一种cvi炉尾气处理装置制造方法
【专利摘要】一种CVI炉尾气处理装置，抽气管的插入导流罩内，在导流罩内的底端外圆周表面安装有导流扇，在导流扇的圆周上固定有多个导流叶片。分离锥位于所述抽气管下方。抽气管、导流罩和分离锥同轴。进气管位于导流罩外法兰盘下的颈部处，并与导流罩贯通。高压气喷管位于进气管一侧表面临近导流罩颈部处。本发明针对CVI炉尾气中富含固相、液相、可凝气和不可凝气的多相复杂组份，利用涡旋运动的离心筛分作用将尾气中的高密度有害杂质抛向导流罩内的外圆区域，并最终将杂质沉降于导流罩内的底部而密度较低的洁净气体则富集与导流罩内的中心抽气口区域由抽气管抽出，是一种能够长期连续运行、净化效率高的CVI炉尾气处理装置。
【专利说明】—种CVI炉尾气处理装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种C/C复合材料的CVI炉，具体是CVI炉中尾气处理装置。
【背景技术】
[0002]CVI法制备C/C复合材料过程中，含有大量焦油、炭黑、焦炭颗粒、碳纤维、可凝大分子等多相杂质与未完全反应的碳源气体需要通过CVI炉的真空抽排系统抽出炉外，这些杂质进入CVI炉的真空抽排系统会严重污染、堵塞管路、损坏其上的阀门、检控设备、真空泵等，严重影响CVI炉的持续可靠运行。
[0003]为了消除污染物对CVI炉的不利影响，北京百慕航材高科技股份有限公司在专利号为201120435175.7的实用新型专利中公开了《一种化学气相沉积尾气处理装置》，该装置利用两级冷却和三级过滤的方式来实现对CVI炉中有害杂质的处理，起到了一定的净化处理效果，但由于该装置中有丝网过滤罐和活性炭过滤罐，装置在运行一段时间后，丝网过滤罐和活性炭过滤罐十分容易堵塞，导致炉内气体无法顺利抽出，连续运行效果不够理想。
[0004]西安电炉研究所有限公司在申请号为201110356140.9的发明创造中公开了《一种气相CVI炉用三级过滤系统》，该装置采用冷凝板冷凝吸附加过滤袋、活性炭两级过滤的方式实现净化效果，由于装置中冷凝板冷凝吸附杂质后快速污染，冷凝效率急剧降低，另外过滤袋、活性炭过滤装置也容易堵塞，也影响了该过滤装置连续运行。
【发明内容】
[0005]为克服现有技术中存在的易堵塞、影响CVI炉连续运行的不足，本发明提出了一种CVI炉尾气处理装置。
[0006]本发明包括抽气管、导流罩、导流扇、螺母、分离锥、底板、进气管和高压气喷管。其中，抽气管的一端从导流罩顶端中心插入该导流罩内并固连，在所述抽气管位于导流罩内的底端外圆周表面安装有导流扇，在所述导流扇的圆周上固定有多个导流叶片，用于导引气流方向。分离锥位于所述抽气管下方，并且该分离锥的顶端距该抽气管下端面之间的距离为5?20mm。所述分离锥通过支杆插装在导流罩的底板上表面。所述导流罩的下端与底板通过法兰连接。抽气管、导流罩和分离锥同轴。所述分离锥的最大直径:导流轴的最大内径=0.4?0.7:1 ;分离锥的锥体底面直径:锥体高度=3?8:1。进气管位于导流罩外法兰盘下的颈部处，并与导流罩贯通。所述进气管一侧管壁与该导流罩管壁的内表面相切，进气管的另一侧管壁的延伸线与抽气管的管壁外表面相切。所述进气管上表面与导流罩外表面之间的夹角为75?87度。所述高压气喷管位于进气管一侧表面临近导流罩颈部处，一端与该进气管贯通，另一端与高压气源连通。
[0007]所述抽气管上部的外表面有法兰，在该抽气管下部的外表面有径向凸出的限位台，用于限定导流扇的安装位置，并且该抽气管的下端面与导流罩中导流段的下端面平齐。
[0008]所述导流罩为回转体，该导流罩包括罩体和法兰。罩体的上端为该导流罩的颈部，下端为沉降筒，所述颈部与沉降筒均为等径筒体，并且颈部:沉降筒=0.2?0.4:1。在所述颈部与沉降筒之间为导流段，该导流段的轴向高度为沉降筒内径的0.2?0.4倍；所述导流段为锥形。
[0009]导流扇包括连接套和导流叶片。所述连接套的内径与抽气管的外径相同。导流叶片有3?20片，均布并焊接在连接套的外圆周表面。导流叶片为平面叶片，在连接套上的安装角为5?20度。导流叶片叶尖端的端面与导流罩内表面之间的距离为5?20mm。
[0010]本发明针对现有尾气处理装置连续运行性差、净化效率低的问题，提出了一种CVI炉尾气处理装置。针对CVI炉尾气中富含固相、液相、可凝气、不可凝气、等多相复杂组份，其中有害的固相、液相、可凝气密度较高的特征，利用涡旋运动的离心筛分作用将尾气中的高密度有害杂质抛向导流罩内的外圆区域，并最终将杂质沉降于导流罩内的底部而密度较低的洁净气体则富集与导流罩内的中心抽气口区域由抽气管抽出。
[0011]目标尾气在本装置内部负压的作用下经进气管进入本装置。进入装置的目标气体在高压气喷管喷入的超音速气流的带动作用下流速迅速增加20?30倍。目标气体和超音速气体形成的混合气流在以一定角度导入导流罩后经导流扇的作用运动方向发生改变产生螺旋运动。这一过程中利用气流螺旋运动时产生的离心力作用对目标气体进行了筛分净化。经过初步筛分的目标气体富集于导流罩内的外圆并不断与器壁碰撞吸附实现吸附分离效果。由于气体一次分离很难达到彻底分离的效果，为了实现对目标气体的多次循环分离，本发明中，利用分离锥与抽气管之间形成的狭窄环形通道，加强装置内气流螺旋运动，利用分离锥的帽檐型结构将富含杂质的气体阻挡在帽檐以下做重复螺旋运动以便进行多次重复分离从而达到提高分离净化程度的效果。经过多次分离富含杂质的目标气体中的杂质已基本附着在导流罩的内表面及导流扇和分离锥的表面，分离后的洁净气体经抽气口被吸出排放。附着在导流罩的内表面及导流扇和分离锥的表面上的杂质可以在检修时人工清理排除。
[0012]本发明是一种能够长期连续运行、净化效率高的CVI炉尾气处理装置，具体表现在以下方面:
[0013]本发明充分利用螺旋运动的离心分离、螺旋增程和重力沉降原理实现了对尾气的高效分离捕集。
[0014]所采用的导流罩内分离锥以下的沉降区的设计提高了对尾气中杂质的捕集效果。
[0015]通过气流螺旋运动增加了气流在装置内流动距离和时间，提升了分离效果。
[0016]通过分离锥减小了抽气口尺寸，加快了抽气口气体流速及螺旋分离效果。
[0017]通过分离锥的帽檐隔离将筛分出的有害杂质隔离在抽气口外。
[0018]并利用气体喷射器喷出的高速气流带动尾气做高速螺旋运动，提高了分离效果。
[0019]本发明采用无网眼过滤装置，不堵塞，连续运行效果好。并且无运动部件，装置可靠性高。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明的等轴侧剖视图；
[0021]图2是本发明的剖视图；
[0022]图3是抽气管的等轴侧视图；
[0023]图4是导流扇的俯视图；[0024]图5是导流扇的正视图；
[0025]图6是分离锥的剖视图；
[0026]图7是底板的等轴侧视图；
[0027]图8是运行示意图；
[0028]图9是图8的俯视图。
[0029]图中:
[0030]1.抽气管；2.导流罩；3.导流扇；4.螺母；5.分离锥；6.底板；7.进气管；8.高压气喷管；9.限位台；10.导流叶片；11.支杆；12.插座；13.锥体。
【具体实施方式】
[0031]本实施例是针对现有尾气处理装置连续运行性差、净化效率低的问题，提出了一种CVI炉尾气处理装置。
[0032]本实施例包括抽气管1、导流罩2、导流扇3、螺母4、分离锥5、底板6、进气管7、高压气喷管8。其中，抽气管I的一端从导流罩2顶端中心插入该导流罩内并通过法兰固连，在所述抽气管位于导流罩内的底端外圆周表面安装有导流扇3并通过螺母4锁紧，在所述导流扇的圆周上焊接有多个导流叶片10，用于导引气流方向。分离锥5位于所述抽气管I下方，并且该分离锥的顶端距该抽气管下端面之间的距离为5?20mm。所述分离锥通过支杆11插装在导流罩的底板6上表面。所述导流罩的下端与底板6通过法兰连接。抽气管
1、导流罩2和分离锥5同轴。所述分离锥5的最大直径:导流轴的最大内径=0.4?0.7:1 ;分离锥5的锥体底面直径:锥体高度=3?8:1。本实施例中，所述分离锥的顶端距该抽气管下端面之间的距离为8mm，所述分离锥5的最大直径:导流轴的最大内径=0.6:1 ;分离锥5的锥体底面直径:锥体高度=6:1。进气管7位于导流罩2外法兰盘下的颈部处，并与导流罩2贯通。所述进气管7与导流罩2之间的位置使该进气管7 —侧管壁与该导流罩2管壁的内表面相切，所述进气管7的另一侧管壁的延伸线与抽气管I的管壁外表面相切。所述进气管上表面与导流罩2外表面之间的夹角为75?87度，即进气管长度方向的中心线与导流罩2的轴线之间的夹角为75?87度。所述高压气喷管8位于进气管7 —侧表面临近导流罩颈部处，一端与该进气管贯通，另一端与高压气源连通，通过该高压气喷管将高压气体导入导流罩内，以实现对抽吸进入导流罩内的气体的加速。
[0033]所述抽气管I为回转体，在该抽气管上部的外表面有法兰，在该抽气管下部的外表面有径向凸出的限位台，用于限定导流扇的安装位置，并且该抽气管的下端面与导流罩中导流段的下端面平齐。
[0034]所述导流罩2为回转体，该导流罩2包括罩体和法兰。罩体的上端为该导流罩的颈部，下端为沉降筒，所述颈部与沉降筒均为等径筒体，并且颈部:沉降筒=0.2?0.4:1。在所述颈部与沉降筒之间为导流段，该导流段的轴向高度为沉降筒内径的0.2?0.4倍；所述导流段为锥形。本实施例中，导流罩2的颈部:沉降筒=0.3:1，导流段的轴向高度为沉降筒内径的0.3倍。
[0035]导流扇3包括连接套和导流叶片。所述连接套的内径与抽气管的外径相同。导流叶片有3?20片，均布并焊接在连接套的外圆周表面。导流叶片为平面叶片，在连接套上的安装角为5?20度。导流叶片叶尖端的端面与导流罩内表面之间的距离为5?20mm。本实施例中，导流叶片有12片，盖导流叶片的安装角为10度，导流叶片叶尖端的端面与导流罩内表面之间的距离为5mm。
[0036]所述进气管7的横截面为方形。在该进气管临近导流罩一端的管壁上有高压喷管的安装孔，在该进气管另一端的端面有法兰。
[0037]分离锥5包括支杆11和锥体13。支杆11位于锥体13下表面中心，插入底板6上表面的套筒状插座12中。
[0038]所述底板6为圆形板，在该底板上表面中心有凸出的套筒状插座12 ;该底板的直径与导流罩下端法兰的外径相同。
[0039]使用时，抽气管2上部的管口与真空泵连接，进气管7与化学气相沉积炉出气口连接，高压气喷管8的进口与高压氮气管连接。通过进气管7将化学气相沉积炉产生的富含固相、液相、可凝气和不可凝气多相复杂组份的尾气导入导流罩2内，同时通过高压气喷管8喷出的超音速气流对所述导入的尾气进行加速，使加速后的尾气在一个环形区域内沿该环形区域的切线方向同向运动，所述的环形区域由导流罩内壁和位于导流罩内的抽气管的外壁所形成。
[0040]所述加速后的尾气在导流罩内的旋转中，不断通过导流扇叶片的导向作用保持尾气在环形区域的切线方向流动，并持续产生离心力。利用该离心力将尾气中的高密度有害杂质分离出来并沉降至导流罩内的底部，并通过分离锥锥表面与抽气管之间所保持的间距，加快了抽气口气体流速及螺旋分离效果。尾气经过分离后，得到密度较低的洁净气体，该洁净气体通过抽气管抽出。
【权利要求】
1.一种CVI炉尾气处理装置，其特征在于，包括抽气管、导流罩、导流扇、螺母、分离锥、底板、进气管和高压气喷管；其中，抽气管的一端从导流罩顶端中心插入该导流罩内并固连，在所述抽气管位于导流罩内的底端外圆周表面安装有导流扇，在所述导流扇的圆周上固定有多个导流叶片，用于导引气流方向；分离锥位于所述抽气管下方，并且该分离锥的顶端距该抽气管下端面之间的距离为5?20mm ;所述分离锥通过支杆插装在导流罩的底板上表面；所述导流罩的下端与底板通过法兰连接；抽气管、导流罩和分离锥同轴；所述分离锥的最大直径:导流罩的最大内径=0.4?0.7:1 ;分离锥的锥体底面直径:锥体高度=3?8:1 ;进气管位于导流罩外法兰盘下的颈部处，并与导流罩贯通；所述进气管一侧管壁与该导流罩管壁的内表面相切，进气管的另一侧管壁的延伸线与抽气管的管壁外表面相切；所述进气管上表面与导流罩外表面之间的夹角为75?87度；所述高压气喷管位于进气管一侧表面临近导流罩颈部处，一端与该进气管贯通，另一端与高压气源连通。
2.如权利要求1所述CVI炉尾气处理装置，其特征在于，所述抽气管上部的外表面有法兰，在该抽气管下部的外表面有径向凸出的限位台，用于限定导流扇的安装位置，并且该抽气管的下端面与导流罩中导流段的下端面平齐。
3.如权利要求1所述CVI炉尾气处理装置，其特征在于，所述导流罩为回转体，该导流罩包括罩体和法兰；罩体的上端为该导流罩的颈部，下端为沉降筒，所述颈部与沉降筒均为等径筒体，并且颈部:沉降筒=0.2?0.4:1 ;在所述颈部与沉降筒之间为导流段，该导流段的轴向高度为沉降筒内径的0.2?0.4倍；所述导流段为锥形。
4.如权利要求1所述CVI炉尾气处理装置，其特征在于，导流扇包括连接套和导流叶片；所述连接套的内径与抽气管的外径相同；导流叶片有3?20片，均布并焊接在连接套的外圆周表面；导流叶片为平面叶片，在连接套上的安装角为5?20度；导流叶片叶尖端的端面与导流罩内表面之间的距离为5?20mm。
【文档编号】B01D45/16GK103949118SQ201410211473
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】卢杰, 刘海平, 崔鹏, 张晓伟, 朱继泉, 张正参 申请人:西安航空制动科技有限公司