本發(fā)明涉及一種在中心筒內(nèi)裝設(shè)導(dǎo)流葉片的旋風(fēng)分離器，屬于旋風(fēng)分離器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

旋風(fēng)分離器是一種通過(guò)離心力的作用從含有雜質(zhì)的氣體中分離出固體顆?；蛞旱蔚撵o止機(jī)械設(shè)備。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，在實(shí)際應(yīng)用中分離效率高且壓降適中，可以廣泛應(yīng)用于高溫高壓以及顆粒濃度高的場(chǎng)合，在催化裂化工藝、發(fā)電及加工制造業(yè)、渦輪進(jìn)氣等方面均發(fā)揮著重要的作用。

最基本的旋風(fēng)分離器，是一種通過(guò)離心力的作用從含有雜質(zhì)的氣體中分離出固體顆?；蛞旱蔚撵o止機(jī)械設(shè)備。氣流從旋風(fēng)分離器的進(jìn)氣口進(jìn)入分離器內(nèi)部，該進(jìn)氣口一般沿切向布置。進(jìn)入分離器內(nèi)，氣流便開(kāi)始向下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在氣流旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，顆粒由于受到離心力的作用而向分離器器壁運(yùn)動(dòng)，被甩向器壁的顆粒也就從氣體中分離了出來(lái)。這些被分離器出來(lái)的顆粒最終將從下部的排塵口被排出。而氣體將在分離器底部附近從外側(cè)的向下旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)側(cè)的向上旋轉(zhuǎn)，并從中心筒也就是排氣管被排出。

傳統(tǒng)的旋風(fēng)分離器由于存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的不足，導(dǎo)致其分離性能較差。這些不足包括，分離器頂部因二次流形成的“上灰環(huán)”、中心筒下端附近的“短路流”及排塵口附近的“粉塵返混”。為了改進(jìn)這些結(jié)構(gòu)使得分離器效率能夠明顯提高，國(guó)內(nèi)外研究者從旋風(fēng)分離器的進(jìn)氣口、排氣口和排塵口等結(jié)構(gòu)出發(fā)進(jìn)行了大量的改進(jìn)研究，設(shè)計(jì)了多種不同類型的高效低阻的旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種在中心筒內(nèi)裝設(shè)導(dǎo)流葉片的旋風(fēng)分離器，以有效改善分離器內(nèi)部流場(chǎng)，提高旋風(fēng)分離器對(duì)固體顆粒的分離效率。

本發(fā)明提出的在中心筒內(nèi)裝設(shè)導(dǎo)流葉片的旋風(fēng)分離器，包括筒體、中心筒、中心筒內(nèi)管、導(dǎo)流葉片和導(dǎo)流罩；所述的筒體的上部為圓筒形，筒體的下部為圓錐形，圓筒形筒體的一側(cè)設(shè)有旋風(fēng)分離器進(jìn)口，圓筒形筒體的頂部設(shè)有排氣口，圓錐形筒體的下部為排塵口；所述的中心筒偏心安裝在圓筒形筒體段，中心筒與圓筒形筒體的偏心距e為2％D₀～6％D₀，D₀為圓筒形筒體的直徑，偏離方向?yàn)榇怪庇跉饬魅肟诓⑦h(yuǎn)離入口；所述的中心筒內(nèi)管同心安裝在中心筒內(nèi)，中心筒內(nèi)管下端布置圓錐形的導(dǎo)流罩，導(dǎo)流罩錐頂開(kāi)設(shè)一個(gè)小的圓孔；所述的導(dǎo)流葉片的輪轂安裝在中心筒內(nèi)管上，導(dǎo)流葉片的輪緣布置在中心筒的內(nèi)壁上，導(dǎo)流葉片的四邊分別為導(dǎo)流葉片進(jìn)口邊、導(dǎo)流葉片出口邊、導(dǎo)流葉片輪緣和導(dǎo)流葉片輪轂，導(dǎo)流葉片輪轂固定在中心筒內(nèi)管的表面；導(dǎo)流葉片的結(jié)構(gòu)由導(dǎo)流葉片輪轂與導(dǎo)流葉片輪緣各自的進(jìn)口、中點(diǎn)、出口三處的導(dǎo)流葉片切線與圓周方向的夾角即葉片安放角β_i,1、β_i,0、β_m,1、β_m,0、β_o,1、β_o,0確定，其中，導(dǎo)流葉片輪轂的進(jìn)口輪廓線與圓周方向的夾角為β_i,1，導(dǎo)流葉片輪緣進(jìn)口輪廓線與圓周方向的夾角為β_i,0，導(dǎo)流葉片輪轂中點(diǎn)輪廓線與圓周方向的夾角為β_m,1，導(dǎo)流葉片輪緣中點(diǎn)輪廓線與圓周方向的夾角β_m,0，導(dǎo)流葉片輪轂出口輪廓線與圓周方向的夾角為β_o,1，導(dǎo)流葉片輪緣出口輪廓線與圓周方向的夾角β_o,0，則有β_i,1為55°～64°，β_i,1-β_i,0為15°～24°，β_o,1、β_o,0均為90°，導(dǎo)流葉片輪轂中點(diǎn)的角度β_m,1和導(dǎo)流葉片輪緣中點(diǎn)的角度β_m,0分別按照各自進(jìn)出口角度之和按比例系數(shù)k確定，比例系數(shù)k為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)，以導(dǎo)流葉片輪轂的進(jìn)口、中點(diǎn)、出口三處的角度確定一條拋物線作為導(dǎo)流葉片輪轂的型線，以導(dǎo)流葉片輪緣的進(jìn)口、中點(diǎn)、出口三處的角度確定一條拋物線作為導(dǎo)流葉片輪緣的型線。

上述旋風(fēng)分離器中的導(dǎo)流葉片的數(shù)目，可以為4～10。

本發(fā)明提出的在中心筒內(nèi)裝設(shè)導(dǎo)流葉片的旋風(fēng)分離器，其優(yōu)點(diǎn)是，在旋風(fēng)分離器的中心筒內(nèi)部沿周向均勻布置導(dǎo)流葉片，導(dǎo)流葉片的葉片安放角變化規(guī)律由正交試驗(yàn)得到最優(yōu)水平，并且將中心筒向遠(yuǎn)離分離器切向入口的方向偏置。導(dǎo)流葉片的輪轂布置在中心筒內(nèi)管的外壁上，輪緣布置在中心筒的內(nèi)壁上。中心筒內(nèi)管下端布置圓錐形的導(dǎo)流罩，導(dǎo)流罩錐頂開(kāi)設(shè)一個(gè)小的圓孔。通過(guò)導(dǎo)流葉片及中心筒偏置對(duì)于旋風(fēng)分離器內(nèi)流場(chǎng)的改善，使得氣流在流入中心筒之前已經(jīng)匯集成一股向上的主流，該主流中氣流速度以豎直向上的軸向速度為主。這種對(duì)流場(chǎng)的改善使得旋風(fēng)分離器流場(chǎng)內(nèi)部渦核漩渦強(qiáng)度減小，外部漩渦強(qiáng)度增大，有利于固體顆粒的分離，提高了分離效率；同時(shí)，由于加裝導(dǎo)流葉片帶來(lái)的排氣段壓力損失增長(zhǎng)較小，對(duì)旋風(fēng)分離器總體壓降的影響較小。本發(fā)明的在中心筒內(nèi)裝設(shè)導(dǎo)流葉片的旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工和制造，適用于任何類型的切流式旋風(fēng)分離器。本發(fā)明旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，提高分離效率效果顯著。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提出的在中心筒內(nèi)裝設(shè)導(dǎo)流葉片的旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1所示的旋風(fēng)分離器中的中心筒內(nèi)導(dǎo)流葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1和圖2中，1是旋風(fēng)分離器進(jìn)口，2是中心筒，3是圓筒形筒體，4是圓錐形筒體，5是排塵口，6是排氣口，7是導(dǎo)流葉片，8是導(dǎo)流罩，9是中心筒內(nèi)管，10是導(dǎo)流葉片進(jìn)口邊，11是導(dǎo)流葉片出口邊，12是導(dǎo)流葉片輪緣，13是導(dǎo)流葉片輪轂。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出的在中心筒內(nèi)裝設(shè)導(dǎo)流葉片的旋風(fēng)分離器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括筒體、中心筒2、中心筒內(nèi)管9、導(dǎo)流葉片7和導(dǎo)流罩8。筒體的上部為圓筒形，筒體的下部為圓錐形，圓筒形筒體3的一側(cè)設(shè)有旋風(fēng)分離器進(jìn)口1，圓筒形筒體3的頂部設(shè)有排氣口6，圓錐形筒體4的下部為排塵口5。中心筒2偏心安裝在圓筒形筒體段，中心筒2與圓筒形筒體3的偏心距e為2％D₀～6％D₀，D₀為圓筒形筒體的直徑，偏離方向?yàn)榇怪庇跉饬魅肟诓⑦h(yuǎn)離入口。中心筒內(nèi)管9同心安裝在中心筒2內(nèi)，中心筒內(nèi)管9下端布置圓錐形的導(dǎo)流罩8，導(dǎo)流罩錐頂開(kāi)設(shè)一個(gè)小的圓孔。導(dǎo)流葉片7的輪轂13安裝在中心筒內(nèi)管9上，導(dǎo)流葉片的輪緣12布置在中心筒2的內(nèi)壁上，導(dǎo)流葉片7的四邊分別為導(dǎo)流葉片進(jìn)口邊10、導(dǎo)流葉片出口邊11、導(dǎo)流葉片輪緣12和導(dǎo)流葉片輪轂13，導(dǎo)流葉片輪轂13固定在中心筒內(nèi)管9的表面；導(dǎo)流葉片的結(jié)構(gòu)由導(dǎo)流葉片輪轂與導(dǎo)流葉片輪緣各自的進(jìn)口、中點(diǎn)、出口三處的導(dǎo)流葉片切線與圓周方向的夾角即葉片安放角β_i,1、β_i,0、β_m,1、β_m,0、β_o,1、β_o,0確定，如圖2所示，其中，導(dǎo)流葉片輪轂的進(jìn)口輪廓線與圓周方向的夾角為β_i,1，導(dǎo)流葉片輪緣進(jìn)口輪廓線與圓周方向的夾角為β_i,0，導(dǎo)流葉片輪轂中點(diǎn)輪廓線與圓周方向的夾角為β_m,1，導(dǎo)流葉片輪緣中點(diǎn)輪廓線與圓周方向的夾角β_m,0，導(dǎo)流葉片輪轂出口輪廓線與圓周方向的夾角為β_o,1，導(dǎo)流葉片輪緣出口輪廓線與圓周方向的夾角β_o,0，則有β_i,1為55°～64°，β_i,1-β_i,0為15°～24°，β_o,1、β_o,0均為90°，導(dǎo)流葉片輪轂中點(diǎn)的角度β_m,1和導(dǎo)流葉片輪緣中點(diǎn)的角度β_m,0分別按照各自進(jìn)出口角度之和按比例系數(shù)k確定，比例系數(shù)k為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)，以導(dǎo)流葉片輪轂的進(jìn)口、中點(diǎn)、出口三處的角度確定一條拋物線作為導(dǎo)流葉片輪轂的型線，以導(dǎo)流葉片輪緣的進(jìn)口、中點(diǎn)、出口三處的角度確定一條拋物線作為導(dǎo)流葉片輪緣的型線。

上述旋風(fēng)分離器中的導(dǎo)流葉片的數(shù)目，可以為4～10。

以下結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明旋風(fēng)分離器的工作原理和工作過(guò)程：

攜帶固體顆粒的含塵氣體從旋風(fēng)分離器進(jìn)口1沿切向進(jìn)入，繞中心筒2旋轉(zhuǎn)，固體顆粒由于受到離心力的作用被甩向圓筒形筒體3的內(nèi)壁，最終落入排塵口5，分離后的氣體在排塵口5附近由外部的向下旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)部的向上旋轉(zhuǎn)，并流入中心筒2，經(jīng)由導(dǎo)流葉片7最終從排氣口6排出。

如圖1所示，導(dǎo)流葉片7在中心筒2內(nèi)部沿圓周方向均勻布置，其輪轂位于中心筒內(nèi)管9的外壁上，其輪緣位于中心筒2的內(nèi)壁上，中心筒內(nèi)管9下端布置圓錐形的導(dǎo)流罩8，導(dǎo)流罩8錐頂開(kāi)設(shè)一個(gè)小的圓孔。

如圖1和圖2所示，以所述旋風(fēng)分離器的筒體直徑D₀為參考，中心筒軸線與旋風(fēng)分離器筒體軸線的偏心距離e為2％D₀～6％D₀，偏離方向?yàn)榇怪庇跉饬髑邢蛉肟诓⑦h(yuǎn)離入口。導(dǎo)導(dǎo)流葉片的結(jié)構(gòu)由導(dǎo)流葉片輪轂與導(dǎo)流葉片輪緣各自的進(jìn)口、中點(diǎn)、出口三處的導(dǎo)流葉片切線與圓周方向的夾角即葉片安放角β_i,1、β_i,0、β_m,1、β_m,0、β_o,1、β_o,0確定。其中，導(dǎo)流葉片輪轂的進(jìn)口輪廓線與圓周方向的夾角為β_i,1，導(dǎo)流葉片輪緣進(jìn)口輪廓線與圓周方向的夾角為β_i,0，導(dǎo)流葉片輪轂中點(diǎn)輪廓線與圓周方向的夾角為β_m,1，導(dǎo)流葉片輪緣中點(diǎn)輪廓線與圓周方向的夾角β_m,0，導(dǎo)流葉片輪轂出口輪廓線與圓周方向的夾角為β_o,1，導(dǎo)流葉片輪緣出口輪廓線與圓周方向的夾角β_o,0，則有β_i,1為55°～64°，β_i,1-β_i,0為15°～24°，β_o,1、β_o,0均為90°。輪轂與輪緣中點(diǎn)的角度β_m,1、β_m,0按照各自進(jìn)出口角度之和的一定比例確定，比例系數(shù)k為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)。以輪轂的進(jìn)口、中點(diǎn)、出口三處的角度確定一條拋物線作為輪轂葉片型線，以輪緣的進(jìn)口、中點(diǎn)、出口三處的角度確定一條拋物線作為輪緣葉片型線。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，中心筒上的導(dǎo)流葉片的數(shù)目為6，導(dǎo)流葉片7的結(jié)構(gòu)由導(dǎo)流葉片輪轂與導(dǎo)流葉片輪緣各自的進(jìn)口、中點(diǎn)、出口三處的導(dǎo)流葉片切線與圓周方向的夾角即葉片安放角β_i,1、β_i,0、β_m,1、β_m,0、β_o,1、β_o,0確定，角度大小依次為58°、37°、74°、63.5°、90°、90°。