[发明专利]螺旋流旋风式气体分离器

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体分离器，特别是一种螺旋流旋风式气体分离器。

背景技术

甲烷气体在空气中的自然浮升和对流浮升现象是人们早已熟知的自然现象。对多元混合流体的分层流动的研究都是基于流体力学的连续性方程、紊流流动方程和扩散方程，对复杂流动则增加紊流能量方程和状态方程。

国内有关瓦斯富集的专利主要有：ZL 200520024727.X，名称为选煤厂煤仓瓦斯积聚治理装置，以及专利号为ZL200810236122.5，专利名称为低浓度瓦斯热对流浮升收集装置。综合国内外对多元混合气体的密度分层流动尤其是低浓度瓦斯气体的分层流动和低浓度瓦斯气体富集分层技术的研究情况，可以发现研究的重点主要是矿井瓦斯在工作区、通风巷道、采空区的积聚、运移规律；在较高压力梯度下的扩散和浮升；剪切力和速度梯度对浓度扩散和密度分层流稳定性的影响等。对均匀混合气体中轻组分的浮升与运移、局部积聚与密度分层的研究只是从分子运移、局部积聚与密度分层是重要的研究方向。

例如专利号为ZL201010109154.6公开的一种鳞片式螺旋流气体浓缩分离器，包括内圆柱体、外圆筒体和螺旋面板，螺旋面板安装在内圆柱体的外表面和外圆柱体的内表面之间，螺旋面板和内圆柱体、外圆柱体构成了螺旋流道；螺旋面板由首尾相互重叠的螺旋道短板构成，在螺旋道短板相接处，螺旋道短板之间设置有空隙。

这样的气体分离器，利用流体在螺旋流动过程中产生的惯性力，使密度不同的气体或固体达到分离的目的。另外，利用狭窄矩形截面螺旋流道和短板缝隙所形成的吸气和吹气现象，使螺旋流动的气流始终处于层流状态。

上述结构的气体分离器结构简单，对于使用场所的要求不高，能将密度不同的混合气体进行分离、浓缩，特别对于密度差别较大的二元混合气体的浓缩与离心分离，而且在使用过程中气体处理量大，能耗很低。但是，此种结构的气体分离器对气体的浓缩、富集仍不十分理想，科研人员一直致力于研究更高富集效率的气体分离器。

发明内容

本发明的目的是提供一种分离效率更高的旋风式螺旋流气体分离器。

为了达到上述的技术目的，本发明的技术方案是：一种螺旋流旋风式气体分离器，包括由外管道和外管道内的外螺旋片构成的外螺旋流道，在外螺旋流道的两端分别设置有入口、出口，在所述的外管道内还设置有内管道，内管道和内管道内部设置的内螺旋片构成内螺旋流道，外螺旋流道和内螺旋流道气体的流动方向相反，在内管道的出口处，内管道内部设置有收集管；在外管道出口处连接有锥形旋风流道。

所述锥形旋风流道出口处设置有阀门。

所述收集管与内管道的轴心重合。

所述内螺旋片为由三片螺旋片组成的起旋器，三片螺旋片在圆周上均布，包角均为120°，螺旋升角为30°。

所述收集管的直径为Φ120mm，内管道直径为Φ200mm，外管道直径为Φ360mm，收集管长度为650mm，内管道长度为2975mm，外管道长度为4625mm，内螺旋片的螺距为300mm，外螺旋片的螺距为100mm。

本发明采用三层管道设计，在其内部包含有两层不同大小和螺距的螺旋叶片，在很高的螺旋速度下，利用甲烷和空气的密度差原理，实现甲烷和空气的一次分离和二次分离，最终降低了排到空气中的瓦斯浓度并实现了瓦斯气体的提纯和二次利用。本发明气体分离器将两个螺旋分离流道和锥形旋风流道有机结合起来，结构紧凑，对气体进行二次分离富集，分离效率高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明结构简图。

图2为本发明的左视剖视图。

图3为内管道和外螺旋片结构示意图。

图4为内管道和内螺旋片结构示意图。

图5为螺旋流旋风式气体分离器结构示意图。

具体实施方式

如图1、2及5所示，螺旋流旋风式气体分离器，包括由外管道3和外管道3内的外螺旋片2构成的外螺旋流道，在外螺旋流道的两端分别设置有入口1、出口。

如图3、4所示，在所述的外管道3内还设置有内管道7，内管道7和内管道7内部设置的内螺旋片6构成内螺旋流道，外螺旋流道和内螺旋流道气体的流动方向相反，这样才能满足在入口1的一端实现收集气体的目的.