專利名稱：顆粒分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別是用于空氣輸入裝置的顆粒分離器，它具有至少一個用于由顆粒污染的流體流、特別是污染的氣流的輸入通道，所述輸入通道由兩個相對布置的導(dǎo)流面限定，沿流體流動方向逐漸變窄并通入一用于顆粒的排出通道，所述輸入通道與至少一個用于已凈化流體的流體通道連接，流體通道離開輸入通道通入輸入通道之外的區(qū)域內(nèi)。
此外，本發(fā)明還涉及一種用來凈化由顆粒污染的流體流、特別是污染的氣流的方法，在該方法中，流體流輸入至少一個沿原本的流體流動方向逐漸變窄的輸入通道，輸入通道通入一用于顆粒的排出通道，引導(dǎo)已凈化的流體穿過至少一條流體通道離開輸入通道到達輸出通道。
背景技術(shù)：
在例如用于汽車工業(yè)或冶金工業(yè)中的空氣輸入裝置中，必須凈化空氣以除去顆粒物形式的污染物。根據(jù)設(shè)備的安裝地點不同，污物可能以不同的形式出現(xiàn)。例如在冶金工業(yè)中必須從空氣中過濾掉尺寸大于10μm的灰塵顆粒，例如飛砂或塵埃，所述顆粒在密度和尺寸方面與有機灰塵例如花粉明顯不同。
為了凈化輸入的空氣，目前已知以下方法在一氣旋分離器(Zyklon)中，通過底面區(qū)域內(nèi)的入流通道將污染的空氣導(dǎo)入一空心錐形容器的內(nèi)腔中。污染的空氣沿錐形外殼在一螺線形軌道上流到錐形的尖端，顆粒通過離心力向外移動到錐形外殼面內(nèi)側(cè)上，通過摩擦力使其減速，聚集在錐形尖端處的收集容器內(nèi)。與此不同，氣流在錐形尖端處轉(zhuǎn)向并沿錐軸線從錐形尖端向底面方向流動，在底面中設(shè)有凈化空氣出口。即由于離心力進行顆粒的分離。為了實現(xiàn)高的分離率，錐形張角、空氣顆?；旌衔锏倪M入角和流動速度必須最佳地相互匹配。即需要復(fù)雜的裝置。此外污染的空氣沿螺線軌道走過較長的路程，在此路程上在錐形外殼面上的摩擦導(dǎo)致壓力損失。
在重力飛行分離器(Schwerkraft-Flugabscheider)中，將待凈化的輸入空氣引入一由兩塊逐漸靠攏的導(dǎo)氣板限定的輸入通道內(nèi)。輸入通道通入用于顆粒的排出通道。在導(dǎo)氣板上設(shè)置有用于已凈化空氣的空氣通道，所述通道基本上與流入的空氣顆?；旌衔锏牧鲃臃较蛳喾吹貜妮斎胪ǖ乐幸?。這里這樣實現(xiàn)顆粒分離，即通過重力將顆粒輸送到排出通道內(nèi)，其中漏斗形逐漸變窄的輸入通道起顆粒陷阱的作用，因此將顆粒保留在排出通道內(nèi)。重力飛行分離器可不用大的工藝費用實現(xiàn)和運行，但與氣旋分離器相比分離率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，實現(xiàn)一種開頭所述類型的顆粒分離器，利用所述分離器可以以較小的工藝費用有效地凈化被顆粒污染的流體流，特別是氣流，其中應(yīng)該以小的壓力損失實現(xiàn)大的分離率。此外應(yīng)該提供一種運行所述顆粒分離器的方法。
按照本發(fā)明這樣來實現(xiàn)所述目的，即導(dǎo)流面中的至少一個至少在排出通道前面的區(qū)域內(nèi)朝輸入通道內(nèi)部彎曲(外導(dǎo)流面)。
即按照本發(fā)明設(shè)想，在輸入通道收攏的區(qū)域內(nèi)將顆粒輸送到排出通道中，這時強制使其運行到一彎曲軌道上，在這里通過離心力將其壓在外導(dǎo)流面上并使其制動。因此，可以使氣旋分離器通過充分利用離心力實現(xiàn)的高分離率與重力飛行分離器簡單的結(jié)構(gòu)形式相結(jié)合。
為了避免導(dǎo)流面上的渦流，在一種有利的實施形式中，被顆粒污染的流體流在外導(dǎo)流面彎曲區(qū)上的入流角小于20℃，尤其是小于15°。
為了輸入通道內(nèi)部實現(xiàn)低渦流的流動，另一個導(dǎo)流面(內(nèi)導(dǎo)流面)有利地彎曲離開輸入通道的內(nèi)部，從而實現(xiàn)輸入通道的連續(xù)變窄。
如果兩個導(dǎo)流面設(shè)計成兩個具有不同軸線的空心圓柱形的外殼面段，則是特別有利的?？梢圆槐厥褂么蟮墓に囐M用而制造圓柱形外殼面，因為可以方便地預(yù)先規(guī)定彎曲區(qū)的曲率還有長度。通過移動軸線可在技術(shù)上簡單地實現(xiàn)使導(dǎo)流面逐漸靠攏。
在另一種有利的實施形式中，空心圓柱形具有相同的半徑，從而可以用相同的工具制造兩個導(dǎo)流面。
在另一種特別有利的實施形式中，輸入通道的彎曲程度朝排出通道逐漸增大。由此有利地實現(xiàn)，隨著流體速度減小和由此作用在各個顆粒上的相應(yīng)離心力逐漸變小，曲率半徑也朝排出通道逐漸變小。
如果所述至少一個流體通道穿過與輸入通道的外導(dǎo)流面相對設(shè)置的導(dǎo)流面，則是特別有利的。由此可以放棄在外導(dǎo)流面上的可能引起渦流的開口。
在另一種有利的實施形式中，所述至少一個流體通道具有基本上成S形的形狀，從而可沿導(dǎo)流面低渦流地將已凈化的流體導(dǎo)入外部區(qū)域。
適宜地，至少一個流體通道基本上與原本的流體流方向相反地背離輸入通道分布，由此防止顆?？赡艽┻^流體通道逸出。
排出通道有利地具有用于顆粒的阻留單元(Rückhalteeinheit)，利用所述阻留單元可防止顆粒可能回到流體流內(nèi)。
為了凈化大量的空氣，在一種特別有利的實施形式中，基本上平行地設(shè)置多個輸入通道。
在一種按本發(fā)明的方法中，在一限定輸入通道的外導(dǎo)流面的彎曲區(qū)上引導(dǎo)污染的流體，從而通過離心力將顆粒推向外導(dǎo)流面并在那里使其減速。
這里特別有利的是，以小于20°，尤其是小于15°的入流角將污染的流體流引導(dǎo)到外導(dǎo)流面的彎曲區(qū)上，因為這樣可避免由于污染的流體在輸入通道導(dǎo)流面上的反射引起渦流。
在本發(fā)明一種特別有利的實施形式中，基本上與原本的流體流動方向相反地引導(dǎo)已凈化的流體穿過所述至少一條流體通道，從而顆粒不能與已凈化的流體一起從輸入通道中排出。


下面借助于附圖詳細說明本發(fā)明的一個實施例；其中圖1示意性示出具有兩個并聯(lián)輸入通道的顆粒分離器；圖2示出圖1所示的用于已凈化流體的流體通道的細部視圖；圖3示意性示出圖1中所示的顆粒分離器的等軸測透視圖。
具體實施例方式
圖1中所示的、總體用附圖標記1表示的用于未示出的空氣輸入裝置的顆粒分離器具有兩個基本上相同的、相互平行分布的、用于被顆粒污染的氣流3的輸入通道2。
輸入通道2沿流入的污染氣流3的方向逐漸變窄。所述輸入通道分別通入用于顆粒的排出通道4。
此外，在排出通道4內(nèi)分別在相應(yīng)輸入通道2通入的區(qū)域中由平面板材分別實現(xiàn)用于顆粒的阻留單元5，利用所述阻留單元防止顆粒回流到相應(yīng)的輸入通道2內(nèi)。
輸入通道2分別由導(dǎo)氣面，即一外導(dǎo)氣板6和一內(nèi)導(dǎo)氣板7限定。外導(dǎo)氣板6分別朝輸入通道2的內(nèi)部彎曲，即從外面看是凸的，內(nèi)導(dǎo)氣板7分別彎曲離開輸入通道2的內(nèi)部，即從外部看是凹的。
在相應(yīng)的在圖1下方示出的輸入通道2的入口處，分別在兩側(cè)設(shè)置平的入口導(dǎo)向板8，所述入口導(dǎo)向板過渡成導(dǎo)氣板6，7。在輸入通道2圖1中的上端處，彎曲的導(dǎo)氣板6和7過渡成排出通道4。排出通道4在兩側(cè)由同樣是平的排出導(dǎo)向板9限定，所述排出導(dǎo)向板沿平的輸入導(dǎo)向板8的方向定向。因此基本上沿流入的污染氣流3原本的方向?qū)㈩w粒送入排出通道4。
導(dǎo)氣面6和7分別由兩個相同的未示出的假想形圓柱形的外殼面段構(gòu)成，其軸線10或11在圖1中垂直于圖面相互平行地分布。通過軸線11在圖1中相對于軸線10的移動可以實現(xiàn)使兩個導(dǎo)氣面6和7相互靠攏，從而使輸入通道2逐漸變窄。
構(gòu)成導(dǎo)氣面6和7的圓柱段的相應(yīng)弧段的長度和圓柱形的半徑根據(jù)顆粒的質(zhì)量和/或尺寸及污染的氣流3的流動速度規(guī)定。相應(yīng)圓柱段的弧段長度由兩個同樣是假想的在圖1中示出的半徑12和13確定，其中半徑12和13之間相應(yīng)的中心角14例如具有10°至90°之間的數(shù)值。對于圓柱體的半徑，根據(jù)顆粒規(guī)定為例如500mm至3000mm之間的數(shù)值。
顆粒分離器設(shè)置成使污染的氣流3以最大15°的入流角15在圖1中從下方到達輸入通道2的外導(dǎo)氣板6上，從而污染的氣流3與導(dǎo)氣板6的曲線相匹配，并避免形成渦流。
內(nèi)導(dǎo)氣板7分別具有多個空氣通道16，所述空氣通道從輸入通道2出發(fā)分別通入一用于已凈化空氣18的輸出通道17?？諝馔ǖ?6由內(nèi)導(dǎo)氣板7的沖壓部19構(gòu)成，所述內(nèi)導(dǎo)氣板朝相應(yīng)的輸出通道17彎曲離開輸入通道2。如圖2中的局部視圖所示，沖壓部19在橫截面內(nèi)具有S形的形狀?？諝馔ǖ?6基本上與污染的氣流3原本的方向相反地分布?？諝馔ǖ?6S形的形狀使得可以從相應(yīng)的內(nèi)導(dǎo)氣板7平滑地過渡到相應(yīng)的輸出通道17，從而避免在從輸入通道2中流出的凈化氣流18中產(chǎn)生渦流。
圖1中左面的第一輸出通道17由圖1中左面的第一內(nèi)導(dǎo)氣板7和圖1中右面的第二外導(dǎo)氣板6限定。圖1中右面的第二輸出通道17由圖1中右面的第二內(nèi)導(dǎo)氣板7和一平行于外導(dǎo)氣板6分布的封閉板20限定。輸出通道17在圖1中上部在其相應(yīng)的出口區(qū)上由出口導(dǎo)向板9限定，從而已凈化的氣流18在這里沿與污染的氣流3原本流入輸入通道2相同的方向流出。因此顆粒分離器1可以直接布置在未示出的空氣輸入裝置的直線形流動通道內(nèi)，而不需要對氣流進行轉(zhuǎn)向。
在圖3中以等軸測透視圖示出在圖1中示意性示出的顆粒分離器1。但是為了更好地理解，未示出封閉板20、假想軸線10和11和假想半徑12和13。取而代之，在圖3中示出下面的底板21，所述底板垂直于導(dǎo)氣板6和7布置，并在端側(cè)限定輸入通道2。
現(xiàn)在如果顆粒分離器1運行，被顆粒污染的氣流3以規(guī)定的流動速度、以相對于外導(dǎo)氣板6小于15°的角在圖1中從下方流入輸入通道2。
污染的氣流3沿外導(dǎo)氣板6流動，此時由于離心力將顆粒向圖1中左方推向外導(dǎo)氣板6。通過在外導(dǎo)氣板6上的摩擦使流動速度減小，因此顆粒在輸入通道2的末端在排出通道4內(nèi)到達一靜止區(qū)中。減速的顆粒由于重力沿導(dǎo)氣板6下降，或在排出通道4內(nèi)在圖1中向下沉降，并以本身已知的方式被抽走。
已凈化的氣流18基本上與原先的污染的氣流3相反地穿過空氣通道16從輸入通道2流入輸出通道17，凈化的氣流穿過輸出通道離開顆粒分離器1。
代替圓柱形的外殼面，也可以設(shè)想螺線形地朝排出通道4收縮的導(dǎo)氣板彎曲部，從而流動速度的減小量和與此相關(guān)的離心力的減小量可由逐漸變小的曲率半徑補償。
所有導(dǎo)氣面可以不由板材而由其它材料，例如碳素纖維制成。
權(quán)利要求
1.特別是用于空氣輸入裝置的顆粒分離器，具有至少一個用于被顆粒污染的流體流、特別是污染的氣流的輸入通道，所述輸入通道由兩個相對設(shè)置的導(dǎo)流面限成，所述輸入通道沿流動方向逐漸變窄并通入用于顆粒的排出通道內(nèi)，所述輸入通道與至少一個用于已凈化的流體的流體通道連接，所述流體通道離開所述輸入通道通入輸入通道之外的一區(qū)域內(nèi)，其特征為所述導(dǎo)流面(6)中的至少一個至少在排出通道(4)之前的一區(qū)域內(nèi)朝所述輸入通道(2)內(nèi)部彎曲(外導(dǎo)流面)。
2.按權(quán)利要求1的顆粒分離器，其特征為被顆粒污染的流體流(3)到外導(dǎo)流面(6)的彎曲區(qū)上的入流角(15)小于20°，尤其是小于15°。
3.按權(quán)利要求1或2的顆粒分離器，其特征為另一個導(dǎo)流面(7)(內(nèi)導(dǎo)流面)彎曲離開輸入通道(2)的內(nèi)部。
4.按權(quán)利要求1或2的顆粒分離器，其特征為所述兩個導(dǎo)流面(6，7)做成兩個空心圓柱形的外殼面段，所述圓柱形具有不同的軸線(10，11)。
5.按權(quán)利要求4的顆粒分離器，其特征為所述圓柱形具有相同的半徑。
6.按權(quán)利要求1至3之任一項的顆粒分離器，其特征為所述輸入通道的彎曲程度沿朝排出通道的方向逐漸增大。
7.按上述權(quán)利要求之任一項的顆粒分離器，其特征為所述至少一個流體通道(16)穿過與外導(dǎo)流面(6)相對設(shè)置的導(dǎo)流面(7)分布。
8.按上述權(quán)利要求之任一項的顆粒分離器，其特征為所述至少一個流體通道(16)具有基本上成S形的形狀。
9.按上述權(quán)利要求之任一項的顆粒分離器，其特征為所述至少一條流體通道(16)基本上與輸入通道(2)原本的流動方向(3)相反地分布。
10.按上述權(quán)利要求之任一項的顆粒分離器，其特征為所述排出通道(4)具有一用于顆粒的阻留單元(5)。
11.按上述權(quán)利要求之任一項的顆粒分離器，其特征為基本上平行地設(shè)置多個輸入通道(2)。
12.用來凈化被顆粒污染的流體流，特別是污染的輸入氣流的方法，在該方法中，將流體流輸送給至少一條沿原本的流動方向逐漸變窄的輸入通道，所述輸入通道通入用于顆粒的排出通道內(nèi)，引導(dǎo)已凈化的流體穿過至少一條流體通道離開輸入通道到達輸出通道，其特征為沿限定輸入通道(2)的外導(dǎo)流面(6)的一彎曲區(qū)引導(dǎo)污染的流體(3)。
13.按權(quán)利要求12的方法，其特征為以到外導(dǎo)流面(6)的彎曲區(qū)上小于20°，尤其是小于15°的入流角(15)引導(dǎo)污染的流體流(3)。
14.按權(quán)利要求12或13的方法，其特征為基本上與原本的流體流方向(3)相反地引導(dǎo)已凈化的流體穿過所述至少一條流體通道(16)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種特別是用于空氣輸入裝置的顆粒分離器(1)，它具有至少一條用于被顆粒污染的流體流(3)、特別是污染的氣流的輸入通道(2)，所述輸入通道由兩個相對設(shè)置的導(dǎo)流面(6，7)限定，沿流體流方向逐漸變窄并通入一用于顆粒的排出通道(4)內(nèi)，輸入通道與至少一條用于已凈化流體(18)的流體通道(16)相連，所述流體通道離開輸入通道(2)通入輸入通道(2)之外的一區(qū)域內(nèi)。此外本發(fā)明涉及一種用來凈化被顆粒污染的流體流(3)的方法。為了用小的工藝費用有效地凈化被顆粒污染的流體流(3)，其中應(yīng)該以小的壓力損失實現(xiàn)大分離率，沿一導(dǎo)流面(6)引導(dǎo)流體流，該導(dǎo)流面至少在排出通道(4)之前的一區(qū)域內(nèi)朝輸入通道(2)內(nèi)部彎曲。
文檔編號B01D45/16GK1997436SQ200580023559
公開日2007年7月11日 申請日期2005年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月15日
發(fā)明者A·卡特菲迪斯 申請人:艾森曼設(shè)備有限及兩合公司