一种在中心筒内装设导流叶片的旋风分离器的制作方法

本发明涉及一种在中心筒内装设导流叶片的旋风分离器，属于旋风分离器技术领域。

背景技术：

旋风分离器是一种通过离心力的作用从含有杂质的气体中分离出固体颗粒或液滴的静止机械设备。它结构简单、没有运动部件，在实际应用中分离效率高且压降适中，可以广泛应用于高温高压以及颗粒浓度高的场合，在催化裂化工艺、发电及加工制造业、涡轮进气等方面均发挥着重要的作用。

最基本的旋风分离器，是一种通过离心力的作用从含有杂质的气体中分离出固体颗粒或液滴的静止机械设备。气流从旋风分离器的进气口进入分离器内部，该进气口一般沿切向布置。进入分离器内，气流便开始向下做旋转运动，在气流旋转的过程中，颗粒由于受到离心力的作用而向分离器器壁运动，被甩向器壁的颗粒也就从气体中分离了出来。这些被分离器出来的颗粒最终将从下部的排尘口被排出。而气体将在分离器底部附近从外侧的向下旋转转变为内侧的向上旋转，并从中心筒也就是排气管被排出。

传统的旋风分离器由于存在结构设计上的不足，导致其分离性能较差。这些不足包括，分离器顶部因二次流形成的“上灰环”、中心筒下端附近的“短路流”及排尘口附近的“粉尘返混”。为了改进这些结构使得分离器效率能够明显提高，国内外研究者从旋风分离器的进气口、排气口和排尘口等结构出发进行了大量的改进研究，设计了多种不同类型的高效低阻的旋风分离器结构。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种在中心筒内装设导流叶片的旋风分离器，以有效改善分离器内部流场，提高旋风分离器对固体颗粒的分离效率。

本发明提出的在中心筒内装设导流叶片的旋风分离器，包括筒体、中心筒、中心筒内管、导流叶片和导流罩；所述的筒体的上部为圆筒形，筒体的下部为圆锥形，圆筒形筒体的一侧设有旋风分离器进口，圆筒形筒体的顶部设有排气口，圆锥形筒体的下部为排尘口；所述的中心筒偏心安装在圆筒形筒体段，中心筒与圆筒形筒体的偏心距e为2％D₀～6％D₀，D₀为圆筒形筒体的直径，偏离方向为垂直于气流入口并远离入口；所述的中心筒内管同心安装在中心筒内，中心筒内管下端布置圆锥形的导流罩，导流罩锥顶开设一个小的圆孔；所述的导流叶片的轮毂安装在中心筒内管上，导流叶片的轮缘布置在中心筒的内壁上，导流叶片的四边分别为导流叶片进口边、导流叶片出口边、导流叶片轮缘和导流叶片轮毂，导流叶片轮毂固定在中心筒内管的表面；导流叶片的结构由导流叶片轮毂与导流叶片轮缘各自的进口、中点、出口三处的导流叶片切线与圆周方向的夹角即叶片安放角β_i,1、β_i,0、β_m,1、β_m,0、β_o,1、β_o,0确定，其中，导流叶片轮毂的进口轮廓线与圆周方向的夹角为β_i,1，导流叶片轮缘进口轮廓线与圆周方向的夹角为β_i,0，导流叶片轮毂中点轮廓线与圆周方向的夹角为β_m,1，导流叶片轮缘中点轮廓线与圆周方向的夹角β_m,0，导流叶片轮毂出口轮廓线与圆周方向的夹角为β_o,1，导流叶片轮缘出口轮廓线与圆周方向的夹角β_o,0，则有β_i,1为55°～64°，β_i,1-β_i,0为15°～24°，β_o,1、β_o,0均为90°，导流叶片轮毂中点的角度β_m,1和导流叶片轮缘中点的角度β_m,0分别按照各自进出口角度之和按比例系数k确定，比例系数k为0.3～0.6，即β_m,1＝k(β_i,1+β_o,1)，β_m,0＝k(β_i,0+β_o,0)，以导流叶片轮毂的进口、中点、出口三处的角度确定一条抛物线作为导流叶片轮毂的型线，以导流叶片轮缘的进口、中点、出口三处的角度确定一条抛物线作为导流叶片轮缘的型线。

上述旋风分离器中的导流叶片的数目，可以为4～10。

本发明提出的在中心筒内装设导流叶片的旋风分离器，其优点是，在旋风分离器的中心筒内部沿周向均匀布置导流叶片，导流叶片的叶片安放角变化规律由正交试验得到最优水平，并且将中心筒向远离分离器切向入口的方向偏置。导流叶片的轮毂布置在中心筒内管的外壁上，轮缘布置在中心筒的内壁上。中心筒内管下端布置圆锥形的导流罩，导流罩锥顶开设一个小的圆孔。通过导流叶片及中心筒偏置对于旋风分离器内流场的改善，使得气流在流入中心筒之前已经汇集成一股向上的主流，该主流中气流速度以竖直向上的轴向速度为主。这种对流场的改善使得旋风分离器流场内部涡核漩涡强度减小，外部漩涡强度增大，有利于固体颗粒的分离，提高了分离效率；同时，由于加装导流叶片带来的排气段压力损失增长较小，对旋风分离器总体压降的影响较小。本发明的在中心筒内装设导流叶片的旋风分离器结构简单，易于加工和制造，适用于任何类型的切流式旋风分离器。本发明旋风分离器结构简单，提高分离效率效果显著。

附图说明

图1是本发明提出的在中心筒内装设导流叶片的旋风分离器的结构示意图。

图2是图1所示的旋风分离器中的中心筒内导流叶片的结构示意图。

图1和图2中，1是旋风分离器进口，2是中心筒，3是圆筒形筒体，4是圆锥形筒体，5是排尘口，6是排气口，7是导流叶片，8是导流罩，9是中心筒内管，10是导流叶片进口边，11是导流叶片出口边，12是导流叶片轮缘，13是导流叶片轮毂。

具体实施方式

本发明提出的在中心筒内装设导流叶片的旋风分离器，其结构如图1所示，包括筒体、中心筒2、中心筒内管9、导流叶片7和导流罩8。筒体的上部为圆筒形，筒体的下部为圆锥形，圆筒形筒体3的一侧设有旋风分离器进口1，圆筒形筒体3的顶部设有排气口6，圆锥形筒体4的下部为排尘口5。中心筒2偏心安装在圆筒形筒体段，中心筒2与圆筒形筒体3的偏心距e为2％D₀～6％D₀，D₀为圆筒形筒体的直径，偏离方向为垂直于气流入口并远离入口。中心筒内管9同心安装在中心筒2内，中心筒内管9下端布置圆锥形的导流罩8，导流罩锥顶开设一个小的圆孔。导流叶片7的轮毂13安装在中心筒内管9上，导流叶片的轮缘12布置在中心筒2的内壁上，导流叶片7的四边分别为导流叶片进口边10、导流叶片出口边11、导流叶片轮缘12和导流叶片轮毂13，导流叶片轮毂13固定在中心筒内管9的表面；导流叶片的结构由导流叶片轮毂与导流叶片轮缘各自的进口、中点、出口三处的导流叶片切线与圆周方向的夹角即叶片安放角β_i,1、β_i,0、β_m,1、β_m,0、β_o,1、β_o,0确定，如图2所示，其中，导流叶片轮毂的进口轮廓线与圆周方向的夹角为β_i,1，导流叶片轮缘进口轮廓线与圆周方向的夹角为β_i,0，导流叶片轮毂中点轮廓线与圆周方向的夹角为β_m,1，导流叶片轮缘中点轮廓线与圆周方向的夹角β_m,0，导流叶片轮毂出口轮廓线与圆周方向的夹角为β_o,1，导流叶片轮缘出口轮廓线与圆周方向的夹角β_o,0，则有β_i,1为55°～64°，β_i,1-β_i,0为15°～24°，β_o,1、β_o,0均为90°，导流叶片轮毂中点的角度β_m,1和导流叶片轮缘中点的角度β_m,0分别按照各自进出口角度之和按比例系数k确定，比例系数k为0.3～0.6，即β_m,1＝k(β_i,1+β_o,1)，β_m,0＝k(β_i,0+β_o,0)，以导流叶片轮毂的进口、中点、出口三处的角度确定一条抛物线作为导流叶片轮毂的型线，以导流叶片轮缘的进口、中点、出口三处的角度确定一条抛物线作为导流叶片轮缘的型线。

上述旋风分离器中的导流叶片的数目，可以为4～10。

以下结合附图，详细介绍本发明旋风分离器的工作原理和工作过程：

携带固体颗粒的含尘气体从旋风分离器进口1沿切向进入，绕中心筒2旋转，固体颗粒由于受到离心力的作用被甩向圆筒形筒体3的内壁，最终落入排尘口5，分离后的气体在排尘口5附近由外部的向下旋转转变为内部的向上旋转，并流入中心筒2，经由导流叶片7最终从排气口6排出。

如图1所示，导流叶片7在中心筒2内部沿圆周方向均匀布置，其轮毂位于中心筒内管9的外壁上，其轮缘位于中心筒2的内壁上，中心筒内管9下端布置圆锥形的导流罩8，导流罩8锥顶开设一个小的圆孔。

如图1和图2所示，以所述旋风分离器的筒体直径D₀为参考，中心筒轴线与旋风分离器筒体轴线的偏心距离e为2％D₀～6％D₀，偏离方向为垂直于气流切向入口并远离入口。导导流叶片的结构由导流叶片轮毂与导流叶片轮缘各自的进口、中点、出口三处的导流叶片切线与圆周方向的夹角即叶片安放角β_i,1、β_i,0、β_m,1、β_m,0、β_o,1、β_o,0确定。其中，导流叶片轮毂的进口轮廓线与圆周方向的夹角为β_i,1，导流叶片轮缘进口轮廓线与圆周方向的夹角为β_i,0，导流叶片轮毂中点轮廓线与圆周方向的夹角为β_m,1，导流叶片轮缘中点轮廓线与圆周方向的夹角β_m,0，导流叶片轮毂出口轮廓线与圆周方向的夹角为β_o,1，导流叶片轮缘出口轮廓线与圆周方向的夹角β_o,0，则有β_i,1为55°～64°，β_i,1-β_i,0为15°～24°，β_o,1、β_o,0均为90°。轮毂与轮缘中点的角度β_m,1、β_m,0按照各自进出口角度之和的一定比例确定，比例系数k为0.3～0.6，即β_m,1＝k(β_i,1+β_o,1)，β_m,0＝k(β_i,0+β_o,0)。以轮毂的进口、中点、出口三处的角度确定一条抛物线作为轮毂叶片型线，以轮缘的进口、中点、出口三处的角度确定一条抛物线作为轮缘叶片型线。

在本发明的一个实施例中，中心筒上的导流叶片的数目为6，导流叶片7的结构由导流叶片轮毂与导流叶片轮缘各自的进口、中点、出口三处的导流叶片切线与圆周方向的夹角即叶片安放角β_i,1、β_i,0、β_m,1、β_m,0、β_o,1、β_o,0确定，角度大小依次为58°、37°、74°、63.5°、90°、90°。