CN103182204A - 一种泥沙浓缩旋管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于水沙分离的泥沙浓缩旋管，该装置包括圆管入流段1、螺旋管段2、圆管出流段3、分流阀4、轻液排放管5和分流舌6。水沙混合物由入流段1进入，流经螺旋管段2时由该部分形状特征产生三维环状螺旋流，并将比水密度大的泥沙颗粒甩到曲管外侧边壁处，水流从出流段3流出时泥沙会形成有序分布（靠近曲管外侧边壁泥沙浓度高，靠近曲管内侧边壁泥沙浓度低），使用分流阀4将低含沙浓度水通过轻液排放管5排走，以提高水沙混合物中泥沙浓度。本发明处理能力大、能耗低、造价低廉、使用简便、适用范围广泛。

Description

一种泥沙浓缩旋管
技术领域
本发明属于固—液混合流体分离领域，涉及一种泵吸海底淤泥固—液分离装置，可以对泥水混合物进行浓缩处理，将泥沙和水有序分离以达到排除低浓度水，提高进入填筑场泥浆含固率的目的。 
背景技术
随着沿海港口建设事业的发展，为疏浚航道和扩建泊位，需要挖掘大量的海底淤泥，同时，一些港口还存在陆域不足的现状，这就要通过吹填造陆来满足港口建设的需要。将疏浚淤泥用来吹填造陆，是一举两得、变废为利的好办法。水力吹填的淤泥的工程特性一般很差，主要表现为黏粒含量高、含水率高、压缩性大、强度低、渗透性能差、排水固结缓慢。为解决吹填淤泥泥浆在填筑场内自由沉降时间较长、废水排放带走大量固体颗粒的问题，需要根据吹填造陆的工程特点，在泥浆进入吹填区域之前设置一道泥浆浓缩处理工艺。这样可以提高入场泥浆含固率，减少沉降固结时间，促使泥浆尽快转变为具有一定承载力的地基，为围海造陆工程建设带来更大的效益。 
目前对于固—液分离装置已有很多的研究和设备开发，涌现出了很多固—液分离设备，如美国专利6119870说明了一种分离泥浆中固体的旋流分离器，设备采用立式结构，筒体为一个大的旋流管，设备上部设有切向进口，筒体底部设有排沙口，中心设有一个轻液排放口；专利CN1410167A叙述了一种多功能复合型固—液旋流分离器，分离器包括螺线形筒和锥形筒组成的壳体，入流水体在锥形管中形成漩涡流并通过离心力将泥沙分离。 
上述固—液分离器的固—液分离效果都较好，固体颗粒浓缩比率较高，但由于这些分离器的结构较复杂、局部水头损失很大，使用时往往需要升压泵，所以处理能力有限，不适合作为大流量吹填造陆工程中的水沙分离设备。同时吹填造陆工程中要求水力吹填的淤泥要有一定流动性，这就要求经处理后的淤泥含水率不宜过低。 
发明内容
本发明的目的是在水力吹填泥浆进入吹填区域之前，在出口提供一种泥沙浓缩旋管，使通过该装置的泥水混合物有效分离。以解决吹填淤泥泥浆含水率高、在填筑场内自由沉降所需时间较长的问题，提高施工效率。 
本发明的目的是这样实现的：其主体为一螺旋状曲管，高压高速的吹填泥浆进入螺旋曲管后，由于管道曲率影响使靠近曲管内侧处流速变大，外侧流速减小，从而产生与曲管轴线垂直的二次流，而主流则沿螺旋曲管轴线行进，相互叠加会形成三维环状螺旋流。水中的泥沙颗粒由于二次流作用产生螺旋运动，并向管道中部聚集，同时主流沿曲管轴线做圆周运动，泥沙颗粒受离心力作用逐渐向曲管外侧移动，使得曲管靠外侧边壁处泥沙浓度大，靠内侧边壁处泥沙浓度小，实现管内泥沙有序分布。通过调整分流阀4中分流舌6的开度使得吹填时可以有选择的排出部分低含沙浓度水，提高入场泥浆含固率。 
本发明结构简单，使用时不需要借助其他辅助动力，仅利用吹填时泥浆具有的高流速即可形成三维环状螺旋流。与其他水沙分离设备相比，浓缩工艺简单、流动阻力小、局部水头损失小、处理能力大，使用该发明对高含沙水进行浓缩处理时，其过流能力为无该装置情况的85%左右。 
  
附图说明
附图1为本发明泥沙浓缩旋管的结构示意图：1、圆管入流段；2、螺旋管段；3、圆管出流段；4、分流阀；5、轻液排放管。 
附图2为分流阀大样图：3、圆管出流段；5、轻液排放管；6、分流舌。 
  
具体实施方式
实施例1：泥沙浓缩旋管上下两端分别为上部圆管入流段1和下部圆管出流段3，中间螺旋管段2为两段或多段半圆弧曲管连接螺旋下降。 
螺旋管2的管径应与出、入口端管径一致。 
组成螺旋管2的曲管纵轴线半径和连接后螺旋下降时与水平面夹角，根据实际情况和分离要求进行设计。 
    泥水混合物进入螺旋管2后会形成三维螺旋流，并将密度更高的泥沙甩向远离圆弧段圆心的管道外侧，使得在出流段3形成靠外侧泥沙浓度较高，而另一侧浓度较低。通过调整分流阀4中分流舌6的开度有选择的分离排出部分低含沙浓度水，提高进入填筑场泥浆含固率。为避免被有序分离的水沙重新混匀，螺旋管2到分流阀4的距离不宜过长。 

Claims (4)

1.一种泥沙浓缩旋管，包括圆管入流段1、螺旋管段2、圆管出流段3、分流阀4、轻液排放管5和分流舌6，其特征是：入流段1和出流段3为圆形断面水平直管；螺旋管段2是由两段或多段圆形断面曲管连接螺旋下降，其中每段曲管的纵轴线为半圆弧，该半圆弧形纵轴线所在平面与水平面的夹角为0°～75°；入流段1、螺旋管段2和出流段3的断面形状一致，入流段1和出流段3与螺旋管段2光滑连接，即连接处纵轴线相切；轻液排放管5与圆管出流段3相连，两管轴线在同一平面，夹角为0°～45°，轻液排放管5与圆管出流段3连接处设有分流阀4。
2.按照权利要求1所述的泥沙浓缩旋管，其特征在于：入流段1、螺旋管段2和出流段3的各个位置断面均为直径相等的圆形。
3.按照权利要求1所述的泥沙浓缩旋管，其特征在于：组成螺旋管段2的曲管，其半圆弧形纵轴线的半径应大于两倍的断面直径。
4.按照权利要求1所述的泥沙浓缩旋管，其特征在于：轻液排放管5的管径为出流段3管径的10%～30%。
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