一种提高旋流器或旋风除尘器耐磨性的螺旋缝内衬的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及旋流器和旋风除尘器技术领域，尤其涉及一种提高旋流器或旋风除尘器耐磨性的螺旋缝内衬。
【背景技术】
[0002]旋流器又称旋液分离器，是一种分离非均匀相混合物的分级设备。可以用来完成液体澄清、固相颗粒洗涤、液体除气与除砂、固相颗粒分级与分类以及两种非互溶液体的分离等多种作业。
[0003]旋流器工作原理比较简单，主要是利用离心力原理。矿浆在压力作用下经给矿管沿切线方向进入壳体，在壳内做回转运动，矿浆中的粗颗粒受到较大的离心力而靠近器壁，并同时随矿浆向下流动，最终由底部沉砂嘴排出；而细颗粒由于受离心力较小，处于回转流中心并随矿浆液体向上运动，最终由溢流管成为溢流。
[0004]旋风除尘器是一种干式气固分离装置，工作原理是利用旋转的含尘气体所产生的离心力，将粉尘从气流中分离出来的。旋风除尘器作为一种常见的气固分离装置，具有结构简单，制造容易，造价和运行费较低，在实际应用过程中操作、维护方便，性能稳定，对含尘气体的浓度和温度等因素的变化适应性强等优点。旋风除尘器主要应用在工业除尘、空气采样、选粉、热交换等方面，是工业中应用最广泛的一种除尘设备。但是由于高速含尘气流对旋风除尘器器壁的强烈冲刷，所以器壁的磨损十分严重。在恶劣情况下，数毫米厚的钢板用不到半年甚至几个月就被局部磨穿，从而严重地影响了整个除尘系统正常运行。此外，靠近器壁处的高速旋转气流使已沉积于器壁的部分粉尘产生二次飞扬，这正是旋风除尘器的实际效率难以超过90%的主要原因。因此，进一步提高旋风除尘器的除尘效率和耐磨性能一直是除尘技术中两项重要研究课题。
[0005]无论旋流器或旋风除尘器在运行时，固液悬浮液或气固混合物在压力作用下作剧烈的离心旋转运动，在悬浮液或气固混合物剧烈的冲刷磨蚀下，旋流器或旋风除尘器内壁面极易磨损。这不仅会缩短旋流器或旋风除尘器的使用寿命，而且会由于关键部位尺寸的改变而降低其分级、分离效率，改变溢流和底流量，从而恶化运行效果。因此，旋流器或旋风除尘器需采用耐磨材料制作，或用耐磨材料作内衬。随着旋流器在矿业、化工、石油、煤炭、轻工、环保、食品、医药、纺织等许多工业部门广泛推广应用以及旋风除尘器的广泛应用，国内外对旋流器和旋风除尘器磨损问题的研究甚为重视。
[0006]磨损问题是旋流器和旋风除尘器很难解决的问题，为缓解磨损问题，研究者们提出:采用耐磨材料制作旋流器或旋风除尘器，或用耐磨材料作内衬。在使用耐磨材料制作和在旋流器或旋风除尘器中增设耐磨内衬两种方式的选择上，从经济成本的角度考虑，大多倾向于后者，即在旋流器或旋风除尘器内部增设耐磨内衬。目前，旋流器或旋风除尘器内衬耐磨材料种类很多，常用的耐磨材料有铸石、碳化硅、氧化铝陶瓷、耐磨橡胶及聚氨酯等。这些材料有其优点，但同时又不同程度地存在着不足之处。铸石、碳化硅及氧化铝陶瓷等无机非金属耐磨内衬，虽然材料本身耐磨性能非常好，但这样制成的耐磨内衬整体性较差，在使用过程中，受到浆流或气固混合物的冲刷后易于破碎、脱落。这不但影旋流器或旋风分离器的分级分离效果，而且严重时碎片还会堵塞旋流器，从而造成停产。耐磨橡胶、聚氨酯等有机材料制作的耐磨内衬，内壁光滑，易于制作尺寸精度高的小型旋流器。在温度较低、所处理物料粒度较小、硬度较低、粒形较浑圆的工况下，其耐磨性能较好；但是，在温度较高、所处理物料粒度较粗、硬度较大、粒形较尖锐的工况下，其耐磨性能则较差。在使用普通碳筋板制作旋流器壳体时，无论是用铸石、碳化硅、及氧化铝陶瓷等无机非金属材料，还是用耐磨橡胶、聚氨酯等有机材料作耐磨内衬，均存在壳体与衬里材料在机械力学性能和热稳定性能方面的较大差异，这同样会造成内衬易于变形脱落，从而严重影响旋流器或旋风除尘器的分级分离性能及使用寿命。
[0007]由上述论述可知，虽然在耐磨材料方面进行了大量研究，但事实表明，旋流器或旋风除尘器的磨损问题仍然存在。设计制造耐磨内衬，提高旋流器或旋风除尘器的耐磨性，延长它们的使用寿命一直是旋流器和旋风除尘器领域没有克服的技术难题。
【发明内容】
[0008]本实用新型旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种成本低、制作工艺简单、耐磨性强和适用于提高旋流器或旋风除尘器耐磨性的螺旋缝内衬。
[0009]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:在旋流器或旋风除尘器圆柱筒体和圆锥体内壁增设螺旋缝内衬。该内衬由圆柱筒体、圆锥体、筋板、螺旋缝、椭圆形进口组成；圆柱筒体和圆锥体上设有螺旋缝，螺旋缝的宽度为5-40mm，螺旋缝从上往下螺旋方向为顺时针向下螺旋，一直到圆锥体底部。圆柱筒体和圆锥体外壁垂直焊接有若干筋板，连成整体内衬，筋板宽度为5-40mm，厚度为2_10mm，数量为3_5块，均匀分布；在圆柱筒体上部设置椭圆形进口，椭圆形进口的短轴长度比旋流器或旋风除尘器进口内径略大，与旋流器或旋风除尘器进口对接；螺旋缝内衬圆柱筒体及圆锥体直径，比旋流器或旋风除尘器的筒体及圆锥体直径小10-80_，即外壁焊接筋板宽度的两倍，高度与旋流器或旋风除尘器内部高度一致，圆锥角与旋流器或旋风除尘器一致。
[0010]由于采用上述技术方案，本实用新型提出的一种提高旋流器或旋风除尘器耐磨性的螺旋缝内衬。螺旋缝内衬和旋流器或旋风除尘器外壳不是焊接或粘连在一起，而是将螺旋缝内衬直接放置在旋流器或旋风除尘器器壁内，由螺旋缝内衬外壁焊接的筋板支撑抵住旋流器或旋风除尘器内壁，从而固定螺旋缝内衬与旋流器或旋风除尘器外壳，这样即节省了工艺制作，又便于更换内衬。
[0011]在旋流器或旋风除尘器内增设螺旋缝内衬后，其工作时，固液浆体或气固混合物在离心力的作用下，首先对螺旋缝内衬进行磨损，从而降低对旋流器或旋风除尘器器壁的磨损，提高其耐磨性。而螺旋缝内衬主要的特点是螺旋缝及螺旋缝内衬外壁筋板的设计，螺旋缝内衬外壁的筋板使螺旋缝内衬与器壁间距离为5-40mm，形成一定的环形空间，同时竖向垂直的筋板将此环形空间隔断成半封闭环形空间。固液浆体或气固混合物在离心力的作用下，颗粒较大的向边壁靠近，继而向下旋流，然而由于螺旋缝的存在，靠近边壁的下行流将较粗的固体颗粒穿过螺旋缝，进入螺旋缝内衬和器壁所形成的环形空间中，但由于螺旋缝内衬外壁焊接的筋板的存在，阻断了进入该空间内固液浆体或气固混合物的旋流，使进入该空间的下行流速急剧衰减，从而形成低速浆流或低速气流。浆流或气流中的固体颗粒在此下行流速和自重作用下缓缓落下，从而不会对旋流器或旋风除尘器器壁造成磨损。当然固体颗粒物不可避免地要与螺旋缝内衬接触，对螺旋缝内衬造成磨损，但螺旋缝的存在，使靠近螺旋缝内衬的固液浆流或气固混合物始终无法形成高速旋转的液流或气流，从而大大减轻了对内衬的磨损。
[0012]另外，由于在旋流器或旋风除尘器内增设了螺旋缝内衬，在旋流器分级工作时，由于螺旋缝及内衬外壁筋板的存在使螺旋缝内衬及旋流器器壁之间形成一定的环形空间，固液浆体在离心力的作用下，较粗的颗粒穿过螺旋缝进入到了螺旋缝内衬及器壁形成的半环形空间中后，将难以再返混到螺旋缝内衬内侧的浆体中，不会影响到溢流管中分离的颗粒粒度，从而提高了旋流器的工作效率；同理，在增设螺旋缝内衬后，旋风除尘器工作时，螺旋缝内衬将靠近器壁不利于粉尘收集的部分下行流变为有助于粉尘收集的径向流，极大地减少了二次扬尘，提高了除尘效率。螺旋缝的存在，将粉尘“吸入”器壁与螺旋缝内衬间的低速气垫中，使除尘器内无法形成上灰环和下灰环，从而减轻了对螺旋缝内衬的磨损。高速含尘气流不与除尘器器壁接触，所以增强了耐磨性能。由于螺旋缝内衬的加工制作简单，使旋流器或旋风除尘器的成本几乎没有增加，但效率、阻力损失、耐磨性各项指标均有提高，使用寿命也大大延长。
[0013]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点:
[0014]1.为了提高旋流器或旋风除尘器耐磨性，现有内衬材料大多采用碳化硅、氧化铝陶瓷等制造，虽然这些材料耐磨性较强，但其成本高，制造内衬工艺也较复杂，因此不能大范围的推广应用。而对于本实用新型，螺旋缝内衬材料直接采用普通碳钢制造，制造成本低，且制造工艺简单。
[0015]2.现有旋流器或旋风除尘器，在使用普通碳钢制作旋流器壳体时，无论是用铸石、碳化硅及氧化铝陶瓷等无机非金属材料，还是用耐磨橡胶、聚氨酯等有机材料作耐磨内衬，均存在壳体与衬里材料在机械力学性能和热稳定性能方面的较大差异，使内衬和旋流器或旋风除尘器外壳的焊接或粘接成为较大问题，并且这同样会造成内衬易于变形脱落；另外，这样将内衬与旋流器或旋风除尘器外壳焊接或粘接在一起，当内衬磨损严重需要更换时，无法只更换内衬且增加了更换的难度和成本。而对于本实用新型螺旋缝内衬和旋流器或旋风除尘器壳体是独立分开的整体，将螺旋缝内衬直接放置于旋流器或旋风除尘器中，由螺旋缝内衬外壁焊接的筋板进行固定即可，避免了内衬与旋流器或旋风除尘器器壁的焊接或粘接问题，同时在内衬磨损严重需要更换时，可以只更换螺旋缝内衬，这样不仅节约成本且更换方便。
[0016]3.现有内衬的设计都是一个完整的整体，将固液浆体或气固混合物对旋流器或旋风除尘器外