CN104147854A - 气固分离装置和具有该装置的散装物料运输车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气固分离装置和具有该装置的散装物料运输车。气固分离装置包括壳体，壳体包括顶壁和侧壁，顶壁和侧壁围成分离空间，壳体上设置有与分离空间分别连通的进料管、出料口和出风口，其特征在于，顶壁的内侧设置弹性材料层，进料管的出料方向朝向壳体的顶壁倾斜以使从进料管进入分离空间的气固混合物与弹性材料层发生碰撞。该气固分离装置结合了重力沉降和惯性分离以及弹性材料减缓固体运动速度的方式于一身，具有较高的分离效率。

Description

气固分离装置和具有该装置的散装物料运输车

技术领域

本发明涉及散装物料输送领域，更具体地，涉及一种气固分离装置和具有该装置的散装物料运输车。

背景技术

气力输送作为目前散料输送方法的一种重要组成形式，广泛应用于粮食收运、食品加工、石化化工、建筑机械等领域，借助管道和动力装置进行谷物颗粒类、水泥粉末类等物料的传输，气体以一定的输送比将物料运输至指定的位置后进行分离，气固分离装置是该系统中不可或缺的组成部分。

目前行业内对散装物料的收运已经出现相应的散装物料运输车，可以实现散装物料的装运与输送，这种散装物料运输车的收运方式中气力输送吸入料箱是重要的一种。

如图1所示，现有技术的散装物料运输车包括车辆本体10、料箱20、气固分离装置40、吸料管60和出料管50。料箱20设置在车辆本体10，气固分离装置40设置在料箱20后部，吸料管60的进口吸入散装物料30，吸料管60的出口与气固分离装置40的进料口连接，出料管50的一端与的出料口连接，另一端穿过料箱20的进料口并位于料箱的上部。

现有技术中，用于颗粒状的物料(谷物、煤渣等)的气固分离装置，通常利用颗粒混合气体运动的过程中由于颗粒的惯性力、重力和离心力的作用发生气固相对运动而分离，常见的有惯性分离、重力沉降和旋风分离。惯性分离利用颗粒在急转弯或障碍物处的碰撞，使其运动轨迹偏离气流运动方向。重力沉降迫使运输气体在沉降室中对颗粒的作用力小于颗粒的悬浮力(由于气流的连续性，运输气体进入大空腔后风速将降低)，使颗粒自然下落与气体分离。旋风分离利用了离心力与重力将细小颗粒从气体中分离出来，其形式应用广泛。

在实现本发明的过程中，发明人发现以上现有技术至少存在以下问题：

现有技术采用的气力输送收运方式的散装物料运输车通过风机产生气流将散装物料吸入气固分离装置后送入料箱，其气固分离装置多采用传统的分离技术。其中，采用惯性分离技术对混合气体中的细小颗粒无法有效分离，效率较低；采用重力沉降技术要求沉降室的空腔尺寸较大，保证颗粒的沉降时间，且仅对大颗粒作用明显，颗粒越小，需要气固分离装置的空间体积越大，对小颗粒同样无法有效分离；采用旋风分离技术适用于粉尘的分离，其装置的垂直尺寸要求较大(例如，行业内输送粮食的吸粮机其旋风分离装置垂直高度达到2m以上)。因此，散装物料运输车的气固分离装置的结构与原理较单一，分离效率有限。并且以上气固分离装置不能进行大小不同颗粒的综合、全面的气固分离。另外，为了达到分离目标，体积庞大，而因体积庞大还导致安装固定较复杂，使料箱容积受限，收运能力降低，不适用于小吨位散装物料运输车。

发明内容

本发明目的在于提供一种气固分离装置和具有该装置的散装物料运输车，旨在提高气固分离装置的分离效率。

本发明第一方面提供了一种气固分离装置，气固分离装置包括壳体，壳体包括顶壁和侧壁，顶壁和侧壁围成分离空间，壳体上设置有与分离空间分别连通的进料管、出料口和出风口，顶壁的内侧设置弹性材料层，进料管的出料方向朝向壳体的顶壁倾斜以使从进料管进入分离空间的气固混合物与弹性材料层发生碰撞。

进一步地，出风口设置于壳体的侧壁。

进一步地，出风口的出风方向与进料管的出料方向垂直。

进一步地，进料管从壳体的底部靠近侧壁的位置伸入分离空间，并从其所靠近的部分侧壁朝向远离该部分侧壁的方向逐渐弯曲以使进料管的出料方向相对于顶壁倾斜设置。

进一步地，分离空间为具有矩形横截面的矩形空间，进料管与出风口分别布置于矩形横截面的对角线的两端。

进一步地，壳体下部还包括与侧壁形成钝角的斜板，壳体还包括位于分离空间下部的聚拢腔，形成聚拢腔的腔壁中至少一部分为斜板，出料口位于聚拢腔的底部。

进一步地，壳体的侧壁中一部分侧壁的底端具有向下的延长部，延长部与斜板共同围成聚拢腔。

进一步地，气固分离装置还包括：百叶窗式分离机构，百叶窗式分离机构设置于分离空间内，并位于进料管的物料出口和出风口之间；和/或，网孔式分离机构，网孔式分离机构设置于分离空间内，并位于进料管的物料出口和出风口之间。

进一步地，气固分离装置包括百叶窗式分离机构和网孔式分离机构，其中，网孔式分离机构设置于百叶窗式分离机构的下游。

进一步地，进料管、百叶窗式分离机构和网孔式分离机构呈平行分布。

进一步地，气固分离装置包括网孔式分离机构，网孔式分离机构包括：筛网，筛网设置于出风口的上游；支撑杆，筛网的上端与支撑杆连接，支撑杆可转动地设置于壳体上。

进一步地，气固分离装置包括百叶窗式分离机构，百叶窗式分离机构包括至少一个叶板，叶板相对于竖直方向倾斜布置。

本发明第二方面提供一种散装物料运输车，包括气固分离装置，其中，气固分离装置为根据本发明第一方面中任一项的气固分离装置。

根据本发明的气固分离装置和具有该装置的散装物料运输车，由于气固分离装置中设置了分离空间，由流体连续性可知，流体的流速与流动截面积成反比，因此该分离空间能够使从进料管进入的气流风速迅速下降，使原本处于悬浮状态的物料颗粒失去与重力大小相当的悬浮力，产生重力沉降，从而对混合气体中的大质量颗粒最先进行分离。由于进料管的出料方向朝向壳体的顶壁倾斜以使从进料管进入分离空间的气固混合物与顶壁发生碰撞，气固混合物由于惯性作用与顶壁发生碰撞后，颗粒的运动速度会进一步降低，利用了惯性沉降原理。更进一步地，气固混合物由于惯性作用与弹性材料层发生倾斜碰撞，由于弹性材料层的摩擦系数较大，相比于与金属等硬质材料发生碰撞，颗粒的运动速度会进一步降低，弹性材料层的弹性改变颗粒的运动方向，同时还避免颗粒因发生碰撞破碎。因此，该气固分离装置结合了重力沉降和惯性分离以及弹性材料减缓固体运动速度的方式于一身，具有较高的分离效率。因分离效率较高，相对于现有技术而言，又可以减少气固分离装置的体积，从而还使安装固定结构和安装时的操作都变得相对简单。并且，该气固分离装置对散装物料运输车的料箱容积的影响减小，从而相对地可提高收运能力。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术的散装物料运输车的结构示意图；

图2是根据本发明优选实施例的气固分离装置的立体结构示意图；

图3是图2所示的气固分离装置的主视结构示意图；

图4是图3的带有局部剖视的侧视结构示意图；

图5是图3的俯视结构示意图；

图6是包括图2所示的气固分离装置的散装物料运输车的结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术存在气固分离装置的分离效率不高的技术问题。为解决该技术问题，本发明优选实施例提供了一种气固分离装置。

如图2至图5所示，该气固分离装置100包括壳体，壳体包括顶壁和侧壁。顶壁和侧壁围成分离空间。壳体上设置有与分离空间分别连通的进料管170、出料口190和出风口160。顶壁的内侧设置弹性材料层，进料管170的出料方向朝向壳体的顶壁倾斜以使从进料管170进入分离空间的气固混合物与弹性材料层发生碰撞。

该气固分离装置中，设置了分离空间，由流体连续性可知，流体的流速与流动截面积成反比，因此该分离空间能够使从进料管170进入的气流风速迅速下降，使原本处于悬浮状态的物料颗粒失去与重力大小相当的悬浮力，产生重力沉降，从而对混合气体中的大质量颗粒最先进行分离；由于进料管170的出料方向朝向壳体的顶壁倾斜以使从进料管170进入分离空间的气固混合物与顶壁发生碰撞，气固混合物由于惯性作用与顶壁发生碰撞后，颗粒的运动速度会进一步降低，利用了惯性沉降原理。更进一步地，气固混合物由于惯性作用与弹性材料层发生倾斜碰撞，由于弹性材料层的摩擦系数较大，相比于与金属等硬质材料发生碰撞，颗粒的运动速度会进一步降低，弹性材料层的弹性改变颗粒的运动方向，同时还避免颗粒因发生碰撞破碎。因此，该气固分离装置结合了重力沉降和惯性分离以及弹性材料减缓固体运动速度的方式于一身，具有较高的分离效率。因分离效率较高，相对于现有技术而言，又可以减少气固分离装置的体积，从而还使安装固定结构和安装时的操作都变得相对简单。并且，该气固分离装置对散装物料运输车的料箱容积的影响减小，从而相对地可提高收运能力。

优选地，出风口160设置于壳体的侧壁。更优选地，出风口160的出风方向与进料管170的出料方向垂直。由于出风口160设置于壳体的侧壁上，经过分离后的气固混合物要从出风口160流出，需要经过转向，在气固混合物转向过程中，气固混合物可以进一步实现分离，从而利用了离心分离的原理。因此，该气固分离装置在重力沉降和惯性分离的基础上进一步结合了离心分离，由于同时采用三种分离方式对气固混合物进行分离，从而进一步提高气固分离装置100的分离效率，减小气固分离装置100的体积。

更优选地，出风口160的出风方向与进料管170的出料方向垂直。出风口160的出风方向与进料管170的出料方向垂直，使进入出风口160的气流均经过较大角度转向，可以利于进料管170的物料出口与出风口160之间的行程最大化，利于延长分离的时间，有助于提高分离效率。

本实施例中，进料管170从壳体的底部靠近侧壁的位置伸入分离空间，并从其所靠近的部分侧壁朝向远离该部分侧壁的方向逐渐弯曲，以使进料管170的出料方向相对于顶壁倾斜设置。该设置使进料管170基本布置于分离空间的边缘地带，但气固混合物的出料方向则与分离空间的边缘地带有一定的距离，从而可以较充分、合理地利用分离空间。

本实施例中，顶壁包括设置于侧壁顶端的盖板120和设置于盖板底面的橡胶板130。橡胶板130即为前述弹性材料层的一个优选实施方式。气固混合物由于惯性作用与橡胶板130发生倾斜碰撞，由于橡胶板130的摩擦系数较大，相比于与金属等硬质材料发生碰撞，颗粒的运动速度会进一步降低。橡胶的弹性改变颗粒的运动方向，同时还避免颗粒因发生碰撞破碎。诸如玉米、蚕豆等大颗粒物料基本可在与橡胶板130碰撞后完成与气体的分离。

本实施例中，侧壁为四块矩形的壳板110围成的矩形结构，盖板120亦为矩形盖板。壳板110与盖板120围成的分离空间为具有矩形横截面的矩形的空间。当然，分离空间的形状不限于此，例如也可以为圆柱形空间。

如图2至图5所示，本实施例的壳体的下部还包括与侧壁形成钝角的斜板180，壳体还包括位于分离空间下部的聚拢腔，形成聚拢腔的腔壁中至少一部分为斜板180，出料口190位于聚拢腔的底部。优选地，壳体的侧壁中一部分侧壁的底端具有延长部，延长部与斜板180共同围成聚拢腔。聚拢腔可以使分离出来的散状物料顺利地进入出料口190，防止散状物料在分离空间内积聚，影响分离效果。

本实施例中，进料管170是从斜板180进入分离空间，并延伸至分离空间上部向远离其所靠近的那部分侧壁的方向弯曲。前面已经述及，本实施例中分离空间为具有矩形横截面的矩形空间，为了使出风口160与进料管170的物料出口尽可能远，优选地进料管170与出风口160分别布置于该矩形横截面的对角线的两端。

本实施例中优选地，气固分离装置100还包括百叶窗式分离机构140和网孔式分离机构150。百叶窗式分离机构140设置于分离空间内，并位于进料管170的物料出口和出风口160之间。网孔式分离机构150设置于分离空间内，亦位于进料管170的物料出口和出风口160之间。百叶窗式分离机构140和网孔式分离机构150可以对气流进一步分离，将未分离出的小颗粒物料进一步分离出来，从而进一步提高分离效果。当然，如果对分离效果的要求不是非常高，百叶窗式分离机构140和网孔式分离机构150可以仅设置一种。

百叶窗式分离机构140固定于壳板110上。百叶窗式分离机构140包括至少一个叶板，叶板相对于竖直方向倾斜布置。其中优选地，叶板的下边缘相对于上边缘更接近来流方向。未完成分离的混有小颗粒物料的气固混合物至百叶窗式分离机构140处后，气体可自由通过叶板间的间隙，而颗粒则由上往下与其发生碰撞，由于叶板的倾斜设置，颗粒下落并最终到达聚拢腔、进入出料口190。诸如稻谷等物料可在百叶窗式分离机构140处完成与气体的分离。

相对于百叶窗式分离机构140，网孔式分离机构150的网孔可根据分离需要设置大小，可以设置得更利于对细小颗粒物的分离。因此，本实施例中，网孔式分离机构150设置于百叶窗式分离机构140的下游。采用网孔式分离机构150进行过滤针对气固混合物中夹杂的轻飘杂质及细小颗粒，网孔式分离机构150可将轻飘杂质及细小颗粒阻拦，气体则由网孔式分离机构150自由通过。

优选地，进料管170、百叶窗式分离机构140和网孔式分离机构150呈平行分布。百叶窗式分离机构140、网孔式分离机构150与进料管7呈平行分布，使得气固混合物中的固体颗粒需偏转90°之后才与百叶窗式分离机构140和网孔式分离机构150发生碰撞，从而使固体颗料的速度分量必然很小，速度越小，分离效果则越好。

网孔式分离机构150包括筛网和支撑杆。筛网设置于出风口160的上游。筛网的上端与支撑杆连接，并且支撑杆可转动地设置于壳体上。网孔式分离机构150上端固定于可自由转动的支撑杆，在气流的作用下持续来回作小角度偏转，可以将杂质不断抖落，避免稻谷等粮食物料中含有的稻穗等杂质长时间累积造成网孔式分离机构150的网孔堵塞。筛网优选地为金属筛网，支撑杆优选地为金属杆。金属筛网和金属杆相对牢固耐用。

百叶窗式分离机构140和网孔式分离机构150均设置于斜板180的上方。该设置利于分离出的颗粒物沿斜板180下落，以顺利进入出料口190。

本发明还提供一种散装物料运输车，包括气固分离装置100，气固分离装置100为前述的气固分离装置100。

如图6所示，在一个实施例中，散装物料运输车包括车辆本体10、料箱20、前述气固分离装置100、吸料管60和出料管50。料箱20设置在车辆本体10上，气固分离装置100设置在料箱20后部，吸料管60的进口吸入散装物料30，吸料管60的出口与气固分离装置100的进料管170连接，出料管50的一端与气固分离装置100的出料口190连接，另一端穿过料箱20的进料口并位于料箱20上部。在该散装物料运输车中，气固分离装置100的体积较小。气固分离装置100也可设置在车辆的其它位置，比如料箱20与驾驶室之间等。

根据以上描述可知，以上优选实施例的气固分离装置运用了多种气固分离方法进行多级综合分离处理，每一级结构都针对不同颗粒大小的物料，逐步分离，使气固分离效率大大提升。同时分离结构均安装于分离装置的分离空间内部，使气固分离装置所占用的空间相对于现有技术减小，对料箱的容积影响减小，而且，因气固分离装置的体积较小，安装方便，解决了传统气固分离装置体积庞大，不适用于小吨位散装物料运输车、仅针对特定大小颗粒有效的技术问题，尤其适合在散装物料运输车等车载气力输送系统中安装与应用。

从以上的描述中可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

该气固分离装置实现了散装物料收运过程中的气固分离，采用多种分离方法综合分离技术可对含不同颗粒大小的混合气体进行逐步、高效的分离，改进了现有散装物料运输车的气固分离对象单一、效率受颗粒大小的影响较大的缺点。

该气固分离装置的空间尺寸较小，尤其是高度尺寸，所有分离结构均集成于分离空间内部，特别适用于对散装物料运输车的车身限界有严格要求的车载型气力输送系统，安装、维修简单方便。解决了散装物料运输车料箱容积受限、小吨位化的难题。

该气固分离装置的分离空间内的空气运动阻力较小，进出口的压力损失较小，有助于降低系统的整体功率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种气固分离装置，所述气固分离装置包括壳体，所述壳体包括顶壁和侧壁，所述顶壁和所述侧壁围成分离空间，所述壳体上设置有与所述分离空间分别连通的进料管(170)、出料口(190)和出风口(160)，其特征在于，所述顶壁的内侧设置弹性材料层，所述进料管(170)的出料方向朝向所述壳体的顶壁倾斜以使从所述进料管(170)进入所述分离空间的气固混合物与所述弹性材料层发生碰撞。

2.根据权利要求1所述的气固分离装置，其特征在于，所述出风口(160)设置于所述壳体的侧壁。

3.根据权利要求1所述的气固分离装置，其特征在于，所述出风口(160)的出风方向与所述进料管(170)的所述出料方向垂直。

4.根据权利要求1所述的气固分离装置，其特征在于，所述进料管(170)从所述壳体的底部靠近所述侧壁的位置伸入所述分离空间，并从其所靠近的部分侧壁朝向远离该部分侧壁的方向逐渐弯曲以使所述进料管(170)的出料方向相对于所述顶壁倾斜设置。

5.根据权利要求1所述的气固分离装置，其特征在于，所述分离空间为具有矩形横截面的矩形空间，所述进料管(170)与所述出风口(160)分别布置于所述矩形横截面的对角线的两端。

6.根据权利要求1所述的气固分离装置，其特征在于，所述壳体下部还包括与所述侧壁形成钝角的斜板(180)，所述壳体还包括位于所述分离空间下部的聚拢腔，形成所述聚拢腔的腔壁中至少一部分为所述斜板(180)，所述出料口(190)位于所述聚拢腔的底部。

7.根据权利要求6所述的气固分离装置，其特征在于，所述壳体的侧壁中一部分侧壁的底端具有向下的延长部，所述延长部与所述斜板(180)共同围成所述聚拢腔。

8.根据权利要求1所述的气固分离装置，其特征在于，所述气固分离装置还包括：

百叶窗式分离机构(140)，所述百叶窗式分离机构(140)设置于所述分离空间内，并位于所述进料管(170)的物料出口和所述出风口(160)之间；和/或，

网孔式分离机构(150)，所述网孔式分离机构(150)设置于所述分离空间内，并位于所述进料管(170)的物料出口和所述出风口(160)之间。

9.根据权利要求8所述的气固分离装置，其特征在于，所述气固分离装置包括所述百叶窗式分离机构(140)和所述网孔式分离机构(150)，其中，所述网孔式分离机构(150)设置于所述百叶窗式分离机构(140)的下游。

10.根据权利要求9所述的气固分离装置，其特征在于，所述进料管(170)、所述百叶窗式分离机构(140)和所述网孔式分离机构(150)呈平行分布。

11.根据权利要求8所述的气固分离装置，其特征在于，所述气固分离装置包括所述网孔式分离机构(150)，所述网孔式分离机构(150)包括：

筛网，所述筛网设置于所述出风口(160)的上游；

支撑杆，所述筛网的上端与所述支撑杆连接，所述支撑杆可转动地设置于所述壳体上。

12.根据权利要求8所述的气固分离装置，其特征在于，所述气固分离装置包括所述百叶窗式分离机构(140)，所述百叶窗式分离机构(140)包括至少一个叶板，所述叶板相对于竖直方向倾斜布置。

13.一种散装物料运输车，包括气固分离装置，其特征在于，所述气固分离装置为根据权利要求1至12中任一项所述的气固分离装置。