使压力损失可以降低。即使在这种情况下，对于细小颗粒来说也难于使收集率增加超过90％。由于这个理由，按照惯用方法，必须提供一个清除器，以便用化学方法清除在排放管的较后阶段的排放流体中尚存的固体颗粒。因此，该装置的费用和诸如溶剂的化学品的费用将增加。

本发明是鉴于上述情况而完成的。

因此，本发明的一个目的是提供一种改进的旋风分离器和用于这种旋风分离器的过滤器，其中利用一个整体的旋风分离器便可以获得理想的收集率。

为了达到上述目的，根据本发明，主要提供了一个旋风分离器，它包括一个旋风分离器的圆筒形部分和一个竖向地布置在所述的圆筒形部分的上部中央的过滤器，所述的过滤器通过屏蔽所述的圆筒形部分的一个下端部分而形成，而所述的圆筒形部分具有通孔，通孔一直通过圆周壁而形成并且适于将含在在所述的圆筒形部分产生的循环流体流中的流向所述的过滤器的所述孔的流体中的颗粒沿着离心力的方向疏散。

由于上述的布置，当分散在流体中的固体颗粒沿着切向从进口流入旋风分离器的圆筒形部分时，由于离心力一种循环流体流便在其中产生。在所有的固体颗粒中，那些具有较大直径的颗粒将在离心力的作用下抛向外壁并沿着装置壁下降。然而，具有较小直径的颗粒在围绕过滤器与循环流体流一起循环时将向那些孔流动。该流体从圆筒形件的圆周表面急速向那些孔转弯并且通过那些孔。那时，由于颗粒在离心力的作用下不能急速转向那些孔，它们将沿着离心力的方向前进。因此，它们再次由循环流携带着并沿着装置本体抛下。

由于过滤器的下端部分被屏蔽，所以可以有效地防止在锥形部分中央处发生强烈的龙卷风现象。因此，颗粒收集率可以提高。

最好是，所述的过滤器的所述的下端部分利用一个圆盘屏蔽，并且所述的圆盘的直径大于所述的圆筒形件的直径，因此一个形成在所述的圆盘的周边和装置壁之间的间隙被减小。

由于这个特征，颗粒可以容易地从循环流体流中抛出而从间隙下降到锥形部分，并且由容易在锥形部分中央处出现的微弱龙卷风现象卷起的细小颗粒再次借助从间隙下降到锥形部分的流体流引导到锥形部分，不容许向圆筒形部分一侧流出。因此，收集率可以进一步提高。

如果在过滤器中采用一个精细滤芯，即使尚未收集的颗粒的直径是1微米或者更小，也可以实现大约100％的收集。如果采用两个小尺寸的旋风分离器，则可以将第一旋风分离器的下端连接在一个第二旋风分离器的上端部分，使得流体再次返回到第一旋风分离器的上部。通过这样作，则可以进行双重的工作，颗粒可以以一种更为有效的方式收集。

本发明的一种用于旋风分离器的过滤器的特征在于，一个在圆周表面上具有多个通孔的圆筒形件的下端部分利用一个圆盘屏蔽起来，而该圆盘的直径大于所述的圆筒形件的直径。

由于上述特征，只要将上述的过滤器连接在惯用旋风分离器的上排放管的下端部分上，旋风分离器的收集率便可以显著地增加。

该过滤器可以这样设计，使得一个在圆周表面上具有沿着周向交替布置的竖向缝隙和挡板的圆筒形件的下端部分利用一个圆盘屏蔽起来，而该圆盘的直径大于所述的圆筒形件的直径，并且所述的挡板各形成这样的弧形截面，使得它展现一个凸起表面并在离心力的方向上倾斜。

通过利用上述的布置，含在围绕过滤器的圆周表面附近循环的流体流中的颗粒将可以由挡板在离心力的方向上有效地反射。这样的过滤器可以容易地和以一种经济的方式获得。

过滤器也可以这样来设计，使得所述的圆筒形件的圆周壁的一部分沿着周向相等间隔地切口而形成竖向缝隙，而其余的圆周壁围绕一个竖向轴线按照预定的方向扭转一个预定的角度而形成挡板。

由于上述的布置，过滤器可以大量生产和以一种经济的方式制造。另外，借助仅仅在过滤器圆盘附近形成通孔，可以避免那些具有较大直径的颗粒直接撞击通孔。

本发明的更加完善的用途和其许多附带的优点当其结合附图参照下面的详细描述而得到更好的理解时将可容易地获得，其中：

图1是本发明的旋风集尘器的一个实例的剖视图；

图2是一个平面图；

图3是本发明的一个过滤器的一个实例的前视图；

图4是沿着图3的线A-A所截取的截面图；

图5是示出制造过滤器的一种方法的一个实例的说明性视图；

图6是用于说明挡板作用的主要部分的放大的剖视图；

图7是示出了挡板的结构和作用的其它实例的主要部分的放大的剖视图；

图8是示出了过滤器孔的另一个实例的透视图；

图9是过滤器的又一个实例的剖视图；

图10是示出了本发明的另一个实施例的剖视图；

图11是第一旋风分离器的一个上部部分的横截面图；

图12是一个下部部分的类似的横截面图；

图13是示出了另一个过滤器的连接状态的一部分的局部剖视图；

图14是现有技术的旋风集尘器的剖视图。

现在参照附图描述本发明的实施例。

图1是本发明的旋风分离器的一个实例的竖向剖视图。图2是一个平面图。图3是本发明的过滤器的一个实例的前视图。图4是沿着图3的线A-A所截取的剖视图。

标号1表示一个旋风分离器本体，其通过将一个锥形部分3的上端部分连接在一个圆筒形部分2的下端部分上而形成。一个用于使含有固体颗粒的流体流动的进口管4以切向连接在圆筒形部分2上。一个从圆筒形部分的中央部分延伸到用于封盖圆筒形部分2的上表面的一个盖子5之外的排放管6形成在盖子5中。

标号S表示根据本发明新提供的一个过滤器。该过滤器S包括一个圆筒形件7和一个用于屏蔽该圆筒形件的下端部分的圆盘8。多个孔9形成在圆筒形件7的圆周壁上。孔9的形状没有特定的限制。在图1的实例中，过滤器S这样制成，使得，如图3和4所示，圆筒形件7的圆周壁的一部分沿着周向按照相等的间隔切口而形成竖向缝隙9，而其余的圆周壁部分围绕竖向轴线按照预定的方向扭转一个预定的角度而形成挡板10。然而，制造方法没有特定的限制。例如，在附图5中所示范性示出的，通过下列步骤制造是可以接受的，即(a)孔9和挡板10借助冲压加工在一个矩形的平板7’上交替地形成，然后(b)将制品卷起来，形成一个圆筒形件7，然后(c)将短的圆筒形件11，12借助焊接或者啮合的方法分别连接在该圆筒形件7的上端部分和下端部分上。

挡板10相对于在过滤器的外圆周边上产生的循环液体流沿着下游的方向扭转。通过这样作，过滤器S的每个挡板10将起一个反射面14的作用，以便当流体流13’(在由从进口管4沿着切向流入圆筒形件2所产生的所有循环流体流13中的)围绕过滤器S的附近区域循环时使向着孔9进行的流体流13’中的颗粒向着装置的壁即沿着离心力的方向反射，如图6所示。在过滤器S这样设计，即如上所述，孔形成在圆筒形件的圆周壁上，而挡板10通过扭转其余圆周壁而形成的情况下，所有挡板10的所有外表面各起着一个反射面的作用。因此本发明的预期的效果可以最有效地展现出来。

然而，如果欲从流体分离的颗粒的直径或者比重较大，则从流体分离颗粒的作用仅仅通过在圆筒形部分7上形成径向延伸的类似缝隙的孔便可获得，而无需扭转其余圆周壁。如果颗粒的直径或者比重不是很大，在某些情况下有一种可能，即尽管在其余圆周壁上形成的反射面的面积很小，仍然可以获得预定的效果。在这种情况下，如图7(a)所示范性地示出的，反射面14可以形成在由圆筒形件7的其余圆周壁形成的挡板10的循环流体的上游侧端部上(通过使使该端部倒角)即孔9的下游侧端部上，以便与循环流体流13倾斜面对。在该情况下，无需扭转圆筒形件的其余圆周壁。

如图7(b)所示，如果形成在圆筒形件7上的孔9相对于径向线15是沿着循环流体的下游方向倾斜的，则可以使含在向着孔9行进的流体流13’中的颗粒分离的作用增加。

在上述的实施例中，竖向的类似缝隙的孔形成在圆筒形件7上。除了竖向缝隙以外，诸如三角形，矩形，椭圆形，圆形或者类似形状的其它形状都可以用在孔上。即使在那种布置的情况下，也可以获得比惯用装置显著高的收集率。

图8示出了一个实例，其中，圆筒形件7的圆周壁的一部分沿着径向线向外半圆形地凸起，因此形成了反射面14，该反射面14沿着循环流体的下游方向与外圆周表面倾斜并且通过孔9在相同的方向上延伸。

在本发明的较佳实施例中，用于封盖过滤器S下端部分的圆盘8具有比圆筒形件7较大的直径，并且其周边靠近圆筒形部分2或者锥形部分3的内壁表面，因此，在圆盘8的周边和该装置壁之间形成一个小的间隙15。

一个尘箱17可拆卸地连接在在锥形部分3的下端部分上形成的排放口16上。

现在描述具有附图3，4和6结构的过滤器的工作情况。

当含有固体颗粒的流体流从进口管4沿着切向流入圆筒形部分1时，循环流体流13便在旋风集尘器中产生并且那些具有大直径或者大比重的颗粒将在离心力的作用下沿着该装置的壁抛下来并通过在过滤器S的下端部分上的圆盘8和装置壁之间的间隙15沉积在锥形部分3上。另一方面，在圆盘8上方产生的循环流体流中含有的具有非常小的比重或者直径的颗粒在围绕过滤器S的圆周表面的附近区域循环时将与流体流一起向着类似缝隙的孔9前进。流体将从围绕挡板10的下游侧端部附近区域急速转向缝隙9并通过缝隙9。然而，由于流体从挡板的下游侧端部附近区域笔直地向着缝隙前进，不能进行弯曲(因为颗粒的比重大于气体并且具有某种小的直径)，所以它们撞击在挡板10的反射面14上并且沿着离心力的方向反射。因此，反射的颗粒再次沿着装置壁与装置外侧和内侧的循环流13一起抛下来并且通过在过滤器S下端部分上的圆盘8和装置壁之间的间隙15而沉积在锥形部分3上。

这样，在该旋风集尘器中，收集率在由过滤器S的挡板10引起的作用在颗粒上的离心力的作用下可显著地增加。

由于在惯用旋风分离器中上排放管的下端部分没有关闭起来，所以在锥形部分的中央部分产生一种龙卷风现象(其强度取决于从进口管进来的风量和风速)。因此，无论由于什么原因沉积在锥形部分底部的细小颗粒将无可避免地由该龙卷风卷起并从上排放管排出。然而，在本发明中，由于过滤器的下端部分利用圆盘8封盖起来并且圆盘的周边放置得靠近装置壁，所以可以防止在锥形部分3的中央部分产生强烈的龙卷风现象。从圆筒形部分2的内部通过圆盘8和装置壁之间的间隙15降下来的含在循环流体流13f中的那些颗粒由于与流体比重不同将在锥形部分3中抛下来。一种上升的流体流13r将从锥形部分3的下部向着圆盘8产生。然而，该上升的流体流将由于圆盘8而受到阻挡，从而不能直接流向过滤器S。这样的流体流将试图通过圆盘8和装置壁之间的间隙15沿着过滤器S的方向流动。然而，含在上升流体流13r中的颗粒将再次由通过圆盘8和装置壁之间的间隙15向着锥形部分3流动的下降流体流13f抛下来而沉积在锥形部分3的底部上。因此，与现有技术不同，由于龙卷风现象而使收集率下降的问题可以完全得以避免。

借助由过滤器的挡板10施加的离心力和借助圆盘8防止龙卷风的综合作用，那么当本发明应用于用来收集例如从半导体制造设备产生的粉尘的技术时，则甚至可以收集1-3微米等级的这样的细小颗粒。作为采用一种试验装置的试验结果，对于1微米等级的颗粒，收集率大约是97-98％。作为将本发明应用于飞尘的灰尘收集的结果，甚至可以收集11微米等级的这样的细小的颗粒，而收集率为100％。

由于过滤器S采用了圆筒形件7，如图9所示，所以能够收集1微米或者更小颗粒的诸如一种百褶连接的圆筒形纸质滤芯的精细滤芯F可以容易地设置在其圆筒形件7中。如果采用具有这样的精细滤芯F的过滤器，那么1微米颗粒的收集率可以提高100％。

过滤器S可以直接连接在盖子5上而无需提供排放管6，这取决于要收集的目标物质的颗粒直径和比重。当该过滤器S连接在盖子5上时，如果一个能够防止沉积的细小颗粒由于在锥形部分的中央的龙卷风现象而被卷起的间隙形成在过滤器的下端部分和装置壁之间，则用于阻挡过滤器S下端部分的圆盘8的直径可以大于过滤器的直径。

本发明可以具有如图10-12所示的这样的用途。采用了具有与上述相同结构的两个装置本体1a，1b。第一旋风分离器的装置本体1a的下部通过一个管子20连接在第二旋风分离器的装置本体1b的上部。该管子20沿着第一旋风分离器的装置本体1a的切向形成并且沿着切向连接在第二旋风分离器的装置本体1b上。一个抽风机21连接在排放管6的一部分上，而该排放管连接在第二旋风分离器的装置本体1b中的过滤器S的上部。排放管6沿着切向连接在第一旋风分离器的装置本体1a的上部。也就是说，根据该结构，借助第一鼓风机22通过进口管4进入第一旋风分离器的装置本体1a的流体受到上述的作用并且在第二旋风分离器的装置本体1b中再次受到处理并且通过第一旋风分离器的装置本体1a的排放管6排放出去。如果颗粒被发现含在从第二旋风分离器的装置本体1b再次返回到第一旋风分离器的装置本体1a的流体中，则可以循环地进行上述的程序直至达到100％的清除效果为止。

在该实施例中，在过滤器S上的缝隙9，9---仅仅形成在靠近圆盘8的大致下半部上。由于这一特征，即使含有大尺寸颗粒的流体冲入其内穿过进口管4等，它们也不会直接撞击在缝隙部分上。

从上述明显可知，根据本发明，尚留在循环流体流中并且可能通过排放管排出的颗粒受到过滤器的沿着离心力方向的反射。因此收集效果可以提高。由于过滤器下部是关闭的，所以由龙卷风现象(其有时发生在锥形部分)卷起的收集的颗粒可以以有效的方式被防止流出。因此，甚至如1-3微米等级的这样的细小颗粒也可以被有效地收集起来，因而收集率可以显著地提高。

如果用于屏蔽过滤器下端部分的圆盘的直径大于圆筒形件的直径，并且一个减小的间隙形成在圆盘的周边和装置壁之间，即使收集的颗粒会由在锥形部分的中央可能发生的龙卷风现象卷起来，这样卷起的颗粒也会由沿着间隙流下的流体流和颗粒再次抛下来。因此，收集率得到进一步的提高。

如果在过滤器中采用精细滤芯，则可以有效地收集甚至1微米或者更小的细小颗粒。

在本发明的旋风收集器的过滤器中，在圆周壁上具有多个孔的圆筒形件的下端部分用一个直径大于圆筒形件的的圆盘屏蔽起来。因此，仅仅通过将过滤器连接在惯用的旋风收集器的上部盖子上，旋风收集器的收集率就可以显著地提高。

如果过滤器包括在圆周壁上的一些孔和挡板，并且这些挡板各形成弧形截面，而展现一种沿着圆周表面面向预定的周向并倾斜在离心力方向上的凸起表面，那么含在围绕着过滤器的圆周表面附近区域循环的流体流中的颗粒将由挡板以一种有效的方式沿着离心力的方向所反射。这样的过滤器可以容易地和以一种经济地方式获得。

如果用于旋风收集器的过滤器具有竖向缝隙和挡板，而该些竖向缝隙由以圆周方向在圆筒形件的圆周壁的一部分上切出相等间隔的切口形成，而该些挡板通过将其余的圆周壁围绕竖向轴线沿着预定的方向扭转一个预定的角度而形成，那么这样的过滤器可以大量生产和以经济的方式制造。

可以理解，在这里展示和说明的本发明的形式是拿来作为其的较佳实施例，并且在不脱离本发明精神或者附后的权利要求的范围内可以利用部件在形状，尺寸和布置方面的各种变化。

Claims (8)

1.一种旋风分离器，包括一个旋风分离器的圆筒形部分和一个竖向地布置在所述的圆筒形部分的上部中央的过滤器，所述的过滤器通过屏蔽所述的圆筒形部分的一个下端部分而形成，而所述的圆筒形部分具有通孔，通孔一直通过圆周壁而形成并且适于将含在在所述的圆筒形部分产生的循环流体流中的流向所述的过滤器的所述孔的流体中的颗粒沿着离心力的方向疏散。

2.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，所述的过滤器的所述的下端部分利用一个圆盘屏蔽，并且所述的圆盘的直径大于所述的圆筒形件的直径，因此一个间隙形成在所述的圆盘的周边和所述的圆筒形部分的内壁之间。

3.如权利要求1或者2所述的旋风分离器，其特征在于，它还包括一个布置在所述的过滤器中并且适于收集1微米或者更小的颗粒的精细滤芯。

4.如权利要求1或者2所述的旋风分离器，其特征在于，  一个第一旋风分离器下端通过一个管子连接在一个第二旋风分离器的上端部分，并且连接在所述的第二旋风分离器的一个过滤器上的一个上排放管连接在所述的第一旋风分离器的上部。

5.一种用于旋风分离器的过滤器，其中，一个在圆周表面上具有多个通孔的圆筒形件的下端部分利用一个圆盘屏蔽起来，而该圆盘的直径大于所述的圆筒形件的直径。

6.一种用于旋风分离器的过滤器，其中，一个在圆周表面上具有沿着周向交替布置的竖向缝隙和挡板的圆筒形件的下端部分利用一个圆盘屏蔽起来，而该圆盘的直径大于所述的圆筒形件的直径，并且所述的挡板各形成这样的弧形截面，使得它展现一个在预定的周向上沿着一个圆周表面并且在离心力的方向上倾斜的凸起表面。

7.如权利要求5或者6所述的用于旋风分离器的过滤器，其特征在于，所述的圆筒形件的圆周壁的一部分沿着周向相等间隔地切开而形成所述的竖向缝隙，而其余的圆周壁围绕一个竖向轴线按照预定的方向扭转一个预定的角度而形成所述的挡板。

8.如权利要求5，6或者7所述的用于旋风分离器的过滤器，其特征在于，所述的通孔形成在所述的圆周表面的大致下半部上。

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