专利名称：气体净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及气体的净化和调节范围，更具体地涉及气体的净化装置。
本发明可以最有效地用于净化气体中的分散性杂质，实现热交换、干燥气体、净化气体中的气溶胶。推荐在此的几种结构的气体净化装置可以用于生活福利及厂房等建筑物、同样也可用于影剧院、地下铁道、车站等公共场所的通风和空气调节系统中。特别是在农业生产中，这样的装置可以用于牲畜饮水房净化室气的尘埃、降低湿度并在冬季可以净化牲畜栏空气中的氨气。
在壳体中装有一个含一根轴和在轴上固定一个园盘的转子，同时壳体有气体进排通道和杂质排出通道的那种气体净化装置(SU，A，84250)已为大家所熟知。进气通道是一根与园盘旋转轴线同心固定在壳体内的管子。排气通道制作成了环形的隙形槽，此隙形槽是由园盘的边缘和与园盘同轴的装置壳体内孔的边缘共同构成的。而杂质排出通道由壳体下面向里收缩部分的各壁所构成并且与园盘的旋转轴线成垂直关系布置。此外，有一台将气体送入进气通道的鼓风机，该鼓风机与构成进气通道的管子联结。
在这样的装置中，待净化的气体借助鼓风机沿着进气通道、按照通向园盘中心的方向、垂直地被送到园盘的表面。当园盘旋转时，尘埃的颗粒借助存在于园盘表面上的气体临界层内的离心力获得了径向的运动能量，并且与径向翻滚着的气流一起移动到园盘的边缘。园盘边缘上的气流急剧地将径向流动变为轴向流动，然后进入排气通道;而尘埃颗粒在提高气体动力的和拦截气流中颗粒的贯性力的作用下，保持着径向运动、从排气通道旁边飞驰而过，并且带着部分气流从装置的壳体中沿着杂质排出通道排放出去。
这样的气体净化装置，由于气体进排通道的横截面面积小，生产率低，而为了实现将尘埃的颗粒靠离心力从气体中分离出来的过程，气体进排通道的横截面面积又必须大大小于园盘的面积。此外，在此装置中气流两次急剧地改变流向，导致了气流能量的相应损失，这是生产率低的另一个原因。
很明显，在这样的装置中，净化气体中尘埃颗粒的程度，要根据旋转园盘表面气体临界层内的那些颗粒所获得的径向运动的能量大小而定。颗粒运动的这种能量越大，净化气体的程度越高。同样，颗粒净向运动能量的大小是由这些颗粒在离心力的作用下于气体临界层内获得的终速决定的。颗粒的终速越高，这些颗粒获得加速度的行程越长;由此可见，这一行程越长，净化气体的程度越高。
所述此装置净化气体中尘埃颗粒的程度低，是因为颗粒获得径向加速度的行程受到了园盘半径的限制。气体净化程度低在此装置中还由于受到了下列的制约所致在这样的转子结构条件下、这样的气流流动通道的布置条件下，待净化的气体出现了滞流、在园盘表面上出现了一个高压区。而此高压区对于尘埃颗粒，特别是对于那些受颗粒的质量和进气通道中气流的速度而决定的只有小动能的细碎而且轻质的尘埃颗粒，要穿入旋转着的园盘表面气体临界层区域造成了很大的阻力。因此，基本上只有那些大而重的颗粒能穿入气体临界层的区域并从气体中分离出来。细碎而轻质的尘埃颗粒在高压区内与气流一起翻滚，离园盘表面很远，得不到足够的径向加速度，因此分离不出来就进入了排气通道。
此外，这样的装置需要用鼓风机将气体强制送入进气通道，造成了结构复杂而配制的紧凑性降低了。
旨在提出一项制造有这样的转子、有这样的气体通道的布置和有这样的通道横截面面积以便提高生产率和气体净化程度的装置的任务作为本发明的基础。
本发明的目的是制造一种高生产率的气体净化装置。
本发明的第二个目的是制造一种高度净化的气体净化装置。
这两个目的和其它目的均已达到。这项任务是以气体净化装置的下列制造方法完成的，即在装置的壳体中装一个含一根在其上固定一个园盘的轴动转子，同时，壳体中有气体进排通道和杂质排出通道;在其中，根据本发明，在转子的轴上至少还固定着一个相同的园盘，在它与相邻的园盘之间留有间隙;同时，在壳体内沿着气体流动的方向装一块隔板、气体的进排通道是由壳体的各壁和隔板构成，而且与园盘成正切关系布置;而杂质的排出通道制作在沿转子全长的排气通道内。
被推荐的这种装置结构可以实现这样的气流流动图即按照该图实现气体进入装置的入口与园盘成正切关系、在壳体内的入口转弯平稳、并且排气口也与园盘成正切关系。在此情况下，气体进排通道的横截面面积取决于各园盘的直径和多园盘转子的轴向长度。这样就可以在给定园盘直径的条件下通过增加转子的轴向长度，保证使气流通道横截面的面积增大，籍以相应地提高本装置的生产率。此外，在装置中气流流动方向的平稳变化将运动着的气流能量的损耗限制在最小范围内。这也是有助于保证生产率得到提高的条件。
可以实现进排气口与园盘成正切关系以及其在装置壳体内平稳转弯的气流流动的实施图保证了在园盘平均一半周长所决定的行程段给尘埃颗粒传送能量，这样便可以使净化气体的程度提高。
与此同时，装置的结构保证着尘埃颗粒无障碍地穿入园盘表面气体的临界层区域;再因为多园盘转子完成着风扇工作机构的作用，可在旋转着的转子园盘之间的间隙中，以及在进气通道中将压力调得比较低、保证可将待净化的气体吸入装置内。其结果，使全部的尘埃颗粒无需依靠其大小和质量而都能获得实现分离所需的能量，这点同样可保证气体的高度净化。
该装置不需要用鼓风机将气体强制送入进气道。因为多园盘转子完成着风扇工作机构的作用，所以使装置的结构简化而且配置紧凑。
装置结构形式的合理还因为其中的轴和园盘均是用高导热性材料制作的，轴与实现热交换过程的器具相联结。
这样的结构形式可以使装置的转子即完成风扇工作机构的作用，又可起到热交换器的作用。这样使扩大了装置的使用范围。特别是，借助实现热交换过程的器具来冷却转子，可以采用在园盘表面上将水偶冷凝，然后依靠离心效应将冷凝液导入杂质排出通道;同时净化气体中的混在冷凝液中的气溶胶。这样的装置结构可以有效净化气体中的分散性杂质和实现热交换过程，也即是既可将它作为风扇，又可作为热交换器，并且可以在结构和制造工艺比较简单的装置中以高生产率干燥气体和净化气体中的气溶胶。
装置中的轴合理地制成了空心的，轴的两端制有通过载热介质的径向孔，而实现热交换过程的器具制成了工作轮，它安装在轴的一端，用来将载热介质即送进轴的内腔。
装置结构型式的这种方案，特别是，将空气用作载热介质时，可以借助安装在轴其中一端的离心式风扇的工作轮，而不采用专门的传动电动机，将载热介质唧送进轴的内腔。这样便可提高热交换的效率，同样也提高气体干燥的效率和净化气体中的气溶胶的效率;而且还使实现热交换过程的器具结构简化了许多。
围绕在其上装有将载热介质唧送进轴内腔的工作轮那一端的相对端，在径向孔的对面安装一个与调温器相联结的、用来调整载热介质唧送量的节流阀至少是合理的。
装置的这种结构型式，特别是，将空腔用作载热介质时，空气的温度可以不定时地随时间的流逝而变化。因此，可以将待净化气体的温度保持在规定的范围内;而且可以当空气的温度下降时便自动减少载热介质的唧送量;而当空气的温度上升时自动加大载热介质的唧送量。此外，可以根据给定的程序改变热交换的规范。
可以采纳这样的装置结构型式，即在其中至少以一排制作在壳体壁中的孔构成杂质排出通道。
这种结构依靠离心效应保证将分离出来的杂质沿转子的全长的排气通道排出。
同样可以采纳这样的装置结构型式，即在其中至少以一个制作在壳体壁中的隙形孔构成杂质的排出通道。
这样的结构型式能依靠沿转子全长的通道连续性改善分离出来的杂质的排放条件。
可在排气通道内紧接杂质排出通道之后，按照气流的行程安装一块向排气通道中心线倾斜的并通过该通道全长的挡板。
这样可依靠挡板提高净化气体的程度。即依靠挡板分离含有因质量小来不及靠近壳体壁的细碎而轻质颗粒的、杂质浓度最高的那部分气流，随后将其导入杂质排出通道。
可以采纳这样的装置结构型式，即在其中的杂质排出通道由壳体的壁和装在排气通道内的附加隔板构成。
这样的杂质排出通道的结构型式与一些方案比较，简化了装置的结构。在那些方案中，杂质排出通道至少由制作在壳体壁中的与排气通道中心线成一定角度的一排孔或一个隙形孔构成。此外，这种结构型式可以依靠分离和排出包含细碎而轻质颗粒的、杂质浓度最高的那部分气流而提高净化气体的程度。
将装置中的园盘的侧表面制作成瓦垅形也是合理的。园盘的这种结构方案可以依靠提高转子的空气动力学特性来提高本装置的生产率。
以气体净化装置的详细说明及所附示图的注释对本发明描述如下，其中
图1为根据本发明示出的气体净化装置总图，横剖面图;
图2为图1的Ⅱ-Ⅱ向剖面图;
图3为杂质排出通道结构方案图，图1箭头A向的部分示图;
图4为类似于图3的杂质排出通道结构的另一方案图;
图5为根据本发明示出的气体净化装置结构的另一方案的总图，横剖面图;
图6为根据本发明示出的气体净化装置结构的第三方案的总图，横剖面图;
图7为图6上的Ⅶ-Ⅶ向剖面图;
图8为图7上的Ⅷ-Ⅷ向剖面图;
图9为图1上的Ⅸ-Ⅸ向环形端面的部分展开图。
实施本发明的最佳方案，所推荐的气体净化装置包括一个壳体1(图1)，在壳体中装有一个转子2，该转子包含一根轴3及在其上固定的相互间留有阅隙的园盘4(图2)。在壳体1中有进气通道5(图1)、排气通道6和杂质排出通道7。通道5和6是由壳体1的各壁及沿着气流流动方向装在壳体1中的隔板8构成的。通道5和6与园盘4成正切关系布置，而杂质排出通道7制作在沿转子2全长的排气通道6内。
将转子2的轴3垫以轴承9(图2)装在壳体1中，并且借助轴套10与用支座12固定在壳体1上的电动机联结。
杂质排出通道7可以由制作在壳体1壁中的两排孔13(图3)构成。
杂质排出通道7可以由制作在壳体1壁中的一个隙形孔14(图4)构成。
在排气通道6中，紧接在杂质排出通道7之后，按箭头(图1)所表示的气流流动行程装有一块挡板15。该挡板与排气通道6的中心线O1-O1倾斜成一个角度α并通过通道的全长。α角应在0°～90°的范围内。当α角制成大于90°时，尘埃颗粒撞在挡板上并急速进入排气通道中，因而净化气体中尘埃颗粒的过程就不能实现。
在图5中推荐了又一种装置结构型式的方案。在其中，杂质排出通道7是由壳体1的壁16和装在排气通道6中的附加隔板17构成的。
上述气体净化装置的各实施方案是作为例子列举的，不限制本发明的范围。只要不脱离专利意图所规定的本发明的实质和范围，对本发明作各种变更和修改是可以的。
下面列举另一个净化气体中的分散颗粒、水分和气溶胶的装置实施方案。
此装置包括壳体18(图6)，在壳体中装有一个转子19，该转子包含一根轴20及在其上固定的相互间留有间隙的园盘21(图7)。在壳体18中有进气通道22、排气通道23和杂质排出通道24。通道22和23是由壳体18的各壁及沿着气流流动方向装在壳体18中的隔板25构成的。通道22和23与园盘21成正切关系布置，而通道24制作在沿转子19全长的排气通道23内。使轴20的两头通过壳体18两端的壁28和29的孔26和27伸出壳体18的顶端，然后垫以轴承30和31装在与转子19旋转轴线O2-O2同心固定在壳体18的两壁28和29上的法兰盘32和33中。法兰盘32和33有内腔34和35及径向孔36和37。轴20的一端从法兰盘33的方向用联轴节38与借助支座40安装在法兰盘33头上的电动机39联结。轴20和园盘21是用高导热性材料制成的。轴20制成了空心的。在装入法兰盘32的内腔34的那一端上制有径向孔41，它们与法兰盘32的孔36布置在一个面上;而在装入法兰盘33的内腔35的轴20的另一端上制有径向孔42，它们与法兰盘33的孔37布置在一个面上。轴20与实现热交换过程的装置联结。这个装置制成了离心风扇的工作轮43，它被安装在装入法兰盘32的内腔34中的那一端的孔41对面，用于将载热介质唧送进轴20的内腔44。壳体18的壁29(图8)的外侧用螺钉46固定的支架45上装有一个波纹管型的内含工作液体的调温器47。调滑器47的连接杆48用销子49与杠杆50活动连接在一起。该杠杆固定在调节载热介质即送量的节流阀51上，节流阀制成了带径向孔52的园环。那些径向孔与法兰盘33的孔37和轴20的孔42布置在一个面上。同时孔52和37的直径相等，并且节流阀51和法兰盘33上的孔的数量也一样。节流阀51被安装在法兰盘33上是可以围绕轴线O2-O2旋转的。
在这种装置中的杂质排出通道24的全部结构方案与通道7的(图1)和(图5)结构方案相同。
园盘4(图1、4)和园盘21(图7)的侧表面可以制作成瓦垅形的。在图9上所示的波浪形侧表面的园盘4是作为园盘4、21的瓦垅形例子列举的。
气体净化装置以如下的方式工作当装置壳体1中的转子借助电动机11按箭头C(图1)所表示的方向旋转时，气体即依靠园盘4表面的粘度磨擦力，按箭头D所表示的方向，从进气通道5被纳入转子2的旋转方向围绕着壳体1的园柱形壁的内表面流动，当流动方向朝相反方向改变的同时，气体便进入排出通道6。在受气流旋转而扩散的离心力的作用下，含在带净化气体中的尘埃颗粒和其它坚硬杂质颗粒在转子2的园盘4之间的间隙中，按径向移向壳体1的园柱形壁，并夹着部分气体按箭头E表示的方向进入杂质排出通道7;而洁净的气体按箭头B表示的方向沿着排气通道6按规定排出。
同时，在由壳体1壁中的孔13和细形孔14构成的杂质排出通道7的装置结构型式诸方案中，挡板15分离含固质量小来不及靠近壳体1园柱形壁的细碎而轻质颗粒的、杂质浓度最高的那部分气流，然后将其导入杂质排出通道7。
在另一个装置结构形式的方案中，包含因质量小来不及靠近壳体1园柱形壁的细碎而轻质颗粒的、杂质浓度最高的那部分气流由附加隔板17进行分离，然后通过杂质排出通道7排出。
作为完成本发明另一个方案而列出的气体性化装置按下面的方式工作当装置壳体18中的转子19借助电动机39按箭头K(图6)表示的方向旋转时，气体即依靠园盘21表面的粘度磨擦力，按箭头S所表示的方向从进气通道22被纳入转子19的旋转方向，围绕着壳体18的园柱形壁的内表面流动，当流动方向朝着相反方向改变的同时，气体便进入排气通道23。在受气流旋转而扩散的离心力的作用下，含在待净化气体中的尘埃颗粒和其它坚硬杂质颗粒在转子19的园盘21之间的间隙中，按径向移向壳体18的园柱形壁，并夹着部分气流按箭头N表示的方向进入杂质排出通道24;而洁净的气体按箭头F表示的方向沿着排气通道23按规定排出。同时，当转子19旋转时，制作在所述方案中的实现热交换过程的离心风扇的工作轮43使轴20内腔44造成负压。冷空气通过节流阀51和法兰盘33中的径向孔52和37进入法兰盘33的内腔35，并且通过轴20一端中的径向孔42穿进轴的内腔44。空气通过轴20另一端中的径向孔41被离心风扇的工作轮43吸入法兰盘32的内腔34，并从该内腔通过法兰盘32中的径向孔36排出。空气按照箭头Z(图7)表示的方向在内腔44中流动的同时，依靠本身材料的高导热率冷却着轴20及固定在其上的园盘21。由旋转着的转子19唧送进壳体18内腔的气体依靠与已冷却的园盘21表面大面积的接触，在足够的温度梯度下，以热交换的方法冷却到存在于气体中的水蒸气达到露点的温度。其结果，园盘21表面上的液体进行冷凝。在离心力的作用下，冷凝液层从旋转着的园盘21表面上按近似径向方向连续不断地滴在壳体18的园柱形壁上，并且依靠冷却，径过通道22进入装置中的朝湿气体不停地重复再现冷凝液层。存在于待净化气体中的气溶胶如氨溶解在园盘21的大面积表面上的冷凝液层中。液体中的气溶胶溶解过程的效应能促使在装置壳体18中在翻滚时有切向流动的气体变成交叉流动，因而，从园盘21表面滴下来的液体按近似于径向的方向流动。在壳体18的园柱形壁上的冷凝液层内同样进行着气溶胶的溶解。该冷凝液在气流的作用下，按转子19的旋转方向滴入杂质排出通道24，已除去分散性杂质和气溶胶的洁净气体带着降低了的湿度和湿度经排气通道23按规定排出。
在所描述的装置方案中，利用冷空气作为载热介质，当载热介质温改变时，例如，气候条件改变的结果，调湿器47对其周围介质温度波动出现反应的同时也改变本身的线性尺寸，而且它借助销子49与固定在节流阀51上的杠杆50活动联结的联杆48使节流阀51围绕着法兰盘33转动。同时，节流阀51中的径向孔52相对于法兰盘33中的径向孔37移动;其结果，使孔37和52的通过断面的总面积发生变化，这样进入轴20内腔44的冷空气的量随之出现相应的变化。当空气温度下降时，节流阀51在调温器47的作用下限制冷空气进入轴20内腔44的量;当温度上升时即增大空气进入量。这样，便可在不同空气温度条件下，保证将转子19的温度自动保持在园盘21表面上水蒸汽冷凝所需的温度，同样，还可将待净化和待干燥的气体温度保持在规定的范围。
依靠将园盘4和21的侧面制成瓦垅形状的办法，可以极大地提高对装置起风扇当作机构作为的转子2与19的空气动力学特性。其结果，提高了该装置的生产率。
被推荐的装置在结构简单、配置合理及制造工艺不复杂的条件下可以实现以高效率和高生产率即送气体、清除分散性杂质、冷却、干燥气体并净化气体中的气溶胶。
此外，装置的结构型式还可以采纳这样的方案，即可以利用任何其它类型的执行机构代替调温器，将其与调整载热介质唧送量的节流阀连接并按照规定程序操作。这个执行机构在载热介质常温下可以类似调温器那样改变热交换的规范并将待净化气体的所需温度保持在规定的范围内。
也可以采纳通过应用提高气体温度的带热载热介质来实现净化气体中的尘埃和其它悬浮杂质并同时预热待净化气体的那种装置结构型式。
已推荐结构的几种气体净化装置可以用于生活福利及厂房等建筑物的以及电影院、剧院、地下铁道、车站等等公共场所的通风和空气调节系统中;特别是，在农业生产中这样的装置可用于牲畜饮水房净化空气中的尘埃、降低湿度并可以在冬季去除牲畜栏空气中的氨气。
权利要求
1.在壳体(1、18)中装一个转子(2、19)，转子中有一根轴(3、20)并在轴上固定着一个园盘(4、21)，同时壳体(1、18)有气体进排通道(5、6和22、23)和杂质排出通道(7、24)的气体净化装置具有下列特点即在转子(2、19)的轴(3、20)上至少还固定着一个同样的园盘(4、21)，它与相邻的园盘(4、21)之间留有空隙；在壳体(1、18)中沿气流流动的方向装有一块隔板(8、25)，同时气体进排通道(5、6和22、23)是由壳体(1、18)的各壁和隔板(8、25)构成，而且与园盘(4、21)成正切关系布置；而杂质排出通道(7、24)制作在沿转子(2、19)全长的排气通道(6、23)内。
2.根据权利要求1本装置的特点是轴(20)和园盘(21)是用具有高导热性的材料制成的，同时轴(20)与实现热交换过程的器具相联结。
3.根据权利要求2本装置的特点是轴(20)制成了空心的，其两端有供载热介质通过的径向孔(41、42)，而实现热交换过程的器具是安装在轴(20)一端的将载热介质即送进轴(20)内腔(44)的工作轮(43)。
4.根据权利要求3本装置的特点是围绕着在其上装有将载热介质唧送进轴(20)内腔(44)的工作轮(43)那一端的相对端，在径向孔(42)的对面装一个与调温器(47)相联结的用来调整载热介质唧送量的节流阀(51)。
5.根据权利要求1本装置的特点是杂质排出通道(7、24)至少由制作在壳体(1、18)壁中的一排孔(13)构成的。
6.根据权利要求1本装置的特点是杂质排出通道(7、24)至少由制作在壳体(1、18)壁中的一个隙形孔(14)构成的。
7.根据权利要求5、6的任何一项本装置的特点是在排气通道(6、23)中紧接在杂质排出通道(7、24)之后，按照气流的行程装着一块挡板(15)，该挡板与排气通道(6、23)的中心线O1-O2形成倾斜角α并占据着该通道的全长。
8.根据权利要求1本装置的特点是杂质排出通道(7、24)由壳体(1、18)的壁(16)和安装在排气通道(6、23)内的附加隔板(17)构成的。
9.根据权利要求1本装置的特点是园盘(4、21)的侧表面制成了瓦垅形状的。
全文摘要
气体净化装置有一个装有转子(2)的壳体(1)。转子(2)含一根轴(3)和固定在其上的圆盘(4)。壳体(1)有气体进排通道(5、6)和杂质排出通道(7)。在壳体(1)中沿着气流流动的方向装着一块隔板(8)；同时，气体进排通道(5、6)是由壳体(1)的各壁和隔板(8)结成的并与圆盘(4)成正切关系布置。杂质排出通道(7)制作在沿转子(2)全长的排气通道(6)内。
文档编号B01D45/14GK1038944SQ8810421
公开日1990年1月24日 申请日期1988年7月7日 优先权日1988年7月7日
发明者彼特·I·博勒姆斯维 申请人:苏联科学院气体动力研究所