[发明专利]离心分离器

说明书

技术领域

本发明涉及一种离心分离器，用于将液体从载有液体或蒸汽的气流中分离，其具有由固定的内壳体限制的、沿轴向方向对齐的流动通道。

背景技术

离心分离器，也被称为旋流分离器，还用于分离包含在气体中的固态的或液态的颗粒，特别是用于将水滴从水汽混合物中分离。为此，载有液体或潮湿蒸汽的气流在流动通道内部转换成涡旋运动。由于离心力的作用以及液态颗粒与气体微粒相比更大的惯性，液态颗粒在流动通道的外边缘区域中积聚在流动通道限定的壁上，在那里液态颗粒被聚集并排出，而同时这样被除湿的气流自身通过流动通道的中央区域离开流动通道。

在已知结构类型的离心分离器中，在壳体壁中设置了由内壳体筒状地环绕的、具有环形狭缝的流动通道。被分离的液体被收集在通过该狭缝与流动通道连接的、相对较大容积的收集容器中，并通过引流管从该容器中泵出。这种结构类型的离心分离器缺点在于，其呈现出相对不安静的工作特性，其至少在一些工作区域中产生剧烈的震动和振荡。除了部件和连接件的相对较大的机械负荷之外，特别是在工作期间也会产生干扰性的巨大噪声。此外，与所输入能量相比的液体分离的效率以及绝对的除湿效果都有待改进。

发明内容

因此本发明的目的在于，提供一种离心分离器，其在高效率和高分离功率的情况下出众地表现出特别安静的工作特性。

根据本发明的目的通过以下方式来实现，即离心分离器具有多个液体收集室，这些液体收集室在分离路段的区域中在轴向方向上一个接一个地放置，这些液体收集室分别环形地围绕内壳体设置并分别由隔板相互密封，其中，各个液体收集室通过多个引入到内壳体中的穿孔与流动通道以流动技术的方式连接。

本发明从在数字流体仿真(CFD＝computational fluid dynamics计算流体动力学)框架中意外获得的知识出发，首先将至今离心分离器的不安静的工作特性归因于在唯一的、相对大容积的液体收集容器内的压力波的共振式的激励和传播，这样的激励和传播又反作用于流动通道并在那里导致了不期望的二次涡流(在所期望的一次涡流的旁边)。因此至今的几何结构，即在流动通道的壁上以环绕的环形狭缝方式设计的通向收集容器的穿孔起到了不利的作用，其有助于形成所不期望的反射波。

为了避免这样的效应，现在提出，预设多个环形地围绕流动通道设置的、相对小容积的液体收集室，在轴向方向上看，这些液体收集室分别一个接一个地放置并由环形的隔板或隔片相互隔开，并进而在流体技术上分离。替代至今在内壳体中的唯一的环绕狭缝的方式，从现在起每个液体收集室通过多个不仅围绕流动通道的周边而且也在轴向方向上分布地设置的穿孔与流动通道连接，这些穿孔分别具有相对小的横截面。

如在CFD试验的框架中所证实的，利用这种设计可以有效地遏制脉冲式的压力波的形成和传播以及二次尾涡的形成。此外，在流动通道中出现比至今更小的滞止压力，这使得在壳体壁上的液体分离和经过穿孔转移到各个液体收集室中变得更容易。液滴透入到在内壳体的壁上形成的液膜的边界层中同样变得更容易。因此也能够有效地分离相比较地小的液滴。此外，通过在流动通道中目的明确地遏制二次涡旋还避免了，在各个液体收集室中聚集的液体再次被吸入或卷入到流动通道中。此外，通过限定流动通道的筛状穿孔的内壳体扩大了对于阶段式分离起作用的表面，这同样有助于有效的液体分离。

对于均匀的、并且在空间上看在一定程度上连续的液体分离，对应于各个液体收集室的穿孔至少近似均匀地分布在由内壳体形成的流动通道的外壳表面上。此外，穿孔的空间“密度”可能例如从腔到腔地轻微地改变，从而实现在流动通道的各个部段中与局部流动比率特别有利的匹配。然而对于简化地制造离心分离器来说，穿孔有利地超过全部的分离路段至少近似均匀地分布在流动通道的外壳表面上。如果在想象中将外壳表面展开，则其也就形成了近似有规律的二维的图案或格栅。

数字式的研究指出，如果所有的穿孔的全部横截面面积与在分离路段的区域中的流动通道的外壳表面的比值为5％至15％，优选为10％，则这是特别有利的。