CN110038735A - 一种耐磨损水力旋流器结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及分离设备技术领域，公开了一种耐磨损水力旋流器结构，包括筒体、圆锥段，圆锥段的下端设有排料管，筒体的顶面中心设有溢流管，筒体的侧面设有进料管，筒体的外侧设有环形分布器，进料管与环形分布器的侧面连通，筒体的侧面均匀设有若干进料支管，进料支管沿筒体的切线方向分布，进料支管的外端与环形分布器连通；圆锥段的内壁处设有锥套，锥套的上端向外延伸形成导向锥面，导向锥面的顶角大于锥套的顶角，导向锥面的上端与圆锥段的上端固定连接，锥套与圆锥段的内壁之间形成减速腔；锥套的内壁均匀分布有若干引流通孔。本发明具有耐磨损、使用寿命长的有益效果。

Description

一种耐磨损水力旋流器结构

技术领域

本发明涉及分离设备技术领域，尤其涉及一种耐磨损水力旋流器结构。

背景技术

水力旋流器是一种分离设备，其原理是将具有一定密度差的固液、液气、固固、液液、液气固等混合物在离心力的作用下进行分离，广泛应用于化工、石油、选矿、环保、制药、食品、轻工、废水处理、造纸等诸多领域。水力旋流器一般是由进料口、筒体、圆锥段、溢流管和锥段排料口组成，混合物和水从进料口沿着切线方向进入筒体内形成旋流，进而在筒体、圆锥段处构建离心力场，两种不同的固体颗粒在离心力场中分别形成外旋流(密度大的颗粒形成外旋流)、内旋流(密度小的颗粒形成内旋流)，中间部位形成空气柱，两种旋流在圆锥段的零轴速包络面处实现分离，密度大的颗粒沿着外旋流向下从锥段排料口排出，密度小的颗粒沿着内旋流向上通过溢流口排出，从而实现两种不同密度的颗粒分离。然而在实际使用过程中，例如不同密度的固体颗粒分离时，圆锥段的内壁时刻受到密度大的固体颗粒的摩擦、冲击，一方面容易导致圆锥段磨损，严重降低使用寿命，另一方面摩擦发热，导致筒体内的介质不同位置的密度产生差异，从而影响分离效果。而且现在自动化生产线上，水力旋流器都是大量并联、串联使用，单独更换维修一个水力旋流器的成本非常高。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的水力旋流器的内壁长期受到外旋流中固体颗粒的摩擦、冲击而导致使用寿命短的问题，提供了一种耐磨损水力旋流器结构，能极大削弱外旋流中的固体颗粒对圆锥段内壁的冲击摩擦，极大减缓圆锥段内壁的磨损，提高整体使用寿命。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种耐磨损水力旋流器结构，包括筒体、与筒体下端对接的圆锥段，所述圆锥段的下端设有排料管，所述筒体的顶面中心设有溢流管，溢流管的上端侧面设有出料管，溢流管的下端伸入筒体内，所述筒体的侧面设有进料管，所述筒体的外侧设有环形分布器，所述进料管与环形分布器的侧面连通，所述筒体的侧面均匀设有若干进料支管，所述进料支管沿筒体的切线方向分布，进料支管的外端与环形分布器连通；所述圆锥段的内壁处设有锥套，所述锥套的上端向外延伸形成导向锥面，导向锥面的顶角大于锥套的顶角，导向锥面的上端与圆锥段的上端固定连接，锥套与圆锥段的内壁之间形成减速腔，锥套的下端与圆锥段的下端之间形成用于连接减速腔、排料管的环形排料间隙；所述锥套的内壁均匀分布有若干引流通孔。

物料(两种不同密度的固体颗粒和水的混合物)从进料管处进入环形分布器内，最后从进料支管沿切线方向进入筒体内，物料在筒体内形成短路流，在筒体与圆锥段的上端之间形成循环流，在圆锥段的零轴速包络面处密度大的固体颗粒形成外旋流、密度小的固体颗粒形成内旋流，外旋流中一部分颗粒(密度大的颗粒)与锥套的内壁发生冲击、摩擦并沿着锥套的内壁向下移动，外旋流中另一部分颗粒(密度大的颗粒)穿过引流通孔进入减速腔内，减速腔内的旋流的动力显著减小，一方面使得减速腔内的大密度颗粒与圆锥段的内壁之间的冲击、摩擦力减小，另一方面减速腔内减速后的大密度颗粒能够更加快速的沿着圆锥段的内壁向下进入环形排料间隙，最后从排料管处排出，而密度小的颗粒物随着内旋流进入溢流管内，最后从出料管处排出；而锥套由于内壁、外壁都完全沉浸在物料中，物料中的水流能快速带走热量，即使锥套局部磨损也不会影响整个水力旋流器的寿命以及分离性能；由于锥套上引流通孔的作用使得外旋流的动力削弱，本结构中采用均匀分布的多根进料支管进料，使得内部产生的旋流动力更加强劲，同时导向锥面的作用也能增强旋流的动力以增强分离性能。

作为优选，所述环形分布器内设有环形隔板，环形隔板将环形分布器内的空间分隔成环形外腔、环形内腔，所述环形外腔与进料管连通，环形内腔与进料支管连通，环形隔板上均匀设有若干导流孔。通过对环形分布器的改进，进一步提高每个进料支管处的物料的动力稳定性，防止多股物料之间发生紊流而削弱动力。

作为优选，所述排料管内设有十字形支架，所述十字形支架的顶面固定有隔离柱，隔离柱的上端呈锥状且伸入锥套的下端。在普通的水力旋流器内，当内旋流、外旋流趋于稳定后，圆锥段的中心会形成空气柱，该空气柱会损耗掉一部分物料的动力，导致离心力场削弱，不利于物料分离，而且还会导致溢流管的出料量减少，本结构中通过隔离柱阻隔空气柱的产生，减小物料的动力损失。

作为优选，所述溢流管的中心设有连接轴，连接轴的下端伸出溢流管外，连接轴的下端设有连接座，连接座上设有连接支架，所述连接支架的下端设有隔离筒，隔离筒的轴线与圆锥段的轴线同轴，连接支架的上端设有导流筒；导流筒的上端套设在溢流管的下端外侧且与溢流管之间形成内回流通道，隔离筒的下半部分从锥套的上端伸入锥套内，隔离筒伸入锥套内的长度与锥套总高度之比为0.15-0.2。隔离筒、导流筒可以隔离筒体中的内旋流、外旋流，防止物料进入时的冲击力破坏即将进入溢流管处的内旋流的稳定性；隔离筒的下端伸入锥套内，该处的区域为循环流区域，循环流会削弱物料的动力，而且不利于内旋流、外旋流的稳定性，隔离筒能对循环流的产生起到阻碍作用；导流筒对应的区域为短路流区域，短路流会削弱物料的动力，导流筒能削弱短路流的产生，从而确保物料的动力。

作为优选，所述连接座的上端外侧设有倒锥状滤网，所述倒锥状滤网的上端向内回流通道内延伸形成隔离网。有些分离不但要分离处不同密度的颗粒，同时对颗粒的大小也需要分离，倒锥状滤网能分选出满足颗粒大小需求的固体颗粒。

作为优选，所述导流筒的上端延伸形成内导流罩，所述筒体的上端设有套设在内导流罩外侧的外导流罩，所述外导流罩与内导流罩之间形成外回流通道。同时满足密度、粒度需求的颗粒经过锥状滤网后随着水流一起进入溢流管内，而不满足要求的固体颗粒经过内回流通道、外回流通道进入筒体内；外导流罩能防止回流的物料与新进入的物料之间发生紊流(紊流会削弱旋流的动力)。

作为优选，所述溢流管的上端固定有电机，所述电机的轴端与连接轴的上端同轴固定连接。在离心力场不足的情况下，可以开启电机，电机通过连接轴带动隔离筒、导流筒转动，从而增强旋流器内的离心力场，确保物料分离的效率和动力。

作为优选，所述连接轴内设有中心孔，连接轴的上端设有与中心孔连通的旋转接头，所述连接座内设有环形槽，所述环形槽与中心孔之间通过导气孔连通，连接座的外侧设有与环形槽连通的导气管，所述导流筒的上端内壁处固定有环形布气管，所述环形布气管的上侧均匀设有若干排气孔，所述导气管的外端与环形布气管连接。可以根据需要从旋转接头处通入一些能促进物料分离的药剂，也可以通过旋转接头处通入高压空气，以增强物料的动力。

因此，本发明具如下有益效果：(1)锥套在圆锥段的内壁处形成减速腔，极大的削弱固体颗粒对圆锥段内壁的冲击、摩擦，提高整个水力旋流器的使用寿命；(2)削弱短路流、循环流的产生，减小短路流、循环流对内旋流、外旋流的影响，确保离心力场的稳定性；(3)可以通过电机来改变筒体内部的离心力场的大小，确保物料具备足够的动力分离，可以满足各种的分离需求；(4)可以分离出密度、粒度均满足要求的固体颗粒物；(5)在分离过程中可以根据需要加入药剂或通入空气以辅助分离。

附图说明

图1为发明的一种结构示意图。

图2为图1的剖视图。

图3为图2中溢流管、连接轴的连接示意图。

图4为图3中A处局部放大示意图。

图5为图3中B处局部放大示意图。

图6为进料支管与筒体的连接示意图。

图中：筒体1、圆锥段2、排料管3、溢流管4、出料管5、进料管6、环形分布器7、环形外腔70、环形内腔71、导流孔72、进料支管8、环形隔板9、锥套10、导向锥面11、减速腔12、环形排料间隙13、引流通孔14、十字形支架15、隔离柱16、连接轴17、中心孔170、连接座18、连接支架19、隔离筒20、导流筒21、内回流通道22、倒锥状滤网23、隔离网24、内导流罩25、外导流罩26、外回流通道27、电机28、旋转接头29、环形槽30、导气孔31、导气管32、环形布气管33、排气孔34。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

如图1、图2和图3所示的一种耐磨损水力旋流器结构，包括筒体1、与筒体下端对接的圆锥段2，圆锥段的下端设有排料管3，筒体的顶面中心设有溢流管4，溢流管的上端侧面设有出料管5，溢流管的下端伸入筒体内，筒体的侧面设有进料管6，筒体的外侧设有环形分布器7，进料管与环形分布器的侧面连通，如图6所示，筒体的侧面均匀设有若干进料支管8，进料支管沿筒体的切线方向分布，进料支管的外端与环形分布器连通，环形分布器内设有环形隔板9，环形隔板将环形分布器内的空间分隔成环形外腔70、环形内腔71，环形外腔与进料管连通，环形内腔与进料支管连通，环形隔板上均匀设有若干导流孔72。

圆锥段2的内壁处设有锥套10，锥套的上端向外延伸形成导向锥面11，导向锥面的顶角大于锥套的顶角，导向锥面的上端与圆锥段的上端固定连接，锥套与圆锥段的内壁之间形成减速腔12，锥套的下端与圆锥段的下端之间形成用于连接减速腔、排料管的环形排料间隙13，锥套的内壁均匀分布有若干引流通孔14；出料管5内设有十字形支架15，十字形支架的顶面固定有隔离柱16，隔离柱的上端呈锥状且伸入锥套的下端。

如图3所示，溢流管4的中心设有连接轴17，连接轴的下端伸出溢流管外，连接轴的下端设有连接座18，连接座上设有连接支架19，连接支架的下端设有隔离筒20，隔离筒的轴线与圆锥段的轴线同轴，连接支架的上端设有导流筒21；导流筒的上端套设在溢流管的下端外侧且与溢流管之间形成内回流通道22，隔离筒的下半部分从锥套的上端伸入锥套内，隔离筒的下端设有喇叭口，隔离筒伸入锥套内的长度与锥套总高度之比为0.15-0.2；连接座的上端外侧设有倒锥状滤网23，倒锥状滤网的上端向内回流通道内延伸形成隔离网24；导流筒21的上端延伸形成内导流罩25，筒体的上端设有套设在内导流罩外侧的外导流罩26，外导流罩与内导流罩之间形成外回流通道27。

如图3、图4和图5所示，溢流管4的上端固定有电机28，电机的轴端与连接轴的上端同轴固定连接，连接轴17内设有中心孔170，连接轴的上端设有与中心孔连通的旋转接头29，连接座内设有环形槽30，环形槽与中心孔之间通过导气孔31连通，连接座的外侧设有与环形槽连通的导气管32，导流筒的上端内壁处固定有环形布气管33，环形布气管的上侧均匀设有若干排气孔34，导气管的外端与环形布气管连接。

结合附图，本发明的原理如下：物料(两种不同密度的固体颗粒和水的混合物)从进料管处进入环形分布器内，最后从进料支管沿切线方向进入筒体内，在圆锥段的零轴速包络面处密度大的固体颗粒形成外旋流、密度小的固体颗粒形成内旋流，外旋流中一部分颗粒(密度大的颗粒)与锥套的内壁发生冲击、摩擦并沿着锥套的内壁向下移动，外旋流中另一部分颗粒(密度大的颗粒)穿过引流通孔进入减速腔内，减速腔内的旋流的动力显著减小，一方面使得减速腔内的大密度颗粒与圆锥段的内壁之间的冲击、摩擦力减小，另一方面减速腔内减速后的大密度颗粒能够更加快速的沿着圆锥段的内壁向下进入环形排料间隙，最后从排料管处排出，而靠近中间部位的密度小的颗粒物随着内旋流进入溢流管内，经过倒锥状滤网后，小颗粒固体颗粒经过滤网进入溢流管内，大颗粒固体颗粒则经过内回流通道、外回流通道回到筒体内和物料混合后再次进入圆锥段；锥套由于内壁、外壁都完全沉浸在物料中，物料中的水流能快速带走热量，即使锥套局部磨损也不会影响整个水力旋流器的寿命以及分离性能；由于锥套上引流通孔的作用使得外旋流的动力削弱，本结构中采用均匀分布的多根进料支管进料，使得内部产生的旋流动力更加强劲，同时导向锥面的作用也能增强旋流的动力以增强分离性能。而且根据实际需要控制电机的转速以获得满足要求的离心力场，从而减小对物料进入时的流速、流量要求；还能根据不同的物料通过旋转接头向筒体内注入药剂，以辅助物料的分离或进一步提高物料分离效果，也可以通过旋转接头处通入高压空气以增强内部的旋流动力。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种耐磨损水力旋流器结构，包括筒体、与筒体下端对接的圆锥段，所述圆锥段的下端设有排料管，所述筒体的顶面中心设有溢流管，溢流管的上端侧面设有出料管，溢流管的下端伸入筒体内，所述筒体的侧面设有进料管，其特征是，所述筒体的外侧设有环形分布器，所述进料管与环形分布器的侧面连通，所述筒体的侧面均匀设有若干进料支管，所述进料支管沿筒体的切线方向分布，进料支管的外端与环形分布器连通；所述圆锥段的内壁处设有锥套，所述锥套的上端向外延伸形成导向锥面，导向锥面的顶角大于锥套的顶角，导向锥面的上端与圆锥段的上端固定连接，锥套与圆锥段的内壁之间形成减速腔，锥套的下端与圆锥段的下端之间形成用于连接减速腔、排料管的环形排料间隙；所述锥套的内壁均匀分布有若干引流通孔。

2.根据权利要求1所述的一种耐磨损水力旋流器结构，其特征是，所述环形分布器内设有环形隔板，环形隔板将环形分布器内的空间分隔成环形外腔、环形内腔，所述环形外腔与进料管连通，环形内腔与进料支管连通，环形隔板上均匀设有若干导流孔。

3.根据权利要求1或2所述的一种耐磨损水力旋流器结构，其特征是，所述排料管内设有十字形支架，所述十字形支架的顶面固定有隔离柱，隔离柱的上端呈锥状且伸入锥套的下端。

4.根据权利要求1所述的一种耐磨损水力旋流器结构，其特征是，所述溢流管的中心设有连接轴，连接轴的下端伸出溢流管外，连接轴的下端设有连接座，连接座上设有连接支架，所述连接支架的下端设有隔离筒，隔离筒的轴线与圆锥段的轴线同轴，连接支架的上端设有导流筒；导流筒的上端套设在溢流管的下端外侧且与溢流管之间形成内回流通道，隔离筒的下半部分从锥套的上端伸入锥套内，隔离筒伸入锥套内的长度与锥套总高度之比为0.15-0.2。

5.根据权利要求4所述的一种耐磨损水力旋流器结构，其特征是，所述连接座的上端外侧设有倒锥状滤网，所述倒锥状滤网的上端向内回流通道内延伸形成隔离网。

6.根据权利要求4所述的一种耐磨损水力旋流器结构，其特征是，所述导流筒的上端延伸形成内导流罩，所述筒体的上端设有套设在内导流罩外侧的外导流罩，所述外导流罩与内导流罩之间形成外回流通道。

7.根据权利要求4或6所述的一种耐磨损水力旋流器结构，其特征是，所述溢流管的上端固定有电机，所述电机的轴端与连接轴的上端同轴固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种耐磨损水力旋流器结构，其特征是，所述连接轴内设有中心孔，连接轴的上端设有与中心孔连通的旋转接头，所述连接座内设有环形槽，所述环形槽与中心孔之间通过导气孔连通，连接座的外侧设有与环形槽连通的导气管，所述导流筒的上端内壁处固定有环形布气管，所述环形布气管的上侧均匀设有若干排气孔，所述导气管的外端与环形布气管连接。