CN85109559A

CN85109559A - 多级除尘器

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Publication number: CN85109559A
Application number: CN198585109559A
Authority: CN
Inventors: 拉斯洛·B·马特亚斯
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-10-31
Filing date: 1985-10-30
Publication date: 1986-06-10
Also published as: EP0180414A2; AU4883585A; ZA858101B; US4654059A; ES548348A0; NO854329L; BR8505421A; KR860003047A; EP0180414A3; ES8705255A1; DK497785D0; JPS61111117A; DK497785A

Abstract

一种从气流中清除粒状固体的装置和方法，其特征是：一个多级除尘鼓在一个壳体中高速转动，混浊气流沿除尘鼓转动的方向，切向地送入第一除尘级，然后相继通过除尘鼓每个后继的除尘级，最后从最后一个除尘级排出清洁的空气，除尘鼓的转动和通过装置的气流的运动，建立起一个环绕各除尘级多孔圆周的边界层条件，使固体颗粒被收集在一个收集区内，并从该收集区，被送往各除尘级下面的固体清除装置。

Description

本发明涉及从空气流和其它气流中清除固体颗粒的技术领域。具体来说，本发明涉及一种新的装置及方法，用来从工业环境产生的被灰尘污染的空气中清除所携带的固体颗粒，以便提供适于循环使用或排入大气的清洁气流。

尽管在净化含尘空气的技术领域，为使该技术完善，已经提出过许多方案，但是仍然存在许多问题。当采用传统的过滤技术时，由于过滤器中沉积灰尘，需要实施复杂的技术措施清洗过滤器，结果因为净化过程中各过滤器的停顿，而又要维持设备的工作，就需要安装额外的净化设备。气旋集尘器体积大，倾向于排出大量颗粒细小的灰尘，因而要求大量最后的过滤工作，以便排出令人满意的清洁空气。湿式涤气器存在淤泥处置的问题-通常需要排放在池塘内。静电除尘器存在需要使用高压电等问题。目前，要供应经济的含尘空气净化装置，在缩小占地面积，简化机械、电气设备等方面，仍然存在难以达到的技术目标。

做为本发明的主要目的，本发明提供了一种紧凑、高效、多用而且大大减轻上述系统固有问题的除尘器和除尘方法。

根据本发明，提供一种装置，在该装置中，一个基本呈圆柱形的除尘鼓在一个壳体中转动。该除尘鼓可以分为若干轴向相互密封的除尘级，在每个除尘级中，除尘鼓的圆周由多孔材料制成，用来使气流通过。在每个除尘级的多孔圆周的径向之内，有基本呈平截圆锥形或圆柱形的不透气单元，形成一个多孔材料径向之内的气流空间，该气流空间在轴向与相临的除尘级圆周径向之外的一个环状空间相通，或者，在最后一个除尘级中，或者当只有一个除尘级时，与一个吸力源（例如排气风扇）相通。固定在除尘鼓上随之转动的风扇叶位于每个除尘级下游的该气流空间内。壳体装有盖子关闭除尘鼓，这样的布置可以在除尘鼓圆周和盖子的内面之间形成一个环状空间。盖子上径向向内延伸的U形横截面环状凸缘，用来配合除尘鼓上的各气密凸缘，以便在介于除尘鼓圆周和盖子之间的环状空间内的除尘鼓的各除尘级之间形成密封。送入混浊空气的进气装置用来把混浊气体送往介于除尘鼓圆周和第一除尘级盖子之间的环状空间，每个除尘级都装有沉积固体的收集和清除装置。清洁气体的排气装置有效地与除尘鼓的带有该吸气装置的最后除尘级相连接。在介于除尘鼓圆周和各除电级盖子之间的环状空间内装有斜槽装置，以便引导沉积固体从该空间的外周滑到沉积固体收集和清除装置，安装有电动机装置用来使除尘鼓以可以予定的工作转速转动，在工作中，整个布置使得除尘鼓的转动和混浊气体通过本装置的运动形成一个环绕各除尘级多孔圆周的边界层，在各除尘级内，固体颗粒被向外甩并由斜槽装置引导至沉积固体收集和清除装置。

构成除尘鼓各除尘级圆周的多孔材料的孔隙一般大于被清除的灰尘颗粒的尺寸，因为这种分离作用并不是以传统的筛选或过滤为基础的，它需要避免传统方法使用过滤网或过滤器时所发生的那种障碍作用。在某些应用场合，极细颗粒透进最后除尘级时，多孔材料可以由过滤布构成，在这种情况下，可以采用特殊的布置，以便能够定期地清洗过滤装置。但是本除尘器的工作原理是把固体颗粒实际接触除尘鼓多孔圆周的程度限制在最小的程度。直径为18″的除尘鼓典型的合理转速为每分钟2，000转。在该转速下，除尘鼓圆周的线速度将约为每分钟9，428英尺，略快于进气的速度，如果认为每分钟进气1，500立方英尺的进气装置以每分钟5，000英尺的速度切向地向除尘鼓圆周送气的话。

第一除尘级的除尘鼓圆周的典型多孔材料将采用具有12×12网眼尺寸的过滤网（美国标准）。网眼对全面积的比约为3∶10。因此，在通过过滤网时空气的速度增高。除尘鼓的转动连同进气流的切向动量使空气环绕介于过滤网和盖子之间的环状空间流动，其圆周速度在接近盖子处最低，在接近过滤网处最高。进气所携带的固体颗粒借助其惯性，将倾向于向外朝盖子移动，当某一颗粒越接近过滤网时，这种趋势越大。而且，那些确实横切过滤网的颗粒将以很小的入射角这样做。因此，相应地穿过网眼的可能性很小。结果，固体颗粒集中在一个边界层上，该边界层从盖子的内表面延续到过滤网本身外侧上的一点。由于边界层沿过滤网向下运动侧向下运动，重力与惯性力相结合使固体颗粒在边界层内的汇集向外移动，由斜槽导向流入固体收集装置中，该固体收集装置位于除尘鼓中央之下适当的位置上。

实际上，在典型的混浊空气携尘条件下，通常有小于1%的灰尘颗粒实际通过第一除尘级过滤网，並被气流携带通过过滤网下的气流空间，经过第一和第二除尘级之间的风扇叶，向外进入第二除尘级过滤网外侧的环状空间。

在除尘器第二级中，被携过第一除尘级的少量灰尘环绕並流入第二除尘级过滤网和盖子之间的边界层。再一次由于气流和除尘鼓转动引起的效应，极少量尚未清除的灰尘颗粒能够达到过滤网本身，而且在那些达到过滤网的灰尘颗粒中，只有很小部分穿过过滤网。几乎所有颗粒都停留在边界层内，直至被甩出边界层，进入通往第二除尘级固体收集装置的斜槽中。在第二除尘级中所使用的过滤网可以具有与第一除尘级过滤网相同的网眼尺寸，也可以有较小的网眼尺寸。进入第二除尘级的颗粒中只有相当小的一部分会穿过该除尘级过滤网，这取决于所使用的过滤网的种类。

在第三除尘级（如果有第三除尘级的话）中，可以用适当的纺织纤维（例如聚丙烯纤维或玻璃纤维）制造的过滤布代替过滤网。与第一和第二除尘级中的情形一样，在第三除尘级中也形成类似的边界层，但是过滤布实际上阻止了所有尚未清除的颗粒通过除尘鼓圆周而进入通往除尘器下游端排气风扇吸气端的排气通道。又一次由于边界层内发生的分离作用，在进入第三除尘级的固体颗粒中只有相当小的一部分在到达把其送往第三除尘级固体清除装置的斜槽之前，会紧密接触过滤布表面。在那些确实与过滤布表面紧密接触的颗粒中，大多数会向外偏转而进入边界层。与过滤器表面紧密接触的颗粒中，很小的一部分会滞留在过滤器表面的缝隙中，超过一定时间就会有足量的滞留颗粒把通过过滤器的压差增加一个可察觉到的量。当发生这种情况时，将使用一股压缩空气流短时间静化过滤器，从而使通过过滤器的压差恢复正常，其工作方式下文将予详述。这股压缩空气流吹走已积存在过滤器上的颗粒，使其从过滤器表面径向向外移动並进入边界层，从边界层又被送入斜槽装置並进入第三除尘级固体收集装置。

从前述本发明除尘器的一般工作原理中可以看出，这种独特的分离作用主要是在介于各除尘级过滤网或过滤器表面和盖子内表面之间的环状空间中产生的，这种分离作用的产生是除尘鼓的转动和空气通过几个除尘级的运动的联合效应的结果。工作条件的建立是由于环绕各除尘级的除尘鼓圆周形成了边界层，这要求除尘鼓圆周具有一定的最小圆周速度。取决于一系列变化的因素，该最小圆周速度稍有变化，而这些变化的因素尚未完全被人们理解。实际上，第一除尘级的除尘鼓圆周的圆周速度似乎起码必须大于约每分钟9，000英尺，以便使已经建立的边界层条件在正常工作中碰到这些变化因素时仍能保持稳定。为建立边界层条件，除尘鼓圆周的圆周速度尚未碰到上限。确定除尘鼓圆周的圆周速度上限时，要考虑的决定因素似乎是完善的机械设计，这关系到用来制造除尘鼓等部件的材料的强度和重量。不管除尘鼓直径的大小，设计完善的除尘鼓圆周的圆周速度大约是每分钟9，500英尺。

因此，本发明包括一种从含有固体颗粒的混浊气流中清除固体颗粒的新方法。这种新方法是用下游的吸力把混浊气流到引入一个基本呈环状的密封的气流空间，该环状空间环绕一个基本呈圆柱形的多孔构件，使该多孔构件绕其圆柱轴线转动，使其具有一个至少每分钟9，000英尺的圆周速度;把该气流从该密封的环状空间基本沿轴向抽过该多孔构件，同时把其限制在一个半径减小的环状气流通道内，借此在该密封的环状气流空间内建立边界层条件，使固体颗粒汇集在一个固体收集区内;然后把固体颗粒从该固体收集区送往一个排泄地并将其排出。

被抽出的气流沿轴向输送，并且径向地进入环绕第二个基本呈圆柱形的多孔构件的密封的环状空间，该多孔构件绕同轴转动，并做为抽出气流的过滤网，气流基本沿轴向通过该第二多孔构件，同时被限制在一个半径减小的环状气流通道内，借此在环绕该第二多孔构件的密封的环状气流空间内建立边界条件，使固体颗粒集合在与该第二密封环状气流空间配套的固体收集区内，这些固体颗粒又从该固体收集区被送往一个排泄地并在那里从环绕该第二多孔构件的该第二密封环状气流空间排出。通过该第二多孔构件抽出的气流可以被送入一个第三密封环状气流空间，该空间环绕一个基本呈圆柱形的多孔构件，该多孔构件与第一和第二多孔构件同轴转动，或者通过该第二多孔构件抽出的气流也可以做为清洁气流沿轴向排放到下游的吸气装置。

根据本发明的除尘器设计将取决于需要进行的收尘工作。对于不同的工业灰尘订有不同的标准，该标准给出了输送各种尘粒的最低输送速度，一般来说，输送速度介于大约每分钟1，500英尺（在造纸机的情况下）至大约每分钟4，500英尺（在钻削石棉板的情况下）。由本除尘器承担除尘任务的设备的数量及大小将取决于必须处理的每分钟立方英尺数。假定除尘器最后一级装有一个过滤器，或者在所有各级都有很细网眼的过滤网，空气体积对过滤器或过滤网表面积的典型比值可达到的范围是：250∶1至2，000∶1。知道每分钟要处理的空气体积，设计人员就可以选择其中装有过滤器的除尘鼓的那一级的适当直径和长度，实际上，其直径可以选择在12″至大约48″之间。在装有过滤器的除尘级以前的各除尘级，可以具有相同的除尘鼓直径，并具有适当长度的过滤网以适应予计的气流的要求。一台除尘器处理气流的设计能力可以大约为每分钟150，000立方英尺。如果需要处理的气流总量大于通常一台除尘器可以处理的能力，那么对给定的设备可以从一个共同的进气集管安装二台或多台除尘装置，使用共同的或各自的排气风扇设施。本发明的除尘器可以用不锈钢或炭素钢制造，并且可以用耐高温材料制造各零件，采用水冷却轴承和玻璃纤维过滤材料，或不锈钢过滤网或类似的耐高温材料，从而适应高温工作环境，因此使除尘器可以用于净化含有高温尘粒的气流，例如，净化材料高温处理加热炉或其它设备排出的空气或气体。

从以下结合附图的详细说明中可以更具体地理解本发明及其工作原理，这些附图表示本发明的一个实施例，在该实施例中装有三个除尘级，其中最后一级装有一个过滤器。

附图说明：

图1本发明除尘器的示意投影图，部分剖开以便示明其中的气流和零件的总体布置。

图2，图1所示除尘器的部分纵剖视图，示明除尘鼓和盖子的适当结构。

图2A，取自类似于图2所示除尘器的第一除尘级的局布纵剖视图，示明在各除尘级多孔圆周下面规定气流路径的导流板的另一种结构。

图3，示明各除尘级之间气密结构的局部纵剖视图。

图3A，与图3相似，示明另一种气密结构的纵向剖视图。

图4，取自类似于图1所示除尘器的第二除尘级的示意剖视图。

图4A，取自类似于图1所示除尘器的第二除尘级的示意剖视图，示明另一种形式的沉积固体清除装置。

图5，取自类似于图1所示除尘器的第一除尘级的垂直剖面示意图，示明沉积固体清除装置的位置，以及混浊空气进口的可供选择的位置。

图6，取自类似于图1所示除尘器第三除尘级的垂直剖面示意图，示明沉积固体清除装置的位置以及过滤器清洗装置的位置。

图7，本发明除尘器的纵向部分剖视图，示明一种可供选择的除尘鼓结构。

图8，类似于图1所示除尘器的第三除尘级下部的局部投影图，示明使用压缩空气的过滤器清洗器的装配情况。

图9，示明各除尘级多孔圆周结构的放大局部剖视图。

现在对照附图作更为具体的说明。图1所示除尘器安装在基架10上，基架10把除尘器支承在适当的高度，以便从旋转式气锁闸或者集尘箱中收集和清除灰尘，旋转式气锁闸和集尘箱处于除尘器下面的中间位置。除尘器的盖子或壳体（本说明书中标号为11）基本呈圆柱形，由上、下两半部拼装而成，因而上半部可以拆除以便检修内部零件。上半部可以整体制造，也可以相应于除尘鼓各级的长度分段制造。壳体上、下半部可以沿其配合边缘铰接（14），这样就可以把壳体顶部整体地或分段打开，以便检查、维修或清洗。在任何情况下，上、下半部12和13的配合边缘上都要装有适当的密封装置，例如聚氯丁橡胶填密片，以便通过适当的锁销15把上半部紧固在闭合位置上时，保证气密状态。除尘鼓（本说明书中标号为16）安装在轴17上，轴17安装在一个滚柱轴承18上，该滚柱轴承安装在壳体端壁19的外侧。轴17的另一端由一个滚柱轴承90支承，该滚柱轴承安装在清洁空气出口（20）中的支架89的中央。

除尘鼓零件包括一个除尘鼓端板21（见图2），该端板上有轮毂22，并由键23和紧定螺钉24紧固在轴17上，端板外周上有气密凸缘24a。第一除尘级过滤网25的一端安装在过滤网座槽26内，该座槽在端板21的外周上，过滤网25的另一端安装在密封环28内的安装槽27中，密封环28上安装着气密凸缘29。

过滤网25的结构如图9的剖视图所示。下文将要描述的除尘器各级中的过滤网结构相同，它包括一个粗疏的网格，圆形桁条200在圆周上有间隔地焊接在十字过梁201上，形成一个方形网孔约为1平方英寸的网格。外面的桁条焊接在前述的安装槽中。一个予定网眼尺寸的过滤网202铺在网格十字过梁201上，该过滤网可以为4目到500目，铺展在网格上，并且由传统的重叠接缝固定。当使用过滤器而不是过滤网时，除过滤网202由过滤材料取代外，其余结构完全相同。

密封环28由风扇叶辐条30支承，风扇叶辐条30在密封环28和支承环31之间径向延伸，支承环31支承着平截圆锥形导流板32的一端，其另一端由除尘鼓端板26上的座肩33支承。支承环31和轮毂34之间由管形辐条35隔开。第二除尘级支承环37和轮毂34之间由管形辐条38隔开，其一端安装在支承环31上，在第二除尘级支承环37的另一端装有平截圆锥形导流板39。

第二除尘级圆柱形过滤网40的一端安装在第二除尘级支承环31的安装槽41中，其另一端安装在第二除尘级密封环43上的安装槽42中，密封环43和第二除尘级支承环44之间由径向的风扇叶辐条45隔开。第二除尘级密封环43与径向外延的密封凸缘46一起形成。第二除尘级密封环的支承环44在安装槽47中支承平截圆锥形导流板48，导流板48的另一端支承在第二除尘级支承环的装配轴肩49上。管形辐条50在轮毂51上支承第二除尘级密封环的支承环，轮毂51也支承管形辐条54，管形辐条54又支承着第三除尘级支承环55。平截圆锥形导流板56的一端安装在第二除尘级密封环支承环的安装槽57内，其另一端安装在第三除尘级支承环55上的安装槽58内。第三除尘级密封环60与安装槽61一起形成，安装槽61支承着圆柱形过滤器支承网格62的一端，其另一端被支承在第三除尘级支承环55上的安装槽63中。

第三除尘级密封环60是与径向外延的密封凸缘64一起形成的，并由风扇叶辐条66与第三除尘级密封环支承环65隔开。第三除尘级密封环支承环65与轮毂67之间由管形辐条68支承，管形辐条68借助键69和紧定螺钉70安装在轴17上。第三除尘级密封环支承环盖板71支承在第三除尘级密封环支承环65上的安装槽72中。

至此所描述的除尘鼓用来与从动轴17一起以高的角速度（约为每分钟2，000转）转动。因此除尘鼓装配后必须经过动力学平衡。为此目的，在第三除尘级密封环支承环65的内侧以及除尘鼓端板21的外侧可以安装配重，其位置由73示明。

壳体的上半部12和下半部13沿径向向内有U形横截面凸缘75，其位置使其跨装在密封凸缘24、29、46和64上，这使得三个除尘级相互密封。凸缘75的脚借助一系列分布在圆周上的隔管76（见图3）隔开，这些隔管76由螺栓77和螺母78固定在位。壳体上半部12和下半部13上的许多孔或切口提供了从U形横截面凸缘75的脚之间与大气相通的可能性，薄毡密封环80和81固定在U形横截面凸缘75的脚82和83的内面上，在该薄毡密封环和密封凸缘29的表面之间留有约为1/32″的间隙，见84。

另一种密封设计如图3a所示，其中毡密封环80a和81a的内径较小，因此，装在径向内延的U形横截面凸缘75的脚82和83上时，其径向最内部分80b和81b分别接触环形槽80c的底部并被向外压缩。如果除尘器中的压力变得高于大气压时，则图3a所示密封设计将提供更可靠的密封，并把通过密封吹回灰尘的现象减少到最低程度，当排气风扇失效时或者在不用排气风扇而工作的本发明的任何实施例中往往会出现这种除尘器内压力高于大气压的情况。

由于工作时除尘器内部维持在低于大气压的状况，外界空气将通过U形横截面凸缘75的脚间的孔79以及毡密封圈（标号84，在图2和图3中用箭头指示）透入除尘器。对于本设计，在毡密封圈80和81以及密封凸缘29之间没有接触，因此，除尘器工作时没有摩擦损失和生热现象，而各除尘级相互间却被有效地密封起来。因此，除非通过过滤器或过滤网，空气决不会离开一个除尘级。所以，环绕三个除尘级过滤网的环状空间可以称为环绕各自的过滤网或过滤器的密封的环状气流空间。

除尘器壳体下游的端板85上有环形槽86与盖子12相通，并有凸缘87以便安装清洁空气出口接头，该出口接头通往促使气流通过除尘器的排气风扇88。在端板两面的任一面上装有一个十字支架89，用来安装支承轴17下游端的滚柱轴承90，该整体被盖板91隔离。

轴17的上游端装有三角皮带轮92，由三角皮带93驱动，其主动皮带轮94安装在驱动电动机96（其转向由箭头指示）的轴95上。

如图1所示，各除尘级下面都有一个旋转或气锁闸以便排除固体。这些旋转式气锁闸为市售传统产品，本说明书不予详述。在图1所示的布置中，旋转式气锁闸100排泄第一除尘级中沉积的固体，旋转式气锁闸101排泄第二除尘级中沉积的固体，旋转式气锁闸102排泄第三除尘级中沉积的固体。旋转式气锁闸100、101和102经轴向校准后，由电动机103的延长轴104驱动。支承结构105支承着适于安装袋子106的固体输送出口，通过这种方式可以收集并排泄沉积固体。壳体下半部13的下部有导向区110和111共同形成一个斜槽，其终点是凸缘112和113，在这两个凸缘上安装旋转式气密闸，以便收集第一除尘级中沉积的固体（见图5）。

同样，导向区115和116也形成一条斜槽，其终点是凸缘117和118，以便连接旋转式气锁闸101的进口（见图4）。

在第三除尘级，导向区120和121形成一条斜槽，其终点是凸缘122和123，这两个凸缘固定在环绕旋转式气锁闸102进口的凸缘上（见图6）。

混浊气体进口125向上插入第一除尘级，以便向上基本沿除尘鼓的切向输送混浊气体，并且以同一方向沿除尘鼓运动。在图1所示的位置，由进气流携带的固体在达到收集区并送往旋转式气锁闸100以前，必须绕着除尘鼓在介于盖子11和第一除尘级过滤网之间的环状气流空间A中移动至少四分之三的距离。这使得固体颗粒在可能沉积和被清除之前相当长的移动距离中承受边界层的分离作用。取决于混浊气体所携带颗粒的性质和大小以及携尘量，在边界层内这样长的移动距离也许并不必要，而且对较大和较重的颗粒在第一除尘级边界层内的移动规定一个较短的移动距离也许更为理想。在这种情况下，混浊空气进口的位置可以移到虚线所示位置（125a），这样混浊气流就水平地沿切向输送到除尘鼓顶部的转动表面，或者甚至被输送到虚线125b所示除尘鼓的部位，在该位置上，混浊气流向下沿切向输送到除尘鼓向下转动的表面。

工作时首先启动电动机96，使除尘鼓达到其工作转速，前文已述，该转速能产生大约每分钟9，500英尺的圆周速度。当除尘鼓达到其工作转速时，排气风扇将被启动，通过混浊气流进口125从混浊空气或混浊气体源抽气。旋转式气锁闸电动机103被同时启动。在排气风扇88产生的吸力的促动下，气流通过混浊气体进口进入介于盖子11和第一除尘级过滤网25之间的环状气流空间A。环状气流空间A被第一除尘级两端的凸缘24和29以及U形横截面凸缘75有效地密封。空气中的固体颗粒进入由除尘鼓高速转动和空气通过除尘器的运动所产生的边界层，并趋向于从除尘鼓向下转动的表面的下部区域向外汇集在一个收集区内，从那儿这些固体颗粒被下盖110和111的斜槽输送进旋转式气锁闸100，然后在该气锁闸被排出。一些固体颗粒从除尘鼓圆周向外移动不够充分，不能被收集在固体收集区内，而将在边界层内继续绕除尘鼓作第二次转动。同时，在由平截圆锥形导流板32的外表面和密封环28的内表面所形成的环状气流空间A₁中，向内通过过滤网25的气流被基本沿轴向输送。当气流进入第二除尘级时，被风扇叶辐条30接触，这有助于维持其转动，也恢复了一些因气流通过第一除尘级而引起的压力损失。当以接近除尘鼓转速而旋转的气流进入第二除尘级时，受迫向外进入环状空间B，该空间由凸缘29和46以及U形横截面凸缘75形成的气密所密封，位于盖子11的内表面和过滤网40之间。在该环状气流空间，已经通过第一除尘级过滤网25的固体颗粒由于受到第二除尘级内存在的边界层条件的作用，趋于从除尘鼓向下转动侧的下部向外进入一个固体收集区，并由斜槽部分115和116引入旋转式气锁闸101而被排出。

同时，在由平截圆锥形导流板48的外表面和密封环43的内表面形成的环状气流空间B₁中，通过过滤网40的气流基本上沿轴向被输送。当气流进入第三除尘级时，被风扇叶辐条45所接触，与风扇叶辐条30的情况一样，这有助于维持气流的转动，而且也恢复了一些因气流通过第二除尘级而引起的压力损失。当以接近除尘鼓转速而旋转的气流进入第三除尘级时，又一次受迫向外进入由凸缘46和64以及U形横截面凸缘75所密封的环状空间。该环状气流空间C介于盖子11的内表面和过滤器62之间，气流中存留的较少的固体颗粒，其基本上是原来的混浊气体中最小的颗粒，受到环状气流空间C中存在的边界层条件的作用，这些固体颗粒又一次趋于从除尘鼓向下转动侧的下部向外汇集在一个收集区内，并由斜槽部分120和121引入旋转式气锁闸102的进口而被排出。

同时，在由平截圆锥形导流板132（见图2）和密封环60的内表面所形成的半径减小的环状气流空间C₁中，已经通过过滤器62的气流从第三除尘级基本上沿轴向被输送。

在前面对照图1和图2所示实施例所描述的本发明的工作原理中，气流通过一个除尘级的过滤网后，通过一个半径减小的环状空间将气流基本沿轴向输送，该环状空间的径向内边虽然是平截圆锥形的，如导流板32、48和132，但是应该被理解为：如前所述，如果除尘鼓的结构采用如图2A所示基本呈圆柱形的导流板，因而各除尘级多孔圆周下面的气流空间的内侧由一个圆柱形表面而不是一个平截圆锥形表面所限定的话，本除尘器的工作原理是相同的。

为了在环绕各除尘级多孔圆周的环状空间内建立边界层条件，气流借以通过的多孔构件径向以内的气流空间的重要特点是该空间的横截面必须是环状的。

当气流向外通过第三除尘级时，被风扇叶辐条134接触，这有助于维持气流的转动，也有助于恢复一些因气流通过第三除尘级而引起的压力损失。然后已经是清洁的气流通过清洁空气出口20送往排气风扇88的进口，从该风扇或者排入大气，或者被输送到尘源所在区域供循环使用。

所述实施例中的第三除尘级多孔圆周，由于采用了过滤器而不是稀疏的过滤网，因而应该想到，很细的尘粒会趋向于滞留并沉积在过滤器的表面和孔隙中。在过滤技术中大家知道，过滤器的表面区域存在一定量的可以滤过的固体一般会改善过滤效果。但是，这种情况如果超过一定限度，过滤器对通过它的气流的阻力开始很快地增加。由于本发明的除尘器依靠下游吸力的作用驱动空气通过该装置，所以第三除尘级中过滤器对气流的阻力大幅度增加是不允许的，因为这将影响该系统所有上游零件的工作。所以，在本发明的除尘器的任何采用过滤器作为除尘鼓多孔圆周的除尘级中，必须装备清除过滤器表面区域沉积固体的设施。在所述实施例中，在第三除尘级中采用了一个过滤器，对过滤器上沉积固体量的控制采用了压缩空气喷吹的方法，在盖子11的下部平行于过滤器的表面62安装了一个喷气头140，如图6所示。喷气头140延及过滤器162的全长，并有一个大约0.008″宽的轴向延伸的沿径槽141，以便提供帘状压缩空气喷气，喷吹过滤器表面，其方向与喷吹点过滤器表面的切线成很小的角度。喷气头140安装在焊在盖子11下半部13内表面上的安装支架142上，压缩空气由压缩空气管路144提供，该管路通过一个接头145穿过盖子下半部13的壁。

压力为每平方英寸80至100磅的压缩空气将从槽142产生一股速度远远超过除尘鼓圆周速度的喷气，已经发现，根据过滤器62上固体的沉积量，1至2秒的喷气即足以清除积累的固体沉积量。由于过滤器62上固体的过度沉积是由通过过滤器62的压力降来显示的，所以压缩空气的喷吹很方便地由压缩空气管路144里的一只压差电磁阀来控制，该阀由通过过滤器62的压差驱动。该压差可以由盖子11内的压力传感器测量，其位置由数字145和146指示（见图2）。压缩空气阀驱动控制装置要经过调整，以便每当压力传感器位置145和146（见图1）之间的压差超过予定值时即打开阀，产生一般持续一定时间（1至几秒）的压缩空气流。在任何具体装置上选择的具体值，当然要取决于工作条件，以及对于设备具体工作标准而确定的通过过滤器的最佳压差。

当开始喷吹时，压缩空气幕把沉积固体从过滤器表面吹起，并向外吹入第三除尘级环状气流空间C的边界层中，并在边界层中汇集在沉积固体收集区内，然后由斜槽部分120和121引入旋转式气锁闸102的进口，以便被排出。

当然，图示的和描述的实施例虽然涉及包含三个除尘级，其中最后一级采用过滤器做为多孔构件的除尘器，但这只是为了说明的目的。很细密的，高达500目的过滤网也可以代替所述实施例第三除尘级中所述过滤器，而且取决于除尘器所承担的具体任务，也可以在一个或所有前面的除尘级中采用很细的过滤网。当任何具体的除尘级中采用很细的过滤网时，也就是说，一个足够细度的过滤网，在工作中大多数碰撞它的固体颗粒都太大不能通过它，这时最好在每一个采用过滤器或很细过滤网的除尘级中安装前述种类的过滤网清洗装置，以便定期地清除嵌进过滤网表面的沉积固体。因此，本发明的除尘器可以是以下设想：一个除尘器包括两个或更多的除尘级，而且这些除尘级中的每一个都可以采用不要求清洗装置的较粗过滤网，也可以采用要求前述过滤网或过滤器清洗装置配合工作的很细密的过滤网或过滤器。具体选用过滤网还是过滤器，取决于除尘器的合理设计，而这又关系到要求除尘器所承担的工作。

在前述说明中，沉积固体的排泄是由传统的旋转式气锁闸承担的。也可以采用各种其它排泄机构取代旋转式气锁闸。由于除尘器内是在低于大气压下工作的，所以采用的排泄装置必须在排泄沉积固体过程中，不使被排泄物被吸回除尘级中去。一种这样的排泄机构替代形式如图4a所示，图中的该排泄机构代替旋转式气锁闸101安装在图1所示除尘器第二级之下。对照图4a，该排泄机构主要包括：一个具有带凸缘进口的集尘箱，其凸缘151和152与盖子下半部13的斜槽部件115和116所形成的斜槽底部的凸缘117和118相配合。集尘箱的底部通常由闭合闸门153密闭，闭合闸门在154收铰接在集尘箱150的一个侧壁上。在集尘箱内一个常开闸门155由重力保持常开状态，它适于用1/8″有机玻璃板制做，可以摆动地悬挂在穿过孔156a的钩子156上。在除尘器正常工作中，被分离的固体颗粒将被除尘器盖的下半部13上的斜槽部件115和116引导并落入集尘箱150。当集尘箱150中积存了足量的固体颗粒时，闸门153绕铰销154向下摆动，把积存物倒入袋子或其它容器，同时闸门153的打开使闸门在吸力的作用下，在倾倒操作中迅速闭合在密封环155a上。由于倾倒操作只占几秒钟时间，在闸门155闭合期间，在它上面积累的沉积固体较少，而且当闸门153上摆到闭合位置时，闸门155下摆到打开位置并把积存的固体倒入集尘箱150。闸门153和155的相关运动可以用任何需要的方式完成，例如，使用一个气缸，或者步进电动机，或者闸门153可以由一个安装在铰销154的轴上的扭簧把其保持在闭合位置，而且其开启运动可以和集尘箱150上部闸门155后面的检修口盖联动，借此，闸门153的打开使集尘箱内部与大气相通。由于除尘器内的压力低于大气压，闸门155将上摆并由大气压保持在闭合位置，直到闸门153回到闭合位置且集尘箱150与大气的通路也被切断为止，此时闸门155将仅仅在自重和倾斜操作中在其顶部积存的固体重量的作用下落回。本专业技术人员也可自行提出许多其它设计方案。

除尘鼓的一种简化形式如图7所示，该图是采用简化除尘鼓结构的除尘器的部分纵剖视图。在该实施例中，有三个除尘级，标号为160、161和162。在各相继的除尘级中的除尘鼓圆周的半径递减，因此，从环绕第一除尘级圆柱形过滤网163的环状空间D流过该过滤网163的气流，在沿轴向半径减小的环状气流通路D₁内基本沿轴向被输送，接触风扇叶辐条164并轴向地进入环绕第二除尘级圆柱形过滤网165的环状气流空间E，从该环状气流空间E，穿过过滤网165后，在沿轴向半径减小的气流通路E₁内基本沿轴向被输送，接触风扇叶辐条165a，然后基本沿轴向地进入环绕过滤器或过滤网166的密封的环状气流空间F。穿过过滤器166的气流被抽过沿轴向半径减小的环状气流通路F₁，接触风扇叶辐条166a后轴向地流入清洁气流出口167，然后到达驱动气流的吸力源。在密封的环状气流空间D、E和F中的边界层作用的条件与针对密封的环状气流空间A、B和C以及图1和图2实施例所描述的边界层作用的条件相同，在各除尘级沉积固体的收集和排泄方式也与图1和图2实施例相同。

虽然前文参照上述具体实施例已对本发明做出描述和说明，但是应该这样理解：本发明及其工作原理适用于种类极多的实施例，而且不应该在任何局限的意义上来解释前面的具体描述和说明，从而与下面的权利要求书中的具体阐述相抵触。

Claims

1、从含有固体颗粒的气体中分离固体颗粒的装置，该装置包括：一个可以绕其圆柱形轴线转动的基本呈圆柱形的除尘鼓，该除尘鼓上具有至少一个轴向隔开的除尘级，除尘级上有多孔材料制成的圆周，用来使气流通过。不透气材料在构成该圆周的该多孔材料的径向之内形成一个环状的气流空间，除了最后除尘级之外，基本沿轴向与相邻除尘级圆周径向之外的一个环状空间相通。最后除尘级气流空间与一个吸气源相通；在该除尘级之间固定在该除尘鼓上并随之转动的径向的风扇叶；在各除尘级每端从除尘鼓圆周外延的气密凸缘；以予定工作转速使该除尘鼓转动的电动机装置；密封该除尘鼓的盖子装置。用来在除尘鼓圆柱和盖子装置内侧之间形成一个环状空间，该盖子装置上有一系列径向内延的环形的U形横截面凸缘，用来配合除尘鼓上的各气密凸缘，以便在除尘鼓圆周和盖子之间的环状空间中的除尘鼓各除尘级之间形成气密；用来向除尘鼓圆周和第一除尘级盖子装置之间的环状空间输送混浊气体的通向第一除尘级的混浊气体进口；与各除尘级配套的沉积固体收集和清除装置；与该除尘鼓最后除尘级配套的。连接该除尘鼓与该吸气装置的清洁气体排放装置；用来把沉积固体从各除尘级中的除尘鼓圆周和除尘鼓盖子之间的环状空间的外周引入该沉积固体收集和清除装置的斜槽装置；借此，在工作中，该除尘鼓的转动和混浊气体通过该装置的运动建立了一个环绕每个除尘级的边界层，在边界层内，固体颗粒被向外甩，并在该斜槽装置的引导下，趋向于该沉积固体收集和清除装置。

2、根据权利要求1的装置，其特征为：除尘鼓安装在一根水平的轴上，沉积固体收集和清除装置位于该轴正下方。

3、根据权利要求2的装置，其特征为：在该除尘鼓圆周和第一除尘级盖子装置之间的环状空间内，混浊气体进口装置设计为把混浊气流向上基本沿切向对着除尘鼓向上转动的圆周。

4、根据权利要求2的装置，其特征为：在该除尘鼓圆周和第一除尘级盖子装置之间的环状空间内，混浊气体进口装置设计为把混浊气流水平地基本沿切向对着除尘鼓圆周的顶部，其方向与除尘鼓圆周转向相同。

5、根据权利要求2的装置，其特征为：在该除尘鼓圆周和第一除尘级盖子装置之间的环状空间内，混浊气体进口装置设计为把混浊气流向下基本沿切向对着除尘鼓向下转动的圆周。

6、根据权利要求2或3的装置，其特征为：后继除尘级中的除尘鼓多孔材料形成的圆周的直径减小到相应于从形成前一除尘级圆周的多孔材料之下通往后继除尘级除尘鼓圆周径向之外的环状空间的环状气流空间的内径。

7、根据权利要求2的装置，其特征为：后继除尘级中的除尘鼓多孔材料形成的圆周的直径不变，而且每个后继除尘级包括一个基本呈平截圆锥形的导流板，该导流板从由形成前一除尘级圆周的多孔材料之下通往后继除尘级的环状气流空间的内周开始延伸，借此流过前一除尘级构成除尘鼓圆周的多孔材料的径向之外的环状气流空间的气体被输送到环绕后继除尘级多孔材料形成的除尘鼓圆周的环状空间。

8、根据权利要求7的装置，其特征为：具有三个除尘级。

9、根据权利要求8的装置，其特征为：起码在头二个除尘级中，多孔材料形成的圆周包括一个具有扩孔的圆柱形结构支承构件，上面复盖具有选定网眼尺寸的过滤网。

10、根据权利要求9的装置，其特征为：在第三除尘级中，多孔材料形成的圆周包括一个具有大孔的圆柱形结构支承构件，上面复盖过滤布。

11、根据权利要求10的装置，其特征为：该过滤布是由细网眼聚丙烯过滤网制成的。

12、根据权利要求10的装置，其特征为：该过滤布是由玻璃纤维制成的。

13、根据权利要求10的装置，其特征为：该过滤布是由很细网眼的不锈钢过滤网制成的。

14、根据权利要求10的装置，其特征为：安装有清除在该过滤布上沉积的固体的装置。

15、根据权利要求14的装置，其特征为：清除在该过滤布上沉积的固体的装置包括一根安装在环绕过滤布的环状空间内，平行并且临近于过滤布向下转动表面的压缩空气输送管，该压缩空气输送管有一条纵向窄槽，该槽覆盖过滤布的全长，当该装置被驱动时，向下和向内对着该过滤布喷吹一股压缩空气。

16、根据权利要求15的装置，其特征为：装有该压缩空气输送管的驱动装置，该驱动装置包括测量环绕该过滤布的环状空间和除尘器清洁空气出口之间的压差的压力传感装置;一条连接该压缩空气输送管和压缩空气源，压力至少为每平方英寸75磅的压缩空气管路，一只控制通过该管路压缩空气流的电磁阀，以及对该压差敏感的该电磁阀的驱动装置，当该压差超过予定值时，该驱动装置即打开该电磁阀，向该过滤布喷吹一股压缩空气，而当该电磁阀打开一个予定的喷气时间后即关闭该电磁阀。

17、一种从含有固体颗粒的混浊气流中清除固体颗粒的方法，该方法包括：把混浊气流送入一个环绕一个基本呈圆柱形的多孔构件的基本呈环状的密封空间，同时绕其圆柱形的轴线转动该多孔构件，以便使其达到一个至少每分钟9，000英尺的圆周速度;把该气流从该密封环状气流空间基本沿轴向抽过该多孔构件，同时把其限制在一个半径减小的环状气流通道内，借此在该密封的环状气流空间内建立边界层条件，使该气流中的固体颗粒收集在一个固体收集区内;把该固体颗粒从该固体收集区引导到一个排泄地，并将其排出。

18、如权利要求17所规定的一种方法，其特征为：该多孔构件绕其水平轴线转动，混浊气流被切向地送至该多孔构件，其方向与多孔构件的转动方向相同。

19、如权利要求18所规定的一种方法，其特征为：混浊气流被以向上的方向引入。

20、如权利要求18所规定的一种方法，其特征为：混浊气流被水平地引入。

21、如权利要求18所规定的一种方法，其特征为：混浊气流被向下地引入。

22、如权利要求18所规定的一种方法，其特征为：抽过该多孔构件的气流被轴向地输送，并径向地进入环绕一个转动的第二圆柱形多孔构件的一个第二密封环状气流空间;气流被基本沿轴向抽过该第二圆柱形多孔构件，同时将其限制在一个半径减小的环状气流通道内，借此在该第二环状气流空间内建立边界层条件，使固体颗粒汇集在一个与该第二环状气流空间配套的第二固体收集区内;该固体颗粒被从该第二固体收集区引导到一个第二排泄地，并从那里把该固体颗粒排出。

23、如权利要求22所规定的一种方法，其特征为：抽过该第二多孔构件的气流被轴向地输送，并径向地进环绕一个转动的第三圆柱形多孔构件的一个第三密封环状气流空间;气流被基本沿轴向抽过该第三圆柱形多孔构件，同时将其限制在一个半径减小的环状气流通道内，借此在该第三环状密封气流空间建立边界层条件，使固体颗粒汇集在与该第三密封环状气流空间配套的一个第三固体收集区内;该固体颗粒被从该第三固体收集区引导到一个第三排泄地，并在那里被排出;然后该气流做为清洁气流被轴向地输送到驱动该气流的该下游吸气源。