CN2332464Y - 旋流除尘离心机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于除尘技术领域,涉及对废气除尘装置的改进。本实用新型包括一个壳体,一个由电机11带动的针轮3,一个与壳体连接的弯头8,其特征在于,在壳体内有一个与针轮同轴的芯筒7,其上有很多孔,芯筒7与壳体之间有一定的间隙,芯筒7的下段与弯头8连接;针轮3伸进芯筒7内;在芯筒7内有一个流线型的芯锤6。本实用新型具有耗水量少或者不耗水;能耗小;无除尘死角,除尘效率高的优点。

Description

旋流除尘离心机

本实用新型属于除尘技术领域，涉及对废气除尘装置的改进。

独联体专利SU1808360-AI“喷水旋刷烟气净化装置”(以下简称专利1)公开了一种除尘装置，属于洗涤法除尘，耗水量大，能耗大。而且针轮中心部分有除尘死角，影响除尘效率。中国专利CN96219594.4“管道转子式除尘装置”(以下简称专利2)是本实用新型申请人在前获得的专利。该装置的除尘路径较小，仅限于针轮厚度，从20至50厘米以内，限制了除尘效率的提高。

本实用新型的目的是提供一种旋流除尘离心机，以提高管道除尘装置的效率，降低能耗。

本实用新型的技术方案是：一种旋流除尘离心机，包括一个由初旋腔、除尘腔和灰斗组成的壳体，初旋腔带有切向进气的进气口1，在初旋腔上固定着一个电机11，可以通过轴12带动一个或一组针轮3旋转，有一个与灰斗连接的做为出气口的弯头8，其特征在于，

(1)在除尘腔内固定着一个芯筒7，它是由金属或非金属材料制成的空心筒，其形状可以是直筒、或者锥台、或者直筒与锥台的组合，筒壁上有孔，孔的形状不限，单孔的口径为3～50毫米，筒壁的开孔率为1～80％，芯筒7与针轮3保持同轴，芯筒7与除尘腔之间的间隙以上端最小，为3～50毫米，在下端最大，为弯头直径的0.5～1.5倍，芯筒7的上端口紧邻初旋腔下缘，下端口与弯头8同轴相对，芯筒7下端口直径大于等于弯头8的直径，

(2)芯筒7由固定在除尘腔和/或弯头上的、由杆件或者板条制成的支撑部件支撑，

(3)在芯筒7内固定着一个空心的芯锤6，它由上部、喉部和下部三段组成，上部是球面或者旋转抛物面，喉部为直圆筒形，下部为旋转抛物面，芯锤6的长短轴长度比为1～4，芯锤6喉部的最大直径为弯头8直径的0.25～1.5倍。

本实用新型的优点是：与专利1相比，本实用新型属于干法或者半干半湿法除尘，耗水量少或者不耗水，能耗小；针轮中心无除尘死角，除尘率高。与专利2相比，气流进入的方向和方式更加合理，有利于除尘；除尘腔体长度增大，设置了芯筒和芯锤，提高了除尘效率，使本实用新型的除尘效率高于专利2。

附图说明。

图1是本实用新型一种实施例“立式旋流除尘离心机”结构简图。

图2是图1的A-A剖面图。

图3是本实用新型另一种实施例“斜卧式旋流除尘离心机”结构简图。

图4是旋流除尘离心机除尘原理图。

图5是旋流除尘离心机除尘腔内旋流场特征图。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。参见图1、2。图1给出根据本实用新型方案设计的立式旋流除尘离心机的实施例结构。有一个由初旋腔、除尘腔和灰斗组成的壳体。初旋腔位于壳体上部，其上带有切向进气的进气口1。参见图2，进气口1与初旋腔呈切流蜗壳状相接。在初旋腔顶端外部固定着一个电机11，它可以通过伸进初旋腔的传动轴12带动针轮3旋转。为了有利于气流初步的旋转，同时为了减小轴承与针轮3之间的距离，在初旋腔内可以安装一个与针轮3同轴的、空心的助旋柱2。其上部为圆筒状，固定在初旋腔顶端面，其下部为锥筒形。电机传动轴12穿过助旋柱2与针轮3连接。可以在传动轴12与助旋柱2下部的锥筒之间安装轴承，减小了轴承与针轮3之间的距离，使驱动轴12成为两点支撑，有利于旋转部件的动平衡。

立式旋流除尘离心机的壳体中段是除尘腔。在除尘腔内固定着一个芯筒7，一种芯筒7的实施例呈倒锥台形，筒壁上打孔，开孔率为25～80％。其锥度范围是2～20度，其上端口与除尘腔连接，紧邻初旋腔的下缘，其下端口与壳体或者弯头8连接。

芯筒7的第二种实施例由上下两段组成，上段是一个直筒，下段是一个倒锥台。上段直筒的开孔率为25～80％，与除尘腔之间的间隙为10～300毫米，下段锥台的开孔率为25～80％。芯筒7上端口与除尘腔壁通过杆件固定，芯筒7下端口与壳体或者弯头8连接。

芯筒7的第三种实施例由上、中、下三段组成，参见图1。上、下段为倒锥台形，中段为直圆筒。上段锥台的开孔率为10～30％，中、下段的开孔率为25～80％。芯筒中段与除尘腔之间的间隙δ为10～300毫米。芯筒7的上端口紧邻初旋腔下缘，与除尘腔壁之间保持1～5毫米的间隙连接，下段与弯头8连接。

上述芯筒7的三种实施例中，都可以由固定在除尘腔和/或弯头上的、由杆件、耳片或者板条制成的支撑部件将芯筒7支撑在除尘腔中央，支撑件的数量和位置不限。当使用板条支撑时，为减小对气流的阻力，板面应平行于芯筒纵轴线。在满足强度要求的前提下，将支撑件置于芯筒7的两端更有利。芯筒7的上端口与除尘腔壁之间仅有不大的间隙，很容易实现支撑连接，例如使用点焊或者耳片连接。芯筒7的下端口与弯头8的端口同轴相对，其位置关系可以是下述几种情况之一：其一、芯筒7下端口略大于弯头8的端口，此时芯筒7下端口套住弯头8的端口，芯筒壁与弯头壁之间将出现一定的间隙，此间隙的范围是0～300毫米。此时最好将芯筒7连接在除尘腔壁上。其二、芯筒7下端口等于弯头8的端口，此时可以将芯筒7与弯头8直接连接。其三、芯筒7与弯头8两端口之间允许保持2～300毫米的距离。此时可将芯筒7连接在除尘腔壁或者弯头8上。

推荐采用由上、中、下三段组成的芯筒，它具有很高的除尘效率和较好的工艺性。

表1给出几个三段组成的芯筒设计参数选择实例。

	δ(mm)	上段开孔率	中段开孔率	下段开孔率	孔型
						例1	30	5％	40％	40％	长孔
例2	50	5％	35％	35％	圆孔
						例3	50	30％	30％	30％	圆孔
例4	100	10％	40％	30％	长孔

表1 芯筒7设计参数实例

芯筒7三段长度的选择范围是：上段100～500毫米，中段500～3000毫米，下段100～2000毫米。具体数值视设计处理的气量而确定。芯筒7在设计时以中段为主，上段依据中段与壳体之间的间隙而定，以尽量降低对旋流的阻力为原则。下段根据中段直径、弯头8直径和芯锤6尾部的位置确定，也以尽量降低对旋流的阻力为原则。

芯筒7的作用是：

第一、形成狭缝效应。流体力学的实验早已验证了“只要狭缝足够小，气流对缝外空间就没有影响”这一规律。芯筒7上的孔相当于狭缝，因此，芯筒能极大地限制旋转气流对芯筒外区的影响，同时，又能让离心到达芯筒壁的颗粒物在离心力作用下，穿过芯筒壁上的孔进入沉降区。

第二、形成颗粒沉降区。如图4、5中的③，在芯筒7与除尘腔之间的环形空间是一个旋流场强很小、动量很小的空间。颗粒物聚集于这个区域，很容易在重力作用下沉降。

针轮3安装在驱动轴12端头，与芯筒7同轴。针轮3可以位于芯筒7之外，也可以伸进芯筒7内。伸进芯筒7内的好处在于，有利于减轻高速旋流对壳体的磨损。

在芯筒7内固定着一个空心的芯锤6，它由上部、喉部和下部三段组成。上部是球面或者旋转抛物面，喉部为直圆筒形，下部为旋转抛物面。芯锤6的长轴是从其上部到下部的最大长度，短轴是喉部直径，长短轴长度比为1～4。芯锤6喉部的最大直径为弯头8直径D的0.25～1.5倍。表2给出几种芯锤6的设计参数实例。

	D(mm)	喉部直径(mm)	长短轴比	上部型面(mm)	下部型面	壁厚
							例5	360	260	2	Φ400球面	抛物面	6
例6	500	280	1.9	Φ480球面	抛物面	12
							例7	620	300	1.8	Φ500球面	抛物面	12
例8	720	350	1.6	Φ520球面	抛物面	10

表2 芯锤6设计参数实施例

芯锤6与芯筒7的连接形式可以多种多样，其设计原则是保证足够的刚性、尽量减小对气流的阻力和抵抗磨损与腐蚀。一般可以用2～6根杆件或者板条均布在与纵轴垂直的一个或者两个平面内。例如用三根杆件沿圆周均布，一端固定在芯筒7内壁上，另一端与芯锤6连接。芯锤6较长时可以使用四根杆件，三根在芯锤6前部沿圆周均布，第四根固定芯锤6的尾部。使用板条支撑时，板面应沿气流旋转方向有一定的倾斜角，以减小对旋流的阻力。对较小的芯锤可以用两根板条固定；较大的芯锤可以用三根板条沿圆周均布固定。

芯锤6的位置越接近针轮3，除尘效率越高。当需要使用喷嘴5喷射液体时，需要留出安装喷嘴5的空间。

芯锤6对除尘的贡献可以从理论上进行分析。参见图4、5，图4中v_o是颗粒的轴向速度，①是强制涡旋区，②是自由涡旋区，③是扩展边界层，也叫颗粒沉降区。曲线a是没有芯锤6时简化的颗粒离心曲线，曲线b是设置芯锤6以后简化的颗粒增旋离心曲线。图5中，v_t是颗粒切向速度，a_r是径向加速度，r_a是弯头半径，ω是旋流场角速度，r是颗粒的径向位置。以轴向速度v_o进入除尘腔的颗粒，经过针轮3后，获得了大小相差很大的切向速度v_t。越靠近针轮3的轮毂，切向速度越小。v_t=ωr,ω是旋流场角速度，r是颗粒的径向位置。切向速度v_t越大，离心加速度a_r越大，颗粒获得的离心力越大，越容易从强制涡旋区①进入自由涡旋区②。进入自由涡旋区②的颗粒就不容易流出弯头8。颗粒初始进入旋流场的位置r越小，越容易从弯头8流出。由图4可以清楚地看出，设置了芯锤6以后，使颗粒的离心曲线由a变为b，颗粒物在旋流场中通过的场位提高到芯锤6喉部半径以上，颗粒获得的切向速度大大提高，因而更容易到达自由涡旋区②。

芯筒7的下端口与作为出气口的弯头8的上端口相对。弯头8相贯固定在壳体下部的灰斗9上，灰斗9的下部有出灰口10。

本实用新型可以不用水进行干法除尘，也可以用少量水进行半干半湿法除尘。可以在针轮3与芯锤6之间固定一个喷嘴5，朝向针轮3。液流由喷嘴锥面转为环向呈薄膜状喷射出去，与旋流相遇后，在离心场内均匀雾化。雾化效率高，雾珠仅用于捕集细微尘粒，故气液比可控制在1∶0.005以下，相对耗水量大大减小。

参见图3。这是根据本实用新型设计的斜卧式旋流除尘离心机实施例。其中，仅壳体形状有些变化。壳体仍由初旋腔、除尘腔和灰斗组成，与立式旋流除尘离心机所不同之处在于，灰斗9与除尘腔的侧面连接。在被灰斗9覆盖的除尘腔侧壁上也开有孔，使除尘腔与灰斗连通。所开孔的形状及其组合形式不限，一般可采用圆孔。开孔率为10～90％。除此之外，其他部件的结构和作用与立式旋流除尘离心机相应的部分相同。由于除尘腔较长，允许在其侧面连接两个灰斗，以利于排灰。

本实用新型旋流除尘离心机的除尘过程是：含尘气流从进气口1切流进入初旋腔，利用进气速度进行初步的旋风除尘。若有助旋柱，可辅助气流旋转。所除的尘粒从芯筒7上锥台与除尘腔的间隙中落入尘粒沉降区③。在除尘腔内，旋风在针轮3的加速下，调整成为稳定均匀的旋流，加剧尘粒的离心运动。离心穿过自由涡旋区②、到达芯筒7的颗粒，穿过芯筒7上的孔，进入尘粒沉降区③自由沉降，落入灰斗9。当安装了喷嘴时，从喷嘴喷出的液体被旋流雾化，雾粒捕集细微的尘粒，加大了颗粒的直径，加快其离心运动。芯锤将所有的尘粒限制到芯锤喉部半径以上位置流过，获得显著增大的切向速度，从而更快地运动到芯筒壁。经过芯锤7喉部的气流，至少在芯锤喉部直径投影区范围内成为无尘气流，由弯头8导出。从沉降区③沉降下来的尘粒落入灰斗9，经过出灰口10收集进入灰箱。

本实用新型可将除尘分割粒径d₅₀降至0.6微米以下，使除尘效率达到96％以上。

Claims (7)

1、一种旋流除尘离心机，包括一个由初旋腔、除尘腔和灰斗组成的壳体，初旋腔带有切向进气的进气口[1]，在初旋腔上固定着一个电机[11]，可以通过轴[12]带动一个针轮[3]旋转，有一个与灰斗连接的作为出气口的弯头[8]，其特征在于，

(1)在除尘腔内固定着一个芯筒[7]，它是由金属或非金属材料制成的空心筒，其形状可以是直筒、或者锥台、或者直筒与锥台的组合，筒壁上有孔，孔的形状不限，单孔的口径为3～50毫米，筒壁的开孔率为10～80％，芯筒[7]与针轮[3]保持同轴，芯筒7与除尘腔之间的间隙以上端最小，为3～50毫米，在下端最大，为弯头直径的0.5～1.5倍，芯筒[7]的上端口紧邻初旋腔下缘，下端口与弯头[8]同轴相对，芯筒[7]下端口直径大于等于弯头[8]的直径，

(2)芯筒[7]由固定在除尘腔和/或弯头上的、由杆件或者板条制成的支撑部件支撑，

(3)在芯筒[7]内固定着一个空心的芯锤[6]，它由上部、喉部和下部三段组成，上部是球面或者旋转抛物面，喉部为直圆筒形，下部为旋转抛物面，芯锤[6]的长短轴比为1～4，芯锤[6]喉部的最大直径为弯头[8]直径的0.25～1.5倍。

2、根据权利要求1所述的旋流除尘离心机，其特征在于，所说的芯筒[7]呈倒锥台形，其锥度为2～20度，其上端口与除尘腔连接，其下端口与壳体或者弯头[8]连接。

3、根据权利要求1所述的旋流除尘离心机，其特征在于，所说的芯筒[7]上下两段组成，上段是一个直筒，下段是一个倒锥台，上段直筒和下段锥台的开孔率为10～80％，其上端口与除尘腔连接，其下端口与壳体或者弯头[8]连接。

4、根据权利要求1所述的旋流除尘离心机，其特征在于，所说的芯筒[7]由上、中、下三段组成，上、下段为倒锥台形，中段为直圆筒，上段锥台的开孔率为10～50％，中、下段的开孔率为25～80％，芯筒中段与除尘腔之间的间隙为10～300毫米，芯筒[7]的上段紧邻初旋腔下缘，下段与弯头[8]连接，

5、根据权利要求2、3、4其中之一所述的旋流除尘离心机，其特征在于，在针轮[3]与芯锤[6]之间固定一个喷嘴[5]，喷嘴朝向针轮[3]。

6、根据权利要求1所述的旋流除尘离心机，其特征在于，在初旋腔内有一个与针轮[3]同轴的、空心的助旋柱[2]，其上部为圆筒状，固定在初旋腔顶端面，助旋柱[2]的下部为锥筒形，电机传动轴[12]穿过助旋柱[2]与针轮[3]连接，传动轴[12]与助旋柱[2]下部的锥筒之间有轴承。

7、根据权利要求5所述的旋流除尘离心机，其特征在于，在初旋腔内有一个与针轮[3]同轴的、空心的助旋柱[2]，其上部为圆筒状，固定在初旋腔顶端面，助旋柱[2]的下部为锥筒形，电机传动轴[12]穿过助旋柱[2]与针轮[3]连接，传动轴[12]与助旋柱[2]下部的锥筒之间有轴承。

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