一种旋风分离装置及方法 |
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| 申请号 | CN202111034573.2 | 申请日 | 2021-09-03 | 公开(公告)号 | CN113926598B | 公开(公告)日 | 2022-12-27 |
| 申请人 | 暨南大学; | 发明人 | 陈旗新; 高新望; 曾永平; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及旋 风 分离技术领域，更具体地，涉及一种旋风分离装置及方法。一种旋风分离装置，包括 内桶 ，所述内桶周面的切向方向设有进气口，所述内桶的顶部设有出气管，还包括 外桶 ，所述内桶设于所述外桶中，所述内桶的外壁为用于液固分离的过滤网，所述内桶的外壁与所述外桶的内 侧壁 之间形成腔体，所述腔体中设置有用于将所述过滤网上的固体吹落至内桶所设中空腔体内的吹扫装置。混有固体微粒与液体的气体进入内桶后，液体穿过过滤网进入外桶中，被过滤网阻隔的固体颗粒大部分落至内桶中，少部分附着在过滤网上，吹扫装置可以将粘在过滤网上的固体微粒逐步吹落至内桶的底部，进入的气体通过出气管排出，进而实现对气液固三相混合物的分离。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种旋风分离装置，包括内桶(1)，所述内桶(1)周面的切向方向设有进气口(2)，所述内桶(1)的顶部设有出气管(3)，其特征在于：还包括外桶(5)，所述内桶(1)设于所述外桶(5)中，所述内桶(1)的外壁为用于液固分离的过滤网(4)，所述内桶(1)的外壁与所述外桶(5)的内侧壁之间形成腔体(6)，所述腔体(6)中设置有用于将所述过滤网(4)上的固体吹落至内桶(1)所设中空腔体内的吹扫装置；所述吹扫装置包括用于连通外接风机的进气管(11)以及喷气爪(7)，所述进气管(11)与所述喷气爪(7)相连通，所述喷气爪(7)上部为顶部开口的环状盒(71)，所述环状盒(71)与所述内桶(1)相套接并通过第一密封圈(73)转动密封，所述喷气爪(7)下部为若干均匀分布的向下伸展的喷气腿(72)，所述喷气腿(72)与所述环状盒(71)相连通，所述喷气腿(72)内侧设置有正对所述过滤网(4)的喷气孔(18)；所述外桶(5)包括顶盖(51)与环套(52)，所述顶盖(51)位于所述环状盒(71)的上方，所述环套(52)与所述环状盒(71)相套接并通过第二密封圈(54)转动密封，所述进气管(11)设于顶盖(51)上，所述进气管(11)的一端与所述环状盒(71)相连通，另一端与所述外接风机相连通；所述外桶(5)还包括外壳(53)以及底锥(55)，所述外壳(53)的上端安装在所述环套(52)上，所述外壳的下端安装在所述底锥(55)上；所述顶盖(51)上设有相连的电机(21)与变速箱(24)、设于所述电机(21)及其变速箱(24)输出轴上的齿轮(22)以及设于所述喷气爪(7)上部环状盒(71)内侧的齿圈(23)，所述电机(21)及其变速箱(24)通过啮合的齿轮(22)、齿圈(23)驱动环状盒(71)转动。 |
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| 说明书全文 | 一种旋风分离装置及方法技术领域[0001] 本发明涉及旋风分离技术领域，更具体地，涉及一种旋风分离装置及方法。 背景技术[0002] 旋风分离器主要是靠气流切向引入造成的旋转运动，使具有较大惯性离心力的固体颗粒或液滴甩向外壁面分开，是工业上应用广泛使用的一种分离设备。现有的旋风分离器大都只能实现气固分离或液固分离，并不能一次性实现对气液固三相混合物的分离。中国专利申请，公开号为：CN112191375A，公开了一种喷雾式旋风分离器，其主要包括具有成上部直筒下部锥桶结构的分离桶，所述分离桶的中心位置设有中管，所述分离桶的顶部一侧设有进气口，所述分离桶的顶部设有风机，所述风机成垂直布置状态，所述风机的进风口与中管的顶部的管口连接，并使分离桶内部形成负压结构，所述分离桶的内部设有喷雾部件，所述喷雾部件连接有管道和压力泵，该公开的技术方案通过水雾结构可以在一定程度将气体中的固体微粒从中分离出来，但不能实现对气液固三相混合物的一次性分离，需要额外的后续流程才能完成三相分离。 发明内容[0003] 本发明为克服上述现有技术中，对气液固三相混合物无法进行一次性分离的问题，提供一种旋风分离装置及方法。 [0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种旋风分离装置，包括内桶，所述内桶周面的切向方向设有进气口，所述内桶的顶部设有出气管，还包括外桶，所述内桶设于所述外桶中，所述内桶的外壁为用于液固分离的过滤网，所述内桶的外壁与所述外桶的内侧壁之间形成腔体，所述腔体中设置有用于将所述过滤网上的固体吹落至内桶所设中空腔体内的吹扫装置。 [0005] 在本技术方案中，出气管的一端伸出内桶的外部，另一端伸入至内桶的中部，将混有固体微粒与液体的气体由进气口输入内桶并形成回转气流，在离心作用下，液体穿过过滤网进入外桶中，并沿外桶的内壁落至外桶的底部；被过滤网阻隔的固体颗粒大部分位于过滤网的内侧并落至内桶的底部，少部分附着在过滤网上，位于腔体中的吹扫装置可以将粘在过滤网上的固体微粒逐步吹落至内桶的底部；回转气流中的气体通过插入内桶中的出气管排出，进而实现对气液固三相混合物的分离。本发明结构简单，采用一套设备一次性实现气固液的三相分离，尤其吹扫装置解决了于粘性颗粒快速堵塞滤孔而使过滤器快速失效以及高能耗的难题，节约了成本，达到了更好的旋风除尘以及气液固的分离。 [0006] 优选地，所述吹扫装置包括用于连通外接风机的进气管以及喷气爪，所述进气管与所述喷气爪相连通，所述喷气爪上部为顶部开口的环状盒，所述环状盒与所述内桶相套接并通过第一密封圈转动密封，所述喷气爪下部为若干均匀分布的向下伸展的喷气腿，所述喷气腿与所述环状盒相连通，所述喷气腿内侧设置有正对所述过滤网的喷气孔。 [0007] 优选地，所述外桶包括相连的顶盖与环套，所述顶盖位于所述环状盒的上方，所述环套与所述环状盒相套接并通过第二密封圈转动密封，所述进气管设于顶盖上，所述进气管的一端与所述环状盒相连通，另一端与所述外接风机相连通；所述外桶还包括外壳以及底锥，所述外壳的上端安装在所述环套上，所述外壳的下端安装在所述底锥上。 [0009] 优选地，所述喷气孔为通风狭缝，所述喷气爪设有通风狭缝的一侧面与所述过滤网相贴合。 [0010] 优选地，所述内桶的底部设有第一出料管，所述第一出料管与所述内桶相连通，所述第一出料管的出料口设有第一翻料板，所述第一翻料板与所述第一出料管通过弹性件相铰接。 [0011] 优选地，所述外桶的底部设有第二出料管，所述第二出料管与所述外桶相连通，所述第二出料管的出料口设有第二翻料板，所述第二翻料板与所述第二出料管通过弹性件相铰接。 [0012] 优选地，各所述喷气腿的上端与所述环状盒的底部相连通，下端通过法兰圈安装在所述第一出料管上并与其转动连接。 [0013] 优选地，所述进气口中设有用于喷淋气体的喷水环。 [0014] 同时，本发明还提供了一种旋风分离方法，包括以下步骤： [0015] S1：将混有微粒与液体的气体沿内桶的切向方向导入内桶中并形成回转气流； [0016] S2：通过过滤网将步骤S1所述回转气流中的液体分离至设于所述内桶外部的外桶中； [0017] S3：通过回转使步骤S2所述回转气流的微粒分离至内桶或过滤网上，并使所述回转气流中的气体通过设于所述内桶上的出气口排出； [0018] S4：利用吹扫装置将步骤S3过滤网上的微粒吹落至内桶中； [0019] S5：内桶底部第一出料管的出料口上方积累固体后，第一翻料板将被推动而卸料，过后又快速恢复关闭，使得整个旋风分离装置内气压平衡不被破环； [0020] S6：当外桶底部的第二出料管的出料口上方积累液体后，第二翻料板将被推动而卸料，过后又快速恢复关闭，使得整个旋风分离装置内气压平衡不被破环。 [0021] 与现有技术相比，本发明产生的有益效果是： [0022] 在本发明中，将混有固体微粒与液体的气体有进气口输入内桶并形成回转气流，在离心作用下，液体穿过过滤网进入外桶中，并沿外桶的内壁落至外桶的底部；被过滤网阻隔的固体颗粒大部分位于过滤网的内侧并落至内桶的底部，少部分附着在过滤网上，位于腔体中的吹扫装置可以将粘在过滤网上的固体微粒周期性地逐步吹落至内桶的底部，回转气流中的气体通过内桶顶部的出气管排出，进而实现对气液固三相混合物的分离。本发明结构简单，采用一套设备一次性实现气固液的三相分离，同时吹扫装置解决了于粘性颗粒快速堵塞滤孔而使过滤器快速失效以及高能耗的难题，节约了成本，达到了更好的旋风除尘以及气液固的分离。附图说明 [0023] 图1是本发明旋风分离装置的去除部分外壳后的结构示意图； [0024] 图2是本发明旋风分离装置去除外桶、喷气爪后的结构示意图； [0025] 图3是本发明旋风分离装置中的喷气爪结构示意图； [0026] 图4是本发明旋风分离装置中的内桶侧壁与过滤网的连接关系示意图； [0027] 图5是本发明旋风分离方法的流程示意图。 [0028] 附图中：1、内桶；2、进气口；3、出气管；4、过滤网；5、外桶；6、腔体；7、喷气爪；11、进气管；17、喷气缝；18、喷气孔；21、电机；22、齿轮；23、齿圈；24、变速箱；25、固定轴；31、喷水环；32、第一出料管；33、第一翻料板；34、第二出料管；35、第二翻料板；41、通孔；51、顶盖；52、环套；53、外壳；54、第二密封圈；55、底锥；71、环状盒；72、喷气腿；73、第一密封圈；81、法兰圈。 具体实施方式[0029] 附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。 [0030] 本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。 [0031] 下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述： [0032] 实施例1 [0033] 如图1至图4所示，一种旋风分离装置，包括内桶1，内桶1周面的切向方向设有进气口2，内桶1的顶部设有出气管3，还包括外桶5，内桶1设于外桶5中，内桶1的外壁为用于液固分离的过滤网4，所述内桶1的外壁与所述外桶5的内侧壁之间形成腔体6，所述腔体6中设置有用于将所述过滤网4上的固体吹落至内桶1所设中空腔体内的吹扫装置。在本实施例中，出气管3的一端伸出内桶1的外部，另一端伸入至内桶1的中部，将混有固体微粒与液体的气体由进气口2进入内桶1并形成回转气流，在离心作用下，液体穿过过滤网4进入外桶5中，并沿外桶5的内壁落至外桶5的底部，被过滤网4阻隔的固体颗粒大部分位于过滤网4的内侧并落至内桶1的底部，少部分附着在过滤网4上，吹扫装置可以将粘在过滤网4上的固体微粒逐步吹落至内桶1的底部；回转气流中的气体通过插入内桶1中的出气管3排出，进而实现对气液固三相混合物的分离。本发明结构简单，采用一套设备一次性实现气固液的三相分离，尤其吹扫装置解决了于粘性颗粒快速堵塞滤孔而使过滤器快速失效以及高能耗的难题，节约了成本，达到了更好的旋风除尘以及气液固的分离，同时本装置中的内桶1和外桶5的底部均设置为锥形结构，这样可以方便本装置对液体以及固体微粒的收集。 [0034] 其中，吹扫装置包括用于连通外接风机的进气11管以及喷气爪7，进气管11与喷气爪7相连通，喷气爪7上部为顶部开口的环状盒71，环状盒71与内桶1相套接并通过第一密封圈73转动密封，喷气爪7下部为若干均匀分布的向下伸展的喷气腿72，喷气腿72与环状盒71相连通，喷气腿72内侧设置有正对过滤网4的喷气孔18。在本实施例中，喷气腿72为空心结构，风机提供的喷气压强大于内筒气压，通过进气管11吹至环状盒71中，然后通过喷气腿72上的喷气孔18中吹出，将风吹至过滤网4上，进而将过滤网4上的粘性固体以及塞进过滤网4上的固体微粒吹至内桶1的底部，这样可以避免粘性固体颗粒堵塞过滤网4的过滤孔而致使过滤装置失效的问题。 [0035] 另外，外桶5包括相连的顶盖51与环套52，顶盖51位于环状盒71的上方，环套52与环状盒71相套接并通过第二密封圈54转动密封，进气管11设于顶盖51上，进气管11的一端与环状盒71相连通，另一端与外接风机相连通；外桶5还包括外壳53以及底锥55，外壳53的上端安装在环套52上，外壳53的下端安装在底锥55上。在本实施例中，环套52的上下两部分结构外径不同并形成台阶，这样可以方便外壳52安装在环套52以及底锥55上。 [0036] 另外，驱动装置包括安装在顶盖72上设有相连的电机21与变速箱24、设于电机21及其变速箱24输出轴上的齿轮22以及设于喷气爪7上部环状盒71内侧的齿圈23，所述电机21及其变速箱24通过啮合的齿轮22、齿圈23驱动环状盒71转动。在本实施例中，电机21通过固定轴25固定在外桶5的顶盖51上，外桶5固定不动，电机21通过变速箱24、齿轮22以及齿圈 23带动环状盒71以及安装在环状盒71上的喷气腿72绕着内桶1旋转。 [0037] 其中，喷气孔18为通风狭缝，喷气爪7设有通风狭缝的一侧面与过滤网4相贴合。在本实施例中，喷气腿72为空心结构，同时喷气腿72的顶部为开口结构，环状盒71的底部设置有与喷气腿72顶部的开口结构相对应的的通孔41，由进气管11中进入的强劲气流通过通孔41进入到空心的喷气腿72中，并从喷气腿72与过滤网4相贴合的通风狭缝中吹出，这样更方便进气管11中的强劲气流通过通风口将过滤网4上的固体微粒吹掉；本装置等间隔设置有三个喷气腿72，喷气腿72喷气的一侧与过滤网4相贴合，在喷气腿72喷气吹扫时，这样可以使喷气爪7产生的各方向作用力相互抵消，进而使本旋风分离装置的运行更加平稳，此外，这样设置在保证回转气流中的液体可以进入到外桶5的前提下，通过旋转使喷气腿72中的强劲气流吹至过滤网4的各个部位，进而将过滤网4上的固体微粒吹至内桶1的底部，即使不能一次性将所有固体微粒吹至内桶1的底部，也可以使过滤网4上的固体颗粒逐步干燥并向下移动直至内桶1的底部。 [0038] 另外，内桶1的底部设有第一出料管32，第一出料管32与内桶1相连通，第一出料管32的出料口设有第一翻料板33，第一翻料板33与第一出料管32通过弹性件相铰接。在本实施例中，当内桶1底部储存的固体微粒较少时，第一翻料板33将第一出料管32的管口封闭，随着固体颗粒的增加到一定重量时，第一翻料板33打开，固体颗粒顺着第一出料管32卸料到其它用于收集固体的装置中，过后又快速恢复关闭，使得整个旋风分离装置内气压平衡不被破环。另外，外桶5的底部设有第二出料管34，第二出料管34与外桶5相连通，第二出料管34的出料口设有第二翻料板35，第二翻料板35与第二出料管34通过弹性件相铰接。在本实施例中，当外桶5底部储存的液体较少时，第二翻料板35将第二出料管34的管口封闭，随着液体的增加到一定重量时，第二翻料板35打开，液体顺着第二出料管34卸料到其它用于收集液体的装置中，过后又快速恢复关闭，使得整个旋风分离装置内气压平衡不被破环。 [0039] 其中，各喷气腿72的上端与环状盒71的底部相连通，下端通过法兰圈81安装在第一出料结构上并与其转动连接。在本实施例中，各喷气腿72的底端固定安装在法兰圈81上，法兰圈固定在第一出料管32上的轴承上，从而对喷气爪包括从上至下地固定，同时使驱动装置可以驱动喷气爪7绕着内桶1平稳转动。 [0040] 另外，进气口2中设有用于喷淋气体的喷水环31。在本实施例中，喷水环31可以喷出水或者其它所需的雾状液体，喷水环31喷出的液体可以喷淋混有液固的气流，这样一方面可以除去气体中具有水溶性的有害成分，这部分有害成分随着液体进入外桶5中，雾状液体可以湿润固体微粒，这样可以使相近的固体微粒粘在一起，增大颗粒的体积，进一步避免固体微粒穿过过滤网4进入外桶5中，同时更好地阻止固体以微粒的形态被气体带出出气管3。 [0041] 另外，环状盒71中套设在内桶1上的筒状结构上设有喷气缝17。在本实施例中，进气管11中的强劲气流还可以通过喷气缝17吹至过滤网4上，在电机21带动环状盒71绕内桶1旋转时，喷气缝17配合喷气腿72一起对过滤网4进行喷扫，这样可以进一步保证吹扫装置对过滤网4吹扫的全面性，同时，环状盒71与固定喷气腿72的法兰圈81可以进一步限定喷气爪7的位置，保证过滤网4有效地过滤。 [0042] 工作原理： [0043] 在本发明中，将混有固体微粒与液体的气体由进气口2进入内桶1并形成回转气流，在离心作用下，液体穿过过滤网4进入外桶5中，并沿外桶5的内壁落至外桶5的底部；被过滤网4阻隔的固体颗粒大部分位于过滤网4的内侧并落至内桶1的底部，少部分附着在过滤网4上，位于腔体6中的转动着的吹扫装置可以周期性地将粘在过滤网4上的固体微粒逐步吹落至内桶1的底部，回转气流中的气体通过内桶1顶部的出气管3排出，进而实现对气液固三相混合物的分离。本发明结构简单，采用一套设备一次性实现气固液的三相分离，尤其吹扫装置解决了于粘性颗粒快速堵塞过滤网44中的滤孔而使过滤器快速失效以及高能耗的难题，节约了成本，达到了更好的旋风除尘以及气液固的分离。 [0044] 实施例2 [0045] 如图5所示，一种旋风分离方法，包括以下步骤： [0046] S1：将混有微粒与液体的气体沿内桶1的切向方向导入内桶1中并形成回转气流； [0047] S2：通过过滤网4将步骤S1回转气流中的液体分离至设于内桶1外部的外桶5中； [0048] S3：通过回转使步骤S2回转气流的微粒分离至内桶1或过滤网4上，并使回转气流中的气体通过设于内桶1上的出气口排出； [0049] S4：利用吹扫装置将步骤S3中的过滤网4上的微粒吹落至内桶1中； [0050] S5：内桶1底部第一出料管32的出料口上方积累固体后，第一翻料板33将被推动而卸料，过后又快速恢复关闭，使得整个旋风分离装置内气压平衡不被破环； [0051] S6：当外桶5底部的第二出料管34的出料口上方积累液体后，第二翻料板35将被推动而卸料，过后又快速恢复关闭，使得整个旋风分离装置内气压平衡不被破环。 |
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