CN110064503A - 一种石英砂超声波清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于石英砂制备技术领域，具体公开了一种石英砂超声波清洗装置，包括清洗箱，清洗箱的侧壁设有供砂水混合物进入的进砂口，清洗箱内并列设有一排清洗腔，多个清洗腔的排列方向和进砂口的进料方向平行，清洗箱上设有向各个清洗腔内供水的供水机构，供水机构的供水方向朝向上；至少一个清洗腔上安装有超声波发生器。采用本发明的方案，在水力分选的作用下，配合超声波作用，对石英砂有较好的清洗效果。

Description

一种石英砂超声波清洗装置

技术领域

本发明属于石英砂制备技术领域，具体涉及了一种石英砂超声波清洗装置。

背景技术

目前国内对石英砂的生产流程主要包括：采矿、破碎、清洗、烘干、分选等，其中清洗多采用水洗，即将石英砂颗粒投入到清水中，在清水中浸泡处理后进行烘干，由于现有的分选普遍采用振动筛分机进行，而在水量较多时，振动筛分机无法工作，因此在清洗后，烘干是必不可少的步骤。对于石英砂产量较大的企业，这样的步骤设置使得生产工艺较长，并不适用。

基于上述问题，申请人对石英砂在清洗时可同步完成分选的清洗方法以及清洗装置进行了研究，本申请主要对清洗装置进行阐述。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石英砂超声波清洗装置，以满足在清洗的同时完成分选的要求，以减少烘干步骤。

为达到上述目的，本发明的基础方案为：一种石英砂超声波清洗装置，包括清洗箱，清洗箱的侧壁设有供砂水混合物进入的进砂口，清洗箱内并排设有一排清洗腔，相邻清洗腔通过隔板分隔开，清洗箱上安装有超声波发生器，清洗箱底部设有向清洗箱内供水的供水机构，供水机构包括多个喷水孔，喷水孔的开口超向上。

本基础方案的工作原理以及有益效果在于：

1、石英砂在清洗腔内受到水流的作用分散开，悬浮在水里同时受到供水机构持续向上的水力冲刷作用，实现对砂粒的清洗，若是砂粒撞击在清洗腔的侧壁上，碰撞过程中附着在砂粒上的泥粉也会进一步脱落，由于是在水中，也并不会产生粉尘飞扬的情况，极大的改善了加工环境。而设置超声波发生器，超声波发生器产生的超声波通过水流作用在石英砂颗粒上，使得石英砂颗粒表面附着的泥粉掉落，由于石英砂颗粒的形状并不规整，较小的缝隙内的泥粉仅通过水流作用较难清洗干净，使用超声波进行清洗，使得石英砂颗粒的洁净度更高。

2、清洗腔内设有供水机构，在分选前保证每个清洗腔内都充满水，当砂水混合物从进砂口进入到第一个清洗腔内时，受到水流作用分散开，同时供水机构持续供水，由于喷水孔的喷水方向超向上，则喷水孔喷出的水对石英砂有向上的水力作用，可降低石英砂颗粒的沉降速度，粒度最大的砂粒克服喷水孔向上的水力作用(竖直方向的作用力)沉降到第一个清洗腔的底部，其余粒度的砂粒随着最初进入的砂水混合物的水流作用(水平方向的作用力)翻过隔板进入第二个清洗腔内。由于砂粒随水平方向的水流作用力翻过隔板时，受到隔板的阻挡，水流在不断翻转受阻的过程中，水流的流速不断降低，使得砂粒的沉降速率不断增大，因此在后续的清洗腔内，可以克服竖直方向的水力作用的石英砂颗粒粒度逐渐减小，使得每个清洗腔内留下的砂粒粒度不同，完成分选。

上述过程中，水力作用分为竖直方向的作用力和水平方向的作用力，同时配合砂粒的自身重力、所受浮力、超声波作用力，即砂粒在清洗腔内受到5个作用力，假设本方案中没有供水机构所提供的竖直方向的作用力，那么砂粒就只受到水平方向的作用力、浮力、自身重力和超声波作用力，假设a粒径大小的砂粒在这四个作用力下沉降在了靠近进砂口的第二个清洗腔内，那么在供水机构的作用下，a粒径大小的砂粒还会受到向上的冲击力，那么a粒径大小的砂粒就可能会沉积到靠近进砂口第三或四个清洗腔内，这样就能够对石英砂原料进行非常细化的分选，以获得更高粒度分布的砂粒。

综上，采用本技术方案无需在分选前对石英砂进行清洗和干燥步骤，在清洗时就可通过水力作用同步完成分选，极大的缩短了石英砂的生产工艺流程，极大的提高了石英砂生产的效率。

进一步，超声波发生器安装在靠近进砂口一侧的清洗腔上。

有益效果：由于靠近进砂口一侧的清洗腔内的石英砂未经过清洗，上面附着的泥粉或细粉较多，因此当考虑到节约成本，从而超声波发生器数量设置有限时，应优选设置在靠近进砂口一侧的清洗腔上。

进一步，超声波发生器的频率为28khz-42khz。

有益效果：在该频率范围内，对石英砂颗粒的清洗效果较好。

进一步，供水机构设置在清洗箱底部，供水机构包括连通在每个清洗腔底部的多根供水管，供水管上端连通有喷水件，喷水孔设置在喷水件上，供水管垂直向上。

有益效果：1、供水管设有多根且设置在清洗腔的底部，由于水体具有流动分散性，如果供水管只设置一个，供水管正上方的水流的冲击力最大，而越远离供水管的正上方冲击力因分散而降低，对砂粒的沉降速率影响就会减小，进而影响对砂粒的分选；

2、供水管垂直向上，在供水管数量、管径一定的情况下，多根供水管在水平方向的占地面积最小，若是供水管倾斜设置，则供水管在水平方向的占地面积较大，容易影响砂粒的沉降。

进一步，超声波发生器安装在清洗腔的底部。

有益效果：多个喷水盘设置在清洗腔的底壁，砂粒沉降到清洗腔底部时容易卡在相邻喷水盘之间，难以排出，将超声波发生器设置在清洗腔的底部，则在清洗腔底部的水流受到的超声波作用最明显，水流的振动最明显，可以一定程度上避免砂粒卡在相邻喷水盘之间。

进一步，供水机构设置在清洗腔的侧壁，喷水孔设有多个且分别连通在每个清洗腔的侧壁，喷水孔位于清洗腔内的一端倾斜向上。

有益效果：通过侧壁倾斜的喷水孔进行供水，喷水孔喷出的水流具有向上的分力，也可以实现对砂粒向上的作用里。相比供水机构设置在清洗腔底部，在砂粒沉降过程中容易堵塞喷水孔，本方案的设置，由于砂粒在水平方向运动的主要趋势是向靠近隔板方向运动，因此可以尽可能的避免砂粒运动堵塞喷水孔。

进一步，喷水件为固定在供水管上端的喷水盘，喷水孔设有多个且喷水盘沿周向均布，喷水孔远离喷水盘轴线的一端倾斜向上。

有益效果：设置喷水盘，可避免砂粒沉降过程中直接掉落到供水管内并堵塞供水管。

进一步，每个清洗腔内的多根供水管的上端平齐，且喷水盘尺寸一致。

有益效果：在供水管的进水量、水压一定的情况下，由于越靠近喷水盘处的水流作用力越大，若是清洗腔内的供水管高低不平，则每个喷水件排出的水流向上的作用力在清洗腔内分布不均匀，容易影响到分选效果。

进一步，喷水盘顶部呈向上凸起的弧形。

有益效果：由于砂粒在沉降过程中，会直接撞击喷水盘的顶部，而将喷水盘的顶部设置为向上凸起的弧形，可以减小砂粒与喷水盘的作用面积，从而提高喷水盘的使用寿命。

进一步，每个清洗腔内的多根供水管的管径一致。

有益效果：为使得结构简单，在供水时，多根供水管同时连接外部的水管进行供水，当供水管管径不同时，管径较细的供水管对水流的阻力较大，因此水流容易向管径较粗的供水管内流动，导致供水管的供水不均匀，因此供水管的管径一致可以保证供水的均匀性。

附图说明

图1为本发明实施例1的局部剖视图；

图2为图1中供水管的正视剖视图；

图3为本发明实施例2和实施例4的局部剖视图；

图4为图3中A部分的放大图；

图5为本发明实施例3中分选腔的侧视剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：清洗箱1、清洗腔2、进砂口3、隔板4、排砂口5、总管6、供水管7、喷水盘8、水腔9、喷水孔10、超声波发生器11、清砂管12、挡片13、条形孔14。

实施例1

如图1所示，一种石英砂超声波清洗装置，包括清洗箱1，清洗箱1右侧设有供砂水混合物进入的进砂口3，清洗箱1左侧设有供水排出的出砂口。清洗箱1内沿长度方向平行设有多个隔板4，隔板4的高度均低于清洗箱1的侧壁高度。多个隔板4将清洗箱1分隔为多个清洗腔2，清洗腔2均呈长方体状，清洗腔2的底部中心处设有可启闭的排砂口5，具体的，清洗箱1底部滑动连接有可遮挡排砂口5的底板，清洗腔2的底部均设有呈倒锥形的导流部。

清洗箱1上位于每个清洗腔2的底部均设有供水机构，供水机构包括多根垂直向上的供水管7，所有供水管7的管径一致。供水管7贯穿导流部并延伸至清洗腔2内，多根供水管7以排砂口5为圆心沿导流部周向均布，且多根供水管7的上端平齐。每个清洗腔2内的多根供水管7下端连通在一根总管6上，总管6连通有水泵，总管6左端设有密封的端盖。

结合图2所示，供水管7上端均连通有喷水件，本实施例中，喷水件为固定在供水管7上端的喷水盘8，喷水盘8尺寸均一致。喷水盘8顶部呈向上凸起的弧形，即喷水盘8上端类似于半球形。喷水盘8内设有与供水管7连通的水腔9，喷水盘8的侧壁沿周向设有若干与水腔9连通的喷水孔10，喷水孔10远离喷水盘8轴线的一端倾斜向上，且多个喷水孔10的倾斜角度一致。

清洗箱1上安装有超声波发生器11，本实施例中超声波发生器的型号选用科美达/KMD-28，(如何安装可参考现有的超声波清洗机，本实施例中不做赘述)，具体的，超声波发生器11的个数与清洗腔2的个数一致，且每个清洗腔2的侧壁均对应安装有超声波发生器11(图中未示出)，超声波发生器11的频率为28khz-42khz，且沿砂水混合物的流动方向，超声波发生器11的频率逐级递减。

具体实施过程如下：

在分选前，通过供水机构向清洗腔2内通入水，使得每个清洗腔2内均充满水，然后将砂水混合物通过进砂口3通入到清洗箱1内，砂水混合物的来源可在分选前先将石英砂和水混合，也可在水力开采石英砂时直接将开采到的砂水混合物通入，具体情况视石英砂的加工阶段确定，比如在水力开采过程中，就可以直接通入开采到的砂水混合物，减少加工步骤；而若是对干燥的石英砂进行加工，则需要先将石英砂和清水混合形成砂水混合物再通入清洗箱1内。

当砂水混合物从进砂口3进入到第一个清洗腔2内时，受到水流作用分散开，同时供水机构持续供水，通过喷水孔10喷出的水流具有向上的分力，可降低石英砂颗粒的在清洗腔2内的沉降速度。粒度最大的砂粒克服喷水孔10向上的水力作用(竖直方向的作用力)沉降到第一个清洗腔2的底部，其余粒度的砂粒随着最初进入的砂水混合物的水流作用(水平方向的作用力)翻过隔板4进入第二个清洗腔2内。由于砂粒随水平方向的水流作用力翻过隔板4时，受到隔板4的阻挡，水流在不断翻转受阻的过程中，水流的流速不断降低，使得砂粒的沉降速率不断增大，因此在后续的清洗腔2内，可以克服竖直方向的水力作用的石英砂颗粒粒度逐渐减小，使得每个清洗腔2内留下的砂粒粒度不同，完成分选。

分选过程中，底板可以阻挡排砂口5，在分选完成后再滑动底板，将每个清洗腔2内的砂粒和水排出，这样设置在大量砂粒分选时需要不断的停车，较为麻烦；也可以直接打开排砂口5，沉降到清洗腔2底部的砂粒沿着导流部的表面直接排出，但这样设置排出的水也较多，在收集砂粒时也需要收集水并将收集的水重新通入到清洗腔2内再利用，根据实际情况上述两种方式均可选择，本实施例中选择第一种。

上述过程中，启动超声波发生器11，超声波发生器11产生的超声波通过水流作用在石英砂颗粒上，使得石英砂颗粒表面附着的泥粉掉落，由于石英砂颗粒的形状并不规整，较小的缝隙内的泥粉仅通过水流作用较难清洗干净，使用超声波配合水力作用进行清洗，使得石英砂颗粒的洁净度更高。

实施例2

本实施例和实施例1的区别在于，超声波发生器11的设置不同，具体的，结合图3所示，超声波发生器11的个数为清洗腔2个数的二分之一，且靠近进砂口3侧的一半清洗腔2的底部均对应安装有超声波发生器11，超声波发生器11的频率均为33khz。在实施过程中，超声波发生器11间歇启动，每次启动时间间隔为2-4s，且沿砂水混合物的流动方向，超声波发生器11的启动时间间隔逐级递增。

与实施例1相比，本实施例中使得超声波发生器11的频率保持一致，减少超声波发生器11的设置数量且间歇性启动超声波发生器11，一定程度上可以节约能源。而将超声波发生器11设置在靠近进砂口3一侧的清洗腔2上，是由于靠近进砂口3一侧的清洗腔2内的石英砂未经过清洗，上面附着的泥粉或细粉较多，在超声波的频率固定时，超声波发生器11的启动时间间隔较小，密集的对石英砂上的泥粉进行清洗，也可以取得较好的清洗效果。

而间歇性启动超声波发生器11，还具有的效果是：砂粒持续受到超声波和水流的作用时，相同粒度砂粒在清洗腔2内受到的合力是一定的，而在突然关闭超声波发生器11后，砂粒受到的作用力减少一个，打破砂粒原先受到的合力，使得砂粒之前的运动轨迹发生一定的改变，而再突然开启超声波发生器11，使得砂粒的运动轨迹再恢复，在此过程中，砂粒发生了一定程度的振动，对砂粒的清洗效果较好。

同时，本实施例中，超声波发生器11安装在清洗腔2的底部。与实施例1相比，多个供水管7设置在清洗腔2的底壁，砂粒沉降到清洗腔2底部时容易卡在相邻供水管7之间，难以排出，将超声波发生器11设置在清洗腔2的底部，则在清洗腔2底部的水流受到的超声波作用最明显，水流的振动最明显，可以一定程度上避免砂粒卡在相邻喷水盘8之间。

实施例3

本实施例和实施例1的区别在于，供水机构的设置不同，具体的，结合图5所示，供水机构设置在清洗腔2的前、后侧壁，供水机构包括开设在清洗腔2前、后侧壁上的多个喷水孔10，每个清洗腔2侧壁的喷水孔10都设有多排多列，呈矩阵分布，喷水孔10靠近清洗腔2内的一端倾斜向上，清洗箱1侧壁上滑动连接有挡片13，挡片13可以遮挡至少一排或一列喷水孔10。本实施例中，清洗腔2一侧的侧壁上设置有三排四列喷水孔10，挡片13横向设置，且挡片13竖向滑动连接在清洗箱1侧壁，挡片13的中部设有条形孔14，条形孔14可以露出一排喷水孔10。具体实施时，通过滑动挡片13的位置，使得条形孔14露出的喷水孔10高度不同，从而调节供水机构的进水位置。

在进水量、水压一定的情况下，供水机构的进水位置越高，对粒度较小的石英砂颗粒的作用越明显，本实施例与实施例1相比，可以根据实际的分选情况，通过调节供水机构的进水位置，使得分选的粒度更加精确。

实施例4

本实施例和实施例1的区别在于：喷水件的设置不同。具体的，结合图3和图4所示，喷水件为转动连接在供水管7上端的喷水盘8，同一喷水盘8上的喷水孔10均沿着水腔9的同一切线方向倾斜设置，水流在经水腔9从各喷水孔10排出的同时，喷水盘8受到水流逆时针(或逆时针)方向的推力，从而发生转动。在喷水盘8底部设有清砂孔，为降低清砂孔的分流，本实施例中清砂孔只设有一个，在清砂孔处粘接有清砂管12，本实施例中清砂管12为橡胶管，清砂管12的出口朝向供水管7的根部。

由于各清洗腔2的底部均设置为对砂粒进行导流的锥形，因此砂粒会沿着清洗腔2的底部流动从排砂口5排出，这个过程中，部分砂粒会堆积在供水管7的根部，使得这部分砂粒无法排出，因此在水腔9的底部设置清砂孔，水腔9中部分清水会从清砂孔排出，从而作用在供水管7的根部，将该处的砂粒冲走。这样从清砂孔经清砂管12排出的清水能够直接冲刷到供水管7的根部，将堆积在供水管7根部的砂粒冲刷走，同时清砂管12随喷水盘8发生公转，其在绕供水管7转动的同时，使得喷水盘8下方的水体产生螺旋的水流，进一步减缓砂粒的沉降速率，使可能掉落在此处的小粒径砂粒随水流上浮，提高分选后砂粒的粒度分布。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种石英砂超声波清洗装置，其特征在于：包括清洗箱，清洗箱的侧壁设有供砂水混合物进入的进砂口，清洗箱内并排设有一排清洗腔，相邻清洗腔通过隔板分隔开，清洗箱上安装有超声波发生器，清洗箱底部设有向清洗箱内供水的供水机构，供水机构包括多个喷水孔，喷水孔的开口超向上。

2.根据权利要求1所述的一种石英砂超声波清洗装置，其特征在于：所述超声波发生器安装在靠近进砂口一侧的清洗腔侧壁。

3.根据权利要求1所述的一种石英砂超声波清洗装置，其特征在于：所述超声波发生器的频率为28khz-42khz。

4.根据权利要求1所述的一种石英砂超声波清洗装置，其特征在于：所述供水机构设置在清洗箱底部，供水机构包括连通在每个清洗腔底部的多根供水管，供水管上端连通有喷水件，喷水孔设置在喷水件上，供水管垂直向上。

5.根据权利要求4所述的一种石英砂超声波清洗装置，其特征在于：所述超声波发生器安装在清洗腔的底部。

6.根据权利要求1所述的一种石英砂超声波清洗装置，其特征在于：所述供水机构设置在清洗腔的侧壁，喷水孔设有多个且分别连通在每个清洗腔的侧壁，喷水孔位于清洗腔内的一端倾斜向上。

7.根据权利要求4所述的一种石英砂超声波清洗装置，其特征在于：所述喷水件为固定在供水管上端的喷水盘，喷水孔设有多个且喷水盘沿周向均布，喷水孔远离喷水盘轴线的一端倾斜向上。

8.根据权利要求5所述的一种石英砂超声波清洗装置，其特征在于：每个清洗腔内的多根供水管的上端平齐，且喷水盘尺寸一致。

9.根据权利要求5所述的一种石英砂超声波清洗装置，其特征在于：所述喷水盘顶部呈向上凸起的弧形。

10.根据权利要求8所述的一种石英砂超声波清洗装置，其特征在于：每个清洗腔内的多根供水管的管径一致。