旋风筒

技术领域

本发明涉及水泥生产技术领域，尤其涉及一种旋风筒。

背景技术

旋风筒运用离心力的作用将生料颗粒和气体进行分离，当含杂质气体高速进入旋风筒后会产生强烈旋转，气流沿筒体呈螺旋形向下进入旋风筒内部，称为外旋流，密度大的液滴或尘粒在离心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落并经由旋风筒体下端出口排出。旋转的气流在筒体内收缩向中心流动，向上形成二次涡流经出气管流出，该气流称为内旋流。

相关技术中，常在旋风筒内设置如导流锥等不同形式的导流结构来提高分离效率，但同时会增大阻力损失并提高高温风机负荷，或者，通过改造旋风筒入口的截面尺寸或者结构形式，这种结构在降低阻力损失的同时会使得分离效率降低。

发明内容

本发明提供一种旋风筒，用以解决现有技术中旋风筒效率较低以及阻力损失较大的缺陷。

本发明提供一种旋风筒，包括：外筒体、内筒体以及多角星形筒体；

所述外筒体包括沿高度方向依次连接的蜗壳段、柱体段以及锥体段，所述蜗壳段形成有入口部，所述锥体段远离所述柱体段的一端设有颗粒出口部，所述内筒体设于所述蜗壳段内，所述内筒体的顶部延伸至所述蜗壳段外，并形成有出口风道，所述内筒体的底部延伸至所述柱体段，所述多角星形筒体设于所述内筒体的底部。

根据本发明实施例提供的旋风筒，所述多角星形筒体设有多个多角星结构角，沿所述多角星形筒体的周向方向，多个所述多角星结构角均匀分布于所述多角星形筒体的内径线和外径线之间。

根据本发明实施例提供的旋风筒，所述多角星结构角的数量为6～16个。

根据本发明实施例提供的旋风筒，每个多角星结构角包括呈夹角设置的第一角板和第二角板，所述第一角板和所述第二角板之间的夹角为22.5°～60°。

根据本发明实施例提供的旋风筒，所述多角星形筒体具有内径和外径，所述内径为内筒体的筒径的0.4～1.2倍，所述外径为柱体段的筒径的0.4～0.8倍。

根据本发明实施例提供的旋风筒，所述蜗壳段包括圆柱体部和弯折部，所述弯折部沿所述圆柱体部的外周并绕所述圆柱体部的中心旋转而形成，所述弯折部远离所述圆柱体部的一端形成所述入口部。

根据本发明实施例提供的旋风筒，所述圆柱体部的筒径与所述柱体段的筒径相同。

根据本发明实施例提供的旋风筒，所述内筒体的筒径为所述柱体段的筒径的二分之一。

根据本发明实施例提供的旋风筒，所述出口风道、所述内筒体、所述圆柱体部、所述柱体段、所述锥体段以及所述多角星形筒体同中心轴线设置。

根据本发明实施例提供的旋风筒，所述多角星形筒体的顶部与所述内筒体的底部之间的距离为-100～200mm，所述多角星形筒体的底部与所述柱体段远离所述蜗壳段的一端之间的距离为-200～200mm。

本发明实施例提供的旋风筒，多角星形筒体的设置可使得小径颗粒伴随内旋气流向上旋转运动的时候，将不断撞击多角星形筒体的筒壁，从而在重力作用下下沉至颗粒出口部排出，与未设多角星形筒体的传统形式旋风筒比较，旋风筒总的分离效率提高4％；在多角星形筒体的作用下，旋风筒的外旋流和内部中心区向上返回的内旋流被隔离分开，直接减少了两股旋流的逆流碰撞机会，与未设多角星形筒体的传统形式旋风筒比较，旋风筒总的阻力损失降低293Pa，降低比例达到45％。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，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筒的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的旋风筒的俯视图；

图3为本发明实施例提供的多角星形筒体的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的多角星形筒体的截面示意图。

附图标记：

1、外筒体；11、蜗壳段；111、入口部；112、圆柱体部；113、弯折部；12、柱体段；13、锥体段；131、颗粒出口部；

2、内筒体；21、出口风道；

3、多角星形筒体；31、多角星结构角；311、结构角顶点；312、结构角脚点；313、第一角板；314、第二角板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1和图2，本发明实施例的旋风筒，包括：外筒体1、内筒体2以及多角星形筒体3。

其中，外筒体1包括沿高度方向依次连接的蜗壳段11、柱体段12以及锥体段13。蜗壳段11、柱体段12以及锥体段13均为中空结构，三者依次连通并形成有容纳空间，多角星形筒体3以及至少部分内筒体2设置于容纳空间内。

在实际应用中，蜗壳段11形成有入口部111，锥体段13远离柱体段12的一端设有颗粒出口部131，内筒体2设于蜗壳段11内，内筒体2的顶部延伸至蜗壳段11外，并形成有出口风道21，内筒体2的底部延伸至柱体段12内，多角星形筒体3设于内筒体2的底部。示例性地，多角星形筒体3的顶部与内筒体2的底部对齐，多角星形筒体3的底部与柱体段12远离蜗壳段11的一端齐平。

需要说明的是，蜗壳段11的上端面开设有过孔，过孔的孔径与内筒体2的外径相适配，内筒体2的顶部穿过过孔设置。

在实际应用中，含尘气体经由入口部111旋转进入容纳空间，含尘气体在离心力作用下顺着容纳空间的内壁呈外漩涡向下运动，并分离出生料颗粒以及气体，分离后的生料颗粒在惯性力与离心力共同作用下经由颗粒出口部131排出；内筒体2与多角星形筒体3能够形成上旋气体通道，经分离后的内旋气流向上运动时，大部分在多角星形筒体3的内部向上旋流，少部分返回气流则在多角星形筒体3的外部向上旋流。

具体而言，含尘气体由入口部111进入旋风筒的内部，并在惯性力和离心力作用下，沿旋风筒内壁旋转向下运动，20μm以上的较大生料颗粒在向下旋转过程中，撞击柱体段12和锥体段13的壁面从而在重力作用下沉到颗粒出口部131被捕集下来；到达锥体段13下部的气流在出口压力动力及结构离心力作用下，沿着多角星形筒体3以及内筒体2向上呈内漩涡旋转运动，并经由出口风道21排出。

特别需要指出是，常规旋风筒离心作用下，20μm以上的较大颗粒可在离心力与惯性力作用下经颗粒出口部131流出，但20μm以下的小径颗粒常会伴随向上的内旋气流排出，从而无法保证分离效率。而本发明实施例中，通过设置多角星形筒体3，返回气流大部分在多角星形筒体3的内部向上旋流，少部分返回气流的外部旋流在多角星形筒体3的外部向上旋流。返回气流旋流过程中，其中含有的20μm以内的小粒径生料颗粒将不断撞击多角星形筒体3，从而在重力作用下下沉入颗粒出口部131被捕集。

在本发明实施例中，多角星形筒体3的设置可使得小径颗粒伴随内旋气流向上旋转运动的时候，将不断撞击多角星形筒体3的筒壁，从而在重力作用下下沉至颗粒出口部131排出，与未设多角星形筒体3的传统形式旋风筒比较，旋风筒总的分离效率提高4％；在多角星形筒体3的作用下，旋风筒的外旋流和内部中心区向上返回的内旋流被隔离分开，直接减少了两股旋流的逆流碰撞机会，与未设多角星形筒体3的传统形式旋风筒比较，旋风筒总的阻力损失降低293Pa，降低比例达到45％。

在可选的实施例中，如图3和图4所示，多角星形筒体3设有多个多角星结构角31，沿多角星形筒体3的周向方向，多个多角星结构角31均匀分布于多角星形筒体3的内径线和外径线之间。

在实际应用中，每个多角星结构角31分布于多角星形筒体3的内径线和外径线之间，可保证多角星形筒体3尺寸既不会过大也不会过小，过大的话会挤压外旋气流的向下旋转空间；过小的话会使得很大部分返回气流经由多角星形筒体3外部向上旋流，并一定程度增大上旋气流与下旋气流碰撞的可能，造成阻力损失。

另外，设置有多个多角星结构角31，能够提升含有的20μm以内的小粒径生料颗粒向上旋转运动的时候，撞击多角星形筒体3的几率。

此外，内径线和外径线之间还设有中心径线，中心径线为内径线和外径线的中心线。

在可选的实施例中，多角星结构角31的数量为6～16个。

在实际应用中，多角星结构角31的数量过多会导致多角星形筒体3对向上的内旋气流的阻力增大，进而增加旋风筒的阻力损耗；多角星结构角31的数量过少则不能使保证小径颗粒伴随内旋气流向上旋转运动的同时，尽可能多的撞击多角星形筒体3，并在重力作用下下沉至颗粒出口部131排出，以取得良好的分离效果。

如图3和图4所示，每个多角星结构角31具有一个结构角顶点311和两个结构角脚点312，结构角顶点311与外径线相接，每个结构角脚点312与内径线相接。

示例性地，八个多角星结构角31沿周向均匀分布，且结构角顶点311分别与外径线相接，结构角脚点312分别与内径线相接。结构角顶点311与相对应的两个结构角脚点312之间构造有第一角板313和第二角板314。

也就是说，每个多角星结构角31包括呈夹角设置的第一角板313和第二角板314，第一角板313和第二角板314之间的夹角为α，α可为22.5°～60°，示例性地，α可为45°。

可以理解的是，第一角板313与第二角板314可直接由钣金件弯折形成，弯折角度为45°。并将八个弯折形成的多角星结构角31沿圆周依次焊接即可形成多角星形筒体3。或者，也可由一整块钣金件连续弯折并焊接形成多角星形筒体3，制作工艺简单，安装更换方便，可提前制作，也可现场制作，劳动强度低，方便实施。

在本发明实施例中，多个多角星结构角31依次连接，不仅便于制作，且可最大程度增加上旋气流内的小粒径粉尘颗粒与多角星形筒体3的撞击频率，极大提高了多角星形筒体3对小粒径生料颗粒的分离效率。

在可选的实施例中，如图3和图4所示，多角星形筒体3具有内径和外径，内径尺寸用D1表示，D1为内筒体2的筒径的0.4～1.2倍；外径尺寸用D2表示，D2为柱体段12的筒径的0.4～0.8倍，中心径用D0表示，D0为1430～3340mm，其为内径与外径的中心线。

示例性地，柱体段12的筒径为4760mm，内筒体2的筒径为2400mm，此时，D1为1400mm，D2为2400mm，D0为1900mm。

需要说明的是，多角星形筒体3的外表面与柱体段12的内壁之间构造有适合的间隙，以使得向下的外旋气流顺畅向下运动；又能使得大部分内旋气流向上旋转运动时均处于多角星形筒体3的内部，避免两股逆向气流的碰撞，以此最大程度的减少旋风筒内部的阻力损失。

另外，为保证内旋气流上升过程中尽可能全部进入内筒体2并经由出口风道21排出，内筒体2的筒径可大于或等于多角星形筒体3的外径尺寸，并套设于多角星形筒体3的外周，以使得少部分在多角星形筒体3的外部的内旋气流上升旋流过程中也可进入内筒体2并通过出口风道21排出。

在可选的实施例中，如图2所示，蜗壳段11包括圆柱体部112和弯折部113，弯折部113沿圆柱体部112的外周并绕圆柱体部112的中心旋转而形成，弯折部113远离圆柱体部112的一端形成入口部111。

在实际应用中，弯折部113可以为弧形结构，入口部111的截面形状可为方形、梯形或者其他任意形状，匹配不同的弯折部113可制造拆装不同的入口部111，提升旋风筒灵活性以及适用范围。示例性地，入口部111的截面形状为长方形，此时流体阻力小，可有效地减少含尘气体进入时的粘滞阻力，减少了系统阻力损耗。且方形管构造的入口部111可采用金属冷弯成形机组一次拉伸而成，制作方便。

具体而言，圆柱体部112为空心柱体结构，并沿轴向设于柱体段12的上方，圆柱体部112的内部与柱体段12的内部连通。弯折部113沿周向螺旋环设于圆柱体部112的外侧，且弯折部113的内部与圆柱体部112的内部连通。

例如，弯折部113可沿圆柱体部112的切线方向向外旋转延伸，弯折部113与圆柱体部112的连接处平滑过渡。弯折部113远离圆柱体部112的一端形成有入口部111，入口部111沿弯折部113远离圆柱体部112的一端向外延伸，入口部111与弯折部113连通，含尘气体可由入口部111进入弯折部113，再由弯折部113进入圆柱体部112。

其中，弯折部113的截面形状可为方形，梯形或者其它任意形状。弯折部113与圆柱体部112平滑过渡并沿圆柱体部112的切线方向绕着圆柱体部112的中心旋转270°，随着弯折部113向外旋转，弯折部113截面面积逐渐增大，换句话说，弯折部113为变截面的螺旋结构。

在可选的实施例中，如图1和图2所示，圆柱体部112的筒径与柱体段12的筒径相同。

示例性地，圆柱体部112和柱体段12的筒径均为4760mm。

具体而言，圆柱体部112为与柱体段12的径向尺寸相同的空心柱体结构，并沿轴向设于柱体段12的上方，且圆柱体部112的中心轴线与柱体段12的中心轴线位于同一直线上。此时圆柱体部112的内壁与柱体段12的内壁平滑过渡，换句话说，圆柱体部112与柱体段12连通形成等截面圆柱状空间。

在本发明实施例中，圆柱体部112的内壁与柱体段12的内壁构成平滑连续的弧形面，气流可顺畅沿着旋风筒的内壁无阻碍的向下呈漩涡状流动，平滑内壁可减少气流向下运动时由于内壁阻挡摩擦所受的阻力，降低旋风筒阻力损失。

在可选的实施例中，如图1所示，内筒体2的筒径大致为柱体段12的筒径的二分之一。

示例性地，圆柱体部112与柱体段12的筒径均为4760mm，内筒体2的筒径为2400mm。此时既使得柱体段12的内壁与内筒体2的外壁之间构造有一定距离，以使得含尘气体顺着旋风筒内壁呈外漩涡顺利向下流动，又使得内筒体2有足够的内径以使烟气中分离出的气体呈内漩涡向上运动。

在可选的实施例中，如图1所示，出口风道、内筒体2、圆柱体部112、柱体段12、锥体段13以及多角星形筒体3同中心轴线设置。

可以理解的是，此时内筒体2以及多角星形筒体3形成的内气流通道处于圆柱体部112、柱体段12以及锥体段13连通形成的容纳空间的中心位置。此种布置可使得下旋气流沿圆柱体部112、柱体段12以及锥体段13内壁无阻碍顺畅向下运动；上旋气流沿着多角星形筒体3以及内筒体2内壁无阻碍顺畅向上运动，并经由出口风道排出旋风筒。

在可选的实施例中，多角星形筒体3的顶部与内筒体2的底部之间的距离为-100～200mm，多角星形筒体3的底部与柱体段12远离蜗壳段11的一端之间的距离为-200～200mm。

具体地，多角星形筒体3与内筒体2下沿轴向高度差为-100～200mm，换句话说，多角星形筒体3上沿可高出内筒体2上沿100mm，或者，多角星形筒体3上沿比内筒体2下沿低200mm。示例性地，内筒体2下沿与多角星形筒体3上沿平齐设置。

此外，多角星形筒体3下沿与柱体段12下沿之间高度差范围为0～200mm，换句话说，多角星形筒体3下沿可伸出柱体段12长度200mm以内，此时多角星形筒体3下部延伸至锥体段13内，或者，多角星形筒体3下沿高度比柱体段12下沿高度小200mm，此时多角星形筒体3整体位于柱体段12内。示例性地，多角星形筒体3的下沿可与柱体段12下沿平齐设置。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。