[发明专利]从流动流体中分离粒子的装置

说明书

本发明涉及从流动流体中分离粒子的装置，特别地但并不唯一涉及包括为从空气流中分离污垢和尘土粒子的旋风分离器的装置。

从流动流体中分离粒子的旋风分离器为人们所熟知。最近15年内，在真空吸尘器内使用旋风分离器方面取得很多进展。这种进展的例子有EP0018197，EP0134654，EP0489565和EP0636338。所有的例子都希望使旋风分离器更有效，也就是说要生产一种旋风分离器，它比类似的旋风分离器能分离更高比例的一定直径的粒子。大小、成本和材料的限制意味着专门用于真空吸尘器的旋风分离器的基本特征不可能在特别的限制之外变化。因此，必须开发改善旋风分离器效率的其它方式。

基本旋风理论说明，有两个相反的力径向作用于在流动流体中运动的粒子上。离心力F_z径向向外作用于粒子，将其压向旋风壁，由下式决定： F z = ( ρ p - ρ ) V t , p 2 πx 3 6 r ]]>式中，ρ_p＝粒子密度，kg.m^-3

  ρ＝流体密度，kg.m^-3

  V_t，p＝粒子的切线速度，m/s

  X＝粒子直径，m

  r＝粒子轨道半径，m然而一个相反的拖动力F_w向旋风的中心作用，由下式决定： F w = C D ρ π x 2 8 ( V r - V r , p ) ]]>式中，V_r＝流体的径向速度，m/s

  V_r，p＝粒子的径向速度，m/s

  C_D＝拖动系数(投射的粒子区域的每单位拖动力/动态压力)

当F_z超过F_w时，粒子被甩向旋风壁而从空气流分离。当F_w超过F_z时，粒子仍由空气流挟带并随其离开旋风分离器。显然使F_z尽可能大具有极大好处。因为F_z正比于粒子的切线速度的平方，因此增加流体的切线速度将增加旋风的效率。

在旋风分离器理论中重要的一个参数是切割直径或切割点。它是这样一些粒子的直径，它们对特定的流动流体条件有50％被旋风分离，而50％仍被挟带。切割点是旋风分离效率的一种计量，对给定条件来说切割点愈低，则保留在流动流体中的粒子的比例愈低，因此分离效率愈高。因此希望对给定条件获得尽可能低的切割点。