阅读说明：本技术 一种旋风分离器 (Cyclone separator ) 是由 何连明 刘金鹏 关思嘉 齐广东 于 2019-12-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种旋风分离器,包括进气管接头、壳体、及出口管接头；进气管接头包括进气口和喇叭口的送气腔；送气腔的输出端直径大于其输入端的直径；壳体依次包括与送气腔连通的圆柱形的第一腔、锥形的第二腔及圆柱形的第三腔；第二腔的输出端直径大于其输入端的直径；第一腔与送气腔相连的一端固定连接有供气体螺旋分布通过的旋片结构；第三腔内壁面和出口管接头的外壁面之间形成环形通道；出口管接头设有与外部连通的出气口；旋片结构、进气管接头、壳体、及出口管接头均采用同种高温合金材料。实现高温环境下除尘目的,具备体积小、重量轻、结构简单、耐高温、耐高压、流阻低、除尘效率高的优点,有良好的机加工艺性,降低制造成本。(The invention discloses a cyclone separator which comprises an air inlet pipe joint, a shell and an outlet pipe joint, wherein the shell is provided with a plurality of air inlet pipes; the air inlet pipe joint comprises an air inlet and an air supply cavity with a horn mouth; the diameter of the output end of the air delivery cavity is larger than that of the input end of the air delivery cavity; the shell sequentially comprises a cylindrical first cavity, a conical second cavity and a cylindrical third cavity which are communicated with the air feeding cavity; the diameter of the output end of the second cavity is larger than that of the input end of the second cavity; one end of the first cavity connected with the air supply cavity is fixedly connected with a rotary vane structure for the air to spirally distribute and pass through; an annular channel is formed between the inner wall surface of the third cavity and the outer wall surface of the outlet pipe joint; the outlet pipe joint is provided with an air outlet communicated with the outside; the rotary vane structure, the air inlet pipe joint, the shell and the outlet pipe joint are all made of the same high-temperature alloy material. The dust removal device achieves the purpose of dust removal in a high-temperature environment, has the advantages of small volume, light weight, simple structure, high temperature resistance, high pressure resistance, low flow resistance and high dust removal efficiency, has good machining manufacturability, and reduces the manufacturing cost.)

一种旋风分离器

技术领域

本发明涉及航空发动机领域中，具体涉及一种旋风分离器。

背景技术

旋风分离器是用于气固体系或者液固体系的分离的一种设备。现有的旋风分离器主要由进风管、出气管和旋风分离器筒体组成，物料顺着旋风分离器的筒体螺旋运行，风从旋风分离器的出风管被排走，风被排出的同时带走物料中的一些不符合要求的超细粉末，成品物料颗粒从出料口中被排出。

实际使用过程中，旋风分离器很容易因为高温而损坏，现有技术中通过对外壳的加厚或者在内壁上铺设耐热层来增加寿命。除尘工程一直是大气污染控制的重要组成部分，而在航空发动机领域中，除尘工程同样重要，并且还涉及到高温环境。除尘工程常采用旋风分离器进行除尘，传统的旋风分离器受自身条件限制，很难实现在550℃左右的高温环境下工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够实现对发动机高温空气的除尘，以解决技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

包括依次固定连接的：进气管接头、壳体、及出口管接头；

所述进气管接头包括圆柱形的进气口和喇叭口状的送气腔；

所述送气腔的输出端直径大于其输入端的直径；

所述壳体依次包括：与所述送气腔连通的圆柱形的第一腔、锥形的第二腔、及圆柱形的第三腔；

所述第二腔的输出端直径大于其输入端的直径；

所述第一腔与所述送气腔相连的一端固定连接有供气体螺旋分布通过的旋片结构；

所述第三腔内壁面和所述出口管接头的外壁面之间形成环形通道；

所述出口管接头设有与外部连通的出气口；所述环形通道连通有出尘管接头；

所述旋片结构、进气管接头、壳体、及出口管接头均采用同种高温合金材料。

进一步的，所述进气管接头的端部套接有关闭所述进气口的橡胶帽盖。

进一步的，所述旋片结构包括和所述第一腔同轴的轴杆，所述轴杆周向均布有四片叶片；每片所述叶片沿所述轴杆长度方向螺旋分布；

所述叶片外边缘厚度0.5mm，其连接所述轴杆的根部厚度0.8mm。

进一步的，所述叶片的长度与所述第一腔的直径的比值为0.6-1。

进一步的，所述进气管接头与所述壳体轴向卡接；

所述进气管接头的输出端的内轮廓为台阶孔结构，形成圆环状的伸出端；所述送气腔与所述伸出端通过第一圆环面连接；

所述壳体的输入端为阶梯轴结构，其包括第一圆柱面和第二圆柱面，所述第一圆柱面的直径比所述二圆柱面的直径小，所述第一圆柱面和所述第二圆柱面通过第二圆环面连接；

所述壳体轴向端面及所述旋片结构端面均与所述第一圆环面接触，所述伸出端包围在所述第一圆柱面外侧；所述进气管接头轴向端面与所述第二圆环面接触。

进一步的，所述高温合金材料为GH4169或GH2132。

进一步的，所述壳体外侧套接有卡箍。

进一步的，所述壳体外侧套接有卡箍；所述卡箍的轴向端面与所述进气管接头的输出端端面接触、且其内表面与所述二圆柱面接触。

在上述技术方案中，本发明提供的旋风分离器，实现了在高温环境下除尘的目的。具备体积小、重量轻、结构简单、耐高温、耐高压、流阻低、除尘效率高的优点，同时还具有良好的机加工艺性，降低制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的旋风分离器原理结构示意图；

图2为本发明实施例提供的旋风分离器原理结构示意图；

图3为图1的局部放大结构示意图。

附图标记说明：

1、橡胶帽盖；2、进口管接头；3、旋片结构；4、卡箍；5、螺母；6、螺钉；7、壳体；8、出尘管接头；9、出口管接头；

21、送气腔；71、伸出端；72、第一圆环面；73、第一圆柱面；74、第二圆柱面；75、第二圆环面。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

如图1-3所示，本发明实施例提供的一种旋风分离器，包括进气管接头2、壳体7、及出口管接头9；

进气管接头2包括圆柱形的进气口和喇叭口状的送气腔21；

送气腔21的输出端直径大于其输入端的直径；

壳体7依次包括：与送气腔21连通的圆柱形的第一腔、锥形的第二腔、及圆柱形的第三腔；

第二腔的输出端直径大于其输入端的直径；

第一腔与送气腔21相连的一端固定连接有供气体螺旋通过的旋片结构3；

第三腔内壁面和出口管接头9的外壁面之间形成环形通道，环形通道连通有出尘管接头8，出尘管接头8设有语环形通道连通的出尘口；

出口管接头9设有与外部连通的出气口；

旋片结构3、进气管接头2、壳体7、及出口管接头9均采用同种高温合金材料。

气流依次经过进气口、送气腔21、第一腔、第二腔、第三腔、环形通道和出气口。进气口是圆柱型腔体，连通外部空气。送气腔21的输入端和进气口直径相等，它的输出端直径大于其输入端直径。第一腔的输入端直径与送气腔21输出端的直径相等，是圆柱型腔体。第二腔是圆锥形腔体，其输入端直径与第一腔的直径相等，其输出端直径大于第一腔的直径。第三腔室圆柱型腔体，其直径与第二腔的输出端直径相等。出气口是圆筒形腔体。

出口管接头9的输入端伸入第三腔一部分，并且出口管接头9的外壁面和第三腔的内壁面之间有空隙，形成了环形通道。

进气管接头2的端部套接有能够关闭进气口的橡胶帽盖1。橡胶帽盖1 是产品的保护帽盖，当产品未安装在发动机上时需使用橡胶帽盖。一是为了保护进口管接头2的外表面螺纹，防止由于磕碰等原因损伤螺纹；二是为了保持产品内部清洁，防止灰尘等污染物进入产品内部。

当粉尘颗粒随气流沿轴向进入旋风分离器，气体和颗粒流过旋片结构 3后产生旋流，通过叶片之间离心力的差异来进行分离，被处理后的空气通过出口管接头9供气，大部分粉尘颗粒受到离心力作用被甩至壳体7的壁面，并沿其壁面螺旋运动至出尘口并排出。

进口管接头2与壳体7、出口管接头9与壳体7、出尘管接头8与壳体 7之间均采用焊接方式连接，旋片结构3与壳体7采用过盈方式连接。旋片结构3安装在壳体7内部并与进口管接头2相接触，旋片结构3安装后靠壳体内部台阶及进口管接头实现轴向位置限动。

进口管接头2设计为喇叭口形式，输入端直径小，输出端直径大，实现气流增压作用，同时降低进出口流阻。

出口管接头9为直通孔，并与壳体7内腔之间形成环形容腔，将来流分为两部分，环形容腔用于容纳经分离的粉尘颗粒物。气流流经此处后一部分从出口管接头9流出，另一部分空气及大部分粉尘在环形腔处堆积并通过出尘管接头8排出。

优选的，合金高温材料为GH4169和GH2132中的其中一种。

如图3，旋片结构3包括和第一腔同轴的轴杆，轴杆周向均布有四片叶片；每片叶片沿轴杆长度方向螺旋分布；叶片外边缘厚度0.5mm，其连接轴杆的根部厚度0.8mm。旋片结构3设计为4片螺旋叶片形式，叶片顶部厚度0.5mm，根部厚度0.8mm，用于提高分离效率并降低流阻。旋片结构3的叶片设计为4条螺旋叶片，均选用同种材料的高温合金。采用此种结构的旋风分离器，可在550℃左右的高温环境下实现高效率的除尘功能，除尘效率可达90％以上。

其中旋片结构的轴向长度太长会增加流阻，太短起不到分离作用，优选的，叶片的长度与第一腔的直径的比值为0.6-1。

优选的，进气管接头2通过台阶孔结构与壳体7设有的与台阶孔配合的阶梯轴结构进行轴向卡接；

进气管接头2的输出端的内轮廓为台阶孔结构，形成圆环状的伸出端 71；送气腔21与伸出端通过台阶面、即第一圆环面72连接；

壳体7的输入端为阶梯轴结构，其包括第一圆柱面73和第二圆柱面 74，第一圆柱面73的直径比二圆柱面74的直径小，第一圆柱面73和第二圆柱面74通过台阶面、即第二圆环面75连接；

壳体7轴向端面及旋片结构3端面在轴向同一截面上、且均与第一圆环面72接触。伸出端包围在第一圆柱面73外侧；进气管接头2轴向端面与第二圆环面75接触。

优选的，壳体7外侧套接有卡箍4。因旋风分离器整体为长筒状，为了保证结构更加紧凑，卡箍4置于旋风分离器整体的中间部分，紧固壳体 7，卡箍4为一体式结构，具有一个可调整大小的开口。通过机械常用的螺母5和螺钉6进行调整开口的大小，调节卡箍4的内表面与壳体7的外表面的贴合程度。卡箍4与发动机连接，对分离器起到支撑、紧固的作用。

更为优选的，卡箍4的轴向端面与进气管接头2的输出端端面接触、且其内表面与第二圆柱面74接触。这样卡箍4和进口管接头2之间有了轴向的定位。

进口管接头2、出口管接头9、出尘管接头8、壳体7及旋片结构3采用高温合金材料。从而实现高温环境下除尘的功能。

旋风分离器安装在发动机的P3空气管路上，起到过滤P3空气管路中粉尘的作用。安装时，旋风分离器的进气口语发动机P3空气进口相连，出气口与发动机防喘放气活门控制口相连，除尘口连接灰尘收集装置，卡箍与发动机安装边相连。通过该种连接，保证发动机防喘放气活门控制口的空气清洁，从而保证发动机能够有效防喘。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。