旋风分离器及分离系统的制作方法

本申请属于物质分离技术领域，具体涉及一种旋风分离器及分离系统。

背景技术：

旋风分离器是工业上广泛应用的一种分离设备，用于气固混合气流或者气液混合气流的分离。旋风分离器的工作原理是靠气流切向引入分离器内腔造成的旋转运动，使具有较大惯性离心力的固体颗粒或液滴甩向边壁，与气体分离，从而达到气固分离或气液分离的目的。

目前的旋风分离器是由进气口、筒形分离室、锥形分离室、排气口及收集斗组成。由于旋风分离器的外旋流压强较高，内旋流压强较低，会导致内旋流不稳定，在锥形分离室底部因静压低，会将已分离到边壁的固体颗粒或液滴再次卷扬起来，重新卷入内旋流中，导致出现颗粒滞留或返混的问题。因此，此种旋风分离器的分离效率较低。

技术实现要素：

本申请实施例的目的是提供一种旋风分离器及分离系统，能够解决目前旋风分离器的分离效率较低的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种旋风分离器，包括：

筒形分离室，所述筒形分离室具有第一分离腔，所述筒形分离室设有进料口和排气口，所述进料口和所述排气口均与所述第一分离腔相连通；

锥形分离室，所述锥形分离室具有第二分离腔，所述锥形分离室的第一端与所述筒形分离室的第三端相连，所述第二分离腔与所述第一分离腔相连通；

收集部，所述收集部与所述锥形分离室的第二端相连，所述收集部设有辅助分离腔和辅助通气口，所述辅助通气口、所述辅助分离腔和所述第二分离腔均相连通，所述辅助分离腔具有负压区。

第二方面，本申请实施例提供了一种分离系统，包括旋风分离器、风机和阀体，所述旋风分离器为上述的旋风分离器，所述风机通过所述阀体与所述辅助通气口相连接。

在本申请实施例中，收集部增加辅助通气口，气流可以从该辅助通气口进入收集部的辅助分离腔内，从而形成负压区，或者收集部的辅助分离腔内的空气可以被抽出，从而形成负压区。在该负压区的作用下，需要分离出的颗粒可以更快、更彻底地进入收集部，因此该旋风分离器的分离效果更好。

附图说明

图1为本申请实施例公开的旋风分离器的示意图；

图2为本申请实施例公开的旋风分离器的局部示意图。

附图标记说明：

100-筒形分离室、110-进料口、120-排气口；

200-锥形分离室；

300-收集部、310-辅助通气口、320-收集口。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的旋风分离器进行详细地说明。

如图1和图2所示，本申请实施例公开一种旋风分离器，其包括筒形分离室100、锥形分离室200和收集部300。

筒形分离室100具有第一分离腔，筒形分离室100设有进料口110和排气口120，进料口110和排气口120均与第一分离腔相连通，混合气流从进料口110进入旋风分离器的筒形分离室100内部后，混合气流在筒形分离室100内部可以形成旋流，从而将混合气流中的固体颗粒或者液体颗粒分离出来。可选地，筒形分离室100为圆筒形结构。

锥形分离室200具有第二分离腔，锥形分离室200的第一端与筒形分离室100的第三端相连，第二分离腔与第一分离腔相连通。混合气流从进料口110依次经过筒形分离室100、锥形分离室200的过程中，混合气流外层向下运动的下行气流形成准自由涡区域，混合气流内层向上运动的上行气流形成准强制涡区域。可选地，锥形分离室200为圆锥形结构，其中心线与筒形分离室100的中心线可以共线。

收集部300与锥形分离室200的第二端相连，收集部300设有辅助分离腔和辅助通气口310，辅助通气口310、辅助分离腔和第二分离腔均相连通，辅助分离腔具有负压区。这里的负压区可以通过向辅助分离腔内充气的方式形成，也可以通过抽出辅助分离腔内的气体的方式形成。混合气流从进料口110依次经过筒形分离室100、锥形分离室200的过程中，混合气流中需要分离出的颗粒由于受到离心力作用，被甩到筒形分离室100和锥形分离室200的内壁上，混合气流外层向下运动的下行流将颗粒带到锥形分离室200底部，使得颗粒掉落在收集部300，由于辅助分离腔具有负压区，使得颗粒在该负压区的作用下可以更快、更彻底地进入收集部300。

在本申请实施例中，收集部300增加辅助通气口310，气流可以从该辅助通气口310进入收集部300的辅助分离腔内，从而形成负压区，或者收集部300的辅助分离腔内的空气可以被抽出，从而形成负压区。在该负压区的作用下，需要分离出的颗粒不容易滞留在锥形分离室200内，或者出现返混，使得颗粒可以更快、更彻底地进入收集部300，因此该旋风分离器的分离效果更好。

此外，通过对收集部300的结构(例如辅助通气口310的结构参数)进行调整，可以调整收集部300内旋转气流的旋转方向和强度，以此改变旋风分离器的分离效率，从而更好地满足分离需求。

一种可选的实施例中，辅助通气口310的延伸方向与收集部300的外周面相切。从辅助通气口310进入的气流与收集部300的外周面相切，使得气流沿着收集部300的内壁运动，减小了气流运动时的损失，增大了气流流速，进而形成负压更大的负压区，使得颗粒更快、更彻底地进入收集部300，从而改善分离效果。

一种可选的实施例中，辅助通气口310的数量为至少两个，各辅助通气口310沿着收集部300的外周面间隔排布。当辅助通气口310的数量为至少两个时，辅助通气口310的数量增加，使得从辅助通气口310进入的气流流量增大，相比气流从单个辅助通气口310进入，气流从至少两个辅助通气口310进入，可以更快地形成负压区，进而使得颗粒更快地进入收集部300，从而改善分离效果。

由于旋风分离器内气流的强旋转流动，在锥形分离室200下部，混合气流的旋转能量产生衰减，使得混合气流的强度不均匀，进而使得在上下气流分界面和锥形分离室200底部颗粒层表面存在气流的湍流脉动，导致一些较细的颗粒再次进入到混合气流的准强制涡区域中的上行气流中，导致出现颗粒返混现象。基于此，可选地，至少两个辅助通气口310包括第一通气口和第二通气口，第一通气口的延伸方向平行于第二通气口的延伸方向，且第一通气口的气流方向与第二通气口的气流方向相反。当第一通气口的延伸方向平行于第二通气口的延伸方向时，第一通气口和第二通气口对称分布于收集部300的外周面，第一通气口的气流方向与第二通气口的气流方向相反，使得第一通气口的气流和第二通气口的气流同时进入辅助分离腔，从而更快地形成负压区，同时改善混合气流的不对称性，使得混合气流的强度更均匀，从而减少上下气流分界面和锥形分离室200底部颗粒层表面存在的气流的湍流脉动，防止一些较细的颗粒再次进入到混合气流的准强制涡区域中的上行气流中，从而提高分离效率。

当辅助通气口310离锥形分离室200底部太近时，从辅助通气口310进入的气流会扰动锥形分离室200的混合气流，进而降低混合气流在锥形分离室200内的分离效率；当辅助通气口310离锥形分离室200底部太远时，一些较细的颗粒已经在锥形分离室200底部再次进入到准强制涡区域中的上行流中，此时从辅助通气口310进入的气流形成的负压区无法吸附返混的颗粒。基于此，可选地，辅助通气口310与收集口320之间的距离l满足以下关系：l＝d～1.5d，其中，d为收集部300在收集口320处的直径。此实施例中，辅助通气口310与收集口320之间的距离l随收集部300在收集口320处的直径d增大而增大，随收集部300在收集口320处的直径d减小而减小，使得从辅助通气口310进入的气流既不会扰动锥形分离室200的混合气流，同时还可以在一定范围内与下行气流形成准自由涡区域，形成足够吸附颗粒的负压区，从而改善分离效果。

一种可选的实施例中，辅助通气口310的延伸方向与水平方向相平行；或者，辅助通气口310朝向收集部300背离收集口320的一端倾斜延伸，且辅助通气口310的延伸方向与水平方向之间的夹角小于20°。当辅助通气口310的延伸方向与水平方向相平行时，气流可以从辅助通气口310进入收集部300的辅助分离腔内，使得形成负压区的区域集中在辅助通气口310所在的高度范围所包含的区域内，使得之后从辅助通气口310进入收集部300的气流可以集中在这个区域内，从而加强所形成的负压区的强度；当辅助通气口310朝向收集部300背离收集口320的一端倾斜延伸，且辅助通气口310的延伸方向与水平方向之间的夹角小于20°时，从辅助通气口310进入的气流可以增大对颗粒的吸附力，使得颗粒可以更快、更彻底地进入收集部300，从而改善分离效果。

进一步的实施例中，收集部300在辅助通气口310处的直径d1≤(3/√n)d，其中，n为气流旋转次数。这里的气流旋转次数可以根据气体流量、流速等参数计算得到，采用此种设置方式时，可以使收集部300在辅助通气口310处的直径d1大于收集部300在收集口320处的直径d，从而给辅助通气口310进入的气体提供足够的空间，进而改善气流旋转效果，从而改善分离效果。

一种可选的实施例中，进料口110的延伸方向与筒形分离室100的外周面相切，筒形分离室100的第四端具有端面，端面设有排气口120。当进料口110的延伸方向与筒形分离室100的外周面相切时，混合气流沿着筒形分离室100的内壁运动，使得混合气流的流速更大，从而提升混合气流在筒形分离室100内的分离效率。同时，排气口120设置于前述端面，可以使得排气口120正对上行气流，从而便于气体排出。

一种可选的实施例中，进料口110的顶面与上述端面平齐。此实施例中，混合气流在筒形分离室100中的流动行程增长，进而使得混合气流在筒形分离室100内的分离时间增长，从而提高混合气流在筒形分离室100内的分离效率。

基于本申请实施例公开的旋风分离器，本申请实施例还公开一种分离系统，包括旋风分离器、风机和阀体，旋风分离器为上述任意实施例所述的旋风分离器，风机通过阀体与辅助通气口310相连接。阀体可以控制辅助通气口310的通气状态，外部气体由风机驱动，并通过辅助通气口310进入到旋风分离器内，在收集部300内形成旋转气流，通过形成的旋转气流形成负压区，使得需要分离出的颗粒可以更快、更彻底地进入收集部300，因此该分离系统的分离效果更好。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。