CN102049348A - 除沙设备 - Google Patents

Abstract

一种除沙设备，该设备包括依次连接的颗粒分级装置、集料装置和沉沙槽。所述沉沙槽包括槽体、入口和出口，所述集料装置连接到所述入口，所述槽体包括侧壁和底部，所述出口设置在所述侧壁上，所述底部具有至少一个凸起部分和/或至少一个凹陷部分。本发明的除沙设备结构简单，能够利用重力分层对不易漂浮的固体颗粒除沙，除沙时可以通过浆液的连续流入和流出而连续地对大量的浆液进行除沙处理。

Description

除沙设备

技术领域

本发明涉及一种除沙设备，用于从固体颗粒与沙粒的混合物中去除沙粒。

背景技术

从固体材料特别是用于食品行业的天然食物固体颗粒中去除沙粒，从而保证固体颗粒的纯净是非常重要的。现有技术中，为实现除沙目的，大多使用旋流除沙机进行除沙，具体地，将固体颗粒与沙粒混合的浆液通过离心沉降的作用，使浆液中较大密度的沙粒被甩向池壁，并从底部排沙口排除，密度较轻的固体颗粒则留在水中，从而实现固体颗粒与沙粒的分离。

使用旋流除沙机虽然可以去除大部分沙粒，但需要通过离心力将密度较大的沙粒甩向池壁，强行将固体颗粒与沙粒分层，因此，需要使用涡流式沉沙池、产生离心力的电机和变速箱等多个复杂部件，使得旋流除沙机的结构复杂。为保证除沙过程的离心力并使浆液在一定压力下流入除沙机，旋流除沙机通常在封闭条件下工作，从而不能进行连续的除沙工作，也不能实时监控除沙情况，而且旋流除沙机复杂的结构大大限制了每次工作能够处理的浆液的量。

发明内容

为解决现有技术的旋流除沙机存在的结构复杂、工作环境封闭、不能连续进行除沙处理等缺点，本发明提供一种结构简单、可以连续作业的除沙设备。

本发明提供的除沙设备包括依次连接的颗粒分级装置、集料装置和沉沙槽，所述沉沙槽包括槽体、入口和出口，所述集料装置连接到所述入口，所述槽体包括侧壁和底部，所述出口设置在所述侧壁上，所述底部具有至少一个凸起部分和/或至少一个凹陷部分。

使用本发明的除沙设备能够利用重力分层对不易漂浮的固体颗粒除沙，除沙时可以通过浆液的连续流入和流出而连续地对大量的浆液进行除沙处理，而且所述除沙设备结构简单，不需要用复杂的设备提供高压力浆液和离心力。此外，开放的工作环境便于监控除沙情况。

附图说明

图1是显示本发明的除沙设备的结构示意图；

图2是显示本发明的除沙设备的沉沙槽的一种实施方式的截面示意图；

图3是显示本发明的除沙设备的沉沙槽的另一种实施方式的截面示意图；

图4是显示本发明的除沙设备的沉沙槽的喷射管的一种实施方式的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的除沙设备包括依次连接的颗粒分级装置10、集料装置20和沉沙槽30。

本发明提供的除沙设备可以用于分离各种需要将其中一种固体颗粒分离出来的体系，只要其中一种固体颗粒的密度大于其它固体颗粒的密度且不溶于溶剂即可。当本发明提供的除沙设备用于分离其中一种固体颗粒的密度大于另一种固体颗粒的密度，两种固体颗粒均不溶于或微溶于溶剂中，且两种固体颗粒的密度均大于溶剂的密度时，尤其能体现出本发明的优点。此处所述的一种固体颗粒是指粒径为2mm以下的各种形状的固体颗粒。所述溶剂可以是各种至少对其中一种固体颗粒不溶解或微溶解且密度小于该不溶解或微溶解的固体颗粒的有机或无机溶剂，对所述溶剂的用量没有特别限定，只要与固体颗粒混合后能够形成具有流动性的流体即可。例如，可以使固体颗粒的混合物随溶剂流动而混合，从而具有流动性。优选地，可以使固体颗粒的混合物与溶剂首先混合形成均匀的浆液20(例如通过搅拌)，然后使浆液20流动并分离固体颗粒。其中，对溶剂的用量和搅拌时间没有特别限定，只要能得到流动性较好、粘稠度适中的浆液20即可。例如溶剂的用量可以为两种固体颗粒总重量的20-100倍，搅拌时间0.5-2h。所述一种固体颗粒可以是红薯粉颗粒、玉米颗粒和木薯颗粒中的一种或几种，另一种固体颗粒可以是沙粒，所述溶剂优选为水。下面以除去木薯颗粒中的沙粒为例说明本发明的除沙设备的工作原理。

木薯颗粒包括粒度大于沙粒的粒度的木薯大颗粒和粒度小于或等于沙粒的粒度的木薯小颗粒。颗粒分级装置10能够根据颗粒的大小使输送到其中的木薯大颗粒和木薯小颗粒分离，从而将木薯颗粒与沙粒的混合物分为两部分，一部分是木薯大颗粒S1，另一部分是包括木薯小颗粒与沙粒的小颗粒混合物S2。颗粒分级装置20可以是各种类型的分级装置，优选为振动分级筛，从而选择网眼孔径不同的筛网以得到粒径不同的两部分木薯颗粒。由于木薯块的粒径较大，沙粒的粒径较小，可以选用直径在2mm以下的网眼的筛网，从而使得木薯大颗粒的粒径大于2mm，小颗粒混合物的粒径小于2mm。其中，木薯大颗粒S1是基本上不含沙粒的木薯块；小颗粒混合物S2是沙粒和粒径较小的木薯粉的混合物。

如图1所示，木薯颗粒和沙粒的混合物在颗粒分级装置10中分为两部分：大颗粒部分S1和小颗粒混合物S2。由于使用了颗粒分级装置10，可以将筛分得到的木薯大颗粒S1收集到容器50中以进行后续生产加工，下面只需要对小颗粒混合物S2进行除沙。其中，小颗粒混合物S2的重量只占颗粒分级装置10的进料的10-30％。因此，通过颗粒分级装置10可以集中处理需要除沙的小颗粒混合物S2，提高了除沙操作的针对性和效率。下面说明对小颗粒混合物S2的除沙操作。

所述集料装置20可以是各种盛放物料的料斗，也可以是具有搅拌功能的螺旋输送机。集料装置20可以直接向沉沙槽30提供小颗粒混合物S2，并使该小颗粒混合物S2在沉沙槽30中随由其它装置提供的搅拌水流动，以实现除沙。但这种方式不利于控制小颗粒混合物S2与搅拌水的比例，使形成的流体流动性不一致。优选地，可以在集料装置20内将含有固体颗粒和沙粒的小颗粒混合物S2和水混合并充分搅拌，使得木薯颗粒、沙粒和水混合为浆液40，该浆液40能够继而流动到沉沙槽30中进行除沙。其中，水的质量约为木薯颗粒和沙粒的总质量的20-100倍，搅拌时间优选为0.5-2小时，从而得到流动性较好、粘稠度适中的浆液40。

集料装置20可以是能够实现搅拌的各种形式的装置，优选地，集料装置20可以是具有搅拌功能的螺旋输送机，从而在实现混合功能的同时还能够将混合好的浆液40输送到沉沙槽30。

如图2-3所示，沉沙槽30包括槽体31、入口32和出口33，集料装置20连接到入口32以向沉沙槽30提供浆液40，槽体31包括侧壁34和底部35，所述出口33设置在侧壁上，其中，底部35具有至少一个凸起部分36和/或至少一个凹陷部分37。

如图2-3所示，在沉沙槽30中，混合了木薯小颗粒(以下简称为木薯颗粒)、沙粒和水的浆液40在流动过程中，由于沙粒的密度相对于木薯颗粒和水的密度较大而首先沉淀，在沉沙槽30的底部35上形成沙粒层42，而木薯颗粒的密度较轻而悬浮在水中并随水流动。通过使携带有木薯颗粒的水从出口33流出使得木薯颗粒与沙粒分离。

其中所述槽体31可以是各种形状和结构，只要具有一定的容积且底部具有至少一个凸起部分36和/或至少一个凹陷部分37即可。例如，所述槽体31的外围截面(即平行于底部的截面)形状可以是矩形、圆形或椭圆形。所述沉沙槽各个外围截面的大小可以相同也可以不同，优选各个外围截面的大小相同或者沿朝向底部的方向，所述外围截面的大小逐渐减小，形成沿垂直于底部方向的截面(即图2中截面)的形状为敞口梯形的形状。

根据本发明提供的沉沙槽，入口32可以设置在任意能够使浆液40流入槽体31的位置上，所述入口32可以是位于槽体31侧壁上的开口(如图2所示)，也可以是放置在槽体31侧壁上或深入槽体内部的管道。为了不对沉积的沙粒层42造成干扰，进一步提高沉沙效果，优选所述入口32设置在槽体31的中上部或上方，进一步优选所述入口32的最上端与底部35之间的距离(本发明中所述的“与底部35之间的距离”均指与底部35的最下端之间的垂直距离)为槽体31该侧壁(设置有入口31的侧壁)的垂直高度的80-100％。进一步优选地，为了便于浆液40的流动，也为了有效提高除沙槽的沉沙效果，所述入口32和出口33分别设置在两个相对的侧壁34上，特别是当所述沉沙槽的截面(图2和图3所示的截面)为矩形或梯形时，进一步优选所述入口32和出口33分别设置在距离较远的两个相对的侧壁34上，这样，在其它条件如沉沙槽的大小相同、浆液40流速相同的情况下可以获得较长的沉沙分离时间，从而有效提高除沙效果。所述入口32和出口33的大小可以根据实际需要来确定。

所述出口33可以设置在任意能够使浆液40流出槽体31的位置，优选如上所述，所述出口33设置在与入口32所在侧壁相对的侧壁上。为了有效使沉积的沙粒层42留在槽体31内，进一步提高沉沙效果，优选所述出口33设置在槽体31的中上部或上方，进一步优选所述出口33的最下端与底部35之间的距离为槽体31该侧壁(设置有出口33的侧壁)的垂直高度的50-95％。进一步优选情况下，所述出口33的最上端与底部35之间的距离小于所述入口32的最下端与底部35之间的距离，这样出口33形成类似于溢流堰的形式。

优选地，出口33可以包括挡板，并通过挡板调节出口33的位置和大小。具体地，通过用挡板遮盖出口33的下部，可以调节出口33的最下端与底部35之间的距离，还可以调节出口33的大小。显然，也可以在出口33所在的侧壁34上形成从侧壁34的顶部向下贯穿到侧壁34的底部的开口，使用多个挡板遮蔽该开口的一部分可以形成出口33，通过调节多个挡板的位置，可以自由调节出口33的位置和大小。

出口33与底部35之间的距离可调节，一方面，在沙粒较多而在出口33所在的侧壁堆积时，调高出口33的位置能够防止沙粒溢出；另一方面，当固体颗粒也因自身密度大而发生沉淀时，根据浆液40的流速不同，固体颗粒随水流动到出口33所在的侧壁时，固体颗粒在槽体31中的高度不同，由于沉沙槽30只能允许出口33的最下端所在的高度以上的水和固体颗粒流出，通过减小出口33与底部35之间的距离，可以允许尽可能多的固体颗粒随水流出。

为了防止沙粒沉积形成的沙粒层42在其上方流动的水流的影响下发生沿流动方向的移动，从而积聚在出口33所在的侧壁上，或者在堆积过多时从出口33溢出，如图2和图3所示，沉沙槽30的槽体31的底部35具有至少一个凸起部分36和/或至少一个凹陷部分37。优选地，底部35具有多个凸起部分36和/或多个凹陷部分37，该多个凸起部分36和/或多个凹陷部分37沿从入口32到出口33的方向排列，即沿浆液40的流动方向排列。

沙粒层42沉积在槽体31的底部上，当沙粒层42受到其上方的水流的影响而沿流动方向移动时，沙粒会移动到凹陷部分37中或被凸起部分36阻挡而不能继续沿流动方向移动。即使沙粒一开始沉积在凸起部分36的最上端，这部分沙粒也会随其上方的水流移动，继而沉积在凹陷部分37的最下端。因此，沙粒层42基本上不会移动到出口33所在的侧壁，从而防止沙粒堆积到出口33并从出口33溢出。

如图2所示，为了进一步防止沙粒层42受到上方的水流的流动影响，在图2所示的截面上，即纵向截面(平行于从入口32到出口33的方向并垂直于水平面的截面)，凸起部分36和凹陷部分37形成为梯形。当然，凸起部分36和凹陷部分37还可以形成为任意能够有助于阻挡沙粒层42沿流动方向移动的形状，例如波浪形、三角形等。优选地，凸起部分36和凹陷部分37形成为具有与水平面呈30-60°的斜面，从而有利于阻挡沙粒沿流动方向移动。

当然，沉沙槽30的底部35也可以具有一个凹陷部分37(如图3所示)，或者具有一个凸起部分36。底部35具有一个凸起部分36或一个凹陷部分37时，可以适当增大凸起部分36和凹陷部分37的尺寸。如图3所示，凹陷部分37中能够容纳的沙粒的量相当于图2中各个凹陷部分37能够容纳的沙粒的量的总和。

为了能够有效地容纳沙粒并防止沙粒自由移动，优选地，凸起部分36和/或凹陷部分37沿流动方向设置在底部35的中后部。当所述底部35具有多个凸起部分36和/或凹陷部分37，且该多个凸起部分36和/或凹陷部分37沿流动方向排列设置在底部35的中后部。其中，凸起部分36和凹陷部分37所占的底部35的面积百分比为40-60％。所述凸起部分36的最上端与底部35之间的距离不大于出口33的最下端与底部35之间的距离，进一步优选底部35的高度起伏(底部35的最上端与最下端之间的垂直距离)与出口33所在的侧壁的高度之比为1∶5-1∶3。所述凸起部分36可以与槽体底部35一体形成，也可以为固定在底部35的挡板。所述凹陷部分37可以与槽体底部35一体形成，也可以是多个凸起部分36之间的凹槽。

当固体颗粒能够完全漂浮在水面上时，固体颗粒基本上能够通过流出出口33而得到收集，但也会有一部分固体颗粒受到沙粒的阻碍而随沙粒沉淀到沙粒层42。此外，如果固体颗粒的密度较大(例如木薯粉)，固体颗粒在水中也会下沉。在这种情况下，如果流速不够，水流动到出口33所在的侧壁时，一些固体颗粒可能也沉淀到出口33的位置下方，不能从出口33流出，并进而沉积到沙粒层42的表层，从而造成浪费。

为解决该问题，优选地，沉沙槽30包括能够喷射气流和/或水流的喷射装置。该喷射装置设置在沙粒层42的上方并可以朝沙粒层42的表层喷射气流和/或水流，从而驱动沉积到沙粒层42的表层的固体颗粒重新悬浮在水中，并随沙粒层42上方的水流出出口33。在该过程中，喷射装置可以喷射适当强度的气流和/或水流，使得沙粒层42的表层中的固体颗粒漂浮到远离沙粒层42的位置，虽然这可能会使沙粒层42中的一些沙粒也漂浮起来，但沙粒会因为密度大而迅速下沉，因此基本上不会被水流带走。

具体地，如图2所示，喷射装置包括至少一个喷射管38。每个喷射管38各自包括管体和位于管体上的多个孔P，气流和/或水流通过孔P喷射。显然，可以使用各种泵或抽吸装置使孔P喷射气流和/或水流。

每个喷射管38可以设置为横跨沉沙槽30的两个相对的侧壁，例如，可以沿沉沙槽30的横向平行设置，或者如图2所示的一种实施方式那样沿沉沙槽30的纵向平行设置，也可以沿与横向和纵向呈预定的角度平行设置。当然，喷射管38也可以交叉设置。每个喷射管38上可以设置多个孔P，根据喷射管38的布置，每米的管体上优选具有10个孔，孔的直径可以为3-6mm。

由于除砂操作的连续性，沉砂槽30内沉积的砂粒层42的厚度可能不同，为使喷射管38始终设置在砂粒层42的上方，优选地，喷射管38的管体与底部35之间的距离可调节。例如，可以在喷射管38横跨的两个侧壁中的至少一个上设置滑道，喷射管38的至少一个端部可以设置在该滑道内并沿该滑道滑动，从而能够沿所述两个侧壁的垂直高度方向调节喷射管38与底部35之间的距离。

优选地，孔P设置为对准凹陷部分37和/或凸起部分36与入口32和/或出口33所在的侧壁之间形成的凹槽。也就是，当底部35具有凹陷部分37(包括与底部35一体形成的凹陷和两个凸起部分36之间形成的凹槽)时，孔P对准凹陷部分37；当底部只具有一个凸起部分36时，孔P对准凸起部分36与入口32和/或出口33之间的凹槽。

喷射管38的孔P优选设置为朝向沙粒层42的表层喷射，因此，孔P优选设置为朝向底部35喷射。更优选地，孔P设置为沿与浆液40的流动方向或水平面呈角度A向下喷射，即孔P的轴线与水平面呈角度A向下喷射，角度A优选为30-60°。如图2和图4所示，喷射管38沿沉沙槽30的横向(图4中实心箭头所示为流动方向，流动方向为纵向)设置，孔P设置为倾斜于水平方向向下45°(图4中空心箭头所示)喷射。从而在底部35的较大范围内驱动固体颗粒的同时避免使沙粒也漂浮起来。如图4所示，喷射管38沿沉沙槽30的横向(图4中实心箭头所示为流动方向，流动方向为纵向)设置，孔P设置为倾斜于水平方向向下45°(图4中空心箭头所示)喷射。

将喷射管38设置在出口33附近有利于固体颗粒被喷射的气流和/或水流吹动并迅速被水流带走，但设置在出口33附近的喷射管38喷射的气流或水流的速度要控制在适当范围，避免将沙粒也吹动带走，例如1m/s。此外，还可以在远离出口33的位置设置喷射管38，在这种情况下，喷射管38可以提供较大强度的气流和/或水流，例如3m/s。

在本发明的实施方式中，为了实现连续的除沙操作，可以采用各种方法使浆液40或水流动，例如可以使用泵或其它抽吸装置或利用浆液40的势能使浆液40从入口32流入，并继而使水携带固体颗粒从出口33流出。优选地，可以通过泵控制浆液40的流动速度。尤其是对密度较大的固体颗粒，通过加快流速可以进一步防止固体颗粒发生沉淀。

由于沉沙槽30的上部相对“开放”，因此便于监控，以调节得到最佳的流速和出口33的高度。

显然，所述沉沙槽也可以实现封闭式的除沙操作。但封闭式操作仅限于密度较轻而能够完全漂浮在水中的固体颗粒。在封闭式除沙操作时，可以使浆液40在沉沙槽30内静置预定的时间以使沙粒完全沉淀到底部35，然后使漂浮在水中的固体材料随水流导出沉沙槽30，类似地，在封闭式除沙操作时，也可以在沉沙槽30中设置喷射装置，从而避免固体材料受到沙粒的阻碍而沉积到沙粒层42，造成浪费。

本发明的除沙设备，不仅结构简单，而且能够选择性地实现连续式除沙操作或非连续式除沙操作，而且操作过程相对开放便于监控。

当所述沉沙槽30用于分离木薯和沙粒时，所述浆液中，水的重量优选为木薯和沙粒的总重量的20-100倍。所述沉沙槽的槽体为长方体，所述沉沙槽的侧壁的垂直高度优选为0.5-0.9m，所述底部的最上端与最下端之间的距离为0.1-0.3m，所述凸起部分和凹陷部分占所述底部面积的40-60％。所述出口的最下端与底部之间的距离优选为0.4-0.85m，所述入口与底部之间的距离为0.3-0.5m且所述入口贯通到所述入口所在侧壁的顶部，所述沉沙槽的入口与出口所在侧壁之间的距离优选为5-7m，从而使所述浆液通过所述入口和所述出口之间的落差以3-10m/s的流速自然流动。所述喷射装置喷射的气流或水流的流速为2-4m/s。使用所述沉沙槽进行多次重复的除沙操作可以得到更好的除沙效果，使用所述沉沙槽分离木薯和沙粒时，使浆液40在沉沙槽30内重复流动3-5次可以除去95％的沙粒。

Claims (13)

1.一种除沙设备，该设备包括依次连接的颗粒分级装置、集料装置和沉沙槽，其特征在于，所述沉沙槽包括槽体、入口和出口，所述集料装置连接到所述入口，所述槽体包括侧壁和底部，所述出口设置在所述侧壁上，所述底部具有至少一个凸起部分和/或至少一个凹陷部分。

2.根据权利要求1所述的除沙设备，其中，所述入口和所述出口设置在相对的两个所述侧壁上。

3.根据权利要求2所述的除沙设备，其中，所述底部具有多个凸起部分和/或多个凹陷部分，且该多个凸起部分和/或多个凹陷部分沿从所述入口到所述出口的方向排列。

4.根据权利要求2或3所述的除沙设备，其中，所述凹陷部分和/或凸起部分的纵向截面为三角形或梯形，所述纵向截面平行于从所述入口到所述出口的方向并垂直于水平面。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的除沙设备，其中，该沉沙槽还包括挡板，通过该挡板能够调节所述出口的大小和所述出口与所述底部之间的距离。

6.根据权利要求1所述的除沙设备，其中，该沉沙槽还包括喷射装置。

7.根据权利要求6所述的除沙设备，其中，所述喷射装置包括至少一个喷射管，每个喷射管各自包括管体和位于管体上的多个孔。

8.根据权利要求7所述的除沙设备，其中，各个所述喷射管为多个，各自设置在所述沉沙槽的槽体内，并横跨所述沉沙槽的相对的两个所述侧壁。

9.根据权利要求7或8所述的除沙设备，其中，所述喷射管的管体与所述底部之间的距离可调节。

10.根据权利要求7所述的除沙设备，其中，所述孔对准所述凹陷部分和/或对准所述凸起部分与所述入口和/或出口所在的侧壁之间形成的凹槽。

11.根据权利要求7所述的除沙设备，其中，所述孔朝向底部，且孔的轴线与水平面呈30-60度角。

12.根据权利要求1所述的除沙设备，其中，所述颗粒分级装置为分级筛，所述分级筛的筛网的网眼直径为2mm。

13.根据权利要求1或12所述的除沙设备，其中，所述集料装置为具有搅拌功能的螺旋输送机。

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