一种用于广泛粒径范围的直流式两级分离除尘装置

1.本发明涉及通风除尘技术领域，尤其涉及一种用于广泛粒径范围的直流式两级分离除尘装置。


背景技术：

2.随着工业技术的发展，在工业生产及民用建筑领域，对空气中悬浮颗粒物含量有了更高的要求，特别是在雾霾与沙尘天气。空气中颗粒物浓度过高时，会对人体健康与工业设备造成严重影响，有的会由呼吸道进入人体内，危害人的健康，或降低生产环境的洁净度，影响产品质量。
3.公开号为cn104741253a的发明专利公开了一种直流导叶式旋风除尘器，包括进风口、外筒、导流叶片、导流体、出风口的排尘装置，依靠螺旋叶片产生离心力，利用气流中所含固相颗粒的运动惯性，将其甩向壁面而与空气分离，提高空气洁净度。但是，在实际工作过程中，空气中固相颗粒的粒径范围往往在5微米到500微米之间，对于大粒径颗粒，由于其具有更大的运动惯性，被离心力甩向壁面后，往往无法完全失去初始速度被壁面捕捉，而是重新反弹回主流通道，返混到已完成分离的清洁气流，降低了装置的除尘效率；另外，小粒径颗粒又需要足够的运动速度，以使其能够到达壁面被捕捉，为了保证对小粒径颗粒具有较高的除尘效率，除尘器需要更高的气流进口速度，这同时加剧了大粒径颗粒从壁面反弹到清洁气流造成的效率损失。上述特点导致该直流式涡旋管除尘器难以应用在高风速且粒径范围较广的场合。


技术实现要素：

4.发明目的：为了解决现有直流式涡旋管除尘器在高进口风速下对大粒径颗粒除尘效率低的技术问题，本发明旨在提供一种安装方便、除尘效率高、适用于广泛粒径范围、对不同进口风速下不同粒径颗粒都具有较高的分离效率的直流式两级分离除尘装置。
5.技术方案：本发明的用于广泛粒径范围的直流式两级分离除尘装置，包括惯性粒子分离器和阵列式涡旋管，所述惯性粒子分离器包括壳体、中心体与分流器，壳体分为接收段和分离段，接收段为直筒型，接收段的内部为来流通道，分离段为弧型，中心体设于分离段的内部，中心体分为高反弹部分和引流部分，分流器设于中心体的引流部分的周围，分流器与壳体之间形成清除流道，中心体的引流部分与分流器之间形成主流通道；所述中心体与惯性粒子分离器为同轴；所述阵列式涡旋管包括固定面板、若干个阵列式排布的涡旋管、筒体和排尘口，固定面板用于将涡旋管固定于筒体内，筒体的长度大于涡旋管的长度，涡旋管包括圆柱筒、导流子及出口管，导流子设于圆柱筒的内部，导流子的长度小于圆柱筒的长度，出口管设于圆柱筒的出口端，出口管的管径小于圆柱筒的管径，出口管和圆柱筒为同轴，排尘口设于筒体相对于出口管的位置上，涡旋管的出口端与筒体之间形成出流通道；所述分流器的内壁与阵列式涡旋管的筒体为一体成型，所述惯性粒子分离器和阵列式涡旋管为同轴。
6.进一步地，所述来流通道、主流通道和出流通道的管径相同，使惯性粒子分离器与阵列式涡旋管前后组合，组成直流式分离除尘装置。
7.进一步地，所述导流子由导流锥和固定在导流锥上呈螺旋形发展的螺旋叶片组成，所述螺旋叶片的数量为3-6个，所述导流锥的前端和后端为半球体，所述螺旋叶片的圆周角为180
°
。
8.进一步地，所述圆柱筒的内壁设有低反弹材料，位于导流子的下部至出口管的上部的区间上，低反弹材料能够抑制含尘气流中含有的大粒径颗粒所具有的较大运动惯性，使其与圆柱筒的内壁碰撞后，无法随管壁排出而反弹进入出口管，经出口管返混进入清洁流道(低反弹材料能够抑制含尘气流中含有的大粒径颗粒与圆柱筒的内壁碰撞后造成的剧烈反弹，较大程度的反弹会使颗粒从筒体壁面逃逸而重新进入出口管，并经出口管返混进入清洁流道而使分离效率降低)。
9.进一步地，所述出口管的管径为圆柱筒的管径的1/2-1/5。
10.进一步地，所述涡旋管中的圆柱筒、导流子和出口管均由低反弹、低密度材料制成，以抑制大粒径颗粒在涡旋管壁反弹回清洁流道，同时减轻分离器重量，所述圆柱筒与出口管一一正对。
11.进一步地，所述固定面板包括前端固定面板和后端固定面板，前端固定面板和后端固定面板上设有若干个固定孔位，固定孔位与涡旋管一一对应，前端固定面板用于固定圆柱筒，后端固定面板用于固定出口管，圆柱筒与出口管通过固定面板保持相对位置，而不直接连接。
12.进一步地，所述阵列式排布为蜂巢型排布，为了使涡旋管得到较大的进气面积。
13.进一步地，所述惯性粒子分离器的入口端和阵列式涡旋管的出口端设有连接法兰，用于将直流式两级分离除尘装置连接抽气风扇和支撑装置。
14.进一步地，所述粒径范围为5-500微米。
15.发明原理：本发明惯性粒子分离器的工作原理为：通过流道的剧烈弯曲，使具有较大运动惯性的大粒径颗粒保持原有的运动状态，与上壳体碰撞后经清除流道流出，达到分离效果；涡旋管的工作原理为：通过螺旋叶片的导流作用使流体作旋进运动，在离心力的作用下，运动惯性较大的颗粒逐渐向筒体壁面运动，颗粒到达壁面后失去原有速度，沿壁面向排尘通道运动而被分离。
16.有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
17.(1)本发明通过惯性粒子分离器中的中心体与壳体之间的流体弯道，使气流跟随性小的大粒径颗粒在惯性力的作用下从含尘气流中分离出来，通过主流通道将惯性粒子分离器气流出口与阵列式涡旋管进气道连接在一起，通过导流叶片产生离心力使小粒径颗粒能够在涡旋管中分离，通过在涡旋管内壁面涂覆低反弹材料抑制大粒径颗粒到达壁面后重新反弹回清洁气流，从而提高涡旋管除尘效率；
18.(2)本发明通过含尘气流颗粒物二次分离，并在涡旋管内壁涂覆低反弹材料抑制颗粒返混，弥补了惯性粒子分离器对小粒径颗粒及阵列式涡旋管对大粒径颗粒除尘效率较低的问题，相比于现有通风除尘技术，安装灵活，适用于更高风速，更广范围粒径颗粒的分离除尘。
附图说明
19.图1为本发明用于广泛粒径范围的直流式两级分离除尘装置的结构示意图；
20.图2为本发明惯性粒子分离器的轴向半剖与工作原理示意图；
21.图3为本发明阵列式涡旋管的轴向半剖示意图；
22.图4为本发明涡旋管的轴向半剖示意图；
23.图5为本发明导流子的结构示意图；
24.图中：1、来流通道；2、惯性粒子分离器；21、壳体；22、中心体；23、分流器；24、清除流道；3、主流通道；4、阵列式涡旋管；41、固定面板；411、前面板；412、后面板；42、涡旋管；421、圆柱筒；422、导流子；4221、螺旋叶片；4222、导流锥；423、低反弹材料；424、出口管；5、出流通道。
具体实施方式
25.下面结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步说明。
26.如图1至图5所示，本发明提供的一种直流式两级分离除尘装置包括惯性粒子分离器2和阵列式涡旋管4，惯性粒子分离器2包括壳体21、中心体22与分流器23，阵列式涡旋管4包括固定面板41、若干个蜂巢型排布的涡旋管42、筒体43和排尘口44，涡旋管42包括圆柱筒421、导流子422及出口管424，分流器23的内壁与阵列式涡旋管4的筒体43为一体成型，惯性粒子分离器2和阵列式涡旋管4为同轴，所述惯性粒子分离器2的入口端和阵列式涡旋管4的出口端设有连接法兰，用于将直流式两级分离除尘装置连接抽气风扇和支撑装置。
27.如图2惯性粒子分离器2的轴向半剖示意图所示，壳体21分为接收段和分离段，接收段为直筒型，接收段的内部为来流通道1，分离段为弧型，中心体22设于分离段的内部，中心体22分为高反弹部分和引流部分，分流器23设于中心体22的引流部分的周围，分流器23与壳体21之间形成清除流道24，中心体22的引流部分与分流器23之间形成主流通道3；所述中心体22与惯性粒子分离器2为同轴。
28.如图3阵列式涡旋管4的轴向半剖示意图和图4涡旋管42的轴向半剖示意图所示，固定面板41用于将涡旋管42固定于筒体43内，筒体43的长度大于涡旋管42的长度，导流子422设于圆柱筒421的内部，导流子422的长度小于圆柱筒421的长度，出口管424设于圆柱筒421的出口端，出口管424的管径小于圆柱筒421的管径，出口管424的管径为圆柱筒421的管径的1/2-1/5，圆柱筒421和出口管424均由低反弹、低密度材料制成，出口管424和圆柱筒421为同轴，圆柱筒421的内壁设有低反弹材料423，位于导流子422的下部至出口管424的上部的区间上，排尘口44设于筒体43相对于出口管424的位置上，涡旋管42的出口端与筒体43之间形成出流通道5；固定面板41包括前端固定面板411和后端固定面板412，前端固定面板411和后端固定面板412上设有若干个固定孔位，固定孔位与涡旋管42一一对应。
29.如图5所示，导流子422由导流锥4222和固定在导流锥4222上且呈螺旋形分布的螺旋叶片4221组成，螺旋叶片4221的数量为3-6个，导流锥4222的前端和后端为半球体，螺旋叶片4221的圆周角为180
°
。
30.本发明中的中心体22与导流锥4222可由实体或空心体构成，为了减轻装置重量，优选中心体22与导流锥4222内部为空心体。
31.本发明所述直流式两级分离除尘装置的使用方法为：首先，通过连接法兰将直流
式两级分离除尘装置固定在抽气风扇和支撑装置上，抽气风扇将含尘气流引入来流通道1，气流通过来流通道1进入惯性粒子分离器2，随后经中心体22后在流道内转弯，其中粒径较大的固相颗粒由于具有较大的运动惯性，随流性较差，未能从弯道进入清洁流道，而是保持原有运动状态，与上壳体碰撞后转向进入清除流道24而被收集，完成了第一次分离，另一部分清洁气流，携带一部分由于运动惯性较小而未被分离的小粒径颗粒，经过中心体22的引流转向主流通道3，然后进入阵列式涡旋管4中，流入各个涡旋管单元42，气流在导流子422螺旋叶片4221的作用下，产生旋流，在圆柱筒421内作旋进运动，在离心力的作用下，固相颗粒与圆柱筒421内壁面碰撞，失去原有速度，沿壁面被分离而出，然后经排尘口44被收集，完成二次分离，清洁后的气流经出口管424流出。

技术特征：
1.一种用于广泛粒径范围的直流式两级分离除尘装置，其特征在于，包括惯性粒子分离器(2)和阵列式涡旋管(4)，所述惯性粒子分离器(2)包括壳体(21)、中心体(22)与分流器(23)，壳体(21)分为接收段和分离段，接收段为直筒型，接收段的内部为来流通道(1)，分离段为弧型，中心体(22)设于分离段的内部，中心体(22)分为高反弹部分和引流部分，分流器(23)设于中心体(22)的引流部分的周围，分流器(23)与壳体(21)之间形成清除流道(24)，中心体(22)的引流部分与分流器(23)之间形成主流通道(3)；所述中心体(22)与惯性粒子分离器(2)为同轴；所述阵列式涡旋管(4)包括固定面板(41)、若干个阵列式排布的涡旋管(42)、筒体(43)和排尘口(44)，固定面板(41)用于将涡旋管(42)固定于筒体(43)内，筒体(43)的长度大于涡旋管(42)的长度，涡旋管(42)包括圆柱筒(421)、导流子(422)及出口管(424)，导流子(422)设于圆柱筒(421)的内部，导流子(422)的长度小于圆柱筒(421)的长度，出口管(424)设于圆柱筒(421)的出口端，出口管(424)的管径小于圆柱筒(421)的管径，出口管(424)和圆柱筒(421)为同轴，排尘口(44)设于筒体(43)相对于出口管(424)的位置上，涡旋管(42)的出口端与筒体(43)之间形成出流通道(5)；所述分流器(23)的内壁与阵列式涡旋管(4)的筒体(43)为一体成型，所述惯性粒子分离器(2)和阵列式涡旋管(4)为同轴。2.根据权利要求1所述的直流式两级分离除尘装置，其特征在于，所述来流通道(1)、主流通道(3)和出流通道(5)的管径相同。3.根据权利要求1所述的直流式两级分离除尘装置，其特征在于，所述导流子(422)由导流锥(4222)和固定在导流锥(4222)上呈螺旋形发展的螺旋叶片(4221)组成，所述螺旋叶片(4221)的数量为3-6个。4.根据权利要求3所述的直流式两级分离除尘装置，其特征在于，所述导流锥(4222)的前端和后端为半球体，所述螺旋叶片(4221)的圆周角为90-360
°
。5.根据权利要求1所述的直流式两级分离除尘装置，其特征在于，所述圆柱筒(421)内壁设有低反弹材料(423)，位于导流子(422)的下部至出口管(424)的上部的区间上。6.根据权利要求1所述的直流式两级分离除尘装置，其特征在于，所述出口管(424)的管径为圆柱筒(421)的管径的1/2-1/5。7.根据权利要求1所述的直流式两级分离除尘装置，其特征在于，所述涡旋管(42)中的圆柱筒(421)、导流子(422)和出口管(424)均由低反弹、低密度材料制成。8.根据权利要求1所述的直流式两级分离除尘装置，其特征在于，所述固定面板(41)包括前端固定面板(411)和后端固定面板(412)，前端固定面板(411)和后端固定面板(412)上设有若干个固定孔位，固定孔位与涡旋管(42)一一对应。9.根据权利要求1所述的直流式两级分离除尘装置，其特征在于，所述阵列式排布为蜂巢型排布。10.根据权利要求1所述的直流式两级分离除尘装置，其特征在于，所述惯性粒子分离器(2)的入口端和阵列式涡旋管(4)的出口端设有连接法兰，用于将直流式两级分离除尘装置连接抽气风扇和支撑装置。

技术总结
本发明公开了一种用于广泛粒径范围的直流式两级分离除尘装置，涉及通风除尘技术领域。所述装置包括惯性粒子分离器和阵列式涡旋管；惯性粒子分离器包括壳体、中心体与分流器，中心体分为高反弹部分和引流部分，高反弹部分用于含尘气流的一级分离，中心体与惯性粒子分离器为同轴；阵列式涡旋管包括固定面板、若干个阵列式排布的涡旋管、筒体和排尘口，固定面板用于将涡旋管固定于筒体内，筒体的长度大于涡旋管的长度，涡旋管用于含尘气流的二级分离。本发明解决了现有的直流式涡旋管除尘装置分离大粒径污染物颗粒时，颗粒容易从壁面反弹，返混到清洁气流而降低分离效率的技术问题，实现了含尘气流的高效分离。实现了含尘气流的高效分离。实现了含尘气流的高效分离。


技术研发人员：赵浩宇 王锁芳 李鹏飞 梁晓迪
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/7/25