CN104652354A - 一种泥沙浓密器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水利机械设施，特别公开了一种泥沙浓密器，它包括平台，所述平台上设有砂浆缸，砂浆缸内设有与砂浆缸同轴心的圆锥台，所述砂浆缸上部设有进水管道和溢流管道，所述进水管道沿圆锥台的切线方向设置，所述溢流管道位于圆锥台的上端，所述砂浆缸的缸底设有两根沿水流的流动方向设置的出流管道，所述出流管道下方设有喂料罐。由于设置了圆锥台，水流从进水管道进入后围绕圆锥台做环向运动，在后续水流的冲击下和砂浆的重力作用下，砂浆得到沉积，从出流管道流入喂料罐，而多余的水则从溢流管道溢出流回黄河，进入喂料罐的砂浆浓度增大了，这样进入输沙系统的砂浆的浓度就得到了保证，提高了输沙效率。

Description

一种泥沙浓密器

（一）        技术领域

    本发明涉及一种水利机械设施，特别涉及一种泥沙浓密器。

（二）        背景技术

山东省沿黄河区域包括菏泽市、济宁市、泰安市、德州市、济南市及淄博市，地处黄河冲积平原区和山前冲洪积平原区，是重要的粮食主产区，同时，该地区地下煤炭资源较为丰富。近年来，随着煤炭资源开采业在当地国民经济的比重逐步加大，煤炭资源开采业在促进当地社会经济发展的同时，也给带来诸多负面影响，造成了较为严重的地质生态破坏，部分河道断流，道路、桥涵断裂下沉，水电设施损坏。采煤塌陷区常年积水区域，耕地面积减少，粮食减产、绝产，农业经济损失巨大。压煤村庄房屋斑裂、倾斜、倒塌，已严重威胁塌陷区内群众生命财产安全，同时也严重影响该地区城镇化的布局和进程。

因采煤塌陷造成的失地农民逐年增多，失地农民由于没有可靠的就业保障机制和健全的社会保障体系，其长远生计面临严重威胁。采用传统的采煤塌陷区土地复垦方式和方法，在地面轻度沉陷的区域，采取局部平整即可恢复耕种，但在常年积水的重度塌陷区域，因周边区域无山体或丘陵可借土充填，难以复垦为耕地，导致当地耕地面积呈逐年减少的趋势，采煤塌陷区面积逐年增加，若采用传统的土地复垦方式，无法从根本上解决塌陷区土地复垦问题。

利用管道输沙技术，可将黄河泥沙输送到采煤塌陷地进行充填，在充填泥沙表层覆盖原耕作土，达到原地面高程或接近原地面高程，恢复原有耕地功能。但在运用管道输沙技术进行填充时，由于管道距离比较长，若浆体中泥沙含量过低，输送的介质主要是水而非泥沙，因此，在消耗同样电能的条件下，输沙效率低，势必会造成输沙成本的增加。所以，在管道输泥沙浆体之前，需要先将黄河水进行含沙量进行浓密，即通过提高或加大被输送浆体中泥沙的含沙量，达到降低输沙成本的目的，但目前还没有这方面的机械设施。

（三）        发明内容

    本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种可对黄河水大流量、快速进行浆体含沙量浓密控制的泥沙浓密器。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种泥沙浓密器，其特征是：包括平台，所述平台上设有砂浆缸，砂浆缸内设有与砂浆缸同轴心的圆锥台，所述砂浆缸上部设有进水管道和溢流管道，所述进水管道沿砂浆缸内壁的切线方向设置，所述溢流管道位于圆锥台的上端，所述砂浆缸的缸底设有两根沿水流的流动方向并向下45°方向设置的出流管道，所述出流管道下方设有喂料罐。

所述圆锥台用超高分子量聚乙烯材料制成。

所述圆锥台外壁在上下方向上的倾斜角度为13.5°。

本发明的有益效果是：

由于设置了圆锥台，水流从进水管道进入后围绕砂浆缸内壁做环向运动，在后续水流的冲击下和砂浆的重力作用下，砂浆中的泥沙颗粒沿砂浆缸内壁聚集并向下沉积，从出流管道流入喂料罐，而多余的水则沿圆锥台的外壁由底部向顶部流动，从溢流管道溢出，而进入喂料罐的砂浆浓度增大了，这样进入输沙系统的砂浆的浓度就得到了大幅提高，从而提高了管道输沙效率，降低了输沙成本。

（四）        附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图。

图中，1 平台，2砂浆缸，3圆锥台，4进水管道，5溢流管道，6出流管道，7喂料罐，a圆锥台外壁在上下方向上的倾斜角度。

（五）        具体实施方式

附图为本发明的具体实施例。如图1、图2所示，该种泥沙浓密器，包括平台1，在平台1上安装有砂浆缸2，砂浆缸2内设有与砂浆缸2同轴心的圆锥台3，圆锥台3用超高分子量聚乙烯材料制成，圆锥台3外壁在上下方向上的倾斜角度a为13.5°。砂浆缸2上部设有进水管道4和溢流管道5，其中进水管道4沿砂浆缸2内壁的切线方向设置，溢流管道5位于圆锥台3的上端，与砂浆缸2壁垂直，在砂浆缸2的缸底安装有两根沿水流的流动方向向下倾斜设置的出流管道6，其倾斜角度为45°，在出流管道6下方设有喂料罐7，喂料罐7位于平台1下方。

进水管道4流量为溢流管道5的流量与出流管道6的流量之和，通过调整溢流管道5的闸阀，可控制溢流管道5的流量、出流管道6的流量及其出流管道6的含沙量浓度。

当黄河浆体以流速大于2m/s的速度沿砂浆缸2内壁的切向方向进入砂浆缸2内，浆体在其惯性的作用下，遇到砂浆缸2内壁后被迫作环向旋转运动。浆体中的泥沙颗粒在离心力的作用下，沿砂浆缸2内壁作环向运动。由于所受的离心力不同，浆体中的固体粗颗粒所受的离心力大，能够克服水力阻力向砂浆缸2内壁运动，并在自身重力的共同作用下，沿砂浆缸2内壁螺旋向下运动，细而小的颗粒及大部分水则因所受的离心力较小，沿圆锥台3随浆体做回转运动。在同一平面上，砂浆缸2内流速分布为：近圆锥台3流速较小，而远离圆锥台3靠近砂浆缸2内壁处，流速最大。在后续给料的推动下，浆体继续向下和回转运动，于是粗颗粒继续向周边浓集，而细小颗粒则停留在中心区域，颗粒粒径由中心向内壁越来越大，形成分层排列。     随着浆体从砂浆缸2的上部流向圆锥台3的下部，流动断面越来越小，流速变大，在浆体收缩压迫之下，浆体中含有的水不得不改变方向，转而沿圆锥台3向上运动，形成内旋流，由于流速相对较小，若有砂粒，则在重力作用下，继续向下作沉降运动至缸底处，砂浆缸2内上部分的水则为含沙量小于5kg/m³的近乎清水，该部分水经溢流管道5自溢排出，成为溢流，流回黄河。而粗大颗粒则继续沿内壁螺旋向下运动，形成外旋流，最终由出流管道6排入喂料罐7。

由于圆锥台3底部出流管道6流量q小于进水管道4流量Q₁，多余的水量则沿圆锥台3外径面作缓慢旋流运动向上至圆锥台3顶部，经溢流管道5外泄，其流量为Q₂，即Q₁=q+ Q₂。

通过调整溢流口的闸阀控制其水位或流量，可达到调节溢流管道5流量及圆锥台3底部出流管道6含沙量的浓度。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术。

Claims (3)

1.一种泥沙浓密器，其特征是：包括平台（1），所述平台（1）上设有砂浆缸（2），砂浆缸（2）内设有与砂浆缸（2）同轴心的圆锥台（3），所述砂浆缸（2）上部设有进水管道（4）和溢流管道（5），所述进水管道（4）沿砂浆缸（2）内壁的切线方向设置，所述溢流管道（5）位于圆锥台（3）的上端，所述砂浆缸（2）的缸底设有两根沿水流的流动方向并向下45°方向设置的出流管道（6），所述出流管道（6）下方设有喂料罐（7）。

2.根据权利要求1所述的泥沙浓密器，其特征是，所述圆锥台（3）用超高分子量聚乙烯材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的泥沙浓度分离器，其特征是，所述圆锥台外壁在上下方向上的倾斜角度（a）为13.5°。