一种反向组合式旋风分离器的制作方法

1.本实用新型涉及旋风分离器技术领域，具体而言，涉及一种反向组合式旋风分离器。


背景技术：

2.旋风分离器是工业生产中常用的气固分离设备，含尘气体进入旋风分离器后由直线运动转变为高速旋转运动，固体颗粒在离心力的作用下克服绕流阻力，运动至器壁并由边壁处的下行气流携带至灰斗内而获得分离。
3.根据离心分离理论，旋风分离器是利用旋转过程中产生的离心力进行气固分离。因此，固体颗粒的粒径越大，颗粒所受到的离心力越大，越容易得到分离；反之，当粒径较小(通常粒径d《10μm)时，颗粒所受离心力较小，颗粒捕集难度较大，分离效率较低。
4.因此，亟需一款新的旋风分离器，从而可以提高小颗粒的回收效率。
5.鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种反向组合式旋风分离器以解决上述技术问题。
7.本实用新型可这样实现：
8.第一方面，本实用新型提供一种反向组合式旋风分离器，包括导向器及旋风分离器；
9.导向器的顶部和底部分别设有切向的导向器入口以及切向的导向器出口，导向器出口具有出口向心侧及出口离心侧；
10.旋风分离器的顶部设有切向的分离器入口，分离器入口具有入口向心侧及入口离心侧；
11.导向器的出口向心侧导向旋风分离器的入口离心侧，导向器的出口离心侧导向旋风分离器的入口向心侧。
12.在可选的实施方式中，反向组合式旋风分离器还包括过渡段，过渡段的两端分别与导向器出口和分离器入口连通；
13.其中，过渡段设有导向斜面，导向斜面的两端分别与出口离心侧和入口向心侧对接。
14.在可选的实施方式中，过渡段设置有导向平面，导向平面的两端分别与出口向心侧和入口离心侧对接。
15.在可选的实施方式中，导向器包括筒体、导流体以及螺旋导向板，导向器入口和导向器出口分别设置于筒体的顶部和底部；导流体同轴设置于筒体内；螺旋导向板螺旋套装导流体，且螺旋导向板的内缘与导流体连接，螺旋导向板的外缘与筒体的内壁连接，螺旋导向板的顶部与导向器入口底部对接，螺旋导向板的底部与导向器出口底部对接。
16.在可选的实施方式中，螺旋导向板的倾斜角为α，0
°
＜α≤60
°
。
17.在可选的实施方式中，螺旋导向板的层数为m，1≤m≤5。
18.在可选的实施方式中，当螺旋导向板为多层时，多层螺旋导向板沿轴向排列。
19.在可选的实施方式中，导向器的筒体包括同轴设置的直筒段以及锥段，直筒段的底部与锥段的顶部连接；导向器入口开设于直筒段的顶部，导向器出口开设于锥段的底部。
20.在可选的实施方式中，直筒段的内径为d1，锥段的底部内径为d2，导向器入口的宽度为b1，导流体的外径为d，旋风分离器的筒体内径为d；
21.d2≥2
×
b1+d；d1≥d2；d1＝1～1.5d。
22.在可选的实施方式中，导向器入口的高度为a1，导向器入口的宽度为b1，分离器入口的高度为a，分离器入口的宽度为b；
23.a1
×
b1≥a
×
b；a1≥a；b1≥b。
24.在可选的实施方式中，反向组合式旋风分离器还包括排气管，排气管设置于旋风分离器的顶部中心位置。
25.在可选的实施方式中，旋风分离器包括同轴设置的圆筒体结构以及圆锥体结构，圆筒体结构的底部与圆锥体结构的顶部连接；分离器入口开设于圆筒体结构的顶部，圆筒体结构的底部开设有分离器出口。
26.本实用新型实施例的有益效果包括：
27.通过在旋风分离器的上游设置导向器，导向器的出口向心侧导向旋风分离器的入口离心侧，且导向器的出口离心侧导向旋风分离器的入口向心侧，含尘气体通过导向器入口进入导向器后实现螺旋向下运动，随后进入旋风分离器，使得旋风分离器入口处的颗粒分布更加规整。当含尘气体运动至导向器出口时，含尘气体中大颗粒物从导向器的出口离心侧输出并通过入口向心侧进入旋风分离器中实现回收，含尘气体中小颗粒物从导向器的出口向心侧输出并通过入口离心侧进入旋风分离器中实现回收，提高小颗粒的回收效率。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
29.图1为本实施例提供的反向组合式旋风分离器在第一视角下的示意图；
30.图2为图1中反向组合式旋风分离器在第二视角下的示意图；
31.图3为图1中反向组合式旋风分离器各参数示意图；
32.图4为图3中反向组合式旋风分离器a-a的剖视示意图；
33.图5为本实施例提供的反向组合式旋风分离器的工作原理图。
34.图标：1000-反向组合式旋风分离器；1001-第一流股；1002-第二流股；1003-第三流股；100-导向器；10-筒体；101-直筒段；102-锥段；11-导向器入口；12-导向器出口；121-出口向心侧；122-出口离心侧；20-导流体；30-螺旋导向板；200-旋风分离器；210-圆筒体结构；211-分离器入口；201-入口向心侧；202-入口离心侧；220-圆锥体结构；221-分离器出口；300-过渡段；310-导向斜面；320-导向平面；400-排气管。
具体实施方式
35.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
36.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
38.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.此外，若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
40.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
41.实施例
42.请一并参照图1至图5，本实施例提供一种反向组合式旋风分离器1000，其包括导向器100及旋风分离器200。
43.导向器100的顶部和底部分别设有切向的导向器入口11及导向器出口12，导向器出口12具有出口向心侧121以及出口离心侧122。
44.旋风分离器200的顶部设置有切向的分离器入口211，分离器入口211具有入口向心侧201以及入口离心侧202。
45.导向器100的出口向心侧121导向旋风分离器200的入口离心侧202，导向器100的出口离心侧122导向旋风分离器200的入口向心侧201。
46.通过上述设置，含尘气体经导向器入口11进入导向器100内并可实现螺旋向下移动，当其移动至导向器出口12时，含尘气体中大颗粒物从出口离心侧122输出并通过入口向心侧201进入旋风分离器200中实现回收；含尘气体中小颗粒物从出口向心侧121输出并通过入口离心侧202进入旋风分离器200中实现回收。
47.上述过程中，含尘气体经导向器100后进入旋风分离器200，可以使得旋风分离器
200入口的颗粒分布更加规整：小粒径颗粒贴近入口器壁，更利于回收，大颗粒远离器壁，但由于大粒径颗粒所受离心力较大，仍能够被回收，从而使得旋风分离器200的分离效率得到明显提高。
48.本实施例中，反向组合式旋风分离器1000还包括过渡段300，过渡段300的两端分别与导向器出口12和分离器入口211连通。
49.在一些优选的实施方式中，过渡段300设有导向斜面310，导向斜面310的两端分别与出口离心侧122和入口向心侧201对接。
50.过渡段300设有导向平面320，导向平面320的两端分别与出口向心侧121和入口离心侧202对接。
51.具体地，该导向器出口12为直角梯形，该分离器入口211为矩形，通过上述结构设置，由直角梯形腰过渡至矩形直角边时，直角梯形腰朝向入口离心侧202偏移，进一步使固体颗粒向入口离心侧202偏移，进而有利于提高固体颗粒分离效率。
52.本实施例中，导向器100包括筒体10、导流体20以及螺旋导向板30，导向器入口11和导向器出口12分别设置于筒体10的顶部和底部；导流体20同轴设置于筒体10内；螺旋导向板30螺旋套装导流体20，且螺旋导向板30的内缘与导流体20连接，螺旋导向板30的外缘与筒体10的内壁连接，螺旋导向板30的顶部与导向器入口11底部对接，螺旋导向板30的底部与导向器出口12底部对接。
53.可参考地，螺旋导向板30的倾斜角为α，0
°
＜α≤60
°
。具体的，α的角度具体可以为10
°
、15
°
、20
°
、25
°
、30
°
、35
°
、40
°
、45
°
、50
°
、55
°
或60
°
等，也可以为0
°
＜α≤60
°
范围内的其它任意值。
54.螺旋导向板30的层数为m，1≤m≤5，具体的，螺旋导向板30可以为1层、2层、3层、4层或5层等。当螺旋导向板30的层数为多层时，多层螺旋导向板30沿轴向排列。
55.本实施例中，筒体10包括同轴设置的直筒段101以及锥段102，直筒段101的底部与锥段102的顶部连接；导向器入口11开设于直筒段101的顶部，导向器出口12开设于锥段102的底部。
56.可理解地，上述筒体10结构呈上筒下锥的形式，内部分布有导流体20和螺旋导向板30。具体地，导流体20与直筒段101和锥段102均同轴，导流体20的顶端和直筒段101的顶端相连，导流体20的底端与锥段102的底端相连。并且，螺旋导向板30的顶端延伸至直筒段101的顶端处，与导向器入口11相对接，螺旋导向板30的底端延伸至锥段102的底端处，与导向器出口12相对接。
57.本实施例中，反向组合式旋风分离器1000还包括排气管400以便于排气。排气管400设置于旋风分离器200的顶部中心位置。并且，排气管400与旋风分离器200同轴设置。同时，排气管400的底端伸入旋风分离器200内。
58.较佳地，上述排气管400的伸入距离可调，从而可根据需要适当调节排气管400伸入旋风分离器200的位置。
59.此外，上述旋风分离器200的底部设有分离器出口221，以便于排尘。具体地，该分离器出口221截面可呈圆形。
60.本实施例中，旋风分离器200包括同轴设置的圆筒体结构210以及圆锥体结构220，圆筒体结构210的底部与圆锥体结构220的顶部连接；分离器入口211开设于圆筒体结构210
的顶部，圆筒体结构210的底部开设有分离器出口221。
61.在一些实施方式中，该旋风分离器200的结构形式与导向器100的结构形式类似，在此不做过多赘述。
62.进一步地，请一并参照图3和图4。
63.导向器100中，直筒段101的内径为d1，直筒段101的高度为h2，锥段102的底部内径为d2，导向器入口11的宽度为b1，导流体20的外径为d，导向器100高度为hd，导流体20高度也为hd，螺旋导向板30的倾斜角为α，导向器入口11的高度为a1、导向器入口11的宽度为b1、导向器出口12的高度为c1、导向器出口12的上底长度为c2、导向器出口12的下底长度为c3。
64.旋风分离器200中，圆筒体结构210的内径为d，旋风分离器200的高度为h、圆筒体结构210的高度为h1、排气管400的插入深度为s、排气管400的内径为de、分离器出口221的内径为dc、分离器入口211的高度为a、分离器入口211的宽度为b。
65.其中，a1
×
b1≥a
×
b(也即，导向器入口11的覆盖面积大于或等于分离器入口211的覆盖面积)，d2≥2
×
b1+d，d1≥d2，d1＝1～1.5d(如1d、1.1d、1.2d、1.3d、1.4d或1.5d等)，a1≥a，b1≥b，c1＝a1，c3＝b1。
66.通过上述参数之间的关系的限定，有利于提高反向组合式旋风分离器1000的分离效果。
67.承上，上述反向组合式旋风分离器1000的工作原理可参照如下：
68.请参考图5示出的含尘气体进入反向组合式旋风分离器1000后的气固流动方向，含尘气体由导向器入口11进入筒体10内，含尘气体在螺旋导向板30、导流体20及筒体10之间的区域旋转向下，由筒体10的内壁附近向下运动的气流将其带到导向器出口12，如第一流股1001，同时在离心力的作用下，颗粒按照粒径大小排序，大颗粒偏向出口离心侧122，小颗粒偏向出口向心侧121。
69.经过排序后的固体颗粒被气流携带经过渡段300进入旋风分离器200做旋转运动。在离心力的作用下，大部分固体颗粒被甩向筒壁，并依靠筒壁附近向下运动的气流将其带至旋风分离器200的分离器出口221，如第二流股1002；经过分离净化的气体经排气管400排出，如第三流股1003。
70.综上所述，本实施例提供的反向组合式旋风分离器1000至少具有以下优点：
71.第一，显著提高小粒径固体颗粒进入旋风分离器200的速度，可以保持其具有较大的旋转半径，减弱其向心运动，提高小粒径固体颗粒分离效率。具体地，导向器100上部为直筒段101，下部为锥段102，导向器出口12设置在锥段102下部。固体颗粒进入导向器100后，在离心力作用下向导向器100的壁面运动，随着固体颗粒停留时间的增加，固体颗粒粒径在导向器100内由中心向壁面由小到大分布。气固两相由直筒段101运动至锥段102，随着导向器100直径逐渐变小，其速度则逐渐增加，气固两相速度在径向上由中心向壁面大体上呈逐渐变小规律分布，气固两相速度在出口由向心侧向离心侧逐渐变小分布，固体颗粒粒径在出口由出口向心侧121向出口离心侧122逐渐增大分布。
72.当导向器100全是直筒时，其出口离心侧122和出口向心侧121的固体颗粒粒径和速度分布规律与本实施例的基本相同。全直筒式的导向器出口12的出口离心侧122速度与本实施例的相差较小，但是本实施例涉及的导向器出口12的出口向心侧121具有更大的速度，本实施例由中心向壁面具有更大的速度梯度。筒体10中设置了导流体20和螺旋导向板
30，可以强制气流沿螺旋导向板30运动。
73.由于设计了导流体20和螺旋导向板30，使得含尘气体进入导向器100后，气流沿螺旋方向朝导向器出口12运动，使得流场分布较为规整，不会干扰出口处固体颗粒的排序。同时，在设计气速下气流进入导向器100会旋转一定圈数后进入导向器出口12。因此设置导流体20和螺旋导向板30，可以使气流按设计旋转圈数运动，提高颗粒停留时间，增大分离效率。流动更加规整，减少纵向短路流及气量变化的干扰，使得导向器出口12处的颗粒分布更有规律。
74.需说明的是，当导向器100中无内构件时，含尘气体进入导向器100后，部分气流不经旋转直接纵向短路至导向器出口12，使得流场分布较为混乱，干扰出口处固体颗粒的排序。同时，在设计气速下气流进入导向器100会旋转一定圈数后进入导向器出口12，若无螺旋导向板30，当入口气量改变时，气流切向速度和轴向速度发生变化，气流在导向器100内旋转圈数随之改变，影响颗粒的排序效果。
75.旋风分离器200的入口离心侧202与导向器100的出口向心侧121相连接；旋风分离器200的入口向心侧201与导向器100的入口离心侧202相连接。气固两相进入到旋风分离器200时，旋风分离器200的入口向心侧201固体颗粒粒径较大，速度较小；入口离心侧202固体颗粒粒径较小，速度较大。固体颗粒进入旋风分离器200后，虽然向心处速度较小，但是其固体颗粒粒径较大，其所受离心力仍能将其分离回收，从而保持较高的分离效率。旋风分离器200的入口离心侧202固体颗粒粒径较小，但速度较大，旋转半径较大。此处小粒径固体颗粒具有比全直筒式的导向器100更大的速度，有利于其保持较大的旋转半径，减弱其做向心运动，从而显著提高小粒径固体颗粒分离效率。
76.第二，明显提高中间粒径固体颗粒速度，使其在旋风分离器200内具有较大的旋转半径，从而显著提高中间固体颗粒分离效率。具体地，与全直筒式导向器100相比，本实施例还可以提高中间粒径固体颗粒分离效率，中间粒径固体颗粒发生离心和向心运动幅度较小，所以其最终容易逃逸。由于本实施例的导向器100的下部为锥型，与全直筒式导向器出口12相比，本实施例沿着向心方向具有较大的速度梯度，并且在中心处具有更大的速度。这不仅可以提高中间粒径固体颗粒分离效率，还可以提高小粒径和大粒径固体颗粒分离效率。
77.第三，由于压缩效应(空间压缩和入口直角梯形过渡到矩形，斜边导向作用)，增大了大中小粒径固体颗粒旋转半径，更有利于提高其分离效率。具体地，导向器出口12结构进一步提高分离效率。由于本实施例的导向器出口12为直角梯形，分离器入口211为矩形。由直角梯形腰过渡到旋风分离器200入口矩形直角边时，直角梯形腰会向入口离心侧202偏移，这会进一步使固体颗粒向入口离心侧202偏移，有利于提高固体颗粒分离效率。
78.第四、碰撞团聚效应增强，进一步提高分离效率。当固体颗粒发生离心和向心运动时，固体颗粒会发生碰撞团聚。大粒径固体颗粒会夹带中间粒径和小粒径固体颗粒发生离心运动，从而使中间粒径和小粒径固体颗粒发生分离。固体颗粒团聚后质量变大，会提高固体颗粒分离效率。本实施例中，导向器出口12的出口离心侧122至出口向心侧121速度梯度比全直筒式大，固体颗粒速度增加，其发生碰撞的程度增强，可以进一步提高固体颗粒分离效率。保持大粒径固体颗粒高水平分离效率。
79.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域
的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。