旋流粉尘收集器的制作方法

专利名称：旋流粉尘收集器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能逆洗过滤器的旋流粉尘收集器，这些过滤器设置在旋流器本体的内部，彼此独立，能有效地收集和回收粉尘(要收集的一种细粉末)。特别地，本发明涉及一种将旋流器本体和过滤器逆洗装置合为一体的结构紧凑的旋流粉尘收集器。尽管这种旋流粉尘收集器的应用没有受到特别的限制，但其可设置在已使用的在其中进行核燃料物质的粉尘收集和回收的手套箱中，例如在该箱中进行核燃料粉末生产步骤。
一般认为，旋流粉尘收集器和装有过滤袋的粉尘收集器是用于收集在气体中的粉尘的主要装置。然而，这两种粉尘收集器具有优点和缺点。前者的结构很简单，但粉尘收集的效率低。后者的粉尘收集效率高，但结构较复杂，过滤器需要更换，而且寿命也较短。由此，已开发出一种利用了旋流器的、在粉尘收集器本体内具有多个圆筒形过滤器的旋流粉尘收集器，它可作为用于核燃料粉末生产步骤的核燃料物质的粉尘收集器。
图5示出了普通的旋流粉尘收集器的一个实例。旋流器本体100的内部由带有多个圆筒形过滤器102的隔板元件104分隔成上部空间106和下部空间108，吸入口110设置成与下部空间108连通，共用的排出口112设置成与上部空间106连通，收集粉尘的回收箱114设置在旋流器本体的下端，一台排风机(未图示出)连接在旋流器本体100的排出口112。每个圆筒形过滤器102都具有逆洗机构。每个逆洗机构通过将一个逆洗喷嘴116固定在上部空间的一个位置并与相应的圆筒形过滤器的上部分开。并且将一根具有电磁开关阀118的压缩空气软管120连在逆洗喷嘴116上而形成的。
当含有粉尘的气体从吸入口流进这种旋流粉尘收集器的旋流器本体时，该气体沿其圆筒形的内壁表面旋转着向下流动，由于离心力的作用，粉尘朝着侧壁流动，从该气体中分离出。同时，该气体通过过滤器，从排出口排出。尽管没能在旋流器本体内分离出的细粉尘与该气体一起流动，但当其流过圆筒形过滤器时，已被过滤器分离出。
这些过滤器用了较长的时间之后，由于细粉在其上的附着而产生了阻塞。这样导致了压差增大，使气体很难从旋流粉尘收集器中排出。这时，压缩空气从逆洗喷嘴中朝向过滤器喷射，以此来完成抖去附着在过滤器上的细粉的逆洗操作。
在这种结构的旋流粉尘收集器中，从逆洗喷嘴排出的部分压缩空气既使是在逆洗操作过程中也会从排出口排出。因此，逆洗效率降低，很难充分地逆洗过滤器，而且完成逆洗操作的时间也长。这使粉尘的回收率降低。
本发明的发明人的在先申请(日本专利公开号8-309133/1966)提出了一种能解决这些问题的工艺结构，该结构的构成是将各圆筒形过滤器的上端连接到各自相应的连接管道，各连接管道的一端通过三通电磁转换阀与压缩空气管道相连，另一端连接在与排风机连通的管道上。在这种粉尘收集器中，过滤器的逆洗和气体的排放之间的转换是通过三通电磁转换阀完成的。即，排气系统与气体排风机关闭和断开，而且，在气体排出的过程中，停止供给逆洗压缩空气。
在这种结构中，每个可喷出逆洗空气的连接管道的下端与相应的过滤器的上端直接相连，因此逆洗效率提高，而且可在短时间内完成充分的逆洗操作。这还能延长过滤器的寿命，提高粉尘回收效率。
然而，在旋流器本体的上部，这种包括有粉尘收集管道和三通电磁转换阀的顶部结构变得复杂而又庞大。在近期安装的设备中，设计阶段就在手套箱中确定了安装旋流粉尘收集器的必要空间。然而，在现有手套箱中，只有约0.5m3的空闲空间，因此不能将这种粉尘收集器装入。在其中没有装粉尘收集器的情况下开动设备时，操作过程所产生的粉尘散布在手套箱中，工人必须在每次操作完成时用刷子进行人工清扫，所以需要较长的时间和较多的人力来完成清扫工作。因此，一直需求一种粉尘收集器，该粉尘收集器具有能装入现有的手套箱的较小的尺寸；聚集粉尘的收集管道；和易于装配的简单的结构。
本发明的一个目的在于提供一种旋流粉尘收集器，不必说，这种旋流粉尘收集器的粉尘收集和回收效率高，装在内部的过滤器的逆洗效率也较高，能在短时间内完成充分的逆洗，过滤器的寿命被延长，而且该旋流粉尘收集器还能通过减小尺寸和减化结构而容易地装入现有的手套箱。
本发明的另一个目的在于提供一种旋流粉尘收集器，这种旋流粉尘收集器能利用一小型化的风机来获得所需水平的吸入功率，而且，还能通过减小该系统的尺寸和重量，使其易于装配。
在本发明的旋流粉尘收集器中，旋流器本体的内部由带有多个圆筒形过滤器的一个隔板元件分隔成一上部空间和一下部空间，一个吸入口设置成与下部空间连通，一个共用的排出口设置成与上部空间连通，一个收集粉尘的回收箱设置在旋流器本体的下端，一台排风机连接在旋流器本体的排出口。该粉尘收集器具有能打开和关闭圆筒形过滤器上端部并有逆洗喷嘴的逆洗截止阀；用于打开和关闭该截止阀的截止阀驱动机构；与该截止阀逆洗喷嘴相连的压缩空气软管和控制逆洗压缩空气对压缩空气软管的供给和切断的电磁阀。在由截止阀关闭过滤器上端部的情况下，借助将压缩空气通过压缩空气软管提供给过滤器，可单独地逆洗圆筒形过滤器。
排风机最好包括多个串联或串联和并联的小型化的风机，这样可以发挥出粉尘收集能力的理想水平。每个过滤器由一个圆形的不锈钢过滤器本体和一个包围该本体的细过滤袋组成，借此可由压缩空气除去附着在过滤器上的细粉尘并在逆洗操作过程中确保过滤袋的形状。


图1是表示本发明旋流粉尘收集器的一个实施例的剖面图；图2是表示该旋流粉尘收集器主要部分细部的视图；图3是表示风机串联时的正视图；图4是表示风机在不同连接方式下的系统的粉尘收集特性的说明性曲线图；图5是表示现有旋流粉尘收集器的一个实例的说明性的视图。
图1是本发明旋流粉尘收集器的结构示意剖面图。旋流器本体由圆筒形上壳体10和倒置的锥形下壳体12彼此结合而形成，盖14盖住上壳体10的上端。旋流器本体的内部(本实施例中在上壳体10的中央部位)由隔板元件16分隔成上部空间18和下部空间20。一个内部圆筒22与上壳体10同心地悬置在隔板元件16上。上壳体10的侧壁上具有一个与下部空间20连通的吸入口24。吸入口24的位置被设置在内部圆筒22垂直延伸的范围内。上壳体10的侧壁上还具有一个与上部空间18连通的共用的(一个)排出口26。一个收集粉尘的回收箱28设置在下壳体12的下端，一台排风机(未图示出)连接在排出口26上。
隔板元件16具有多个开口(本实施例中为三个开口)、安装在这些开口的圆周部分的截止阀的阀座30和从阀座30悬置的圆筒形过滤器32。每个圆筒形过滤器32由一个金属过滤器本体34和一个包围该金属过滤器本体的过滤袋36组成。上述内部圆筒22的构成应使其全部包围圆筒形过滤器32，并延伸到该过滤器32下端的下方，即，将内部圆筒22这样地设计，使吸人空气不能直接流向过滤器。
由于上述阀座30、在其上带有逆洗喷嘴37的逆洗截止阀件38进行了位置设定，以及截止阀件38与包括有汽缸40的截止阀驱动机构相连并垂直地运动，从而使圆筒形过滤器32的上端部可打开和关闭。每个截止阀件38在其圆形阀板的下表面上具有一密封件，因此截止阀件可与阀座30封接在一起。柔性压缩空气软管42与截止阀件38相连，使得软管与逆洗喷嘴37连通。另外还提供有控制逆洗压缩空气向压缩空气软管42的供给和切断的逆洗电磁阀44。带有电磁阀46的压缩空气管道48也与汽缸40相连。
在正常的粉尘收集操作过程中，所有的截止阀件38由汽缸40从阀座30提升，打开圆筒形过滤器32的上端(图1表示中间和左侧的圆筒形过滤器打开，右侧的过滤器关闭)。操作排风机可以吸入要收集和回收的含有粉尘的气体，该气体通过吸入口24进入旋流器本体的内部。当含有粉尘的气体流过吸入口24，进入上壳体10和内部圆筒22之间的下部空间20的内部时，该气体在下部空间的圆筒部分旋转着向下流动。在此期间，离心力作用于粉尘，使其同样朝向侧壁运动，因此使粉尘从气体中分离出来。分离出的粉尘沿下壳体12的侧壁落下并被收集和回收在收集粉尘的回收箱28中。同时，气体通过圆筒形过滤器32流进上部空间18。没能在旋流器本体中分离的细粉尘被附着在圆筒形过滤器32(特别是过滤器本体外侧的过滤袋36)上，同时该气体通过过滤器而分离出。流入上部空间18的气体由排风机通过排出口26排出。
在圆筒形过滤器32使用了较长的时间之后，细粉尘在其上(特别是外侧的过滤袋36)附着，阻塞了过滤器。随之，压差增大，使气体不可能再排出，从而使粉尘也不能由旋流器收集和回收。因此，需要对圆筒形过滤器进行逆洗。各过滤器的逆洗可逐个完成，当然，也可一次完成。图1表示一个圆筒形过滤器，即右侧过滤器在进行逆洗。在逆洗操作的过程中，使对应于相应的圆筒形过滤器32的一个截止阀件38借助相应的汽缸40与相应的阀座30压力接触，关闭过滤器32的上端。然后，相应的逆洗电磁阀44打开，压缩空气从相应的逆洗喷嘴37喷出。随后，附着在圆筒形过滤器32(特别是外侧的过滤袋36)上的细粉尘被抖掉并回收到收集粉尘的回收箱28中。
即使在一个圆筒形过滤器逆洗时，用其它的过滤器仍可完成粉尘收集回收操作。即，借助对过滤器的逐个逆洗，可以同时完成连续的粉尘收集和细粉尘的清除工作。
本发明旋流粉尘收集器的一个实施例的主要部分如图2所示。图2中，示出了一个圆筒形过滤器、相应的截止阀和相应的驱动机构，其中图2A表示常态的粉尘收集，图2B表示过滤器的逆洗。旋流器本体的基本结构可见图1。用于相同数量截止阀的三个阀座70以等间距分布的方式排列在圆盘形隔板56的同一圆周上，该隔板将旋流器本体的内部分隔成上部空间58和下部空间60。每个阀座70包括一个圆筒部分和一个设置在该圆筒部分下端的法兰部分。圆筒形过滤器72从阀座70悬置，在过滤器与阀座70的法兰部分接触的情况下，插入穿过形成在隔板56上的孔，安装固定到隔板56上。该圆筒形过滤器由一个不锈钢网过滤器本体74和一个包围该本体的过滤袋(商品名称为Goatex薄膜过滤袋，由日本Goatex有限公司制造)76组成。该圆筒形过滤器具有将其折叠形成的倒U型结构，因此可形成一种增加了表面积的双重结构。不锈钢网过滤器本体74在过滤袋76损坏时起着支撑元件的作用，而且还具有保持使过滤袋76维持预定形状效果的形状。
上述的每个阀座70、带有一个逆洗喷嘴77并能打开和关闭相应的圆筒形过滤器72的上端部的逆洗截止阀件78进行了位置设定，而且截止阀件78借助用作截止阀驱动机构的汽缸80可垂直运动，即，该截止阀件能离开和进入与阀座70的压力接触，使过滤器打开和关闭。该截止阀件78在其包括有一逆洗喷嘴77的内部的下端有一个杯状合成橡胶元件。截止阀件78的上端被固定在置于其上方的阀体79上，阀体79又被固定在汽缸80的活塞81的下端。该阀体79在其下部具有中空结构，其下端与逆洗喷嘴77连通，该阀体的侧壁连接有一根柔性软管82，压缩空气流过该软管82从逆洗喷嘴77中喷出。压缩空气软管82在其中间部位具有一个控制逆洗喷嘴77的逆洗压缩空气的供给和切断的逆洗电磁阀(图1中标记为44)。
截止阀驱动机构包括一个汽缸80，它被气密地安装在构成旋流器本体的盖54上。带有电磁阀的压缩空气管道(图1中标记为48)与汽缸80的上和下压缩空气供给口83a，83b相连。
如上所述，图2A表示用旋流器进行的粉尘收集操作。阀体79借助从下压缩空气供给口83b将压缩空气提供到汽缸80中而向上运动。结果，固定在阀体79上的截止阀件78离开阀座70，并因此而形成了一个可流过圆筒形过滤器72的气体通路。在各部分保持该状态的情况下，利用旋流器的作用，借助于排风机的排风，可以完成粉尘的收集和回收。
图2B示出了一种圆筒形过滤器的逆洗操作过程。当压缩空气通过上压缩空气供给口83a提供到汽缸80中时，阀体79向下运动。随后，固定到阀体上的截止阀件78与阀座70压力接触，封闭住圆筒形过滤器72的上端，因此从下部空间60通过圆筒形过滤器72延伸至上部空间58的气体通路被切断。然后，当压缩空气借助打开逆洗电磁阀(图1中标记为44)从压缩空气软管82提供到阀体79时，该压缩空气通过阀体79的内部并从逆洗喷嘴77向下喷出。结果，附着在外侧过滤袋76上的细粉尘被抖掉。杯状橡胶截止阀件78设计成使其在压缩空气的供给过程中能与阀座70保持牢固的压力接触，从而防止了压缩空气从该接触部分泄漏。
由于顶部和旋流器本体可以彼此地结合为一体，并结合粉尘收集管道，所以，本发明的粉尘收集器能够整体地小型化。通过改进作为系统基本部分的排风机还可进一步地、整体地促进系统的小型化。用于普通旋流粉尘收集器的排风机包括一台相当重(超过100kg)的用来克服粉尘收集器中由过滤器和管道所产生的压差的专用风机。当这样一台排风机安装于现有的手套箱中时，袋内操作(一种用乙烯树脂袋将物料与手套箱外侧封闭的操作，该袋熔合固定在手套箱上，然后将混合的物料引入手套箱)和装配工作将变得非常困难。因此，粉尘收集器可以这样地构成，即借助多个小型化的风机的串联或串联和并联来达到粉尘收集的理想水平。
在图3所示的一个实施例中，两个小型化的风机90a和90b串联，该实施例采用两级结构，其中一台小型化的风机90a安装在基座91上，四个支撑柱92设置在基座91上，在支撑柱的上面支撑着另一台小型化的风机90b。管道93将小型化的风机90a的排出口和另一台风机90b的吸入口连在一起。小型化的风机90a的吸入口94通过一根管道与旋流器本体相连，从这里吸入气体，并从小型化的风机90b的排出口95排出该气体。在该系统中，当小型化的风机90a、90b借助于袋内操作而进入手套箱时，能很容易地完成装配工作。当两台这样的风机串联时，就可以获得旋流排出操作所需的真空压力。在实施中，优选将一个预过滤器和一块流量表接入旋流器本体和风机之间的排出管道。参照该流量表，能精确地判断过滤器的阻塞程度和逆洗操作应完成的时间。
图4表示风机按照不同连接方式的风机系统的粉尘收集特性。点划线表示仅有一台小型化风机的风机系统的特性，实线表示有两台串联的小型化风机的风机系统的特性，虚线表示有四台串联和并联的小型化风机的风机系统(两对两台串联的风机并联)的特性。这些小型化的风机为应用于工业用清洗的机械，并具有例如约280mm×280mm×490mm的尺寸；约12kg的重量和能产生约2000mmH2的真空压力。在上述实施例中的旋流粉尘收集器。过滤器和管道有总共约2000mmH2的压降，因此由一台小型化的风机不能完成气体的吸入。当两台小型化的风机如图3所示地串联时，上升到约4000mmH2的气体则能被吸入，而且，也因此获得了小型化的排风机系统。当气体流率不够时，需要采用多组串联的小型化风机的并联的风机系统，即，包括有串联和并联的小型化的风机的风机系统，这样就能确保所需数量的气体。
按照上述的发明，在旋流器本体的内部，结合有一个过滤器逆洗机构，该过滤器逆洗机构可在其中与其他件联合，并与粉尘收集管道结合。因此，由于减少了部件的数量而整体地简化了结构并减少了粉尘收集器的尺寸。这使该粉尘收集器不仅能装入新的手套箱，而且也能装入现有的手套箱。当然，它也能充分地提高粉尘收集回收效率和结合在旋流器本体的过滤器的逆洗效率，而且，延长了过滤器的寿命。
当在本发明中提供了包括有串联或串联和并联的小型化的、重量较轻的风机的排风机系统时，就能够获得所需要的吸入功率，而且还可以整体地减小该系统的尺寸和重量。此外，将该系统装入例如手套箱的工作也较容易实现。
权利要求
1.一种旋流粉尘收集器，其中，旋流器本体的内部由带有多个圆筒形过滤器的一个隔板元件分隔成一上部空间和一下部空间，一个吸入口设置成与所述下部空间连通，一个共用的排出口设置成与所述上部空间连通，一个收集粉尘的回收箱设置在所述旋流器本体的下端，一台排风机连接在所述旋流器的所述排出口，其特征在于，所述粉尘收集器具有能打开和关闭所述圆筒形过滤器上端部并具有逆洗喷嘴的逆洗截止阀；用于打开和关闭所述截止阀的截止阀驱动机构；与所述截止阀的所述逆洗喷嘴相连的压缩空气软管；和控制逆洗压缩空气向所述压缩空气软管的供给和切断的电磁阀，在所述圆筒形过滤器的上端部由该截止阀关闭时，借助将压缩空气通过压缩空气软管提供给所述过滤器，可单独逆洗所述圆筒形过滤器。
2.按照权利要求1所述的旋流粉尘收集器，其特征在于，所述排风机包括多个串联或串联和并联的小型化的风机，这样可以达到粉尘收集的理想水平。
3.按照权利要求1所述的旋流粉尘收集器，其特征在于，所述圆筒形过滤器包括一个圆筒形不锈钢过滤器本体和一个包围所述过滤器本体的细过滤袋。
4.按照权利要求1所述的旋流粉尘收集器，其特征在于，所述截止阀驱动机构包括一个气密地安装在所述旋流器本体的一顶盖上的汽缸和一个通过向所述汽缸供给压缩空气而在所述汽缸中垂直移动的活塞，所述汽缸连接到具有一电磁阀的压缩空气管道上，该电磁阀控制压缩空气向所述汽缸的供给，所述逆洗截止阀设置在所述活塞的下端。
5.按照权利要求1所述的旋流粉尘收集器，其特征在于，所述粉尘收集器还包括一个从所述隔板元件悬置的内部圆筒，所述内部圆筒被制做成全部包围圆筒形过滤器并延伸到该圆筒形过滤器的下端的下方。
全文摘要
一种旋流粉尘收集器,旋流器本体的内部由带有多个圆筒形过滤器的一个隔板元件分隔成一上部空间和一下部空间。该粉尘收集器还具有能打开和关闭圆筒形过滤器上端部并有逆洗喷嘴的逆洗截止阀;用于打开和关闭该截止阀的截止阀驱动机构;与该截止阀逆洗喷嘴相连的压缩空气软管和控制逆洗压缩空气对压缩空气软管的供给和切断的电磁阀。当截止阀关闭过滤器上端部时,借助将压缩空气通过压缩空气软管提供给过滤器,可单独地逆洗圆筒形过滤器。
文档编号B01D46/04GK1185999SQ9712600
公开日1998年7月1日 申请日期1997年11月12日 优先权日1996年11月12日
发明者皆川进, 川崎隆夫 申请人:动力炉·核燃料开发事业团