CN112110106B - 一种用于气力垃圾输送系统的旋转屏 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于气力垃圾输送系统的旋转屏，气力输送系统中的气固分离设备将垃圾与气体分离后，气体排出系统，为避免纸屑等轻质物质随气流卷带排出，分离器内部设置有气固分离过滤器，将少数漂浮的垃圾进行隔离以避免排出系统，现有技术中的旋转屏，采用盘状或碟状或伞状的隔栅，很好地解决了分离的问题，但其中心部因离心力小于需要克服的阻力，无法完全达到分离的目的，本发明提出中心部位不通流，指明了不通流区域大小与转速和摩擦角的关系，给出了草帽隔栅的边界形状，扩大了碟状隔栅的应用形式。

Description

一种用于气力垃圾输送系统的旋转屏

技术领域

本发明涉及一种风力或气力输送系统的过滤装置，尤其涉及一种用于气力垃圾输送系统的旋转屏。

背景技术

气力输送系统是一种散料物流输送系统，该系统利用风机产生气流在系统输送管道中形成足够大的风力将物料悬浮并顺风漂移达到输送的目的，由气固分离设备(以下简称分离器)将物料卸入到指定位置，气体经过气固分离后排出系统，分离器内部还含有气固分离过滤器，对少数漂浮的物料进行阻隔以避免物料排出系统。本发明涉及的物料为垃圾，各类垃圾由负压产生的强大风力将多个投放口的垃圾吸收到中央垃圾收集站，经过分离器将垃圾与空气气流分开，垃圾分离器所用的过滤器根据垃圾的特点，拆分为二，其一仍设置在分离器内，主要用来阻隔纸张、塑料膜等能够轻易漂浮在空气中的轻质的较大物体(以下简称漂浮物)，其二设置在分离器的后方为粉尘和气味过滤设备，目前设置在分离器内部的较先进的过滤器为旋转隔栅和旋转刮板隔栅(详见专利申请：201010198169.4和201320008427.7以及201610474086.0和201620642437.X)。201010198169.4流经过滤鼓的气流流向与过滤鼓旋转产生的离心力方向相反，当漂浮的纸张被气流卷带冲向过滤鼓表面被格栅阻隔不能通过时，因气流的作用在纸张上形成风压，纸张被压在过滤鼓的外周面上，旋转的过滤鼓使纸张旋转获得离心力，当纸张的离心力大于风压所产生的作用力时，纸张脱离过滤鼓，随即纸张失速再次被风力压向过滤鼓，如此，纸张实际处于一种“悬浮”状态，而悬浮状态下，风向决定了纸张的位置，所以根本无法甩掉，随着后续纸张的不断积累，过滤鼓的通流面积不断减少，通过过滤鼓的气流流速不断提高，与流速的平方成正比例的风压成指数不断上升，直至离心力小于风压产生的压力，过滤鼓被纸张堵塞被迫停机清理，同时，吹风槽是利用负压在过滤鼓端面与出风仓端面间的间隙中形成气流由吹风槽吹向过滤鼓桶内桶外，当过滤鼓上贴附有纸张始，过滤鼓桶外的压力逐渐增大，直至大于吹风槽中的压力，气流的流向倒转，吹扫功能丧失，纸张将会从此间隙中进入出风仓，失去了作用；201320008427.7中提出了用在离心分离装置前端的过滤锥筒，其过滤锥筒是固定不转的，过滤锥筒的外面设置了一个旋转叶片用于刮除吸附在过滤锥筒上的漂浮物，如同上述过滤鼓一样，刮除的漂浮物并未远离出风口，在风力的作用下仍旧会再次吹吸到过滤锥筒上，关键是此刮板针对贴附在过滤锥筒上的塑料膜无能为力，刮板本身也会被塑料膜缠绕；201610474086.0和201620642437.X提出了一种可以避免甩脱复吸的方法，采用盘状隔栅实现，同时该实用新型和发明提出了一种碟状隔栅，但未对碟状隔栅具体特征进行描述，仅从刚性的角度做了公开。

发明内容

为了解决上述存在问题，本发明进一步补充了201610474086.0和201620642437.X中涉及的碟状隔栅的特征，其特征在于在出风仓的入口端设置一个碟状隔栅，在碟状隔栅靠近中心轴一个区域范围内不是通流的，被阻隔物体与隔栅(无论隔栅外形轮廓，在不强调其轮廓的情况下，以下均简称隔栅)间的摩擦以摩擦角表征(即：摩擦角的正切值等于摩擦因数)，这个区域范围的临界半径与摩擦角的正弦值成正比与隔栅旋转角速度的平方成反比，隔栅的阳面即凸起面为迎风面，阳面的母线与中心轴间夹角的余角为切向角，则切向角小于90°；隔栅的形状形似锥形其表面的母线为直线，任意半径位置的切向角相同，或形似碗状，母线上距离中心轴不同半径处的切向角不同，半径越小的位置切向角越小，半径越大切向角越大，临界半径处的最大切向角为摩擦角，最小切向角为0度，或形似草帽在半径较大的区域半径越大切向角越小；在出风仓的入口端设置多层隔栅，多层隔栅同轴前后布置，包括主隔栅和前置隔栅，前置隔栅在前迎风或一层或多于一层，主隔栅在全部前置隔栅的后面，主隔栅完全罩住出风仓入口；多层隔栅或共用一根轴以相同的角速度旋转，或同轴但不共轴，以不同角速度旋转，主隔栅或是旋转的，或是不旋转的；前置隔栅仅设置径向栅条，不设置或必须有的话设置少量周向栅条，周向栅条有的话应该设置在径向栅条的背风侧；在多层隔栅靠近中心轴一个区域范围内不是通流的，这个区域范围临界半径与摩擦角成正比与隔栅旋转角速度的平方成反比；隔栅或多层隔栅迎风面中心部位似飞机螺旋桨中心迎风头一样是流线型的。隔栅在同一半径处的隔栅表面是波浪状的。在隔栅的迎风面为径向栅条，连接径向栅条的周向栅条在背风面。

具体的说就是在出风仓的圆形入口端设置一个隔栅，隔栅的外径大于出风仓入口端口径，完全罩住出风仓的入口，隔栅的中心与一根可旋转的轴连接，且此可旋转的轴与隔栅的几何中心轴同轴，可旋转的轴为动力轴，动力轴在动力驱动下旋转时，隔栅随其旋转，当漂浮在气流中的纸张被气流卷带到隔栅的迎风面上时，纸张被隔栅阻隔并贴附在隔栅上，纸张贴附到隔栅上后因摩擦力的存在随隔栅一同旋转，在隔栅表面不同半径处切向角满足一定规则的情况下，纸张将沿着隔栅的表面滑向隔栅最大外径边缘处，甩脱至上升风力最小甚至有下降风力的位置，从而达到分离漂浮物的目的。本发明提出的切向角和摩擦角的关系，在满足关系的情况下可以减小不通流面积，从而增大通流面积，降低隔栅产生的压力损失，降低功耗。

附图说明

图1隔栅示意图

图2吸附在隔栅上的漂浮物受力分析图

图3隔栅旋转中心区域不通流区域示意图

图4塑料膜或纸张在风压作用下贴附在周向栅条上的状态示意

图5塑料膜或纸张在风压作用下贴附在径向栅条上的状态示意

图6塑料膜或纸张在风压作用下贴附在沿周向波浪起伏的径向栅条上的状态示意

图7所示草帽状隔栅的外形轮廓示意

图中代号说明：

1.出风仓；2.分离仓；3.驱动轴；4.隔栅；5.中心不通流区域

具体实施方案

下面结合附图对本发明技术方案进行进一步详细说明：

图1显示隔栅(4)设置在分离器内部，在出风仓(1)的入口处，以拦截通过离心分离未能沉积仍漂浮随风出仓的漂浮物，所述碟状取意飞碟是指形似锥形、碗状、草帽状的结构，顶部指向分离器的分离仓(2)，驱动轴(3)在出风仓侧，为主动旋转，图中未标明的直线箭头表示气流流向，所指形状在本发明中指通过气流的主体结构形状亦即除去不通流部分的形状，锥形实为锥台形状，碗状则是指母线由直线和曲线组成，高度小些的形状像碗，高些的则像杯子，草帽状则指其母线靠中心轴为碗状或杯子状在远离中心过程中切向角逐渐变小好像帽檐，帽檐小的似礼帽帽檐大的则似草帽。

图2所示为吸附在隔栅上的漂浮物的受力分析图，漂浮物被风力卷带吸附到隔栅的表面距离中心轴r的位置被其阻拦，其受力包括气流在被阻隔物上形成的压力F_p、随隔栅旋转所产生的离心力F_a、支撑力及自重，被阻隔物所处位置隔栅母线切向与中心轴的夹角α可称作半顶角，其余角θ在此称作为切向角，在不同半径位置处的离心力不同，不同切向角下沿切向和法向的分力也不同，法向分力即离心力与角度正弦值的乘积大于F_p则会发生“悬浮”现象，无法实现甩脱，为此，切向角与半径的关系需满足即半径越大切向角越小，以避免发生“悬浮”现象而无法甩脱，在保证离心力不至于使被阻隔物处于“悬浮”状态的情况下，切向分力需大于摩擦力f才有可能使被阻隔物向隔栅边缘滑移从而真正摆脱隔栅实现“甩脱”，可见，隔栅不同半径处母线的切向角与摩擦角和半径有关，且随着摩擦角的增大而减小，随半径的增大而增大，其函数表达式为/>即碟状的母线在不同半径处的允许的切向角的最大角度是不同的(即母线是曲线)，其半径小的位置允许的切向角小，半径大的位置则允许的切向角大，其允许形状边界形似饭碗，碗底处较平坦，碗沿处较陡峭，依此本发明提出隔栅的形状形似碗状，不同半径处的切向角不同，越靠近旋转中心的切向角越小，越远离旋转中心越大。如果隔栅做成锥形(即母线为直线)，只要其临界半径处满足要求，其他半径处则均能满足要求，无论是碗状或是锥形，其临界半径处的最大切向角为摩擦角，最小切向角为0度。最大切向角随半径增大变大的要求通常发生在半径相对小的区域，而最大切向角随半径增大变小的要求通常发生在半径较大的区域，这样的边界条件下构成的形状似草帽，也可以说是在锥形或盘状上扣了个碗，草帽边界是静力平衡的边界，也就是静止与滑移的分界面，切向角越是小于边界要求，滑移能力越强，所以切向角小于摩擦角的锥形或盘形均比草帽更容易甩脱被阻隔物，但草帽具有通流面积大的优点。

图3隔栅中心区域示意图中r0表示的是最小不通流区域半径即临界半径，d0表示的是整个不通流区域临界直径，本发明提出，在隔栅靠近中心轴一个区域范围d0内不是通流的，这个区域范围的临界半径与摩擦角的正弦值成正比与隔栅旋转角速度的平方成反比。

在一定的转速下，中心区域的被阻隔物因离心力切向分力小于气体压力所产生的摩擦力而无法甩脱，当漂浮物较大，恰好其面心落在了转轴中心处，或漂浮物不大，但被吸附在上述区域中，此漂浮物都将无法甩脱，为了解决这一问题，本发明提出在隔栅与转轴连接的一个区域内不是通流的，且其迎风面的表面应该是光滑的，就是说在隔栅与转轴连接处即是旋转隔栅的旋转中心附近某一半径范围内隔栅是不通透的。前面所述临界半径处的最大切向角为摩擦角，最小切向角为0度，这里的临界半径特指满足上述关系的临界半径，但当牺牲通流面积采用较大的不通流区域时，即不通流区域半径大于临界允许值，则其通流区域的母线任意半径处切向角不需要满足摩擦角要求但必须小于90°。

隔栅表面与被阻隔物间的摩擦因素越大所需要的转速就越高，其函数关系表示为

摩擦角也是影响转速的一个因素，减小摩擦系数可以降低对旋转速度的要求。

当周向栅条处在迎风面上而径向栅条在背风面上时，贴附在周向栅条上的塑料膜或纸张如图4所示，纸张在风压的作用下陷入到栅条间，纸张的移动如图中Fa的指向，受到了栅条的阻碍，相当于增大了摩擦系数，而如果将径向栅条设置在周向栅条的前方，在纸张变形未触及周向栅条时，如图5所示箭头所指为旋转的切向，纸张的移动方向垂直于纸面，不受因变形附加的阻碍，其摩擦系数即是两种材料间的摩擦系数(静电吸附等其他不定因素除外)，可见迎风面栅条的方向应该是径向的，或是准径向的。因此，在隔栅的迎风面为径向栅条，连接径向栅条的周向栅条在背风面。

径向栅条的另外一个好处是，因栅条使得纸张折曲的表面形状在高速旋转下其相对于旋风的风速很容易使纸张产生风振，风振有利于降低摩擦系数。当然，也可以提出另外一种设想，即是将隔栅制作成沿周向是波浪状的如图6所示，其结果可以在背浪面形成升力，关于这一点有待进一步研究。

图7所示草帽状隔栅的外形轮廓示意，在不同半径处切向角均小于临界草帽状，也就是其形状介于临界草帽与盘状间的任意形状比如不同锥角锥形组成的隔栅，只要切向角不是负值均可达到甩脱的目的，盘状便于制造，锥形具有刚性，草帽状则通流面积可以更大，风阻更小。

Claims (6)

1.一种用于气力垃圾输送系统的旋转屏，在出风仓的入口端设置一个碟状隔栅，碟状隔栅的外径大于出风仓入口端口径，完全罩住出风仓的入口，其特征在于碟状隔栅以碟状隔栅的中心轴为中心、最小不流通区域半径为临界半径的区域范围内不是通流的，碟状隔栅的阳面即凸起面为迎风面，阳面的母线与中心轴间夹角的余角为切向角，则切向角小于90，临界半径处的最大切向角为摩擦角，最小切向角为0度，这个区域范围的临界半径与摩擦角的正弦值成正比与隔栅旋转角速度的平方成反比。

2.根据权利要求1所述的用于气力垃圾输送系统的旋转屏，其特征在于碟状隔栅的形状形似锥形其表面的母线为直线，任意半径位置的切向角相同。

3.根据权利要求1所述的用于气力垃圾输送系统的旋转屏，其特征在于碟状隔栅的形状形似碗状，母线上距离中心轴不同半径处的切向角不同，半径越小的位置切向角越小，半径越大切向角越大。

4.根据权利要求1所述的用于气力垃圾输送系统的旋转屏，其特征在于碟状隔栅的形状形似草帽，母线上距离中心轴不同半径处的切向角不同。

5.根据权利要求1所述的用于气力垃圾输送系统的旋转屏，其特征在于碟状隔栅的形状介于临界草帽与盘状间的任意形状。

6.根据权利要求1所述的用于气力垃圾输送系统的旋转屏，其特征在于碟状隔栅在同一半径处的隔栅表面是波浪状的。