[发明专利]内循环旋风分离装置

说明书

本发明涉及一种旋流的轴向保持不变的自由旋流的装置，属于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轴流式两大类。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。轴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内循环旋风分离装置。

为了实现上述目的，本发明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。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，有效地解决了轴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)含尘气流在分离过程中没有内旋与反转，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)设置内循环升气管，使浓相区气流在装置内循环，作为强化分离的二次风，可在不需要任何二次分离或二次动力设备的条件下，提高气固分离的旋流强度，同时解决浓相流排离问题，大大提高轴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。