CN103433118A - 一种水力分级机 - Google Patents

Abstract

一种水力分级机，其特征在于：它包括由锥型分级室组成的分级机构、由入料井、给料管、混料桶组成的给料机构、由溢流排料机构和沉砂排料机构构成的排料系统以及供水系统；所述锥型分级室的上部设置溢流排料机构、下端与供水筒连接；所述入料井以与锥型分级室共轴线方式安装在锥型分级室内，且入料井的进料口通过给料管与混料桶相连接；在供水筒的下端连接有一U型管连通器，在U型管连通器底部的底流收集段设置有沉砂排料机构；所述供水系统由底部供水机构和中部供水机构组成，所述中部供水机构是由中部供水泵、连通中部供水泵与供水筒的供水管、以及安装在延伸至供水筒内的供水管出水口端的360°喷嘴组成；所述底部供水机构是由底部供水泵、设置在U型管连通器高于锥型分级室一的端口上方的供水箱、U型管连通器、以及连通底部供水泵和供水箱的供水管组成。

Description

一种水力分级机

技术领域

本发明利用特性水流干扰颗粒沉降以实现细粒物料分级，具体为一种水力分级机。

背景技术

随着煤炭资源“贫、杂、细”化及开采机械化程度的提高，入选原煤的细粒含量不断增加，导致分级作业中细粒物料愈来愈多。通常该部分粗煤泥粒度较小、粒度范围宽，不易分选。分级是对粗煤泥进行预处理的有效手段，采用合适的分级设备是对其进行分级的关键。

水力分级机是一种利用矿物比重、颗粒大小差异，在上升水流中由于干扰沉降进行分层，从而可根据需要进行控制，分级出符合要求的各种粗细不同粒级的水力分级设备。

在很多选矿作业中，水力分级起着重要作用。分级通常是指固体物料在流体（水或空气中）由于颗粒沉降速度差异而按物料粒度大小进行分离。由于颗粒的沉降速度不仅仅与粒度大小相关，而且还与固体颗粒的形状、比重、流体运动状态等诸多因素有关，因此通常所述的分级并不是真正严格意义上的按照粒度差异进行分离，从而造成分级产品分级粒度不精确、分级效率较低。

目前细粒级分级设备主要有三类：筛分设备、离心分级设备和水力分级设备。筛分设备严格按照粒度分级，分级精度相对较高，多适用分级下限为0.2mm的物料。对于细粒物料分级，传统的筛分设备有以下缺点：分级效率低、筛网易堵塞，磨损严重，维修量大。目前正在选煤工业推广应用的一些高效筛分设备，如德瑞克高频细筛、Pansep筛分机、MVS系列电磁高频振网筛等，这些设备分级效率相对较高，但多为进口设备、成本较高。离心分级设备按照径向速度差进行分级，具有较大的处理能力和较高的分级效率，一般适用于分级上限为0.5mm的物料。分级旋流器是最常用的离心分级设备，但是其在分级过程中影响因素多，能耗高，煤泥泥化现象严重。水力分级设备按照颗粒在上升水流中的沉降速度分级，结构简单、运行成本低、适应能力强、处理量大，多适用于分级粒度上限小于0.5mm甚至更细的物料，相对于传统筛分设备具有较高的效率。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种多参数可调的水力分级设备。

本发明的设备针对常规分级机的可调参数少、自动化程度低、分级效率低等缺点，对现有水力分级设备结构进行重新设计及优化参数，以提高其分级精度及分级效率。本发明的设备能够在生产作业中提供不同浓度、不同流速的入料及稳定上升水流、上升旋流，使分级设备能适应不同分级环境。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的水力分级机包括由锥型分级室组成的分级机构、由入料井、给料管、混料桶组成的给料机构、由溢流排料机构和沉砂排料机构构成的排料系统以及供水系统；所述锥型分级室的上部设置溢流排料机构、下端与供水筒连接；所述入料井以与锥型分级室共轴线方式安装在锥型分级室内，且入料井的进料口通过给料管与混料桶相连接；在供水筒的下端连接有一U型管连通器，在U型管连通器底部的底流收集段设置有沉砂排料机构；所述供水系统由底部供水机构和中部供水机构组成，所述中部供水机构是由中部供水泵、连通中部供水泵与供水筒的供水管、以及安装在延伸至供水筒内的供水管出水口端的360°喷嘴组成；所述底部供水机构是由底部供水泵、设置在U型管连通器高于锥型分级室一端的端口上方的供水箱、U型管连通器、以及连通底部供水泵和供水箱的供水管组成。

本发明所述入料井的下端深入至锥型分级室中下部，入料井上端高出溢流收集槽上边缘；且所述的入料井为夹套式筒体结构，内套筒与外套筒之间的环形腔体为给料通道（物料在内外套筒之间的环形通道内均匀分布，落入锥型分级室）；所述的入料管以切线连接方式接入料井的给料通道，并设置有给料管球阀，通过调节球阀达到调节入料的目的。

所述沉砂排料机构包括设置在底流收集段凹底位置处的底流排料口、位于底流排料口处的浮标闸门和数字比重计，所述数字比重计与排料执行器电连接，数字比重计与信号控制中心电连接。

本发明所述的连通中部供水泵与供水筒的供水管以切线方式延伸至供水筒腔体内，提供上升旋流；所述供水筒与U型管连通器的连接端之间设置有稳流板。

所述溢流排料机构是由倾斜板构成的溢流收集段、以及设置在溢流收集段边缘口处设置有溢流收集槽组成，溢流收集槽与溢流收集段向同一侧倾斜，并固定于溢流收集段的边缘口处。所述溢流排料机构的溢流流速随着分级机主体部分横截面积逐渐变大而减小，在溢流收集段形成流速较小较稳定的的溢流，最终流出溢流收集段外边缘进入溢流收集槽。

本发明所述的锥型分级室固定于分级机支架上，锥型分级室横截面积由下至上逐渐变大。

更具体说，本发明中所述的供水机构由底部供水机构和中部供水机构组成，两套供水机构相互独立，并可以配合使用，提供不同要求的上升水流组合。底部供水机构由底部供水泵、球阀a、供水管a、供水箱、球阀b、供水管b和U型连通器组成，底部供水机构通过U型管连通器的另一端连接供水筒；底部供水机构利用连通器原理，由U型连通器与供水筒相连提供均匀上升水流，同时保证上升水流的稳定； U型连通器供水端高于分级机溢流收集槽上边缘，在U型连通器与供水筒的连接处设置有均匀开孔的稳流板；供水管a位于U型连通器的上端，球阀a连接供水管a和水箱，球阀b用来调节底部供水泵的流量。中部供水机构由中部供水泵、球阀c、供水管c和360°喷嘴组成，中部供水机构的上端通过供水筒连接锥型分级室，下端连接底部供水机构；所述的360°喷嘴位于供水筒内，其可进行360°旋转，以提供不同流速、流向的水流；供水管c固定于稳流板上方供水筒，所述供水管以垂直方向固定于供水筒；球阀c用来调节中部供水泵的流量。

与现有分级机相比，本发明的有益效果如下：

本发明水力分级机利用U型连通器两端水流稳定的特性，确保上升水流的稳定，且连续可调。

中部供水机构的供水喷头可以360°任意调整，提供不同方向、不同流速的水流。两套独立的供水机构可提供不同流速，流向的上升水流，能够适应不同给条件。

锥型分级室上端布置有倾斜板，可以稳定溢流，使溢流产物中混入的粗颗粒在倾斜板的作用下下沉，确保矿物颗粒的均匀和精确分级；同时能提高不同粒度、不同比重入料的沉降分离效率。

附图说明

图1 本发明分级机的结构示意图。

图2由入料井、给料管、混料桶组成的给料机构示意图。

图3 沉砂排放机构原理图。

图中序号：1.混料桶 2.给料管球阀 3. 入料管 4. 入料井 5. 溢流收集段 6. 倾斜板 7. 溢流收集槽 8. 锥型分级室 9. 供水筒 10. 稳流板 11. U型连通器  12. 供水管a 13. 球阀a 14. 供水箱 15. 供水管b 16. 球阀b 17.底部供水泵 18. 360°喷嘴  19. 供水管c 20. 球阀c  21.中部供水泵 22. 浮标闸门 23. 排料执行器 24. 底流排料口 25.数字比重计 26. 底流收集段 27.信号控制中心。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述：

如图1所示，本发明的水力分级机包括由锥型分级室8组成的分级机构、由入料井4、给料管3、混料桶1组成的给料机构、由溢流排料机构和沉砂排料机构构成的排料系统以及供水系统；所述锥型分级室8的上部设置溢流排料机构、下端与供水筒9连接；所述入料井以与锥型分级室8共轴线方式安装在锥型分级室8内，且入料井的进料口通过给料管与混料桶相连接；在供水筒9的下端连接有一U型管连通器11，在供水筒9与U型管连通器11的连接端之间设置有均匀开孔的稳流板；在U型管连通器11底部的底流收集段26设置有沉砂排料机构；所述供水系统由底部供水机构和中部供水机构组成，两套供水机构可配合使用使用，也可独立使用；所述中部供水机构是由中部供水泵21、连通中部供水泵21与供水筒9的供水管c19、球阀c20以及安装在延伸至供水筒9内的供水管出水口端的360°喷嘴组成，且所述的供水管c19以切线方式延伸至供水筒9腔体内，提供上升旋流；所述底部供水机构是由底部供水泵17、设置在U型管连通器11高于锥型分级室一的端口上方的供水箱14、U型管连通器11、以及连通底部供水泵和供水箱的供水管b15、球阀b16、和连通供水箱14和U型管连通器11 供水管a12、球阀a13组成；所述溢流排料机构是由倾斜板6构成的溢流收集段5、以及设置在溢流收集段5边缘口处设置有溢流收集槽7组成，溢流收集槽7与溢流收集段5向同一侧倾斜，并固定于溢流收集段5的边缘口处。

所述入料井4的下端深入至锥型分级室8中下部，入料井4上端高出溢流收集槽7上边缘；且所述的入料井4为夹套式筒体结构，内套筒与外套筒之间的环形腔体为给料通道（物料在内外套筒之间的环形通道内均匀分布，落入锥型分级室8）；所述的入料管3以切线连接方式接入料井4的给料通道（参见图2）。

如图3所示，所述沉砂排料机构包括设置在底流收集段26凹底位置处的底流排料口24、位于底流排料口处的浮标闸门22和数字比重计25，所述数字比重计25与排料执行器23电连接，数字比重计25与信号控制中心27电连接。

本发明工作原理如下：设备工作时，水泵17、球阀a13、球阀b16打开，整个机构里充满水。根据所给入料的性质，调整底部供水机构的球阀b16，确定上升水流流速。料浆通过混料桶1及给料管3进入到套筒之间，使料浆沿套筒壁切线方向绕着环形套筒向下旋转并均匀给入分级段中下部，与底部供水机构产生的上升水流相遇形成流化床层，矿物颗粒在分级段做干扰沉降运动。由于矿物的比重、颗粒的大小差异不同，在上升水流干涉的状况下进行分层，粒度小于悬浮颗粒的成为溢流进入溢流收集段5，由于分级段横截面积由下到上逐渐变大，溢流流速减缓，最终平缓进入溢流槽收集7。粒度大于悬浮颗粒的下沉至底流收集段26成为沉砂，由底流排料口24排出。所述中部供水机构可根据入料量、浓度调节球阀20来改变供水量。

在分级过程中，底部供水机构由水泵17提供上升水流，流量和流速由球阀b16控制，中部供水机构由泵21提供旋流，通过球阀c20可以调节流量和流速，该出水口为360°可旋转喷头18，可以调节其旋流方向。排料机构通过数字比重计25产生一个浓度信号，浓度信号传送至信号控制中心27，信号控制中心27发出命令至排料执行器23，由排料执行器23控制浮标闸门22 开启的大小，整个分级过程中实现自动化多功能调节，以此来保证生产过程的连续性。

以下再结合图2对本发明的入料方式进行进一步说明。料浆在混料桶1内均匀混合，入料管3连接混料桶与入料井4，入料管3上装有给料管球阀2， 通过调节给料管球阀2可以控制给料速度。入料井4为双层套筒，入料管3切线固定于入料井4，料浆切线进入套筒内部，在套筒中产生旋转料浆，与上升水流接触后，由于料浆流速较大，可使料浆进入到入料井4下端，使料浆能充分进入分级区间。

以下再结合图3对本发明沉砂排料机构做进一步说明：沉砂排料机构由排料执行器23、数字比重计25、浮标闸门22和底流排料口24组成。所述浮标闸门22为三角形柱体。本沉砂排料利用浮标闸门22在床层中根据密度上移或下降的优点，结合数字比重计25精确测量密度并能传输数字信号的特点，将数字比重计25接收到的数字信号反馈到信号控制中心27，由信号控制中心27控制排料执行器精确调节浮标闸门22的上移或者下降。具体如下：浮标闸门22在床层中相当于粒度大的颗粒，在床层中的位置取决于它的密度；当沉砂床层厚时，数字比重计25将床层密度反馈到信号控制中心27，所述信号控制中心27控制排料执行器23使浮标闸门22上移；当沉砂床层薄时，数字比重计25将床层密度反馈到信号控制中心27，所述信号控制中心27控制排料执行器23使浮标闸门22下降。

Claims (6)

1.一种水力分级机，其特征在于：它包括由锥型分级室组成的分级机构、由入料井、给料管、混料桶组成的给料机构、由溢流排料机构和沉砂排料机构构成的排料系统以及供水系统；所述锥型分级室的上部设置溢流排料机构、下端与供水筒连接；所述入料井以与锥型分级室共轴线方式安装在锥型分级室内，且入料井的进料口通过给料管与混料桶相连接；在供水筒的下端连接有一U型管连通器，在U型管连通器底部的底流收集段设置有沉砂排料机构；所述供水系统由底部供水机构和中部供水机构组成，所述中部供水机构是由中部供水泵、连通中部供水泵与供水筒的供水管、以及安装在延伸至供水筒内的供水管出水口端的360°喷嘴组成；所述底部供水机构是由底部供水泵、设置在U型管连通器高于锥型分级室一的端口上方的供水箱、U型管连通器、以及连通底部供水泵和供水箱的供水管组成。

2.根据权利要求1所述的水力分级机，其特征在于：所述的入料井为夹套式筒体结构，内套筒与外套筒之间的环形腔体为给料通道；所述的入料管以切线连接方式接入料井的给料通道；所述入料井的下端深入至锥型分级室中下部，入料井上端高出溢流收集槽上边缘。

3.根据权利要求1所述的水力分级机，其特征在于：所述沉砂排料机构包括设置在底流收集段凹底位置处的底流排料口、位于底流排料口处的浮标闸门和数字比重计，所述数字比重计与排料执行器电连接，数字比重计与信号控制中心电连接。

4.根据权利要求1所述的水力分级机，其特征在于：所述的连通中部供水泵与供水筒的供水管以切线方式延伸至供水筒腔体内，提供上升旋流。

5.根据权利要求1所述的水力分级机，其特征在于：所述溢流排料机构是由倾斜板构成的溢流收集段、以及设置在溢流收集段边缘口处设置有溢流收集槽组成，溢流收集槽与溢流收集段向同一侧倾斜，并固定于溢流收集段的边缘口处。

6.根据权利要求1所述的水力分级机，其特征在于：所述供水筒与U型管连通器的连接端之间设置有稳流板。

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