专利名称：内循环旋风分离结构与装置的制作方法
一种内循环旋风分离结构与装置，涉及气固分离机械技术领域。
目前，工业上使用的旋风分离装置主要有反转式与直流式两大类。反转式旋风分离装置的气体进、出口管靠近，器内流场复杂，其结构虽屡经改进，但能量耗散仍然较大，对10微米以下细微粉尘的捕集效率难以提高。直流式旋风分离装置拉开了气体进、出口管位置，含尘气体从装置一端进入，通过导向叶片产生旋转除去尘粒后，直接从装置另一端排出。这样的结构有利于消除反转式旋风分离装置内诸多不利于效率和压降的因素，但导向叶片产生的旋流强度较低，浓相区气尘的排离还需要附加的二次分离设备。为了解决这一问题，现有技术通常从外界引入高压二次气流来加速含尘气体旋转。发明专利(公开号CN1075666A)通过使用新型管式旋流发生器取代普通的导叶旋流发生器，以改善装置的分离性能和提高二次气流利用率。但是，这些技术均需配置二次气流动力装置，工业应用受到一定限制。
本发明旨在是提供一种具有规整强化的旋转流场、不需要任何附加设备就可以同时达到高效低阻的旋风分离结构与装置。
为了实现上述目的，本发明旋风分离装置的外筒体顶端装有螺旋面切向进气管，底端与一集尘筒体连接并有排尘管。在外筒体内部的轴心位置装有底端敞口、顶端封住、上部周面均匀开有切向翼栅的内循环升气管，使浓相区气体从升气管底端进入、经升气管上部翼栅切向汇入管外旋转的含尘气流，在器内循环作为强化分离的二次风。升气管的下部管外套有分流筒体，筒体周壁亦开有切向翼栅沿圆周均布，开口朝向与气流旋转方向一致。分流筒体的底端连接螺旋面切向出气管，从外筒体侧面伸出。螺旋面切向出气管的倾角与螺旋面切向进气管一致，二者配合使气固分离的旋转流场规整有序，以提高分离效率，减少能量耗散。
由于本发明突破了传统的反转式分离结构，并通过设置内循环升气管，有效地解决了直流式分离的旋转流场强化和浓相流排离问题，故与现有技术相比，至少可以产生以下四个方面积极效果1)取消气流的内旋与反转，可从根本上消除反转式旋风分离装置内流场紊乱、能量耗散大和粉尘逃逸等不利现象，使压力损失降低，分离效率提高。
2)设置分流筒体使浓相区气体与稀相区、净相区气体分流，可以避免现有旋风分离装置内部气尘混扰和已沉积尘粒因与器壁冲撞反弹而重返净气流中的不利现象，提高细微粉尘的捕集效率。
3)设置升气管使浓相流气体内循环，作为强化分离的二次风，在不需要任何二次分离设备或二次动力设备的条件下，提高了气固分离的旋流强度，解决了浓相流排离问题，大大提高了直流式旋风分离装置的工业应用能力。
4)设置双螺旋面气体切向进、出口导流，可使旋转流场规整有序，降低压力损失，同时有利于数学模型建立，进行工业装置的性能预测和放大设计。
下面结合说明书附图，进一步对本发明的具体实现作详细说明。
图1是本发明内循环旋风分离结构与装置的示意图。
图2是图1的A-A平面剖视图。
图3是图1的B-B平面剖视图。
外筒体7是一等径或异径的圆形筒体。筒体的顶端与螺旋面切向进气管10的螺旋面导流盖板垂直连接并封死。筒体的底端与集尘筒体2连接。
集尘筒体2呈园锥形，底端接排尘管1。
螺旋面切向进气管10由一段呈一定螺旋倾角的矩形进口管与一块环状的螺旋面导流盖板连接而成，位于外筒体7的顶端。进口管的两侧壁面分别与外筒体7和内循环升气管8的上部壁面相切。
分流筒体6套在外筒体7的内部。筒体壁面间隔开有长方形切向翼栅5，开口朝向与气流的旋转方向一致，沿圆周均布。筒体底端呈螺旋线形，与螺旋面切向出气管3的螺旋面导流盖板垂直连接并封死。定距杆4固定在外筒体7与分流筒体6之间，起定距和支撑作用。
螺旋面切向出气管3由一段呈一定螺旋倾角的矩形出口管与一块环状的螺旋面导流盖板连接而成。出气管的两侧壁面分别与分流筒体6和内循环升气管8的下部壁面相切，从外筒体7下部的侧面伸出。出气管3的螺旋倾角与进气管10一致。
内循环升气管8位于外筒体7的轴心位置，其上部是一段园形直管，顶端用圆形盖板封死。园直管的壁面开有若干个长方形的切向翼栅9，是内循环气体的出口。内循环升气管8的下部是一段直径略小且底端带有一扩锥形进气口的垂直园管，中间由一渐缩的圆锥形管过渡。切向翼栅9的开口朝向与管外含尘气流的旋转方向一致，开口位置按切向进气管10的螺旋倾角，从切点开始于一定转角处沿圆周均布。
因此，本发明的工作状况为含尘气流从螺旋面切向进气管10进入后，即被从升气管切向翼栅9出来的内循环气流加速，沿外筒体7与内循环升气管8之间的环隙空间旋转而下。尘粒在离心力作用下向筒体7的壁面沉积，气流被分成贴近外筒体7壁面的浓相区、靠近内循环升气管8壁面的净相区、和介于二者之间的稀相区。随气流下行，净相区与稀相区气体进入分流筒体6，从切向翼栅5进一步除去少量因沉降速度小而来不及分离的细微粉尘后，作为净气从螺旋面切向出气管3排出；浓相区气尘则通过分流筒体6与外筒体7之间的环隙通道进入螺旋面切向出气管3下方的降尘空间，其中的尘粒由于减速和惯性沉降迅即从气体中分离出来，汇集于筒体2底端从排尘管1排出；气体则进入内循环升气管8旋转向上，通过升气管上部的切向翼栅9返回到含尘气体的入口空间，重新开始一个完整的分离循环。
本发明在工业实施中可以单体使用，也可多体组合使用。
权利要求
1.一种内循环旋风分离结构与装置，在外筒体(7)的顶端装有螺旋面切向进气管(10)，底端连接集尘筒体(2)并有排尘管(1)，下部侧面开有出气管口，其特征在于1)在外筒体(7)内部的轴线位置装有一内循环升气管(8)，其顶端封住，上部沿周面间隔开有带切向翼栅(9)的循环气体出口，切向翼栅(9)的开口朝向与管外含尘气流的旋转方向一致，底端敞口为循环气体进口；2)在内循环升气管(9)的下部管外套有分流筒体(6)，筒体(6)壁面亦开有切向翼栅(5)，开口朝向与气流旋转方向相同，沿圆周均布；3)在分流筒体(6)的底端连接螺旋面切向出气管(3)，从外筒体(7)下部侧面的出气管口伸出，螺旋面切向出气管的螺旋倾角与外筒体(7)顶端装有的螺旋面切向进气管相近，螺旋方向一致。
2.根据权利要求1所述的内循环旋风分离结构与装置，其特征是所述的螺旋面切向进气管(10)与螺旋面切向出气管(3)均由一矩形管连接一环状的螺旋面导流盖板而成，进气管(10)的两侧壁面分别与外筒体(7)和内循环升气管(8)的上部壁面相切，出气管(3)的两侧壁面分别与分流筒体(6)和内循环升气管(8)的下部壁面相切。
3.根据权利要求1所述的内循环旋风分离结构与装置，其特征是所述的内循环升气管(8)上段是顶端带有密封盖板、周壁间隔开有切向翼栅(9)的园直管，下段是底端带有扩锥形进气口的园直管，中段是一过渡的锥形园管。
4.根据权利要求1所述的内循环旋风分离结构与装置，其特征是所述的分流筒体(6)为一通过定距杆(4)固定在外筒体(7)内部的园直筒体，其底端呈螺旋线形，与螺旋面切向出气管(3)的环状螺旋面导流盖板垂直连接并封住。
5.根据权利要求1所述的内循环旋风分离结构与装置，其特征是所述的外筒体(7)是一圆形筒体，其顶端呈螺旋线形，与螺旋面切向进气管(10)的环状螺旋面导流盖板垂直连接并封住。
全文摘要
本发明涉及一种在外筒体内部装有中心升气管和分流筒体的内循环旋风分离结构与装置。它的进、出气管均装有螺旋面切向导流,分别相切于外筒体与中心升气管的上部和分流筒体与中心升气管的下部,其配合作用使气固分离的旋转流场规整有序,能量耗散小。净相区气体进入套置于中心升气管外部的分流筒体,直接从螺旋面切向出气管排出。浓相区气体则通过中心升气管在装置内循环,形成强化分离的二次风,使细微粉尘的捕集效率提高。本发明可广泛应用于化工、冶金、能源、建材、环保等工业领域的气固分离净化场合,具有压降低、效率高、弹性大、处理量大和单体设备应用能力强的特点。
文档编号B04C5/00GK1173401SQ9711254
公开日1998年2月18日 申请日期1997年7月22日 优先权日1997年7月22日
发明者张志群, 李璟 申请人:北京化工大学