CN1997436B - 颗粒分离器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别是用于空气输入装置的颗粒分离器(1)，它具有至少一条用于被颗粒污染的流体流(3)、特别是污染的气流的输入通道(2)，所述输入通道由两个相对设置的导流面(6，7)限定，沿流体流方向逐渐变窄并通入一用于颗粒的排出通道(4)内，输入通道与至少一条用于已净化流体(18)的流体通道(16)相连，所述流体通道离开输入通道(2)通入输入通道(2)之外的一区域内。此外本发明涉及一种用来净化被颗粒污染的流体流(3)的方法。为了用小的工艺费用有效地净化被颗粒污染的流体流(3)，其中应该以小的压力损失实现大分离率，沿一导流面(6)引导流体流，该导流面至少在排出通道(4)之前的一区域内朝输入通道(2)内部弯曲。

Description

颗粒分离器

技术领域

本发明涉及一种特别是用于空气输入装置的颗粒分离器，它具有至少一个用于由颗粒污染的流体流、特别是污染的气流的输入通道，所述输入通道由两个相对布置的导流面限定，沿流体流动方向逐渐变窄并通入一用于颗粒的排出通道，所述输入通道与至少一个用于已净化流体的流体通道连接，流体通道离开输入通道通入输入通道之外的区域内。

此外，本发明还涉及一种用来净化由颗粒污染的流体流、特别是污染的气流的方法，在该方法中，流体流输入至少一个沿原本的流体流动方向逐渐变窄的输入通道，输入通道通入一用于颗粒的排出通道，引导已净化的流体穿过至少一条流体通道离开输入通道到达输出通道。

背景技术

在例如用于汽车工业或冶金工业中的空气输入装置中，必须净化空气以除去颗粒物形式的污染物。根据设备的安装地点不同，污物可能以不同的形式出现。例如在冶金工业中必须从空气中过滤掉尺寸大于10μm的灰尘颗粒，例如飞砂或尘埃，所述颗粒在密度和尺寸方面与有机灰尘例如花粉明显不同。

为了净化输入的空气，目前已知以下方法：

在一气旋分离器(Zyklon)中，通过底面区域内的入流通道将污染的空气导入一空心锥形容器的内腔中。污染的空气沿锥形外壳在一螺线形轨道上流到锥形的尖端，颗粒通过离心力向外移动到锥形外壳面内侧上，通过摩擦力使其减速，聚集在锥形尖端处的收集容器内。与此不同，气流在锥形尖端处转向并沿锥轴线从锥形尖端向底面方向流动，在底面中设有净化空气出口。即由于离心力进行颗粒的分离。为了实现高的分离率，锥形张角、空气颗粒混合物的进入角和流动速度必须最佳地相互匹配。即需要复杂的装置。此外污染的空气沿螺线轨道走过较长的路程，在此路程上在锥形外壳面上的摩擦导致压力损失。

在重力飞行分离器(Schwerkraft-Flugabscheider)中，将待净化的输入空气引入一由两块逐渐靠拢的导气板限定的输入通道内。输入通道通入用于颗粒的排出通道。在导气板上设置有用于已净化空气的空气通道，所述通道基本上与流入的空气颗粒混合物的流动方向相反地从输入通道中引出。这里这样实现颗粒分离，即通过重力将颗粒输送到排出通道内，其中漏斗形逐渐变窄的输入通道起颗粒陷阱的作用，因此将颗粒保留在排出通道内。重力飞行分离器可不用大的工艺费用实现和运行，但与气旋分离器相比分离率低。

发明内容

本发明的目的是，实现一种开头所述类型的颗粒分离器，利用所述分离器可以以较小的工艺费用有效地净化被颗粒污染的流体流，特别是气流，其中应该以小的压力损失实现大的分离率。此外应该提供一种运行所述颗粒分离器的方法。

按照本发明这样来实现所述目的，即导流面中的至少一个至少在排出通道前面的区域内朝输入通道内部弯曲(外导流面)。

即按照本发明设想，在输入通道收拢的区域内将颗粒输送到排出通道中，这时强制使其运行到一弯曲轨道上，在这里通过离心力将其压在外导流面上并使其制动。因此，可以使气旋分离器通过充分利用离心力实现的高分离率与重力飞行分离器简单的结构形式相结合。

为了避免导流面上的涡流，在一种有利的实施形式中，被颗粒污染的流体流在外导流面弯曲区上的入流角小于20°，尤其是小于15°。

为了输入通道内部实现低涡流的流动，另一个导流面(内导流面)有利地弯曲离开输入通道的内部，从而实现输入通道的连续变窄。

如果两个导流面设计成两个具有不同轴线的空心圆柱形的外壳面段，则是特别有利的。可以不必使用大的工艺费用而制造圆柱形外壳面，因为可以方便地预先规定弯曲区的曲率还有长度。通过移动轴线可在技术上简单地实现使导流面逐渐靠拢。

在另一种有利的实施形式中，空心圆柱形具有相同的半径，从而可以用相同的工具制造两个导流面。

在另一种特别有利的实施形式中，输入通道的弯曲程度朝排出通道逐渐增大。由此有利地实现，随着流体速度减小和由此作用在各个颗粒上的相应离心力逐渐变小，曲率半径也朝排出通道逐渐变小。

如果所述至少一个流体通道穿过与输入通道的外导流面相对设置的导流面，则是特别有利的。由此可以放弃在外导流面上的可能引起涡流的开口。

在另一种有利的实施形式中，所述至少一个流体通道具有基本上成S形的形状，从而可沿导流面低涡流地将已净化的流体导入外部区域。

适宜地，至少一个流体通道基本上与原本的流体流方向相反地背离输入通道分布，由此防止颗粒可能穿过流体通道逸出。

排出通道有利地具有用于颗粒的阻留单元(Rückhalteeinheit)，利用所述阻留单元可防止颗粒可能回到流体流内。

为了净化大量的空气，在一种特别有利的实施形式中，基本上平行地设置多个输入通道。

在一种按本发明的方法中，在一限定输入通道的外导流面的弯曲区上引导污染的流体，从而通过离心力将颗粒推向外导流面并在那里使其减速。

这里特别有利的是，以小于20°，尤其是小于15°的入流角将污染的流体流引导到外导流面的弯曲区上，因为这样可避免由于污染的流体在输入通道导流面上的反射引起涡流。

在本发明一种特别有利的实施形式中，基本上与原本的流体流动方向相反地引导已净化的流体穿过所述至少一条流体通道，从而颗粒不能与已净化的流体一起从输入通道中排出。

附图说明

下面借助于附图详细说明本发明的一个实施例；其中：

图1示意性示出具有两个并联输入通道的颗粒分离器；

图2示出图1所示的用于已净化流体的流体通道的细部视图；

图3示意性示出图1中所示的颗粒分离器的等轴测透视图。

具体实施方式

图1中所示的、总体用附图标记1表示的用于未示出的空气输入装置的颗粒分离器具有两个基本上相同的、相互平行分布的、用于被颗粒污染的气流3的输入通道2。

输入通道2沿流入的污染气流3的方向逐渐变窄。所述输入通道分别通入用于颗粒的排出通道4。

此外，在排出通道4内分别在相应输入通道2通入的区域中由平面板材分别实现用于颗粒的阻留单元5，利用所述阻留单元防止颗粒回流到相应的输入通道2内。

输入通道2分别由导气面，即一外导气板6和一内导气板7限定。外导气板6分别朝输入通道2的内部弯曲，即从外面看是凸的，内导气板7分别弯曲离开输入通道2的内部，即从外部看是凹的。

在相应的在图1下方示出的输入通道2的入口处，分别在两侧设置平的入口导向板8，所述入口导向板过渡成导气板6，7。在输入通道2图1中的上端处，弯曲的导气板6和7过渡成排出通道4。排出通道4在两侧由同样是平的排出导向板9限定，所述排出导向板沿平的输入导向板8的方向定向。因此基本上沿流入的污染气流3原本的方向将颗粒送入排出通道4。

导气面6和7分别由两个相同的未示出的假想形圆柱形的外壳面段构成，其轴线10或11在图1中垂直于图面相互平行地分布。通过轴线11在图1中相对于轴线10的移动可以实现使两个导气面6和7相互靠拢，从而使输入通道2逐渐变窄。

构成导气面6和7的圆柱段的相应弧段的长度和圆柱形的半径根据颗粒的质量和/或尺寸及污染的气流3的流动速度规定。相应圆柱段的弧段长度由两个同样是假想的在图1中示出的半径12和13确定，其中半径12和13之间相应的中心角14例如具有10°至90°之间的数值。对于圆柱体的半径，根据颗粒规定为例如500mm至3000mm之间的数值。

颗粒分离器设置成使污染的气流3以最大15°的入流角15在图1中从下方到达输入通道2的外导气板6上，从而污染的气流3与导气板6的曲线相匹配，并避免形成涡流。

内导气板7分别具有多个空气通道16，所述空气通道从输入通道2出发分别通入一用于已净化空气18的输出通道17。空气通道16由内导气板7的冲压部19构成，所述内导气板朝相应的输出通道17弯曲离开输入通道2。如图2中的局部视图所示，冲压部19在横截面内具有S形的形状。空气通道16基本上与污染的气流3原本的方向相反地分布。空气通道16S形的形状使得可以从相应的内导气板7平滑地过渡到相应的输出通道17，从而避免在从输入通道2中流出的净化气流18中产生涡流。

图1中左面的第一输出通道17由图1中左面的第一内导气板7和图1中右面的第二外导气板6限定。图1中右面的第二输出通道17由图1中右面的第二内导气板7和一平行于外导气板6分布的封闭板20限定。输出通道17在图1中上部在其相应的出口区上由出口导向板9限定，从而已净化的气流18在这里沿与污染的气流3原本流入输入通道2相同的方向流出。因此颗粒分离器1可以直接布置在未示出的空气输入装置的直线形流动通道内，而不需要对气流进行转向。

在图3中以等轴测透视图示出在图1中示意性示出的颗粒分离器1。但是为了更好地理解，未示出封闭板20、假想轴线10和11和假想半径12和13。取而代之，在图3中示出下面的底板21，所述底板垂直于导气板6和7布置，并在端侧限定输入通道2。

现在如果颗粒分离器1运行，被颗粒污染的气流3以规定的流动速度、以相对于外导气板6小于15°的角在图1中从下方流入输入通道2。

污染的气流3沿外导气板6流动，此时由于离心力将颗粒向图1中左方推向外导气板6。通过在外导气板6上的摩擦使流动速度减小，因此颗粒在输入通道2的末端在排出通道4内到达一静止区中。减速的颗粒由于重力沿导气板6下降，或在排出通道4内在图1中向下沉降，并以本身已知的方式被抽走。

已净化的气流18基本上与原先的污染的气流3相反地穿过空气通道16从输入通道2流入输出通道17，净化的气流穿过输出通道离开颗粒分离器1。

代替圆柱形的外壳面，也可以设想螺线形地朝排出通道4收缩的导气板弯曲部，从而流动速度的减小量和与此相关的离心力的减小量可由逐渐变小的曲率半径补偿。

所有导气面可以不由板材而由其它材料，例如碳素纤维制成。

Claims (18)

1.颗粒分离器，具有至少一个用于被颗粒污染的流体流(3)的输入通道(2)，所述输入通道由两个相对设置的外和内导流面(6，7)限定成，所述输入通道沿流动方向逐渐变窄并通入用于颗粒的排出通道(4)内，所述输入通道与至少一个用于已净化的流体(18)的流体通道(16)连接，所述流体通道离开所述输入通道(2)通入输入通道(2)之外的一区域内而到达用于已净化流体(18)的输出通道(17)，其中

至少所述外导流面(6)至少在排出通道(4)之前的一区域内朝所述输入通道(2)内部弯曲，

其特征为，

多个输入通道(2)基本上平行地设置成，使得第二个输入通道(2)的外导流面(6)同时用作相邻的输出通道(17)的边界面，并且

平的出口导向板(9)在输出通道的两侧设置成，使得在输出通道(17)的出口区已净化的流体(18)的方向与在输入通道(2)被污染的流体流(3)的方向相同。

2.按权利要求1的颗粒分离器，其特征为：被颗粒污染的流体流(3)到外导流面(6)的弯曲区上的入流角(15)小于20°。

3.按权利要求1或2的颗粒分离器，其特征为：内导流面(7)弯曲离开输入通道(2)的内部。

4.按权利要求1或2的颗粒分离器，其特征为：所述两个导流面(6，7)做成两个空心圆柱形的外壳面段，所述圆柱形具有不同的轴线(10，11)。

5.按权利要求4的颗粒分离器，其特征为：所述圆柱形具有相同的半径。

6.按权利要求1或2的颗粒分离器，其特征为：所述输入通道的弯曲程度沿朝排出通道的方向逐渐增大。

7.按权利要求1或2的颗粒分离器，其特征为：所述至少一个流体通道(16)穿过与外导流面(6)相对设置的内导流面(7)分布。

8.按权利要求1或2的颗粒分离器，其特征为：所述至少一个流体通道(16)具有基本上成S形的形状。

9.按权利要求1或2的颗粒分离器，其特征为：所述至少一条流体通道(16)基本上与输入通道(2)原本的流动方向(3)相反地分布。

10.按权利要求1或2的颗粒分离器，其特征为：所述排出通道(4)具有一用于颗粒的阻留单元(5)。

11.按权利要求1的颗粒分离器，其特征为：所述颗粒分离器用于空气输入装置。

12.按权利要求1的颗粒分离器，其特征为：所述被颗粒污染的流体流(3)是污染的气流。

13.按权利要求2的颗粒分离器，其特征为：所述入流角(15)小于15°。

14.用来净化被颗粒污染的流体流(3)的方法，在该方法中，将流体流(3)输送给至少一条沿原本的流动方向逐渐变窄的输入通道(2)，所述输入通道通入用于颗粒的排出通道(4)内，引导已净化的流体(18)穿过至少一条流体通道(16)离开输入通道(2)到达输出通道(17)，其中，

沿限定输入通道(2)的外导流面(6)的一弯曲区引导污染的流体(3)，

其特征为，

基本上平行地设置多个输入通道(2)，使得第二个输入通道(2)的外导流面(6)同时用作相邻的输出通道(17)的边界面，并且

在输出通道的两侧设置平的出口导向板(9)，使得在输出通道(17)的出口区已净化的流体(18)的方向与在输入通道(2)被污染的流体流(3)的方向相同。

15.按权利要求14的方法，其特征为：以到外导流面(6)的弯曲区上小于20°的入流角(15)引导污染的流体流(3)。

16.按权利要求14或15的方法，其特征为：基本上与原本的流体流方向(3)相反地引导已净化的流体穿过所述至少一条流体通道(16)。

17.按权利要求14的方法，其特征为：所述被颗粒污染的流体流(3)是污染的输入气流。

18.按权利要求15的方法，其特征为：所述入流角(15)小于15°。

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