CN2589082Y - 磁悬浮离心式除尘器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于一种在磁悬浮高速旋转转筒离心力场中将气体中含有的固体或液体微粒分离出去、并通过滞止管道将气体动能转化为压力能以减少气体压力损失的净化气体设备，具体涉及一种磁悬浮离心式除尘器，该除尘器由四部分组成：(1)转子组件，(2)磁性支承，(3)料管组件，(4)外套筒、电动机系统。这种除尘器除尘效率高，精度高(和转速有关，可以捕集0.5－5微米的颗粒)，结构紧凑、能回收能量，磁悬浮减少转动部件和固定部件间的磨损和减少能耗。离心式除尘器可广泛用于医院、发电厂、采矿厂、水泥厂、各种洁净室等需要气固分离的除尘单位以及制药厂、化工厂、热电厂等需要气液分离的工厂。

Description

磁悬浮离心式除尘器

                       技术领域

本实用新型属于一种在在磁悬浮高速旋转转筒离心力场中将气体中含有的固体或液体微粒分离出去、并通过滞止管道将气体动能转化为压力能以减少气体压力损失的净化气体设备，具体涉及一种磁悬浮离心式除尘器。

                       背景技术

利用机械力来捕集分离气体中含有的固体或液体微粒(以下统称含有固体或液体微粒的气体为含尘气体)，离心力除尘装置是其中最有效的。它有两种基本类型：旋风除尘器和离心机除尘器。每种类型又有许多种结构，性能有所差异。

旋风除尘器的基本结构型式为有一圆筒体和一圆锥体组成的旋风体，在锥体的下端联接一集尘箱，排气管在圆筒中心，由导流叶片轴向导入的含尘气流比从切线导入的处理的风量大。旋风除尘器除尘效率较低，除尘精度低，性能先进的旋风除尘器也只能捕集直径小到5微米的颗粒，一般只能捕集直径小到7微米的颗粒。旋风除尘器的除尘精度和圆筒体直径关系较大，圆筒体直径小，除尘精度才能高，为保证流量达到要求，一般要有许多小旋风除尘器并联，结构比较复杂。因此，随着对净化要求的提高，旋风除尘器的应用有逐步减少的趋势。目前多用造价高、运转费用高、耗电多、体积大的洗涤除尘器、过滤除尘器和电力除尘器，旋风除尘器只作为它们的预处理设备。

离心机除尘器有转动叶片，可强迫含尘气流作高速旋转运动，在高强离心力场作用下，大大提高除尘精度和除尘效率，只要达到一定的转速，即可以捕集小到0.5微米的粒子。离心机除尘器内部必有转动部件，必然要消耗较多的额外动力，转速越高，消耗功率越大，运行费用越高，而且存在转动部件和固定部件间的难以解决的动密封问题。因此，难以替代其他类型的除尘器，目前很少使用离心机除尘器。

因此，在除尘标准较高时，仅使用旋风除尘器是达不到要求的，还需要用较大、较贵和较复杂的设备来完成含尘气体的净化。如果离心机除尘器能够减少能耗和减少转动部件同固定部件之间的磨损，降低运行费用，使用寿命加长，就有可能在和较大、较贵和较复杂的设备竞争中取得优势。

                     发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、效率高，可以捕集很小粒子，节省能源的磁悬浮离心式除尘器。

本实用新型的技术方案如下：磁悬浮离心式除尘器由四部份组成：(1)转子组件；(2)磁性支承组件；(3)料管组件；(4)外套筒、电动机系统。

转子组件具有垂直方向旋转轴线，它由两个半径相同互相连通的中空圆柱形组成，通过转筒轴下球轴承由下部轴窝支承。装在转筒上面的电机轴和上转筒相联接，电机轴和转筒轴处在同一根旋转轴线上，电机有滚珠轴承，电机轴通过电机滚珠轴承，电机轴上球轴承的球面在上部轴窝内，但通常并不接触，对转子起限位作用；上转筒筒壁多孔，转筒内外气体相通，在转筒外形成离心力场，并和转筒内的离心力场相接；上部或下部磁性支承的磁作用力使转子上浮，电机的滚珠轴承、上部和下部球轴承使转子保持垂直状态，下部球轴承支承在球窝中，球窝中充满润滑油，球面和球窝的直径应相等或球稍大一些，电机轴上球轴承球面的直径应略小于球窝的直径，电机的滚珠轴承和上球轴承具有自润滑性能。电机滚珠轴承、球轴承支承和磁性支承使转子有足够的径向刚度和抗干扰能力，限制转子振幅、吸收转子振动能量和避免转子同外套筒间的直接撞击，可以保持浮动的转子平稳运行。如在高硬度的下部球轴承球面上刻有螺旋槽，还可以对转子产生一定的上浮力。磁性支承有三种：上磁性支承，安装在转筒上方，对转筒磁作用力为吸力；下磁性支承，安装在转筒下方，对转筒磁作用力为斥力；双磁性支承，即既安装上磁性支承又安装下磁性支承，对转筒磁作用力上为吸力下为斥力。上磁性支承包括：装于电机座下凸起法兰上的轴向磁化的环形磁钢，位于磁钢下端的前导磁环，同轴地装在转筒上端面的铁磁性后导磁环。磁钢、前和后导磁环均与立式转子同轴。环形磁钢建立起来的轴对称磁场，通过后导磁环对转子产生吸引力，既为转子下支承卸载掉转子的全部或部分重力，也确保了转子上支承的径向刚度，亦即确保抵偿转子相对于下支承的角偏移的能力。磁钢磁极之间的磁通，通过前导磁环和后导磁环形成闭路。下磁性支承包括：装在转筒下端面的轴向磁化的上逆向环形磁钢，装在下磁钢座上的下逆向环形磁钢，下磁钢座安放在非磁性的外套筒底部，上、下逆向磁钢极性相反，并和立式转子同轴，它们由屏蔽筒保护。上、下逆向磁钢相斥，给转筒以上浮力。为保证转子上浮稳定，上、下逆向磁钢的磁中心必须严格保持一致，可用螺钉和瓦形块予以调节。对于转子重量较大的磁悬浮离心式除尘器可以使用双磁性支承，这时转筒受到磁作用力为吸力加上斥力，其卸载作用要比单磁性支承时大。

料管组件是装在外套筒上的非运动组件，料管组件包括：供料管及供料管法兰，取料管及取料管法兰，排污管及排污管法兰。供料管由水平段和垂直段两部分组成，其垂直段上端安放了下球窝，下球窝的球面中心是转子轴线的基本点，供料管和外套筒必须严格放要求联接，以保证供料管垂直段的轴线和下球窝的球面中心线一致，使转子轴线在下球窝球面中心线上成为可能。取料管上的气流入口应位于转筒上方靠近转筒的地方，要正对着气流旋转方向，才可能将进入取料管的气流动能滞止为压力能。为减小阻力，取料管对着气流的截面应做成流线型。排污管设在外套筒最下方，要保证磁悬浮离心式除尘器捕集到的废物及时排走。

转筒装在外套筒内，转筒外形上部为圆柱形，下部为圆台形，外套筒装在支架上。上外套筒在外套筒上面，在外套筒内电机装在电机座上。电机为立式永磁电动机，电机轴下部和上转筒上部固定在一起，电机轴上端是球轴承，和上球窝配合，上球窝固定在上外套筒上端部内，电机座、上外套筒和外套筒间的安装时，一定要保证上、下球窝的球面中心线和电机轴中心线同在转动轴线上，并保证上球窝的球面中心和电机轴上端球面中心有适当距离。电机由装在外套筒外面的中频电源或外电网供电。外套筒和上外套筒应有一定厚度，对外界能起到保护作用。磁悬浮气液分离器，通常需要降温，这时，外套筒壁设有夹层，可通冷却水对装置进行冷却。

                    附图说明

图1为上部磁性支承磁悬浮离心式除尘器的结构示意图；

图2为下部磁性支承磁悬浮离心式除尘器的结构示意图；

图3为双磁性支承磁悬浮离心式除尘器的结构示意图。其中：

1.上球轴承       2.电机轴         3.转筒轴

4.下球轴承       5.上转筒         6.带叶轮档板

7.下转筒         8.磁钢           9.前导磁环

10.后导磁环      11.逆向上磁钢    12.逆向下磁钢

13.螺钉          14.瓦形块        15.下磁钢座

16.屏蔽筒        17.上球窝        18.电机滚珠轴承

19.下球窝        20.电机定子      21.电机转子

22.取料管        23.取料管法兰    24.排污管

25.排污管法兰    26.供料管        27.供料管法兰

28.上外套筒      29.电机座        30.外套筒

31.支架

                   具体实施方式

实施例1 上部磁性支承磁悬浮离心式除尘器

如图1所示，转子组件由两个半径相同互相连通的中空圆柱形上转筒5和下转筒7及带叶轮档板6构成，转筒轴3的下球轴承4由下轴窝19支承，上转筒5和上面的电机轴2联接在一起，电机轴2和转筒轴3处在同一根旋转轴线上，电机轴2通过电机滚珠轴承18，电机轴2上球轴承1和上部轴窝17相配，但上球轴承1和上轴窝17通常并不接触，只是在转子上浮较高时才会相碰，对转子起限位作用；上转筒5是由高强材料制成，筒壁多孔，使转筒内外气体相通；下转筒7也是由高强材料制成，在带叶轮档板6旋转作用下，气流经供料管26进入下转筒7，并跟着下转筒7旋转，尔后进入上转筒5；转筒5中的气流和上转筒5一起旋转，旋转气流经上转筒5壁上的孔流出，在转筒外继续旋转和并进行分离。上部或下部磁性支承的磁作用力使转子上浮，电机的滚珠轴承18和下球轴承4以及上部磁性支承使转子保持垂直状态，下球轴承4支承在下球窝19中，下球窝19中充满润滑油，球轴承4球面和下球窝19的直径应相等或球稍大一些，电机轴2上球轴承1球面的直径应略小于上球窝17的直径，电机滚珠轴承18和上球轴承1具有自润滑性能。电机滚珠轴承18、球轴承4和磁性支承使转子有足够的径向刚度和抗干扰能力，限制转子振幅、吸收转子振动能量。如磁力大于转子载荷，转子上升，直到上部球轴承1和上球窝17接触后才停止，容许转子上升的距离要大于轴向安装误差值，在这个前提下，将这个距离设计得尽量小，以保持浮动的转子平稳运行。如在高硬度的下球轴承4球面上刻有螺旋槽，还可以对转子产生一定的上浮力。

上磁性支承安装在转筒上方，对转筒磁作用力为吸力；上磁性支承包括：装于电机座29下凸起法兰上的轴向磁化的环形磁钢8，位于磁钢8下端的前导磁环9，同轴安装在上转筒5上端面的铁磁性后导磁环10。磁钢8、前后导磁环9和10与立式转子同轴。环形磁钢8建立起来的轴对称磁场，通过后导磁环10对转子产生吸引力，既卸载掉转子下球窝19支承的部分重力，也确保了上支承的径向刚度，使转子稳定地浮动。磁钢8磁极之间的磁通，通过前导磁环9和后导磁环10形成闭路。在磁性支承对转子的作用力部分地卸去由转子重量加给轴窝的负载的同时，也减小了轴承中的摩擦力和轴承零件的磨损量，节省能源，延长使用寿命。

料管组件是装在外套筒30中的非运动组件，料管组件包括：供料管26及供料管法兰27，取料管22及取料管法兰23，排污管24及排污管法兰25。供料管26由水平段和垂直段两部分组成，其垂直段上端安放下球窝19，下球窝19的球面中心是转子轴线的基本点，供料管26的垂直段的轴线和下球窝19的球面中心线应当一致，转子轴线也必须在球面中心线上，因此，必须严格按要求进行供料管26和外套筒30的安装，以确保上述目标实现。供料管法兰27和含尘气源连接。取料管22的气流入口(取料口)位于上转筒5上方侧壁附近，取料口要正对着气流旋转方向，才可能将进入取料管22的气流的动能滞止为压力能。为减小阻力，取料管22对着气流方向的截面应做成流线型。取料管法兰23和使用净化气流的设备连接。排污管24设在外套筒30最下方，以保证磁悬浮离心式除尘器捕集到的废物及时排走。

上、下转筒5和7装在外套筒30内，外套筒30由非铁磁性材料制成，装在支架31上。上外套筒28装在外套筒30上，上外套筒30内的电机固定在电机座29上。电机为立式永磁电动机，包括电机定子20和电机转子21，电机轴2下端和上转筒5上端固定在一起，上球轴承1和上球窝17配合，上球窝17装在上外套筒28上端内壁，电机座29、上外套筒28和外套筒30之间的安装要保证上、下球窝17和19的球面中心线和电机轴2中心线同在转子轴线上，并保证上球窝17的球面中心和电机轴2上球轴承1球面中心有适当距离。电机由装在外套筒30外面的中频电源或电网供电。外套筒30和上外套筒28应有一定厚度，对外界能起到保护作用。对磁悬浮气液分离器，通常要降温，外套筒壁需设有夹层，可通冷却水时装置进行冷却。

实施例2 下部磁性支承磁悬浮离心式除尘器

如图2所示，图1的上部磁性支承磁悬浮离心式除尘器的上磁性支承换成下磁性支承即为下部磁性支承磁悬浮离心式除尘器，只不过由于下部磁性支承使外套筒30加长了一些。

下磁性支承包括：装在下转筒7下端面的轴向磁化的上逆向环形磁钢11，装在下磁钢座15上的下逆向环形磁钢12，下磁钢座15安装在非磁性的外套筒30上，上、下逆向磁钢11和12极性相反，并和立式转子同轴，它们由屏蔽筒16加以保护，上、下逆向磁钢11和12相斥，给转筒以上浮力。和上部磁性支承相比，下磁性支承给予转筒的上浮力的大小变化不大，机械稳定性较好。但上、下逆向磁钢11和12磁场稳定性较差，上、下逆向磁钢11和12的磁中心必须严格保持一致才有较好的磁稳定性，为此，需用螺钉13和瓦形块14进行精心调节。

下磁性支承的卸载能力较强，对转子的作用力能有效地卸去由转子重量加给下轴窝19全部或部分的负载，给转筒以上浮力，同时减小了轴承中的摩擦力和轴承零件的磨损量，节省能源，延长使用寿命。下部磁性支承磁悬浮离心式除尘器的稳定性主要由电机轴2的上球轴承1和转筒轴3的下球轴承4以及电机的滚珠轴承18来保证，容许的浮动距离只要大于装配误差即可，合理的设计及精细的安装可以使下部磁性支承磁悬浮离心式除尘器稳定地运行。

实施例3 磁性支承磁悬浮离心式除尘器

如图3所示，它是图1的上部磁性支承磁悬浮离心式除尘器和图2的下部磁性支承磁悬浮离心式除尘器的结合，各零部件安装位置同上，本实施例适用于转子重量较大的磁悬浮离心式除尘器。这时，上部和下部磁性支承都给转筒上浮力，上部磁性支承还明显增加转子的径向刚度，提高转子的稳定性。

该离心式除尘器的工作过程如下：

电机启动运行正常后，在转动着的带叶轮档板6抽吸下，含尘气体通过供料管26不断进入下转筒7，随着下转筒7旋转并流向侧壁，随之通过带叶轮档板6边缘上的通孔进入旋转着的上转筒5中，在上转筒5建立的离心力场作用下，气体中的固体微粒或液珠更快地从上转筒5壁上的通孔流出，由于转筒旋转和粘性作用，从上转筒5流出的气体仍作旋转运动，在转筒外建立和在转筒内相连接的离心力场。在内外离心力场作用下，气体中的固体微粒或液珠和气体分离，在径向建立起微粒或液珠浓度梯度，外套筒30内壁附近微粒或液珠浓度最大。在径向气体压力梯度同样也建立起来，在外套筒30内壁附近压力最高。气体旋转速度分布与它们不同，在外套筒30侧壁附近气体旋转速度最大。根据如上物理量的分布，为保障净化效率和精度，排污口要设在外离心力场下部，即靠近外套筒30下端。取料口要设在外离心力场的上部，接近内、外离心力场交界面，即在外套筒30上侧壁附近。为了回收一部分能量，取料口除要接近转动速度最大位置外，还要正对着转动方向，固定不动的集料管内的气体压力是气流的静压和动压的结合。取料管22作成流线型，以减少阻力损失。

磁性支承在整个工作过程起着重要作用，利用永久磁钢和转子间的磁作用力为转子轴3的下轴承4卸载掉转子的全部或大部分重量，甚至将转子浮动起来，转子浮动会因载荷的变化，上浮的程度有所不同，但由于电机轴2的上轴承1的定位作用，转子上浮的距离并不大。磁性支承卸载作用减小了轴承中的摩擦力和轴承零件的磨损量，节省能源，延长使用寿命。上部磁性支承静止不动的磁钢8及后导磁环10之间作用力还将转子约束在垂直位置，对保证转子的平稳运行起到积极作用。

由于叶轮档板6的抽吸作用，待净化气源即使来自于周围环境，磁悬浮离心式除尘器也能工作。取料管22对气流的滞止作用，回收了那部分能量增加了取料管22内气流的压力。

这种除尘器吸收旋风除尘器和离心机除尘器的结构特点，具有除尘效率高和精度高的特点，除尘效率和精度的高低同转速有关，转速提高，除尘效率和精度都会提高。转速达到一定数值后，捕集直径为0.5微米的粒子后就达到高效过滤器的水平，但同样流量它要比高效过滤器体积小，性能稳定。同时，它结构紧凑、能回收能量，磁悬浮减少转动部件和固定部件间的磨损和和减少能耗，没有动密封问题。由于磁悬浮离心式除尘器具有上述优点，使它可以广泛用于医院、发电厂、采矿厂、水泥厂、各种洁净室等需要气固分离的除尘单位以及制药厂、化工厂、热电厂等需要气液分离的工厂。

Claims (6)

1.一种磁悬浮离心式除尘器，包括上球轴承1、电机轴2、转筒轴3、下球轴承4、上外套筒28和外套筒30，其特征在于上磁性支承包括：磁钢8装在电机座29下凸起法兰上，其下端装有前导磁环9，后导磁环10同轴安装在上转筒5的上端面，转子组件由两个半径相同互相连通的中空圆柱形上转筒5和下转筒7及带叶轮挡板6构成，安装在外套筒30内腔中，料管组件包括供料管26、取料管22、排污管24，供料管26由水平段和垂直段两部分组成，其垂直段上端设有下球窝19，电机轴2通过电机滚珠轴承18、上球轴承1和上球窝17相配合。

2.如权利要求1所述的磁悬浮离心式除尘器，其特征在于下磁性支承包括：逆向上磁钢11装在下转筒7下端面的凸起法兰上，逆向下磁钢12装在下磁钢座15上，下磁钢座15安装在外套筒30上，上、下逆向磁钢11和12极性相反。

3.如权利要求1所述的磁悬浮离心式除尘器，其特征在于可同时装有上磁性支承和下磁性支承。

4.如权利要求1所述的磁悬浮离心式除尘器，其特征在于屏蔽筒16安装在外套筒30的底部，瓦形块14装在逆向下磁钢12和下磁钢座15之间，螺钉13用于调整上、下逆向磁钢11和12对中的。

5.如权利要求1所述的磁悬浮离心式除尘器，其特征在于上转筒5和带叶轮挡板6以及下转筒7上开有多个小孔。

6.如权利要求1所述的磁悬浮离心式除尘器，其特征在于取料管22位于上转筒5上方侧壁附近，其截面作成流线型，排污管24位于外套筒30的最下方。

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