TWI654029B - Cyclone separation device and classification method - Google Patents

Cyclone separation device and classification method

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TWI654029B TW104127790A TW104127790A TWI654029B TW I654029 B TWI654029 B TW I654029B TW 104127790 A TW104127790 A TW 104127790A TW 104127790 A TW104127790 A TW 104127790A TW I654029 B TWI654029 B TW I654029B
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Abstract

本發明的旋風分離裝置包括：旋風分離本體，包括圓筒形狀的上部主筒及倒圓錐形狀的下部主筒；頂板，覆蓋所述上部主筒的上緣部且在中央部具有開口部；第一導入管，沿所述旋風分離本體的內壁面導入含有粉體的第一流體；第二導入管，在所述第一導入管的上方配置於所述頂板的附近，導入第二流體；排氣管，沿所述旋風分離本體的垂直中心軸插入至所述頂板的所述開口部，使排氣流自所述旋風分離本體內上升而自所述旋風分離本體排出；以及捕集部，對在所述旋風分離本體內藉由所述第一流體以及所述第二流體的回旋運動而分離的粉體進行捕集。

Description

旋風分離裝置以及分級方法
本發明是有關於一種用以捕集粉體的旋風分離裝置以及利用所述旋風分離裝置對粉體進行分級的分級方法。
先前，已知有藉由離心力來對流體中的粉塵等進行分離捕集的旋風分離式集塵裝置(例如，專利文獻1)。根據所述旋風分離式集塵裝置，藉由使欲除塵的流體在旋風分離室內進行回旋運動，而藉由離心力來將流體中所含的粉體自流體分離而加以捕集。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平8-52383號公報
然而，在所述旋風分離式集塵裝置中，存在無法自流體有效地分離粒徑為0.1μm~2.0μm左右的微粒，難以提高微粒的捕集效率的問題。
因此，當對微粒進行捕集時，多使用可配合所捕集的粒徑選擇過濾器濾布的袋濾器(bag filter)。
本發明的目的在於提供一種能夠以高捕集效率捕集微 粒的旋風分離裝置以及利用所述旋風分離裝置對粉體進行分級的分級方法。
本發明的旋風分離裝置的特徵在於包括：旋風分離本體，包括圓筒形狀的上部主筒及倒圓錐形狀的下部主筒；頂板，覆蓋所述上部主筒的上緣部且在中央部具有開口部；第一導入管，沿所述旋風分離本體的內壁面導入含有粉體的第一流體；第二導入管，在所述第一導入管的上方配置於所述頂板的附近，導入第二流體；排氣管，沿所述旋風分離本體的垂直中心軸插入至所述頂板的所述開口部，使排氣流自所述旋風分離本體內上升而自所述旋風分離本體排出；以及捕集部，對在所述旋風分離本體內藉由所述第一流體以及所述第二流體的回旋運動而分離的粉體進行捕集。
又，本發明的旋風分離裝置的特徵在於：所述第二流體是在沿與所述旋風分離本體的垂直中心軸正交的方向的方向上，即在與所述上部主筒的內壁面的切線平行的方向上加以導入。
又，本發明的旋風分離裝置的特徵在於：所述第一導入管具有以L字形狀彎曲的彎曲部。
又，本發明的旋風分離裝置的特徵在於：配置有多個所述第二導入管。
又，本發明的旋風分離裝置的特徵在於：自所述第二導入管導入的所述第二流體是以快於自所述第一導入管導入的所述 第一流體的速度而導入。
又，本發明的旋風分離裝置的特徵在於：使用空氣作為所述第一流體，使用壓縮空氣作為所述第二流體。
又，本發明的分級方法是利用本發明的旋風分離裝置對粉體進行分級的分級方法，其特徵在於：對所述第二流體的壓力進行調整。
又，本發明的分級方法是利用本發明的旋風分離裝置對粉體進行分級的分級方法，其特徵在於：對所述第二流體的流量進行調整。
又，本發明的分級方法是利用本發明的旋風分離裝置對粉體進行分級的分級方法，其特徵在於：對所述旋風分離裝置的壓力損失進行調整。
根據本發明的旋風分離裝置以及利用所述旋風分離裝置對粉體進行分級的分級方法，能夠以高捕集效率捕集微粒。
2‧‧‧旋風分離裝置
4‧‧‧旋風分離本體
4a‧‧‧上部主筒部
4b‧‧‧下部主筒部
6‧‧‧第一導入管
6a‧‧‧導入口
6b‧‧‧連接部
7‧‧‧彎曲部
8‧‧‧第二導入管
10‧‧‧排氣管
12‧‧‧捕集部
14‧‧‧頂板
14a‧‧‧開口部
16‧‧‧開口部
18‧‧‧垂直中心軸
52‧‧‧鼓風機
54‧‧‧壓縮機
70‧‧‧分級器
70a‧‧‧排出管
74‧‧‧壓縮機
90‧‧‧加料器
92‧‧‧袋濾器
圖1是自側方觀察實施形態的旋風分離裝置的內部構造的圖。
圖2是自上方觀察實施形態的旋風分離裝置的內部構造的圖。
圖3是表示實施形態的旋風分離系統的概略圖。
圖4是表示導入至實施形態的旋風分離裝置的壓縮空氣的導入量與旋風分離產率的關係的圖。
圖5是表示實施形態的旋風分離裝置中的第一導入管的彎曲的有無與旋風分離產率的關係的圖。
以下，參照圖式對本發明的實施形態的旋風分離裝置進行說明。圖1是自側方觀察旋風分離裝置的內部構造的圖，圖2是自上方觀察旋風分離裝置的內部構造的圖。如圖1、圖2所示，旋風分離裝置2包括旋風分離本體4、第一導入管6、第二導入管8、排氣管10以及捕集部12(參照圖3)。
此處，旋風分離本體4包括圓筒形狀的上部主筒部4a以及與上部主筒部4a的下端一體地氣密結合的倒圓錐形狀的下部主筒部4b。上部主筒部4a的頂部是藉由在中央部具有開口部14a的圓盤狀的頂板14而氣密地覆蓋，在下部主筒部4b的下端，形成有用以排出藉由捕集部12而捕集的粉體的開口部16。再者，所謂「氣密」，是指以氣體不會自外部流入，且氣體不會自內部洩漏的方式而密封的狀態。
第一導入管6是包含具有規定的曲率的彎曲部7的L字形狀的曲管，在其中一個端部包含導入含有粉體的第一流體的導入口6a，在另一個端部包含與上部主筒部4a的側壁連接的連接部6b。再者，此處是以彎曲部7呈90°彎曲的情況為例進行說明，彎曲不一定限定為90°。
又，第一導入管6位於與旋風分離本體4的垂直中心軸18正交的平面內，且配置成可使第一流體沿與上部主筒部4a的內壁面的切線平行的方向導入。再者，第一導入管6的剖面形狀既可為矩形狀，亦可為圓形狀。
第二導入管8在較第一導入管6更靠上方處配置有三根，且分別以均等的間隔氣密地連接於上部主筒部4a的頂板14的附近。再者，第二導入管8只要至少配置有一根即可，當配置有兩根以上時其配置間隔亦可不一定為均等的間隔。又，第二導入管8位於與旋風分離本體4的垂直中心軸18正交的平面內，且配置成可使壓縮空氣在與上部主筒部4a的內壁面的切線平行的方向上，且在與旋風分離本體4的垂直中心軸18正交的方向上，即，在水平的方向上導入。
再者，第二導入管8只要配置成可使壓縮空氣在沿上部主筒部4a的內壁面的切線的方向，且在沿與垂直中心軸18正交的方向的方向上導入即可。即，第二導入管8以及第三導入管9並不限於與平行於上部主筒部4a的內壁面的切線的方向完全一致的方向，或與正交於垂直中心軸18的方向完全一致的方向，只要配置成可使壓縮空氣在獲得本發明的效果的範圍內導入即可。
排氣管10是沿垂直中心軸18插入至頂板14的開口部14a，配置成下端部位於上部主筒部4a的規定的位置。
其次，一面參照圖3所示的旋風分離系統的概略圖，一面對利用旋風分離裝置2捕集粉體的處理進行說明。再者，此處， 以使用二氧化矽粉末作為原料粉體進行實驗的情況為例進行說明。此處，實驗是將導入至旋風分離裝置2的壓縮空氣的導入量變為0(NL/min)、170(NL/min)、350(NL/min)、500(NL/min)來進行。
首先，當旋風分離系統已開始運轉時，對鼓風機(blower)52、壓縮機(compressor)54以及壓縮機74分別進行驅動。
此處，若對鼓風機52進行驅動，則經由排氣管10抽吸旋風分離本體4內部的氣體。藉由所述抽吸，而沿旋風分離本體4的內壁面產生漩渦狀的回旋流。
又，若對壓縮機54進行驅動，則將壓縮空氣送入至分級器70。由此，沿分級器70內的內壁面產生回旋流，從而可對導入至分級器70的原料粉體進行分級。
又，若對壓縮機74進行驅動，則自三根第二導入管8在與旋風分離本體4的內壁面的切線平行的方向上，且在水平的方向上導入壓縮空氣。再者，導入至旋風分離本體4內的壓縮空氣的速度是較自第一導入管6導入的第一流體的速度快的速度。由此，對旋風分離本體4內的回旋流的回旋速度進行加速。
其次，藉由加料器(feeder)90而將作為原料粉體的二氧化矽粉末供給至分級器70。此處，供給至分級器70的二氧化矽粉末的中位徑D50為1.1μm，以1kg/h的供給量加以供給。
將在分級器70中經分級的二氧化矽粉末自排出管70a排出，將空氣中含有二氧化矽粉末而成的第一流體自圖2所示的 導入口6a導入至第一導入管6。此處，第一流體中所含的二氧化矽粉末的中位徑D50為0.55μm，以400g/h的導入量導入至第一導入管6。
導入至第一導入管6的第一流體在第一導入管6內直線行進後，通過彎曲部7。此處，由於離心力作用至第一流體中所含的粉體，故而粉體偏在於彎曲部7的外周側。已通過彎曲部7的第一流體在粉體仍舊偏在於與旋風分離本體4的垂直中心軸18相離的位置的狀態下，在第一導入管6內直線行進之後，在旋風分離本體4內沿旋風分離本體4的內壁面在與內壁面的切線平行的方向，且在水平的方向上加以導入。
其次，藉由第一流體而導入至旋風分離本體4內的粉體，一面搭乘著藉由第二導入管8而在較第一導入管6更靠上方處形成的回旋流，在旋風分離本體4內進行回旋一面下降。回旋流內的粉體藉由回旋運動的離心力而自回旋流分離，因此自排氣管10排出的粉體的量減少。再者，在旋風分離裝置2中，粒徑0.1μm~2.0μm左右的微粒得以有效分離。
自回旋流分離的粉體的一部分作為凝聚體附著於旋風分離本體4的內壁面，未附著於內壁面的粉體藉由捕集部12而捕集之後被回收。再者，對附著於內壁面的粉體藉由對旋風分離本體4進行分解而加以收集並回收。
再者，未自回旋流分離的微粒與排氣流一起自旋風分離本體4內上升而自排氣管10排出之後，藉由袋濾器92而捕集。
圖4是表示導入至旋風分離裝置2的壓縮空氣的導入量與旋風分離產率(自捕集部12以及旋風分離本體4內回收的粉體的重量/導入至旋風分離本體4內的第一流體中所含的粉體的重量)的關係的圖。此處，在圖4中，橫軸表示壓縮空氣導入量(NL/min)，左縱軸表示旋風分離產率(%)，右縱軸表示旋風分離壓力損失(kPa)。再者，圖4表示自第一導入管6導入至旋風分離本體4內的第一流體的導入量為0.9(Nm3/min)時的結果。
根據圖4所示的實驗結果，當壓縮空氣的導入量為0(NL/min)時(即，當自第二導入管8未導入壓縮空氣時)，旋風分離產率為76.3%。
與此相對，當使壓縮空氣的導入量增加至170(NL/min)時，旋風分離產率上升至77.8%。進而，當使壓縮空氣的導入量增加至350(NL/min)時，旋風分離產率上升至87.1%，當使壓縮空氣的導入量增加至500(NL/min)時，上升至92.5%為止。
即，根據所述實驗結果顯示，藉由導入壓縮空氣而使旋風分離產率上升。再者，根據所述實驗結果，當使壓縮空氣的導入量增加時，壓力損失亦上升。
根據所述實施形態的旋風分離裝置2，第二導入管8配置於較第一導入管6更靠上方處，因此可使藉由第一流體而導入的粉體準確地搭乘經加速的回旋流。因此，能夠以高捕集效率對微粒進行捕集，且以高旋風分離產率進行回收。
又，根據所述實施形態的旋風分離裝置2，藉由自多個 第二導入管8在與旋風分離本體4的內壁面的切線平行的方向上，且在水平的方向上導入壓縮空氣，來使旋風分離本體4內的回旋流的回旋速度有效加速，從而使回旋流的離心力增大，因此能夠以高旋風分離產率回收第一流體中所含的粉體。
又，根據所述實施形態的旋風分離裝置2，因具有排出由捕集部12在系統外捕集到的粉體的功能，故而不需要每次回收所捕集到的粉體時使旋風分離系統的運轉停止，因此可使旋風分離系統連續運轉。又，由於袋濾器92的繊維等雜質不會混入，故可捕集高純度的微粒。
圖5是表示第一導入管6中的彎曲部7的有無與旋風分離產率的關係的圖。此處，在圖5的說明中，將不具有彎曲部7的第一導入管記為無(直管)，將具有彎曲部7的本實施形態的第一導入管6記為有(曲管)。再者，圖5表示自直管導入至旋風分離本體4內的第一流體的導入量、以及自曲管導入至旋風分離本體4內的第一流體的導入量均為0.9(Nm3/min)時的結果。
圖5中，(a)表示將直管連接於旋風分離裝置2，在自第二導入管8未導入壓縮空氣的狀態下，自直管將第一流體導入至旋風分離本體4時的旋風分離產率。
又，(b)表示自曲管將第一流體導入至旋風分離本體4時的旋風分離產率。
又，(c)表示將直管連接於旋風分離裝置2，在自第二導入管8將500(NL/min)的導入量的壓縮空氣導入至旋風分離 本體4內的狀態下，自直管將第一流體導入至旋風分離本體4內時的旋風分離產率。
又，(d)表示在自第二導入管8以500(NL/min)的導入量將壓縮空氣導入至旋風分離本體4內的狀態下，自曲管將第一流體導入至旋風分離本體4時的旋風分離產率。
根據圖5，自第二導入管8未導入壓縮空氣時的旋風分離產率，利用曲管的情況高於利用直管的情況。
又，自第二導入管8以500(NL/min)的導入量將壓縮空氣導入至旋風分離本體4內時的旋風分離產率，亦是利用曲管的情況高於利用直管的情況。
即，根據本實施形態的旋風分離裝置2，藉由利用曲管將粉體以偏在於與旋風分離本體4的垂直中心軸18相離的位置的狀態導入至旋風分離本體4內，與利用直管的情況相比，可提高旋風分離產率。
又，根據利用所述實施形態的旋風分離裝置2對粉體進行分級的分級方法，藉由對自第二導入管8導入的壓縮空氣的導入量進行調整，可獲得所需的分級直徑，從而可對利用旋風分離裝置2進行捕集的粒子的大小進行控制。
又，根據利用所述實施形態的旋風分離裝置2對粉體進行分級的分級方法，藉由對自第二導入管8導入的壓縮空氣的壓力進行調整，可獲得所需的分級直徑，從而可對利用旋風分離裝置2進行捕集的粒子的大小進行控制。
又，根據利用所述實施形態的旋風分離裝置2對粉體進行分級的分級方法，藉由對旋風分離裝置2的旋風分離壓力損失進行調整，可獲得所需的分級直徑，從而可對利用旋風分離裝置2進行捕集的粒子的大小進行控制。
再者，在所述實施形態中，例示有藉由第一流體而導入的粉體的中位徑D50為0.55μm的情況，但本實施形態的旋風分離裝置2適用於對粒徑為0.1μm~2.0μm左右的微粒進行捕集的情況。
又，在所述實施形態中，第一導入管6亦可不一定配置成可在與上部主筒部4a的內壁面的切線平行的方向上導入第一流體。
又，在所述實施形態中，在原料粉體中，亦可利用其他金屬粉體、無機粉體、有機粉體等來代替二氧化矽粉末。

Claims (9)

  1. 一種旋風分離裝置，其特徵在於包括：旋風分離本體，包括圓筒形狀的上部主筒及倒圓錐形狀的下部主筒；頂板，覆蓋所述上部主筒的上緣部且在中央部具有開口部；第一導入管，沿所述旋風分離本體的內壁面導入含有粉體的第一流體；第二導入管，在所述第一導入管的上方配置於所述頂板的附近，導入第二流體；排氣管，沿所述旋風分離本體的垂直中心軸插入至所述頂板的所述開口部，配置成下端部位於所述第一導入管與所述上部主筒的下端之間的位置，使排氣流自所述旋風分離本體內上升而自所述旋風分離本體排出；以及捕集部，對在所述旋風分離本體內藉由所述第一流體以及所述第二流體的回旋運動而分離的粉體進行捕集。
  2. 一種旋風分離裝置，其特徵在於包括：旋風分離本體，包括圓筒形狀的上部主筒及倒圓錐形狀的下部主筒；頂板，覆蓋所述上部主筒的上緣部且在中央部具有開口部；第一導入管，沿所述旋風分離本體的內壁面導入含有粉體的第一流體；第二導入管，在所述第一導入管的上方配置於所述頂板的附近，導入第二流體；排氣管，沿所述旋風分離本體的垂直中心軸插入至所述頂板的所述開口部，使排氣流自所述旋風分離本體內上升而自所述旋風分離本體排出；以及捕集部，對在所述旋風分離本體內藉由所述第一流體以及所述第二流體的回旋運動而分離的粉體進行捕集，所述第二流體是在沿與所述旋風分離本體的垂直中心軸正交的方向的方向上，即在與所述上部主筒的內壁面的切線平行的方向上加以導入。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的旋風分離裝置，其中所述第一導入管具有以L字形狀彎曲的彎曲部。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的旋風分離裝置，其中配置有多個所述第二導入管。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的旋風分離裝置，其中自所述第二導入管導入的所述第二流體是以快於自所述第一導入管導入的所述第一流體的速度而導入。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的旋風分離裝置，其中使用空氣作為所述第一流體，使用壓縮空氣作為所述第二流體。
  7. 一種分級方法，利用如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的旋風分離裝置對粉體進行分級，所述分級方法的特徵在於：對所述第二流體的壓力進行調整。
  8. 一種分級方法，利用如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的旋風分離裝置對粉體進行分級，所述分級方法的特徵在於：對所述第二流體的流量進行調整。
  9. 一種分級方法，利用如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的旋風分離裝置對粉體進行分級，所述分級方法的特徵在於：對所述旋風分離裝置的壓力損失進行調整。
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