旋风分离器、旋风分离装置以及气体处理系统的制作方法

1.本发明涉及气体净化领域，具体涉及一种旋风分离器、旋风分离装置以及气体处理系统。


背景技术：

2.旋风分离器是用于气固体系、气液体系或液固体系分离的一种设备，在流体切向引入的条件下，使得流体在旋风分离器中进行旋转运动，因离心力的作用达到分离的效果。
3.然而，现有技术中的旋风分离器大部分是单层旋风分离器，单层旋风分离器虽然结构简单、易于加工，但是分离效率不佳。而多层旋风分离器由于流体的离心半径不同，在突然减少流体的离心半径的情况下，离心力增加，与单层旋风分离器相比，多层旋风分离器的分离效率有所增加，但是目前多层旋风分离器中流体的流动路径杂乱无章，使通畅的流体变得比较紊乱，对流体保持良好的旋转运动以及旋转速度都有影响，分离效率依然有待提高。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种旋风分离器、旋风分离装置以及气体处理系统，用于解决以下问题：
5.(1)如何通过旋风分离器的结构设计来对内部流体线路进行规划，控制良好的旋转运动路径，提高离心力、提高分离效率；
6.(2)如何在保证提高分离效率的同时，使旋风分离器的结构设计简单，实现小工装、易于加工制造且方便控制精度；
7.(3)如何对进气管道进行优化，使得流体切向进入旋风分离器，提高分离效率；
8.(4)如何对多个旋风分离器进行优化排布，提高分离效率、减小空间占有率。
9.为了实现上述目的及其他相关目的，本发明提供以下示例：
10.本发明的第一方面，提供了一种旋风分离器，其特征在于，所述旋风分离器包括外壳体和内壳体，所述外壳体的内部形成外腔并在所述外壳体的侧壁设有第一进气口以及在所述外壳体的底部设有除水口，所述内壳体的内部形成内腔并在所述内壳体的侧壁设有第二进气口以及在所述内壳体的顶部设有出气口；所述内壳体设置于所述外壳体的所述外腔内并在所述内壳体的外壁和所述外壳体的内壁之间形成气流通道，待分离的物质从所述第一进气口进入所述外腔并沿所述气流通道行进一定距离进行第一次旋风分离后，再通过所述第二进气口进入所述内腔进行第二次旋风分离。通过旋风分离器的结构设计来对内部流体线路进行规划，控制良好的旋转运动路径，提高离心力、提高分离效率。
11.在一个实施例中，待分离的物质在所述气流通道内行进的距离大于或等于所述内壳体的外周的三分之一。通过旋风分离器的结构设计来对内部流体线路进行规划，控制良好的旋转运动路径，提高离心力、提高分离效率。
12.在一个实施例中，待分离的物质在所述气流通道内行进的距离大于或等于所述内
壳体的外周的二分之一。通过旋风分离器的结构设计来对内部流体线路进行规划，控制良好的旋转运动路径，提高离心力、提高分离效率。
13.在一个实施例中，待分离的物质在所述气流通道内行进的距离大于或等于所述内壳体的外周的三分之二。通过旋风分离器的结构设计来对内部流体线路进行规划，控制良好的旋转运动路径，提高离心力、提高分离效率。
14.在一个实施例中，待分离的物质在所述气流通道内行进的距离大于或等于所述内壳体的外周的四分之三。通过旋风分离器的结构设计来对内部流体线路进行规划，控制良好的旋转运动路径，提高离心力、提高分离效率。
15.在一个实施例中，待分离的物质在所述气流通道内行进的距离大于或等于所述内壳体的外周的五分之四。通过旋风分离器的结构设计来对内部流体线路进行规划，控制良好的旋转运动路径，提高离心力、提高分离效率。
16.在一个实施例中，所述内壳体和所述外壳体的横截面为圆形，所述内壳体的外壁和所述外壳体的内壁之间形成环形气流通道。使待分离的物质保持良好的旋转运动以及旋转速度，提高了旋风分离器的分离效率。
17.在一个实施例中，所述内壳体和/或所述外壳体的横截面为椭圆形或多边形。
18.在一个实施例中，所述旋风分离器还包括导向板，所述导向板设置于所述外壳体的内壁和所述内壳体的外壁之间，所述第一进气口和所述第二进气口分别位于所述导向板的两侧。导向板对待分离的物质在旋转分离器外腔和内腔中的流体旋转路线进行合理规划。
19.在一个实施例中，所述导向板沿宽度方向的一端连接于所述内壳体的外壁，并优选与所述内壳体一体成型；或所述导向板沿宽度方向的另一端连接于所述外壳体的内壁，并优选与所述外壳体一体成型。该结构易于机械加工，使导向板固定在内壳体的外壁和外壳体的内壁之间。
20.在一个实施例中，所述导向板沿宽度方向的两端分别连接于所述外壳体的内壁和所述内壳体的外壁。
21.在一个实施例中，所述导向板沿宽度方向的两端分别与所述外壳体的内壁和所述内壳体的外壁固定连接。
22.在一个实施例中，所述导向板沿宽度方向的两端分别与所述外壳体的内壁和所述内壳体的外壁密封连接。该结构完全阻挡了待分离的物质从第一进气口直接通过第二进气口进入到内腔。
23.在一个实施例中，所述导向板靠近所述第一进气口的第一侧壁与所述第一进气口的距离为0-10mm，所述导向板靠近所述第二进气口的第二侧壁与所述第二进气口的距离为0-10mm。由于第一进气口与第二进气口中间通过导向板隔开，该结构使得待分离的物质在气流通道中旋风分离的路径较长，提高了分离效率。
24.在一个实施例中，所述第一进气口和所述第二进气口分别紧邻所述导向板的所述第一侧壁和所述第二侧壁布置。由于第一进气口与第二进气口中间通过导向板隔开，该结构使得待分离的物质在气流通道中旋风分离的路径最长，提高了分离效率。
25.在一个实施例中，所述导向板通过圆弧部与所述内壳体连接。圆弧部易于机械加工，而且待分离的物质平滑地从外腔通过第二进气口进入到内腔，更好地对待分离的物质
进行导流，提高分离效率，如果不采用圆弧部设计，那么导向板与内壳体的连接处可能存在尖角，尖角使得一部分准备从外腔通过第二进气口进入到内腔的待分离的物质再次反弹到外腔。
26.在一个实施例中，所述导向板的高度与所述内壳体的高度相等。该结构有利于导向板阻挡待分离的物质从第一进气口直接通过第二进气口进入到内腔。
27.在一个实施例中，所述旋风分离器还包括盖板，所述盖板设置于所述气流通道的上方以阻挡待分离的物质从所述气流通道的上方流出。
28.在一个实施例中，所述盖板的中部设有第一开口，优选地，所述第一开口与所述内腔的出气口具有匹配的形状，此时出气口的流通面积最大。
29.在一个实施例中，所述盖板与所述外壳体和所述内壳体密封连接。该结构使待分离的物质不会从外腔中通过外壳体和/或内壳体顶端开口缝隙流入内腔和/或流出旋风分离器。
30.在一个实施例中，所述盖板的外周位于所述外壳体的侧壁上，以及所述盖板的内周位于所述内壳体的侧壁上或超过所述内壳体的侧壁位于所述内壳体的内腔上。
31.在一个实施例中，所述外壳体包括上部的筒体和下部的锥形体，所述除水口设置于所述锥形体的底部。当待分离的物质从外壳体的第一进气口进入外腔后，待分离的物质在内壳体和外壳体中旋转下降形成外旋流体，外旋流体在下降过程中碰到外壳体下端的锥形体后路径发生反向改变，不断向旋风分离器的中心部分流入，形成向心的径向流体，从而形成旋转向上的内旋流体，提高了分离效率，另外，该锥形体的结构设计也有利于集聚在外壳体上的物质沿锥形体的内壁滑落至除水口并通过除水口顺利排出旋风分离器。
32.在一个实施例中，所述锥形体的底部设有除水嘴，所述除水嘴从所述锥形体的底部向下延伸一定距离形成，所述除水口设置于所述除水嘴内。除水嘴使从除水嘴排出的物质流出的方向性得以控制。
33.在一个实施例中，所述内壳体的高度大于所述筒体的高度，所述内壳体的上端面与所述筒体的上端面布置在同一个平面上，以及所述内壳体的下端面距离所述锥形体的内壁一定距离，优选地，所述距离等于1-10mm，更优选地，所述距离等于2-3mm，使在外壳体内壁和内壳体外壁集聚的物质顺利流入除水口，也使得外壳体中旋转下降的外旋流体不断地向旋风分离器的中心部分流入。
34.在一个实施例中，所述筒体与所述锥形体一体成型，易于机械加工。
35.在一个实施例中，所述内壳体为筒状壳体，所述筒状壳体具有上部全开口和下部全开口，所述出气口为所述上部全开口。该结构使得流体通过效率最大。
36.在一个实施例中，所述旋风分离器还包括进气管道，所述进气管道内邻近所述第一进气口的待分离的物质的流体方向与所述第一进气口的开口方向垂直，有利于待分离的物质切向进入外腔。
37.在一个实施例中，所述进气管道的内壁与所述内壳体的外壁相切，有利于待分离的物质切向进入外腔。
38.在一个实施例中，所述内壳体的外壁与所述外壳体的内壁之间的距离为1-100mm。控制内壳体的外壁与外壳体的内壁之间的距离，可以使气流通道中的待分离的物质保持切向流动。
39.在一个实施例中，所述内壳体的外壁与所述外壳体的内壁之间的距离为1-3mm、3-5mm、 5-7mm、7-10mm、10-20mm、20-30mm、30-40mm、40-50mm或50-100mm。控制内壳体的外壁与外壳体的内壁之间的距离，可以使气流通道中的待分离的物质保持切向流动。
40.在一个实施例中，所述内壳体的外壁与所述外壳体的内壁之间的距离为3-5mm。控制内壳体的外壁与外壳体的内壁之间的距离，可以使气流通道中的待分离的物质保持切向流动。
41.在一个实施例中，所述内壳体与所述外壳体同轴布置。同轴设置使待分离的物质均匀分散于外腔和内腔中，使待分离的物质保持良好的旋转运动以及旋转速度，提高了旋风分离器的分离效率。
42.在一个实施例中，所述内壳体的下端面比所述第一进气孔的下端面低1-50mm。以阻挡待分离的物质从进气管道直接流入内腔。
43.在一个实施例中，所述内壳体的下端面比所述第一进气孔的下端面低1-2mm、2-3mm、 3-4mm、4-5mm、5-10mm、10-20mm、20-30mm、30-40mm或40-50mm。以阻挡待分离的物质从进气管道直接流入内腔。
44.在一个实施例中，所述内壳体的下端面比所述第一进气孔的下端面低3-4mm。以阻挡待分离的物质从进气管道直接流入内腔。
45.在一个实施例中，所述第二进气口从所述内壳体的顶端向底端延伸，并在上部和下部形成开放空间，使得所述内壳体的侧壁在所述第二进气口断开。此时的流体通过效率最高。
46.在一个实施例中，所述第一进气口从所述外壳体的顶端向下延伸并在上部形成开放空间。
47.在一个实施例中，所述第二进气口呈孔状、长条状或多齿状。
48.在一个实施例中，所述旋风分离器还包括挡板，所述挡板设置于所述外壳体的内壁和所述内壳体的外壁之间且位于所述第一进气口的下端面或下端面的下方，以阻挡待分离的物质从进气管道直接流入内腔。
49.在一个实施例中，所述内腔包括至少两个子内腔，待分离的物质从所述第二进气口分别进入所述子内腔进行第二次旋风分离。优化旋风分离器内部结构，提高分离效率。
50.在一个实施例中，所述内腔包括第一子内腔和第二子内腔，所述第一子内腔和所述第二子内腔分别位于所述第二进气口的两侧。优化旋风分离器内部结构，提高分离效率。
51.在一个实施例中，所述第二进气口的纵向中心线正对所述第一进气口的纵向中心线。提高分离效率。使气流顺时针或逆时针进行第一次旋风分离的行进距离最大。
52.在一个实施例中，所述内腔具有多层腔结构，待分离物质依次经过所述内腔的所述多层腔进行多次旋风分离。该结构使气流在内腔旋转的更充分，提高旋风分离效率。
53.本发明的第二方面，提供了一种旋风分离装置，包括总进气管以及至少一个上述任一项实施例所述的旋风分离器，所述总进气管与至少一个所述旋风分离器的所述进气管道流体连通。该结构提高分离效率、减小空间占有率。
54.在一个实施例中，所述旋风分离装置包括多个所述旋风分离器，多个所述旋风分离器布置成至少两层并叠层交错布置防止上层旋风分离器除水口排出的物质流入下层旋风分离器的出气口。
55.本发明的第三方面，提供了一种气体处理系统，其特征在于，所述气体处理系统包括电场装置和上述任一项实施例所述的旋风分离装置，所述电场装置位于所述旋风分离装置的下游，气体在所述旋风分离装置内进行物质分离后，再进入所述电场装置进行颗粒去除处理。
56.本发明具有以下有益效果：
57.(1)通过对旋风分离器内部流体路线进行规划，控制良好的旋转运动路径，提高离心力、提高分离效率；
58.(2)结构设计简单，实现小工装、易于加工制造且方便控制精度；
59.(3)使得流体切向进入旋风分离器，提高分离效率；
60.(4)对多个旋风分离器进行优化排布，提高分离效率、减小空间占有率。
附图说明
61.图1是本发明一个实施例的旋风分离器的立体分解图；
62.图2是图1的旋风分离器的外壳体的立体示意图；
63.图3是图1的旋风分离器的内壳体和导向板的立体示意图；
64.图4是图1的旋风分离器的进气管道的立体示意图；
65.图5是图1的旋风分离器的立体示意图，其中盖板已移除；
66.图6是图1的旋风分离器的俯视图，其中盖板已移除；
67.图7是图1的旋风分离器的立体示意图；
68.图8是本发明另一个实施例的旋风分离器的俯视图，其中盖板和进气管道已移除。
具体实施方式
69.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
70.须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
71.在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
72.根据本发明的一个方面，提供了一种旋风分离器，包括外壳体和内壳体，外壳体的内部形成外腔并在外壳体的侧壁设有第一进气口以及在外壳体的底部设有除水口，内壳体的内部形成内腔并在内壳体的侧壁设有第二进气口以及在内壳体的顶部设有出气口；内壳
体设置于外壳体的外腔内并在内壳体的外壁和外壳体的内壁之间形成气流通道，待分离的物质从第一进气口进入外腔并沿气流通道行进一定距离进行第一次旋风分离后，再通过第二进气口进入内腔进行第二次旋风分离；所述一定距离例如可以是大于或等于内壳体的外周的三分之一、大于或等于内壳体的外周的二分之一、大于或等于内壳体的外周的三分之二、大于或等于内壳体的外周的四分之三和/或大于或等于内壳体的外周的五分之四。
73.需要说明的是，待分离的物质从第一进气口进入外腔后并不能直接进入内腔，而是需要在内壳体的外壁和外壳体的内壁之间形成的气流通道内行进一定距离进行第一次旋风分离后再经过第二进气口进入内腔进行第二次旋风分离。也就是说，第一进气口与第二进气口不能直接流体连通，而是需要通过内壳体的外壁和外壳体的内壁之间形成的气流通道来进行流体连通。具体地，可以采用本领域的任何已知的手段来实现该目的，例如，下文将详细介绍的在气流通道内设置导向板的方案。
74.还需要注意的是，待分离的物质从第一进气口进入外腔并沿气流通道行进一定距离进行第一次旋风分离，是指待分离的物质在外腔的气流通道充分旋转进行旋风分离，由于第一进气口具有一定的宽度，待分离的物质从第一进气口不同位置进入外腔的气流通道后，流经外腔的气流通道的路径不一致，或第一进气口和第二进气口之间的位置关系不同，导致流经外腔的气流通道的路径也不一致。所述一定距离例如可以是大于或等于内壳体的外周的三分之一、大于或等于内壳体的外周的二分之一、大于或等于内壳体的外周的三分之二、大于或等于内壳体的外周的四分之三和/或大于或等于内壳体的外周的五分之四。待分离的物质在外腔进行旋风分离后再进入内腔进行旋风分离，旋转半径减少，离心力增大，分离效率提高。通过对待分离的物质在旋风分离器的外腔和内腔中的旋转路线进行合理规划，提高了旋风分离器的分离效率。
75.再次需要注意的是，待分离的物质从第一进气口进入外腔沿气流通道行进一定距离进行第一次旋风分离的流体方向可以是顺时针和/或逆时针，再通过第二进气口进入内腔进行第二次旋风分离的流体方向可以是顺时针和/或逆时针。优选地，第一次旋风分离和第二次旋风分离的流体方向相同，即流体方向均为顺时针或逆时针。
76.本发明中的旋风分离器可以用于气固体系中气相与固相的分离、气液体系中气相与液相的分离或液固体系中液相与固相的分离，也可以用于气相中水蒸气的分离。待分离的物质可以是气体、液体和/或固体的任意组合。例如，当含水蒸气和/或液体水的气体在进入外腔和内腔时，水蒸气和/或液体水、气体由于旋转而产生的离心力不同，水蒸气和/或液体水与气体得以分离，水蒸气和/或液体水在离心旋转时碰撞外壳体或内壳体并在外壳体或内壳体上聚集成水滴，汇集一定程度后从除水口流出。
77.图1是本发明的第一实施例的旋风分离器的立体分解图，该旋风分离器包括外壳体100 和内壳体200，外壳体100的内部形成外腔10并在外壳体100的侧壁设有第一进气口101以及在外壳体100的底部设有除水口(图中未标识)，内壳体200的内部形成内腔20并在内壳体200的侧壁设有第二进气口201以及在内壳体200的顶部设有出气口202。内壳体200设置于外壳体100的外腔10内并在内壳体200的外壁和外壳体100的内壁之间形成气流通道(图中未标识)，待分离的气流从第一进气口101进入外腔10并沿气流通道行进一定距离进行第一次旋风分离后，再通过第二进气口201进入内腔20进行第二次旋风分离。
78.参照图1，外壳体100和内壳体200下端不连接(不接触)以保证外腔10的下端与内
腔 20的下端流体连通，然而，本领域的技术人员可以理解，在其他实施例中，外壳体100和内壳体200下端也可以部分连接，在外腔10的下端与内腔20的下端之间形成气流流道，达到外腔10的下端与内腔20的下端流体连通的目的。外腔10的下端与内腔20的下端流体连通可以保证在外壳体100的内壁和内壳体200的外壁聚集的水滴顺利流入除水口，也可以使外腔10中旋转下降的外旋气流不断向旋风分离器的中心部分流入，形成向心的径向气流，从而形成旋转向上的内旋气流。
79.参照图1，外壳体100的内壁和内壳体200的外壁之间可以设有导向板300，导向板300 对气流在旋风分离器外腔10和内腔20中的旋转路线进行合理规划，使气流在外腔10的气流通道内充分旋转旋风分离后，再进入到内腔20进行旋风分离。在本实施例中，导向板300连接在内壳体200的第二进气口201的边缘，在其他实施例中，导向板300也可以与内壳体200 一体化，即使得内壳体的一部分具有导向板的功能，通过改变内壳体的形状或改变内壳体与外壳体的连接方式使气流在旋风分离器外腔和内腔中的旋转路线进行合理规划。
80.参照图1，内壳体200的内部形成单层腔结构，然而，在其他实施例中，内壳体200的内部也可以形成多层腔结构，气流依次经过内腔的多层腔进行多次旋风分离，提高旋风分离效率。
81.参照图1，旋风分离器还可以包括盖板400，盖板400设置于外腔10的气流通道的上方以阻挡气流从气流通道的上方流出。盖板400的中部设有第一开口401，第一开口401优选与内腔20的顶端开口具有匹配的形状，即盖板400优选具有圆形第一开口401，且圆形第一开口401的直径小于或等于内壳体200的顶端开口的直径，使得盖板400能够将气流通道的上方完全封闭，从而防止气流直接从气流通道的上方流出。在可选的实施例中，旋风分离器还可以包括进气管道500，进气管道500与外腔10流体连通，以保证气流从进气管道500进入到外腔10中。
82.在本实施例中，旋风分离器的外壳体100、内壳体200、导向板300、盖板400和进气管道500各自成型并最后组合在一起，然而在其他实施例中，旋风分离器也可以采用一体成型技术制作而成或部分部件一体成型再组合在一起，一体成型技术可以选自压制成型或3d打印等。
83.图2是旋风分离器中外壳体100的立体示意图，外壳体100采用筒状结构，其横截面为圆形，然而，需要理解的是，在其他实施例中，外壳体的横截面也可以为椭圆形或多边形，其中多边形可以是三边形、四边形、五边形或六边形等。外壳体100包括筒体103和锥形体 104，锥形体104位于筒体103的下端，筒体103的高度与锥形体104的高度比优选为1:1，然而，在其他实施例中，筒体103的高度与锥形体104的高度比可以是2:1、3:1、1:2或1:3 等。锥形体104的顶部连接于筒体103的底部，锥形体104的底部设有除水口(图中未示出)，除水口优选设置于锥形体103的最底部，即锥形体103的顶点位置，然而，需要理解的是，在其他实施例中，除水口也可以设置在锥形体103的底部的侧壁上。当气流从外壳体100的第一进气口101进入外腔后，气流在内壳体和外壳体100中旋转下降形成外旋气流，该外旋气流在下降过程中碰到外壳体100下端的锥形体104后路径发生反向改变，不断向旋风分离器的中心部分流入，形成向心的径向气流，从而形成旋转向上的内旋气流，提高了气体与水蒸气和/或液体水的分离效率，另外，该锥形体104的结构设计也有利于集聚在外壳体100上的水滴沿锥形体104的内壁滑落至除水口并通过除水口顺利排出旋风分离器。然而本领域的技
术人员需要理解的是，在其他实施例中，外壳体也可以不包含锥形体，即筒体的底部设有除水口，除水口可以位于筒体底面的中央位置或底面的非中央位置或筒体下部的侧壁上。
84.参照图2，筒体103的侧壁设有第一进气口101，第一进气口101从筒体103的顶部向底部延伸，且第一进气口101的高度优选小于筒体103的高度，即第一进气口101的顶部开放而底部封闭，整体上形成一个“u”型结构。然而，在其他实施例中，筒体103的侧壁设有的第一进气口101的高度也可以等于筒体103的高度或大于筒体103的高度，即第一开口101 从筒体103的顶端一直延伸到筒体103的底端并可以进一步延伸至锥形体104的侧壁。
85.外壳体100可以采用一体成型技术制作而成，例如压制成型或3d打印等。在图1所示的实施例中，旋风分离器还可以包括除水嘴102，除水嘴102从锥形体104的底部向下延伸一定距离形成，除水口设置于除水嘴102内，除水嘴102使水流流出的方向性得以控制。本实施例中的除水嘴102、锥形体104和筒体103可以一体成型也可以分别单独成型后再拼接到一起。
86.图3是旋风分离器中内壳体200和导向板300的立体示意图，内壳体200采用筒状结构，其横截面为圆形。在其他实施例中，内壳体200的横截面可以为椭圆形或多边形，其中多边形可以是三边形、四边形、五边形或六边形等。内壳体200的顶端开口，顶端开口可以是全开口、也可以是部分开口，以形成出气口202，底端为全开口结构，可以保证内腔中的水滴顺利从除水口流出，也可以使外腔中旋转下降的外旋气流不断从内腔的底端向中心部分流入，形成向心的径向气流，从而形成旋转向上的内旋气流而从出气口202排出。本领域的技术人员需要理解的是，在其他实施例中，内壳体200的底端也可以是部分开口结构，或者内壳体 200的下端也可以为锥形结构，锥形结构的底部中心位置设置开口，可以保证内腔中的水滴顺利从除水口流出，也可以使外腔中旋转下降的外旋气流不断从锥形结构的底部中心位置的开口向内腔的中心部分流入，形成向心的径向气流，从而形成旋转向上的内旋气流而从出气口202排出。
87.参照图3，内壳体200的侧壁设有第二进气口201，第二进气口201沿内壳体200的高度方向延伸并形成长条状，第二进气口201优选沿内壳体200的高度方向贯穿内壳体200的侧壁，即第二进气口201的高度与内壳体200的高度相等，内壳体200的侧壁在第二进气口201 断开。然而，在其他实施例中，第二进气口也可以为孔状或多齿状，当第二进气口为孔状时，孔状的第二进气口可以是圆形、三角形、四边形或五边形等。在其他实施例中，当第二进气口为长条状或多齿状时，第二进气口的高度h与内壳体的高度h的关系是h≤h，然而，优选地，第二进气口的高度h与内壳体的高度h的关系是h＝h，此时的进风效率最高。此外，还需要说明的是，在其他实施例中，第二进气口的数目可以为两个以上，例如，当第二进气口为孔状时，多个第二进气口可以以纵向分布的方式进行排列；或第二进气口为长条状时，多个第二进气口可以以横向分布的方式进行排列；然而，本领域的技术人员需要理解的是，第二进气口的数量及排列方式不限于上述列举的方式。
88.参照图3，内壳体200的第二进气口201的两侧形成侧壁，导向板300连接于内壳体200 的第二进气口201的其中一个侧壁，也就是说，第二进气口201布置在导向板300的一侧，而外壳体的第一进气口则布置在导向板300的另一侧，从第一进气口进入的气流被导向板300 阻挡和导向，并不能直接通过第二进气口201进入内腔20，而是沿外腔的气流通道流动后再通过第二进气口201进入内腔20。优选地，导向板300与内壳体200通过圆弧部301连
接，即导向板300通过圆弧部301连接到第二进气口201的其中一个侧壁上，圆弧部301的半径取决于内壳体200的厚度、导向板300的厚度、导向板300与内壳体200的角度或根据实际加工情况而定。优选地，导向板300与内壳体200具有大致相同的厚度，通过圆弧部301连接的优势在于：首先，易于机械加工；其次，气流可以平滑地从外腔通过第二进气口201进入到内腔，更好地对气流进行导流，提高分离效率，如果不设置圆弧部301，那么导向板300 与内壳体200的连接处可能存在尖角，尖角会使得一部分准备从外腔通过第二进气口201进入到内腔的气体再次反弹到外腔。在其他实施例中，导向板300与内壳体200也可以采用其他平滑过度的方式进行连接。
89.导向板300的形状和大小取决于内壳体200的外壁和外壳体100的内壁之间的形状和距离，在本实施例中，导向板300设置于内壳体200的外壁和外壳体100的内壁之间并向下延伸至外壳体100的锥形体104的内部，导向板300的下端形成缺口302，缺口302与外壳体 100的锥形体104相匹配，方便安装。然而，在其他实施例中，导向板的形状也可以是四边形、五边形、六边形或任意形状，例如，如果导向板不延伸至外壳体的锥形体处或外壳体没有锥形体，导向板的形状可以是四边形，需要说明的是，导向板的形状和大小并不限于上述列举的方式。
90.图4是旋风分离器中进气管道500的立体示意图，如图4所示，进气管道500的纵截面为t形，即进气管道500包括上部通道503和下部通道504，上部通道503具有矩形截面，下部通道504也具有矩形截面，其中，上部通道503的宽度大于下部通道504的宽度，从而整体上形成截面为“t”形的形状。然而，需要注意的是，在其他实施例中，进气管道500 的横截面也可以采用其他形状，例如圆形、椭圆形或多边形等。进气管道500的上部通道503 的侧壁上设有第二开口501，进气管道500的第二开口501与外壳体的第一进气口对应配合，即外壳体的第一进气口与进气管道500的第二开口501具有匹配的大小和形状，使得外壳体的第一进气口的两侧壁连接于通气管道500的第二开口501的两侧壁，气流从进气管道500 经由第二开口501和第一进气口进入到外腔。需要注意的是，当外壳体连接于通气管道500 后，第二开口501和第一进气口在一定程度上已经重叠。
91.图5是旋风分离器的立体示意图，其中盖板已被移除，图5中显示了导向板300、第一进气口101、第二开口501和第二进气口201之间的位置关系。在本实施例中，第一进气口 101比第二开口501大，第一进气口101的实际进气部分为第二开口501内壁围成的区域。在其他实施例中，外壳体与进气管道可以采用一体成型方式形成，此时不再区分第二开口和第一进气口，统一称为第一进气口。因此，本发明的实际进气部分可以是外壳体上的第一进气口或通气管道500上的第二开口501，例如，当第二开口501比第一进气口101大，第一进气口101的实际进气部分即为第一进气口101围成的区域。
92.参照图5，定义导向板300的位于第一进气口101一侧的侧壁为第一侧壁，导向板300 的位于第二进气口201一侧的侧壁为第二侧壁。导向板300将第一进气口101和第二进气口201分隔开，也就是说，通过第一进气口101进入的气流由于导向板300的阻挡，并不能直接流向第二进气口201，而是需要沿内壳体200的外壁和外壳体100的内壁之间形成的环形气流通道流动一定距离后再流向第二进气口201。优选地，第一进气口101与第二进气口201 相邻布置，即第一进气口101紧邻导向板300的第一侧壁布置，第二进气口201紧邻导向板 300的第二侧壁布置。此时，第一进气口101与第二进气口201的距离最近，但由于第一进
气口101与第二进气口201中间通过导向板300隔开，导向板300可以阻挡气流从第一进气口101进入外腔10的气流通道后直接从第二进气口201进入到内腔20，按气流在外腔10的流经方向，第二进气口201位于外腔10的气流通道中气流进行旋风分离的下游，使得气流在外腔10的气流通道中旋风分离的路径最长，气流流经外腔10约一周，在外腔10充分旋转旋风分离后再进入内腔20进行旋风分离，在内腔20内旋转半径减少，离心力增大，分离效率提高，本发明通过对气流在旋风分离器的外腔10和内腔20中的旋转路线进行合理规划，提高了旋风分离器的分离效率。然而需要注意的是，在其他实施例中，导向板300的第一侧壁与第一进气口101之间可以相隔一定距离，较佳地，该距离位于0-10mm之间，导向板300 的第二侧壁与第二进气口201之间也可以相隔一定距离，较佳地，该距离位于0-10mm之间，或许通过合理设置第一进气口101与第二进气口201之间的距离，使得气流流过外腔10并沿气流通道行大于或等于内壳体的外周的三分之一、大于或等于内壳体的外周的二分之一、大于或等于内壳体的外周的三分之二、大于或等于内壳体的外周的四分之三和/或大于或等于内壳体的外周的五分之四的距离。
93.参考图5，在本实施例中，导向板300紧邻第一进气口101的右侧，第二进气口201紧邻导向板300的右侧，气流从第一进气口101进入外腔10的气流通道后，由于导向板300的阻挡作用，逆时针沿气流通道行进一定距离进行第一次旋风分离后，再通过第二进气口201 进入内腔逆时针旋转进行第二次旋风分离。然而，在其他实施例中，导向板300也可以紧邻第一进气口101的左侧，第二进气口201也紧邻导向板300的左侧，气流从第一进气口101 进入外腔10的气流通道后，由于导向板300的阻挡作用，顺时针沿气流通道行进一定距离进行第一次旋风分离后，再通过第二进气口201进入内腔顺时针旋转进行第二次旋风分离。
94.还需要注意的是，虽然导向板300可以对旋风分离器中的气流路线进行规划，但是依然会有少量的气流从第一进气口101进入外腔10后直接从内壳体200的底端开口进入内腔20，因此，可以通过设计内壳体200的下端面比第一进气口101的下端面低一定距离和/或通过在外壳体100的内壁和内壳体200的外壁之间设置挡板(图中未示出)且挡板位于第一进气口 101的下端面或下端面的下方等方式进行优化，以阻挡气流从进气管道500通过第一进气口 101和内壳体200的底端开口直接进入内腔20。
95.在本实施例中，内壳体200的下端面比第一进气口101的下端面低一定距离，该距离优选为3mm，防止气流从第一进气口101进入后直接从内壳体200的底端开口进入内腔20，提高分离效率。在其他实施例中，内壳体的下端面可以比第一进气口的下端面低1-2mm、2-3mm、 3-4mm、4-5mm、5-10mm、10-20mm、20-30mm、30-40mm或40-50mm等。
96.如图1所示，作为一种优选方式，导向板300沿宽度方向的一端通过圆弧部与内壳体200连接，导向板300沿宽度方向的另一端与外壳体100连接，优选地，导向板300的沿宽度方向的另一端与外壳体100密封连接，但是由于实际加工条件的限制，导向板300与外壳体100 的连接处可能存在缝隙。当导向板300沿宽度方向的两端分别与内壳体200和外壳体100无缝隙连接时，导向板300完全阻挡了气流从第一进气口101直接通过第二进气口201进入到内腔20；当然，在实际加工过程中，如果由于加工原因，使得导向板300与外壳体100的连接处可能存在缝隙，那么从第一进气口101进入到外腔10后直接从第二进气口201进入内腔 20的气流的量也是极少量的，可以忽略不计。
97.图6是本发明一个实施例的旋风分离器的俯视图，其中盖板已被移除。如图6所示，
进气管道的上部通道503具有一定的壁厚并具有进气管道内壁502，进气管道内壁502与内壳体200的外壁相切，使进气气流切向进入旋风分离器的外腔10的气流通道，分离空间内气流的切向速度大，提高分离效率。具体地，与内壳体200的外壁相切的进气管道内壁502为靠近第一进气口一侧的进气管道内壁502，例如可以是靠近第一进气口一侧的全部进气管道内壁502也可以是靠近第一进气口一侧的部分进气管道内壁502。然而，需要说明的是，图6 所示的方案仅仅是一种优选的方式，进气管道的内壁与内壳体的外壁也可以不相切，同样可以实现本发明的目的。
98.此外，还需要说明的是，内壳体200的外壁与外壳体100的内壁之间的距离优选设置为 3-5mm，即在内壳体200的外壁与外壳体100的内壁之间形成的气流通道的宽度为3-5mm，使外腔内的气流沿内壳体200的外壁或外壳体100的内壁切向流动。在其他实施例中，内壳体200的外壁与外壳体100的内壁之间的距离可以设置为1-3mm、3-5mm、5-7mm、7-10mm、 10-20mm、20-30mm、30-40mm、40-50mm或50-100mm等。
99.此外，在另一个实施例中，内壳体200与外壳体100优选为同轴设置。当然，在其他实施例中，内壳体200与外壳体100也可以为不同轴设置。然而，同轴设置使气流均匀分散于外腔10和内腔20中，使气流保持良好的旋转运动以及旋转速度，提高了旋风分离器的分离效率。
100.图7是旋风分离器的立体示意图，其中盖板400设置于外腔中气流通道的顶端，如图7 所示，设置盖板可以防止气流直接从气流通道的顶端流出，使气流在气流通道中旋转进行旋风分离后进入内腔，在内腔进行旋风分离后再从内腔顶端的出气口202排出。优选地，盖板 400与外壳体和内壳体密封设置，使气流不能从外腔的顶部开口流入内腔，而是从外腔中通过第二进气口进入内腔。当然，本领域的技术人员可以理解，在其他实施例中，盖板与外壳体或内壳体也可以采用非密封设置，存在少量的气体通过缝隙从外腔进入内腔，这种情况的气体由于是极少量的，其影响不大，几乎可以忽略不计。在其他实施例中，外腔顶端的盖板可以延伸至内腔顶端，但是不能将内腔的顶端封死，保证内腔的顶端留有出气口。
101.下面参照图8描述本发明另一实施例的旋风分离器，本文仅对图8所示的旋风分离器与前述实施例的旋风分离器的不同之处进行描述，相同之处不再详述，请参看上文所述的相关部分。
102.图8是本发明另一个实施例的旋风分离器的俯视图，其中盖板和进气管道已移除。如图 8所示，该旋风分离器包括外壳体8100和内壳体8200，外壳体8100的内部形成外腔810并在外壳体8100的侧壁设有第一进气口8101以及在外壳体8100的底部设有除水口(图中未示出)，内壳体8200的内部形成内腔820并在内壳体8200的侧壁设有第二进气口8201以及在内壳体8200的顶部设有出气口(图中未示出)；内壳体8200设置于外壳体8100的外腔810 内并在内壳体8200的外壁和外壳体8100的内壁之间形成气流通道，待分离的物质从第一进气口8101进入外腔810并沿所述气流通道行进一定距离进行第一次旋风分离后，再通过第二进气口8201进入内腔820进行第二次旋风分离。
103.参考图8，旋风分离器的内腔820包括两个子内腔，分别是第一子内腔821和第二子内腔822，第一子内腔821和第二子内腔822分别位于第二进气口8201的两侧，本领域的技术人员可以理解，在其他实施例中，旋风分离器的内腔中子内腔的数量可以是三个、四个或更
多个。较佳地，第二进气口8201的开口方向与第一进气口8101的开口方向相同，并优选具有相同的延伸方向，第二进气口8201与第一进气口8101的连线通过内腔的中心，也就是说，第二进气口8201的纵向中心线正对第一进气口8101的纵向中心线，气流从第一进气口8101 进入外腔810后，分别顺时针或逆时针沿气流通道行进约内壳体820外周的二分之一进行第一次旋风分离后，再通过第二进气口8201分别进入内腔820的第一子内腔821或第二子内腔 822进行第二次旋风分离，本实施例中，气流在第一子内腔821进行逆时针第二次旋风分离，而在第二子内腔822进行顺时针第二次旋风分离，然而，在其他实施例中，第二进气口8201 的纵向中心线也可以位于第一进气口8101的纵向中心线左侧或右侧，优选地，第二进气口 8201的开口方向与第一进气口8101的开口方向相同，并优选具有相同的延伸方向，第二进气口8201与第一进气口8101的连线通过内腔的中心，也就是说，第二进气口8201的纵向中心线正对第一进气口8101的纵向中心线，使气流从第一进气口8101进入外腔810的气流通道后，顺时针或逆时针进行第一次旋风分离的行进距离最大。
104.参考图8，旋风分离器的第一子内腔821和第二子内腔822具有多层腔结构，也就是说，第一子内腔821具有第一子内腔第一层腔8211和第一子内腔第二层腔8212，第一子内腔第二层腔8212布置于第一子内腔第一层腔8211的内部，并优选与第一子内腔第一层腔8211具有相同的中心轴线。类似地，第二子内腔822具有第二子内腔第一层腔8221和第二子内腔第二层腔8222，第二子内腔第二层腔8222布置于第一子内腔第一层腔8221的内部，并优选与第一子内腔第一层腔8221具有相同的中心轴线。气流通过第二进气口8201分别进入内腔820 的第一子内腔821或第二子内腔822，进入第一子内腔821的气流依次经过第一子内腔第一层腔8211和第一子内腔第二层腔8212进行多次旋风分离，进入第二子内腔822的气流依次经过第二子内腔第一层腔8221和第二子内腔第二层腔8222进行多次旋风分离，该结构使气流在内腔旋转的更充分，提高旋风分离效率。在其他实施例中，旋风分离器的第一子内腔821 和第二子内腔822也可以为单层腔结构，也就是说，第一子内腔821和第二子内腔822的内部不再包含新的内腔。
105.内壳体8200的顶部设有出气口(图中未示出)，出气口的数量可以与子内腔的数量相匹配，例如，第一子内腔821和第二子内腔822的上方分别设有第一出气口和第二出气口。在其他实施例中，多个子内腔也可以共用一个出气口。
106.内壳体8200和外壳体8100例如可以通过盖板(图中未示出)连接，盖板在第一子内腔 821和第二子内腔822的第一出气口和第二出气口对应的位置分别各设有一个开口，环绕该开口形成盖板的内周，盖板的外周连接于外壳体8100的顶部，内周连接于内壳体8200的顶部，盖板的开口与第一子内腔821和第二子内腔822的第一出气口和第二出气口的对应配合，使得从第一子内腔821和第二子内腔822的第一出气口和第二出气口流出的气体可以从该盖板上的对应开口流出。当然，在其他实施例中，盖板上也可以仅设置一个开口，该开口同时位于第一子内腔821和第二子内腔822的第一出气口和第二出气口的上方并与第一子内腔821 和第二子内腔822的第一出气口和第二出气口配合，使得从第一子内腔821和第二子内腔822 的第一出气口和第二出气口流出的气体都可以从该盖板上的对应开口流出。
107.本发明的第二方面提供一种旋风分离装置，包括总进气管道以及至少一个上述实施例中任一项的旋风分离器，总进气管道与至少一个旋风分离器的进气管道流体连通。
108.在其他实施例中，旋风分离装置中的旋风分离器布置成至少两层并叠层交错排
布，防止上层旋风分离器除水口排出的水流入下层旋风分离器的出气口。
109.本发明的第三方面还提供一种气体处理系统，包括电场装置和上述实施例中任一项的旋风分离装置，电场装置位于旋风分离装置的下游，气体在旋风分离装置内进行物质分离后，再进入电场装置进行颗粒去除处理。在电场装置前安装旋风分离装置，脱除气体中的水蒸气和/或液体水，提高电除颗粒的效果。气体处理系统可应用于汽车尾气净化、工业尾气净化、火力发电废气净化、室内或室外空气净化等领域。颗粒包括但不限于固体颗粒、液滴、附着有液体的固体颗粒、气溶胶、等离子态的固体颗粒或液滴等，也可以为细菌、真菌等微生物。
110.气体中水蒸气和/或液体水的含量影响电场对气体的电除颗粒效果，相同的电场电压条件下，气体中水蒸气和/或液体水的含量越高，电场越容易被击穿，从而影响电除颗粒的效果。在一定范围的电场电压下，电场电压越高，气体中颗粒所携带的荷电量越多，颗粒的荷电效果越好，可以提高气体处理系统对颗粒物、尤其是细小颗粒物的去除效果。
111.本实施例的实验方案如下：
112.实验组：汽车尾气先通过旋风分离装置再进入电场装置中进行电除颗粒；
113.对照组：尾气直接进入电场装置中进行电除颗粒。
114.实验现象：实验组中的电场装置的最高不被击穿电源电压约为8.3kv，而对照组中的电场装置的最高不被击穿电源电压约为7.4kv。
115.实验结论：旋风分离器可以将气体中的水蒸气和/或液体水有效去除，提高气体处理系统的电除颗粒效果。
116.综上，本发明的旋风分离器通过对旋风分离器内部流体路线进行规划，控制良好的旋转运动路径，提高离心力、提高分离效率；同时结构设计简单，实现小工装、易于加工制造且方便控制精度；并使得流体切向进入旋风分离器，提高分离效率；还可以对多个旋风分离器进行优化排布，提高分离效率、减小空间占有率。
117.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。