用于从气流中分离颗粒的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于从气流中分离颗粒的设备，尤其是旨在用于工业过程的这样一种设备。具体地讲，本发明涉及一种从气流中分离纳米颗粒的设备。
[0002]现有技术的说明
[0003]在若干不同的领域内使用了用于颗粒分离的设备。可以按许多不同的方式分离出颗粒，例如用过滤器或旋风器。过滤器可以制成是有效的，但具有的主要缺点是它们随时间流逝会被过滤出的颗粒堵塞。如果有待从其中过滤出颗粒的气体含有高浓度的颗粒的话，就必须经常更换过滤器。在这种情况下，可能有利的是使用所谓的旋风分离器，在旋风分离器中有待过滤的气体被迫使在涡旋中旋转，其中这些颗粒被朝着在它们被分离出的一侧抛出。旋风分离器通常必须用颗粒过滤器来完善，以便从气体中除去微粒。
[0004]US 2008/0223010描述了一种真空吸尘器中的灰尘分离装置，该装置包括同心安排的多个旋风单元，以使得带有要被分离的颗粒的气体必须向内移动以便进入下一个旋风单元。这些旋风单元被安排成在这些旋风单元之间使这些气体的方向转向。以这种方式提供了真空吸尘器所希望的一种紧凑的装置。
[0005]US 4，289，611描述了一种替代性旋风分离器，该旋风分离器旨在被用作为其运行而吸入空气的机器的灰尘滤过滤器。该旋风分离器具有第一壳体和第二壳体，在这些壳体的上游端安排有多个螺旋形式的叶片以使气体旋转。该第二壳体的上游端被安排成由第一壳体的下游端封闭，在该第一壳体与第二壳体之间形成一个环形空隙。在第二壳体的出口端与由该第二壳体封闭的一个出口管之间安排了一个第二环形空隙。气体中的颗粒将在某种程度上被过滤出并且在这些壳体之间的空隙和壳体与出口管之间的空隙中终止。
[0006]发曰月概沐
[0007]本发明的一个目的是提供一种用于从气流中分离颗粒的设备，该设备包括一个旋风分离器，该旋风分离器是根据现有技术的这样的设备的一种替代方案。
[0008]本发明的另一个目的是提供一种用于从气流中分离颗粒的设备，该设备包括一个旋风分离器并且与现有技术相比该设备可更有效地从气流中分离出颗粒。
[0009]本发明的一个进一步的目的是提供一种用于从气流中分离颗粒的设备，该设备与根据现有技术的设备相比可更有效地分离颗粒。
[0010]在此背景下，纳米颗粒被定义为最大尺寸小于I微米的颗粒。
[0011]这些目的中的至少一个目的是通过一种根据独立权利要求的设备来实现的。
[0012]通过以下从属权利要求中的特征提供了进一步的优点。
[0013]根据本发明的一种用于从气流中分离颗粒的设备包括一个第一旋风发生器，该第一旋风发生器包括具有一条长度轴线的一个第一旋风管和一个第一阻挡装置、以及一个第一旋涡发生器，该第一阻挡装置被安排成将一个第一环形入口安排在该第一旋风管与该第一阻挡装置之间，该第一旋涡发生器被安排在该第一环形入口中。该设备还包括另一个旋风发生器，该另一个旋风发生器包括具有一条长度轴线的另一个旋风管和另一个阻挡装置、以及另一个旋涡发生器，该另一个阻挡装置被安排成将另一个环形入口安排在该另一个旋风管与该另一个阻挡装置之间，该另一个旋涡发生器被安排在该另一个环形入口中而与该第一涡旋发生器相距一个距离。该设备还包括一个出口管，该出口管包括一个出口和一条长度轴线，该出口管被安排成相对于该另一个旋风管而言是同心的，该第一旋风管在与该另一个旋风管相距一个距离处包绕该另一个旋风管。该设备的特征在于，如在该长度轴线的方向上看到的，该第一阻挡装置与该另一个入口重叠，以使得这些颗粒在穿过该第一旋风发生器中的涡旋发生器之后必须朝向该长度轴线向内移动才能够进入去到下一个旋风发生器的该入口中，并且在于，如在该长度轴线的方向上朝向该出口看到的，该另一个阻挡装置与该出口基本上重叠，并且在于，该另一个旋风发生器被安排在该第一旋风发生器与该出口之间。
[0014]该另一个阻挡装置与该出口重叠意味着这些颗粒必须朝向该长度轴线向内移动才能够进入该出口去到下一个旋风发生器。
[0015]因此，在这种应用中一个旋风发生器包括一个称作旋风管的管子，该旋风管具有使空气旋转的功能。该涡旋发生器可以包括对这些颗粒的移动方向加以控制的多个成角度的叶片。
[0016]通过根据本发明的设备，与根据现有技术的设备相比，借助于防止颗粒沿该设备的长度轴线从一个旋风发生器输送至下一个旋风发生器的入口的阻挡装置而提供了对气体的更好的过滤。在一台根据本发明的设备中，这些颗粒在穿过该涡旋发生器之后必须朝向长度轴线向内移动，才能够进入下一个旋风发生器的入口。此外，使这些涡旋发生器沿该长度轴线彼此前后放置导致了始终主要在沿该长度轴线的方向上输送这些气体而对方向不会作出任何改变。这有助于有效地过滤这些气体。
[0017]该设备可以安排成使该长度轴线是基本上竖直的。这样一种布置有助于过滤气体中的颗粒。
[0018]该设备可以包括一个第二旋风发生器，该第二旋风发生器包括具有一条长度轴线的一个第二旋风管和一个第二阻挡装置、以及一个第二旋涡发生器，该第二阻挡装置被安排成将一个第二环形入口安排在该第二旋风管与该第二阻挡装置之间，该第二旋涡发生器被安排在该第二环形入口中而与该第一涡旋发生器相距一个距离。通过除了第一旋风发生器和该另一个旋风发生器之外的这样一个第二旋风发生器，提供了一种进一步改善的气体过滤。该另一个旋风发生器则是第三旋风发生器，该另一个旋风管则是第三旋风管，该另一个阻挡装置是第三阻挡装置，该另一个入口是第三入口，并且该另一个涡旋发生器是第三涡旋发生器。该另一个旋风发生器则是一个第三旋风发生器，该另一个旋风管是一个第三旋风管，该另一个阻挡装置是一个第三阻挡装置，该另一个环形入口是一个第三入口，并且该另一个涡旋发生器是一个第三涡旋发生器。
[0019]该设备可以被安排成将该出口管和这些旋风发生器安排成使它们的长度轴线基本上彼此平行。这有助于简化构造，以便提供有效的过滤。
[0020]该设备可以包括一个初级阻挡装置，该初级阻挡装置被安排成与该第一旋风发生器相距一个距离，并且如在该长度轴线的方向上朝向该第一入口看到的，该初级阻挡装置与该第一入口基本上重合。这样一个初级阻挡装置防止了将颗粒沿长度轴线笔直输送至该第一入口。在该长度轴线被安排成竖直的情况下，避免了较大的颗粒或物体笔直落入该第一入口中。
[0021]该设备可以包括一个外壳并且包括穿入该外壳的一个初级入口，该外壳被安排成在与该第一旋风管相距一个距离处包绕该第一旋风管。通过这样一个外壳，对于该设备的用于防止颗粒穿入第一入口的安排是有帮助的。
[0022]该初级入口可以被安排在该初级阻挡装置的相对于该第一涡旋发生器的相反侧上。以这种方式，穿入该第一入口的气体必须首先已经穿过该初级阻挡装置与外壳之间的空隙。这使得特别是较大的颗粒进入穿过该第一入口变得更加困难。
[0023]该设备可以包括一个外壳以及穿入该外壳的一个初级入口，该外壳被安排在与该第一旋风管相距一个距离处包绕该第一旋风管，其中当该长度轴线被安排成是竖直的且该第一环形入口在该另一个环形入口上方时该初级入口被安排在该第一环形入口的下方。通过该初级入口的这样一种安排，提供了一种比该初级入口安排在该第一环形入口上方的情况更加紧凑的设备。此外，不需要初级阻挡装置。与气体一起进入穿过该初级入口的颗粒中的主要部分将在该第一旋风管与该外壳之间下落。
[0024]优选地，该初级入口还被安排成使气流沿该外壳的周边定向并且稍微向下。这提供了从该气流分离出大部分的较大颗粒并且还分离出一些细小的颗粒并且由此减少了输送至第一涡旋发生器的颗粒量。
[0025]该外壳可以包括在该初级入口下方的一个锥形部，该锥形部向下逐渐变小。为了从该气流输送这些较大颗粒的主要部分，这样一个锥形部是有利的。
[0026]该设备可以包括一个壁装置，该壁装置从该外壳延伸并且具有的一个向下延伸范围使得在使用中，在该气流可能在该第一旋风管的外侧上向上移动之前该气流必须向下移动。通过这样一个壁装置，降低了较大的颗粒或高浓度的颗粒与该气流一起从初级入口直接输送至第一环形入口的风险。
[0027]这些旋风管可以包括一个远端，该远端被安排成相对于这些涡旋发生器而言在该出口的远侧上并且在与该长度轴线相垂直的方向上比这些旋风管上的入口更宽。通过这样一个更宽的远端，在已经由这些涡旋发生器产生的涡旋被该更宽的远端干扰时有助于颗粒的收集。
[0028]该设备可以在该最内部的旋风管的远端中包括一个锥形的涡旋解除器，该涡旋解除器被安排成使窄端指向这些涡旋发生器。通过这样一个涡旋解除器，涡旋在超出该涡旋解除器的范围后被衰减，这降低了更早前已经穿过该涡旋解除器的并且已经分离出的颗粒再次被涡旋搅拌起的风险。
[0029]该锥形涡旋解除器的背向这些涡旋发生器的一侧可以包括一个空腔，并且在该空腔中该涡旋解除器装备有多个接片，这些接片的平面与该长度轴线相平行。该涡旋解除器的这样一种安排进一步抑制了该涡旋。
[0030]该出口管从该出口在朝向这些涡旋发生器的方向