捕获悬浮在流体中的颗粒的组件的制作方法_2

文档序号:8476003阅读:来源:国知局
示出了湍流生成装置的两个不同实施例;
[0054]-图3是根据本发明的设备的另一个实施例的透视图;
[0055]-图3A,3B,3C和3D示出了湍流生成装置的另外四个不同实施例;
[0056]-图4是根据本发明的设备的简化示图,其针对如图2所示的根据本发明的设备实施例,示意性地示出湍流生成装置的下游部分的流动;
[0057]-图5是根据本发明的设备的简化示图,其针对如图3所示的根据本发明的设备实施例,示意性地示出湍流生成装置的下游部分的流动;
【具体实施方式】
[0058]根据本发明的颗粒捕获设备在工业中具有特别有利的应用,以及在第三产业和建筑业中,对于捕获空气中的小的颗粒也是同样,同时限制了设备的制造,安装,维护成本,和能量消耗。根据本发明的设备也可用于其它应用,诸如气溶胶的计量。
[0059]参照附图和如上提到的,本发明涉及捕获悬浮在流体中的颗粒的组件,包括用于流体5的流通的管道I和用于捕获悬浮在流体5中的颗粒的设备2。所述流体5的流通的管道I可以有圆形或其它横截面,例如正方形或矩形的。
[0060]包括多孔的板的捕获设备2具有基本上平行于管道I的轴线Al的收集表面3。如下面详述的,所述收集表面是为了捕获在孔中的流体的颗粒。与板相对的表面也可以形成收集表面。换言之,与板相对的表面是多孔的,以便允许在孔中捕获流体中颗粒。所述设备还包括湍流生成装置4,其适于使流体5的流动在收集表面3处为湍流。
[0061]管道的轴线对应于所述管道的入口和出口的管道的中间线,从而使在通过板的任一侧之后,流体可以以有限的压力损失继续其在管道中的行程。
[0062]该板是一种自支承板,即它是由本身或刚性地的保持,与由包括跨越管道延伸的过滤层的块形成的过滤器的现有技术的已知设备相反,在板的任一侧流体流能够以减小的压力损失通过。
[0063]管道和捕获设备被布置为使得流体可以自由通过板的每一侧。相对于板的中间平面,所述板沿垂直于板的方向,从任何其他构件(另一个板或管道)偏移至少湍流生成装置的高度的两倍,或三倍或四倍的距离。
[0064]所述湍流生成装置被配置为至少在优选地对应于收集表面的轴向长度的流动的部分上,为基本上平行于收集表面3的流体5的流动赋予与集合表面的平面横向的分量。
[0065]湍流生成装置4沿具有收集表面3的板的前缘长度至少一半,优选至少三分之二设置。表面的前缘对应于与入射流对准的表面的边缘。该边缘横向于管道轴线,因而横向于入射流地延伸。
[0066]所述生成装置4的包含在由板通过的中间平面中的部分可以在上游与所述板偏移。优选地,沿管道I的轴线截取的、在具有所述收集表面3的板的前缘和生成装置4被包括在板的中间平面中的部分之间的距离为O厘米和3厘米之间。
[0067]所述生成装置包括流体流的多个障碍401,402,其平行于前缘地分布。所述障碍形成流体路径的障碍,以便产生在板处的局部湍流。有利的是,湍流生成装置,或相应的障碍沿板的前缘的整个长度延伸。每个障碍包括对应于所述障碍的自由端的顶部和对应于在障碍和支撑其他障碍的生成装置的主体之间的连接区域的基部。
[0068]障碍的高度对应于相对于与板对应的收集表面的中间平面的障碍的顶部的距离。
[0069]根据图2中所不的一些实施例,所述多个障碍401,402包括一系列第一障碍401和与第一障碍以交替的方式分布的一系列第二障碍402,每一个第一障碍401具有高于所述第二障碍402高度的、相对于收集表面3通过的中间平面的高度。
[0070]优选地,顶部的高度为0.3和3厘米之间。有利地,同样高度的两个障碍401的顶部之间的距离为0.3和3厘米之间。
[0071]根据本发明的具体实施例,每个障碍相对于板的(或收集表面的)中间平面是倾斜的,优选为45°,使障碍的基部位于参考流体流动的方向的障碍的顶部的上游。换言之,在板的中间平面的投影中,障碍的顶部比障碍的基体更靠近板的中心。因此,参考流体的流动方向,沿垂直于板的中间平面的方向,最靠近板3的中间平面的障碍401或402的点(即基部)位于沿垂直于板3的中间平面的方向,最远离板3的中间平面的障碍401或402的点(即顶部)的上游。
[0072]根据图2和2A中所示的一些实施例,所述障碍401,402的至少一部分,优选为其全部,具有尖端的顶部。
[0073]根据多个实施例,所述障碍401,402包括从板的中间平面的侧延伸突出的障碍,和从板的中间平面的相对的侧延伸突出的障碍。由此,所述障碍401,402从每一个所述板的相对表面延伸突出。可替代地,所述障碍可从板的中间平面的同一侧延伸。
[0074]有利地,所述障碍401,402沿平行于平板的前缘的方向,即,垂直于管道的轴线并且包含在板的中间平面中的方向,形成周期性地重复的图案。周期性重复允许在板的宽度上的基本上均匀的流体颗粒的捕获。
[0075]优选地,由具有所述收集表面的板通过的中间平面形成所述湍流生成装置的对称平面。
[0076]湍流生成装置4由切割的板形成,并且被折叠,折叠线优选沿着具有收集表面的板的前缘的长度延伸。在这种情况下,切割产生的图案形成所述障碍。
[0077]在比障碍的基部更接近板的障碍的顶部的定位意义上的每个障碍的倾斜,由于由倾斜形成的斜面,允许降低压力损失,这是生成能够冲击板的多孔收集表面的位于板处的湍流的结果,以便捕获包含在流体中的颗粒。
[0078]在图1中示出的示例中,管道I容纳沿着管道轴线的长度分布的捕获设备的列的对。每一列横向延伸到管道I的轴线。所述列沿与每一列延伸的方向的平行的方向彼此偏移。因此,每一列相对于另一列横向偏移,使得所述设备被交错排列地定位。
[0079]以这种方式,可以优化捕获设备的数量,压力损失和整个流动区域的颗粒的捕获之间的关系。当然,所述管道可以容纳更多数量的捕获设备的列。
[0080]此外,所述湍流生成装置可以是多个收集表面共有的。换言之,在这种情况下,所述捕获设备包括多个板和多个收集表面。
[0081]有利的是,每一个捕获设备的收集表面在管道的宽度的至少50%上延伸。
[0082]在两个板3,或板3和管道I的壁之间的间隔相对于相应板的中间平面,是I厘米和15厘米,或是湍流生成装置4的高度的两倍,或三倍或四倍。
[0083]下面的描述是针对容纳在管道中的设备,而且也适用于多个容纳在所述管道中的设备。
[0084]2的板特别是收集表面3是多孔的,以使得所述流体5进入到收集表面3的孔30和在所述收集表面3处、在流体5的湍流流动过程中使得流体5的颗粒冲击收集表面3的表面。
[0085]收集表面3的每个孔30的尺寸使得所述孔的内切圆具有至多3毫米和至少10微米的直径。所述圆的直径优选为300微米的数量级。
[0086]有利的是,该板(或收集表面)的孔隙率大于30%,以促进空气通过空隙,并采取由湍流生成装置加强的横向速度的波动。孔隙率定义为收集表面的总表面上的孔的累积的表面的比率。
[0087]所述收集表面3相对于管道I的轴线Al倾斜O和20度之间,优选O和15度之间的角度。
[0088]管道的轴线是曲线的。当被明确为收集表面基本上平行于所述管道的轴线时,这意味着,在管道的轴线Al通过或相切并且与收集表面正交的平面中,所述收集表面3沿其最大的分量平行于轴线Al或与管道I的轴线Al相切的方向延伸。
[0089]湍流生成装置允许产生穿过横向表面的流体的本地流动,以通过对流引导表面附近的颗粒,而流体流保持基本上平行于收集表面。
[0090]在多孔的收集表面的附近生成的湍流产生间歇的流体运动,横向于主导流动,这促进了收集表面的颗粒移动,然后其被该表面捕获。这些横向波动与多孔的收集表面同样少地被衰减并且同样地有效。
[0091]一旦颗粒靠近收集表面,除惯性力以外的力,诸如静电力可促进接触并且将颗粒保持在表面上。
[0092]本发明的设备同样允许悬浮在流体(例如空气)中的微粒被捕捉,同时限制设备的制造,安装和维护的成本。
[0093]收集表面与管道壁不同。所述收集表面横向延伸到所述管道的壁。
[0094]有利的是,所述湍流生成装置被布置为从所述流体5的流动生成入射的螺旋纵向旋涡(图4),如那些表面的边界层或三角翼的尾流,和/或横向滚动,如那些圆柱体的尾流的旋涡涡道(图5)。
[0095]图4示意性地显示了在形成所述湍流生成装置的一部分的齿4A的下游的收集表面上的流动,如图2所示的根据本发明的设备的实施例。
[0096]图5示意性地显示了形成所述湍流生成装置的圆柱体4B下游的流动,作为如图3所示的根据本发明
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