阅读说明：本技术 一种新型防扬尘高效的旋风分离器及其设计方法 (Novel dustproof efficient cyclone separator and design method thereof ) 是由 轩红钟 张宗见 李志强 周金波 张提提 王斌 宗青松 孔取和 胡青松 徐学慧 于 2019-12-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及旋风分离器领域,具体来说是一种新型防扬尘高效的旋风分离器及其设计方法；所述外壳内部中空形成外壳内腔；所述外壳上端设有壳体上盖；所述外壳上端连接有入风管道；所述壳体上盖上设有出风管道；所述入风管道以及出风管道与外壳内腔相连通；所述入风管道截面为五边形。本发明改变了传统的旋风分离器结构,通过优化入风管道结构,通过五边形结构的管道结构,再配合风速的要求,可以保证旋风分离器有较高的离心力作用,确保气固有效分离效率；同时通过设定出风管道在壳体内腔的长度,能够有效提高旋风分离器内部流场的稳定性。(The invention relates to the field of cyclone separators, in particular to a novel dustproof high-efficiency cyclone separator and a design method thereof; the shell is hollow to form a shell inner cavity; the upper end of the shell is provided with a shell upper cover; the upper end of the shell is connected with an air inlet pipeline; an air outlet pipeline is arranged on the upper cover of the shell; the air inlet pipeline and the air outlet pipeline are communicated with the inner cavity of the shell; the section of the air inlet pipeline is pentagonal. The cyclone separator changes the structure of the traditional cyclone separator, can ensure that the cyclone separator has higher centrifugal force action by optimizing the structure of the air inlet pipeline, the structure of the pipeline with the pentagonal structure and matching with the requirement of the air speed, and ensures the effective separation efficiency of gas and solid; meanwhile, the length of the air outlet pipeline in the inner cavity of the shell is set, so that the stability of the internal flow field of the cyclone separator can be effectively improved.)

一种新型防扬尘高效的旋风分离器及其设计方法

技术领域

本发明涉及旋风分离器领域，具体来说是一种新型防扬尘高效的旋风分离器及其设计方法。

背景技术

悬浮预热器是新型干法水泥生产过程的核心设备，承担着气固分散、物料加热、气固分离、物料输送及部分物理、化学反应等多项功能。

而分离效率和阻力损失是设计旋风分离器主要考虑的两项性能指标，也是评价旋风分离器性能优劣的主要技术指标。

但实际生产中，存在着旋风分离器分离效率差和阻力高，导致系统的外循环和内循环量偏高、系统的电耗高，制约生产线热工设备产量的正常发挥等；所以一种分离效率高的新型旋风分离器是现在所需要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种分离效率高的新型旋风分离器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种新型防扬尘高效的旋风分离器，包括外壳；所述外壳内部中空形成外壳内腔；所述外壳上端设有壳体上盖；所述外壳上端连接有入风管道；所述壳体上盖上设有出风管道；所述入风管道以及出风管道与外壳内腔相连通；所述入风管道截面为多边形。

所述入风管道包括管道本体，在管道本体内部设有进风通道，所述管道本体整体结构呈五棱柱结构。

所述管道本体包括第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板以及第五倾斜板；所述第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板以及第五倾斜板依次相连接；所述第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板以及第五倾斜板组成一个内部具有通道的管体结构；所述第五倾斜板一端与第四侧板远离第三侧板的一端相连接，另一端与第一侧板远离第二侧板的一端相连接；所述第五倾斜板处于管道本体远离外壳的一侧上。

所述第一侧板与第三侧板平行设置；第二侧板与第四侧板平行设置；所述第一侧板垂直于第二侧板设置。

所述管道本体高度与宽度的尺寸比例为2:1。

所述出风管道延伸至外壳内腔内部；所述出风管道处于外壳内腔的长度与管道本体的高度比例为1.1:1。

所述入风管道靠近外壳内腔一侧距离出风管道的最短距离大于200mm。

所述外壳包括圆柱型结构的柱形壳体和锥台型结构的倒锥台型壳体；所述柱形壳体处于倒锥台型壳体上方；所述柱形壳体与倒锥台型壳体开口较大的一端相连接；所述倒锥台型壳体下端连接有用于存储的膨胀仓；所述膨胀仓包括呈圆锥形的仓体；所述仓体上端设有用于与倒锥台型壳体相连接的连接套孔；所述仓体通过连接套孔套接在倒锥台型壳体的下端；所述仓体下端设有出料口。

一种新型防扬尘高效的旋风分离器的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括如下步骤：

(1)确定旋风分离器的整体图样；

(2)在步骤(1)完成后，确定壳体的直径和半径、出风管道的直径和半径；并根据设计要求确定入风管道高度和宽度的尺寸；

(3)步骤(2)完成后，根据入风管道的高度，确定出风管道深入壳体内腔的长度；

(4)步骤(3)完成后，计算出自然旋风长的尺寸；

(5)步骤(4)完成后，确定膨胀仓下端出口距离出风管道下端面的距离；

(6)至此，涉及旋风分离器分离效率的主要尺寸设计完毕，其余尺寸可以根据需要进行实际选择。

所述步骤(5)要求膨胀仓下端出口距离出风管道下端面的距离大于自然旋风长的长度。

本发明的优点在于：

本发明改变了传统的旋风分离器结构，通过优化入风管道结构，通过多边形结构的管道结构，再配合风速的要求，可以保证旋风分离器有较高的离心力作用，确保气固有效分离效率；同时通过设定出风管道在壳体内腔的长度，能够有效提高旋风分离器内部流场的稳定性；设定旋风筒高度时考虑“自然旋风长”因素，减少其对旋风分离器下端灰尘的影响，也就是避免“自然旋风长”下端伸入到下料灰斗深处；避免搅起粉尘并带入上升气流中。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中入风管道的剖视图。

图3为图1的俯视图。

图4为优化后图1的俯视图。

上述图中的标记均为：

1、壳体，2、入风管道，3、出风管道。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

一种新型防扬尘高效的旋风分离器，包括外壳1；所述外壳1内部中空形成外壳1内腔；所述外壳1上端设有壳体上盖；所述外壳1上端连接有入风管道2；所述壳体上盖上设有出风管道3；所述入风管道2以及出风管道3与外壳1内腔相连通；所述入风管道2截面为多边形；本发明公开了一种新型防扬尘高效的旋风分离器；本发明改变了传统的旋风分离器结构，通过优化入风管道2结构，通过多边形结构的管道结构，再配合风速的要求，可以保证旋风分离器有较高的离心力作用，从而更好的确保旋风分离器的气固有效分离效率；实际使用时，要求入风管道2截面呈五边形，入口风速按照19m/s设计(一般设计值为18～20m/s)；具体可以根据需要进行设置。

作为优选的，本发明中所述入风管道2包括管道本体，在管道本体内部设有进风通道21，所述管道本体整体结构呈五棱柱结构；这里是为了更为清楚的表明入风管道2的结构，同时这里管道本体采用类似五棱柱的结构，使得进风通道具有一个倾斜面，可以改变从入风管道进入旋风分离器内的气流方向和速度，从而保证旋风分离器有较高的离心力作用；这里通过公开管道本体为五棱柱结构，可以更清楚的表明本发明中进风通道21截面呈五边形；这样设置的目的是保证旋风分离器有较高的离心力作用，确保气固有效分离效率。

作为优选的，本发明中所述管道本体包括第一侧板22、第二侧板23、第三侧板24、第四侧板25以及第五倾斜板26；所述第一侧板22、第二侧板23、第三侧板24、第四侧板25以及第五倾斜板26依次相连接；所述第一侧板22、第二侧板23、第三侧板24、第四侧板25以及第五倾斜板26组成一个内部具有通道的管体结构；所述第五倾斜板一端与第四侧板远离第三侧板的一端相连接，另一端与第一侧板远离第二侧板的一端相连接；所述第五倾斜板处于管道本体远离外壳的一侧上；在本发明中所述第五侧板为倾斜板，也就是上文指出的第五倾斜板；另外为了更好的达到上述技术效果，要求第五倾斜板处于管道本体远离外壳1的一侧上；这里相当于对传统进风通道21外侧进行了改变；使得进风通道21远离外壳1的一侧具有一个倾斜面，因为倾斜面的存在，使得本发明公开的进风管道可以改变进风角度；从而保证了旋风分离器具有较高的离心力。

作为优选的，本发明中所述第一侧板22与第三侧板24平行设置；第二侧板23与第四侧板25平行设置；所述第一侧板22垂直于第二侧板23设置；所述第五倾斜板一端与第四侧板25远离第三侧板24的一端相连接，另一端与第一侧板22远离第二侧板23的一端相连接；具体可以参考附图；采用这样的设置，方便入风管道的尺寸设计，同时方便入风管道与壳体的连接，另外通过第三侧板的纵向设置，方便在使用时与出风管道之间进行距离标定，更好的满足实际的使用要求。

作为优选的，本发明中所述管道本体高度与宽度的尺寸比例为2:1；在实际使用时，管道本体的高度与宽度的比值是一个范围值，本发明中特定指出两者比值是2：1,这里属于最优化的技术方案，但是不代表本发明不可以使用其他比值管道本体；另外通过这样的比值关系，可以优化进入外壳内腔的气流，通过配合入风通道的结构以及入口风速，可以极大的提高旋风筒的离心力，更好的确保起鼓有效分离效率。

作为优选的，本发明中所述出风管道延伸至外壳内腔内部；所述出风管道处于外壳内腔的长度与管道本体的高度比例为1.1:1；通过这样的比例设置，能够有效提高旋风分离器内部流场的稳定性；在使用时可以配合出风管道以及风速设定，更好的保证旋风分离器内部的流昌稳定性；具体为：旋风分离器出风管道3为圆形管，风速按照16m/s设计(一般设计值为18～20m/s)。

同时为了更好的实现上述效果，本发明中所述入风管道靠近外壳内腔一侧距离出风管道的最短距离大于200mm；避免两者之间距离过小而引起两者之间风速的变化，从而避免因两者之间距离较小而影响旋风分离器内部流场的稳定性；另外为了更清楚的表明上述距离，这里可以参考上文陈述的入风管道结构进行标定，上述入风管道靠近外壳内腔一侧指的就是第三侧板的外侧，也就是第三侧板靠近出风管道的一侧；同时这里最短距离，是指的垂直距离；换言之就是指出风管道最右侧边缘距离第三侧板的垂直距离。

作为优选的，本发明中作为优选的，本发明中所述外壳1包括圆柱型结构的柱形壳体101和锥台型结构的倒锥台型壳体102；所述柱形壳体101处于倒锥台型壳体102上方；所述柱形壳体101与倒锥台型壳体102开口较大的一端相连接；所述倒锥台型壳体102下端连接有用于存储的膨胀仓103；所述膨胀仓103包括呈圆锥形的仓体；所述仓体上端设有用于与倒锥台型壳体102相连接的连接套孔；所述仓体通过连接套孔套接在倒锥台型壳体102的下端；所述仓体下端设有出料口；这样设置的膨胀仓103就是起到一个收集灰尘的作用，作为优选的，本发明膨胀仓103连接套孔的开口较小，所以可以避免进入膨胀仓103内的灰尘因为外力的作用过多的扬起；也就是通过这样的设置，可以减少二次扬尘，提高分离效率。

作为优选的，本发明中所述出风管道下端面距离膨胀仓下端出口的距离大于自然旋风长的长度；

该所述自然旋风长由

计算得出；

Lc自然旋风长；d_e出风管道直径；D_c柱形外壳直径；r_e出风管道半径；r_c柱形外壳半径；A_I入风管道的入口截面面积；a入风管道的高；b入风管道的宽；

同时上述限定需要确保有效旋转因素N＞4.5；

本发明中要求出风管道下端面距离膨胀仓下端出口的距离大于自然旋风长的长度的目的是减少“自然旋风长”因素对旋风分离器下端灰尘的影响，也就是避免“自然旋风长”下端伸入到下料灰斗深处；避免搅起粉尘并带入上升气流中。

一种新型防扬尘高效的旋风分离器的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括如下步骤：

(1)确定旋风分离器的整体图样；

(2)在步骤(1)完成后，确定壳体的直径和半径、出风管道的直径和半径；壳体的直径和半径是人为确定的，可以根据需要进行确定，同理，出风管道的直径和半径也是人为确定的，确定后作为一个基准，用于后续计算自然旋风长；同时上述尺寸确定完毕后，根据设计要求确定入风管道高度和宽度的尺寸；入风管道高度和宽度的要求是，高度值大于宽度值，最好的尺寸标定是高度值大于宽度值的2倍；

(3)步骤(2)完成后，根据入风管道的高度，确定出风管道深入壳体内腔的长度；要求出风管道深入壳体内腔的长度大于入风管道高度，具有尺寸可以根据上述设定进行设计；

(4)步骤(3)完成后，计算出自然旋风长的尺寸；

自然旋风长由

计算得出；

Lc自然旋风长；d_e出风管道直径；D_c柱形外壳直径；r_e出风管道半径；r_c柱形外壳半径；A_I入风管道的入口截面面积；a入风管道的高；b入风管道的宽；

(5)步骤(4)完成后，确定膨胀仓下端出口距离出风管道下端面的距离；要求膨胀仓下端出口距离出风管道下端面的距离大于自然旋风长的长度。

(6)至此，涉及旋风分离器分离效率的主要尺寸设计完毕，其余尺寸可以根据需要进行实际选择。

作为优选的，本发明中出风管道在壳体上盖上偏心设置；实际上旋风分离器上端是一个类似蜗壳的结构，蜗壳有两心蜗壳、三心蜗壳等；本发明附图公开的是两心蜗壳，当然具体蜗壳的结构和形式可以根据需要进行设置；蜗壳与外壳的连接方式属于公知技术，这里不再赘述，本申请对传统技术的改进在于，出风管道水平投影的圆心不在外壳上盖水平投影的中心处，本申请出风管道在外壳上盖上相当于偏心设置；这里出风管道偏心设置，可以加大旋风分离器的离心力，更好的优化实际分离效果；在实际使用时，出风管道水平投影圆心位置处于外壳上盖水平投影远离出风管道的一侧上，通过水平投影图3作为基准，出风管道水平投影的圆心位置处于外壳上盖水平投影的左下方；具***置根据蜗壳、旋风分离器的具体尺寸进行设定；但是整体方向要求处于上述设定位置处。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。