CN113060848B - 一种水沙分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及含沙水处理技术领域，尤其涉及一种水沙分离装置。具体技术方案为：包括环状的侧壁，所述侧壁内设有锥体，所述锥体和所述侧壁之间形成分离室；所述侧壁的底部设置有锥形的沙斗；所述锥体包括第一锥体和第二锥体，所述第二锥体设置于所述第一锥体的顶部，所述第一锥体的锥度小于所述第二锥体的锥度；所述侧壁上设置有浑水进水管。与现有技术相比，本发明是一种无需添加剂，节能环保，同时能源消耗低，分离效果好的水沙分离装置。

Description

一种水沙分离装置

技术领域

本发明涉及含沙水处理技术领域，尤其涉及一种水沙分离装置。

背景技术

随着社会和科学技术的不断发展和进步，黄河水的资源价值越来越被人们所重视。近年来，西北地区的黄河水多用于农业灌溉、工业用水和城镇居民用水等。目前对于高度浑浊且含极细沙的水，一般都先用沉淀池自然沉淀的方法进行预处理，再加混凝剂和絮凝剂进行絮凝，继而通过机械与水力共同作用将絮凝后的泥沙或其他固体颗粒排出，最后得到标准的工农业用水和生活用水。

但是沉淀池具有沉淀时间长、占地面积大、造价昂贵等缺点，在工、农业生产项目运用中有很大的局限性；而常用的絮凝剂聚丙烯酰胺遇到铁器极易分离为有毒的单体，水中残留物对人体健康的危害性很大，且排出的淤泥会污染周边环境；水沙分离环节不仅时间长、消耗高、且极易污染环境，目前迫切需要一种节能环保的含沙水处理方式或设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种水沙分离装置，以解决上述问题。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：包括环状的侧壁，所述侧壁内设有锥体，所述锥体和所述侧壁之间形成分离室；所述侧壁的底部设置有锥形的沙斗；所述锥体包括第一锥体和第二锥体，所述第二锥体设置于所述第一锥体的顶部，所述第一锥体的锥度小于所述第二锥体的锥度；所述侧壁上设置有浑水进水管。

优先的，所述浑水进水管设于所述侧壁的中部并沿切线方向进入所述分离室内，且对称设置有两个。

优选的，还包括中悬板和上悬板；所述中悬板为两块对称设置于所述侧壁上的悬板，设置在浑水进水管上方；所述水沙分离装置上端设有清水出口，所述上悬板配置在所述侧壁上，位于清水出口下方。

优选的，所述中悬板设置有多个；所述中悬板靠近所述锥体一侧向下倾斜。

优选的，所述侧壁顶端设置有半球形的顶盖，所述清水出口设置在顶盖上；所述清水出口处设置有滤网。

优选的，所述侧壁上端设有清水汇集槽，所述清水汇集槽设于所述侧壁的外侧，所述清水汇集槽紧邻所述侧壁中的清水出口。

优选的，所述清水汇集槽环绕于所述侧壁外侧，所述清水汇集槽的深度从清水出口位置按逆时针方向逐渐减小。

优选的，所述沙斗的底部设有排沙管，所述排沙管固定连接在所述沙斗上。

优选的，所述沙斗的底部设置有转盘，所述转盘上设置有对称的与沙斗底部匹配的通孔；所述转盘下方设置有排沙盘，所述排沙盘上设置有与所述通孔匹配的排沙口；所述排沙盘与沙斗固定连接并设置有驱动转盘转动的动力装置。

优选的，所述侧壁分为上侧壁与下侧壁两个部分，所述上侧壁为圆柱环形，所述下侧壁为直径逐渐扩大的锥形环形。

本发明的有益技术效果是：本实施例通过在侧壁内设置锥体避免引起湍流，同时通过设置第一锥体以增大重力作用区域，增加泥沙充分分离的时间，并通过设置第二锥体以起导流的作用，减少内部泥沙与第一锥体的冲击，进而能够高效、快速从高含沙浑水中分离出清水；而且通过对称式的浑水进水管设置，有效消除了偏心作用，使分离室内水流更平稳，加快水沙的沉淀分离。

因此，与现有技术相比，本发明是一种无需添加剂，节能环保，同时能源消耗低，分离效果好的水沙分离装置。

附图说明

图1为本发明实施例一的整体结构示意图；

图2为本发明实施例一的俯视示意图；

图3为本发明实施例一的锥体的立体结构图；

图4为本发明实施例二的排沙盘和转盘的立体结构图；

图5为本发明实施例二的整体结构示意图；

图6为本发明实施例二的剖面结构立体示意图；

图7为本发明实施例二的剖面结构平面示意图。

图中：浑水进水管1、侧壁2、上侧壁21、下侧壁22、清水出水管3、清水汇集槽4、排水孔41、上悬板5、清水出口6、沙斗7、排沙管8、锥体90、第一锥体91、第二锥体92、中悬板10、排沙盘11、排沙口12、转盘13、顶盖14。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

请参阅图1-3所示，本实施例提供的水沙分离装置，包括环状的侧壁2，侧壁2内设有锥体90，锥体90和侧壁2之间形成分离室；侧壁2的底部设置有锥形的沙斗7；锥体90包括第一锥体91和第二锥体92，第二锥体92设置于第一锥体91的顶部，第一锥体91的锥度小于第二锥体92的锥度；侧壁2上设置有浑水进水管1。浑水进水管1设于侧壁2的中部并沿切线方向进入分离室内，且对称设置有两个。具体地，对称式浑水进水管1的数量为2个，两个浑水进水管1方向相对、彼此平行，两个浑水进水管1开在分离室的中部并沿切线方向通入分离室内；浑水进水管1的横截面可以但不限于为圆形；浑水进水管1固定连接在分离室上。

进一步的，锥体90固定在分离室的底端；锥体90可以但不限于包括两个锥度不同的第一锥体91和第二锥体92，第二锥体92设置于第一锥体91的顶部。本装置通过将锥体90设置成单独制造的零件，拆卸方便，可根据磨损程度定期更换，延长了装置使用寿命，降低了成本；本实施例采用可拆卸连接的第一锥体91和第二锥体92组成锥体90，进一步加强了内部零件更换灵活度，可以想到的是，锥体90也可以由一个整体加工而成。如何更换第一锥体91或第二锥体92，可以根据实际需求从装置上部拆卸下或通过拆卸沙斗7后更换。进一步地，第二锥体92起导流的作用，减少内部泥沙与小锥段的冲击，避免引起湍流。进一步地，第一锥体91增大重力作用区域，增加泥沙充分分离的时间。锥体90与分离室和沙斗7可以但不限于通过螺栓连接进行固定。优选的，第一锥体91的锥度β可以但不限于为20度至40度，第一锥体91的锥度β小于第二锥体92的锥度α，第二锥体92的锥度α可以但不限于为40度至80度；第一锥体91的直径为分离室直径的六分之一至四分之三。

还包括中悬板10和上悬板5；中悬板10为两块对称设置于侧壁2上的悬板，设置在浑水进水管1上方；水沙分离装置上端设有清水出口6，上悬板5配置在侧壁2上，位于清水出口6下方。具体地，上悬板5固定安装在清水出口6下方、侧壁2内壁的上部，中悬板10固定安装在对称式浑水进水管1上方、侧壁2内壁的中部；进一步的，上悬板5水平地固定连接在侧壁2上，主要作用是保持装置内水位在清水溢流的情况下依然恒定,使装置中泥沙沉降加速提前进入重力区。优选的，上悬板5的宽度为分离室直径的五分之一至三分之一，上悬板5的长度为分离室周长的四分之一至四分之三；中悬板10的宽度大于或等于浑水进水管1的横截面的宽度或直径，中悬板10的长度为侧壁周长的三分之一至二分之一。

侧壁2上端设有清水汇集槽4，清水汇集槽4设于侧壁2的外侧，清水汇集槽4紧邻侧壁2中的清水出口6。具体地，清水汇集槽4位于清水出口6处的分离室的外部，清水汇集槽4能使分离出的清水从上悬板5溢出暂存在其中并流入需要清水的设施中；清水汇集槽4内向外通有清水出水管3。优选的，清水出口6的宽度为分离室周长的四分之一至四分之三。沙斗7的底部设有排沙管8，排沙管8固定连接在沙斗7上。进一步的，可以调整浑水进水管1的进水量和排沙管8的口径大小，使分离室内泥沙排放相对稳定，保证分离室内平稳沉淀环境。

本实施例提供的水沙分离装置，浑水从进水管1切向进水、自动旋转向周边布水，水沙分离装置的中悬板10对旋转布水的流态起稳定作用，并对进流中的较粗颗粒的泥沙起到先分离作用，使大部分颗粒直接进入沙斗7贴壁区旋转向下运动，从排沙管8排出；小部分颗粒跟随流体绕分离室边壁螺旋向上运动，使分离室内出现离心力从而促使水沙分离，形成靠内壁清水向上流向清水汇集槽4的外旋流，内部流体除中心外向下流动的内旋流，下沉过程中经过第二锥体92时，在第二锥体92导流作用下，减少内部泥沙与第一锥体91的冲击，避免引起湍流；接着经过第一锥体91时，增大了重力作用区域，从而使得泥沙充分分离，最后从排沙管8排出。

本实施例提供的水沙分离装置，通过对称式入口消除了偏心，能加快排沙，同时通过设置第二锥体92以起到导流的作用，从而减少内部泥沙与第一锥体91的冲击，避免引起湍流，并通过设置第一锥体91以增大重力作用区域，从而使得泥沙充分分离，进而能够高效、快速从高含沙浑水中分离出清水。

实施例二

请参阅图4-7，图6-7均为本实施例的剖视图，图6保留了浑水进水管1未剖面方便进行观察。本实施例与实施例一的区别在于以下几部分。中悬板10设置有多个；中悬板10靠近锥体90一侧向下倾斜。多个中悬板10可以更好地稳定分离室内的水流，加速泥沙沉淀，并且向下倾斜的中悬板10与侧壁形成向下的流动空间，可以有效的避免水流中的泥沙向上流动。

侧壁2顶端设置有半球形的顶盖14，清水出口6设置在顶盖14上；清水出口6处设置有滤网。滤网的间隙大小优选1-50微米，可以有效地过滤毫米级的微小细沙，同时半圆形的中空壳形的顶盖14与滤网配合使滤网下部分因长期使用受堵后水位上升，滤网的上部分依旧可以进行过滤工作，滤网可拆卸安装方便清理更换。清水汇集槽4环绕于侧壁2外侧，清水汇集槽4的深度从清水出口6位置按逆时针方向逐渐减小。清水汇集槽4深度从清水出口6由深至浅使得过滤完成的水可以在清水汇集槽4中等待取用时进行二次沉淀，清水汇集槽4深度较浅处设置有槽口41，方便清水取用引流。

沙斗7的底部设置有转盘13，转盘13上设置有对称的与沙斗7底部匹配的通孔；转盘13下方设置有排沙盘11，排沙盘11上设置有与通孔匹配的排沙口12；排沙盘11与沙斗7固定连接并设置有驱动转盘13转动的动力装置。转盘13的通孔与排沙盘11形成空间，使分离后的泥沙可通过沙斗7进入，动力装置转动转盘13使含有泥沙的通孔转至排沙口12向下排出，通过适当调整转盘13的转速可以使沙斗8内的泥沙稳定进入通孔空间，避免因底部空间变换影响水沙分离效果。侧壁2分为上侧壁21与下侧壁22两个部分，上侧壁21为圆柱环形，下侧壁22为直径逐渐扩大的锥环形。浑水进水管1设置在上侧壁21与下侧壁22交接处，锥环形的下侧壁22可以更好地使浑水中的泥沙向下沉淀，同时较大的底部环境也使得泥沙沉淀更加稳定，避免因泥沙排放或其他偶发的湍流影响其沉淀。

本装置除浑水进入装置的需要初始速度外，整个水沙分离过程无需额外的动力驱动，同时本装置无需添加混凝剂或絮凝剂，有效避免了分离后的水或泥沙中化学物质残留对人体或环境造成的危害，是一种节能环保，同时分离效果好的水沙分离装置。

Claims (9)

1.一种水沙分离装置，其特征在于：包括环状的侧壁（2），所述侧壁（2）内设有锥体（90），所述锥体（90）和所述侧壁（2）之间形成分离室；所述侧壁（2）的底部设置有锥形的沙斗（7）；所述锥体（90）包括第一锥体（91）和第二锥体（92），所述第二锥体（92）设置于所述第一锥体（91）的顶部，所述第一锥体（91）的锥度小于所述第二锥体（92）的锥度；所述侧壁（2）上设置有浑水进水管（1），所述浑水进水管（1）设置在所述锥体（90）的下端，以用于形成螺旋朝上运动的水流；

所述浑水进水管（1）设于所述侧壁（2）的中部并沿切线方向进入所述分离室内，且对称设置有两个。

2.根据权利要求1所述的一种水沙分离装置，其特征在于：还包括中悬板（10）和上悬板（5）；所述中悬板（10）为两块对称设置于所述侧壁（2）上的悬板，设置在浑水进水管（1）上方；所述水沙分离装置上端设有清水出口（6），所述上悬板（5）配置在所述侧壁（2）上，位于清水出口（6）下方。

3.根据权利要求2所述的水沙分离装置，其特征在于：所述中悬板（10）设置有多个；所述中悬板（10）靠近所述锥体（90）一侧向下倾斜。

4.根据权利要求2所述的水沙分离装置，其特征在于：所述侧壁（2）顶端设置有半球形的顶盖（14），所述清水出口（6）设置在顶盖（14）上；所述清水出口（6）处设置有滤网。

5.根据权利要求1所述的水沙分离装置，其特征在于：所述侧壁（2）上端设有清水汇集槽（4），所述清水汇集槽（4）设于所述侧壁（2）的外侧，所述清水汇集槽（4）紧邻所述侧壁（2）中的清水出口（6）。

6.根据权利要求5所述的水沙分离装置，其特征在于：所述清水汇集槽（4）环绕于所述侧壁（2）外侧，所述清水汇集槽（4）的深度从清水出口（6）位置按逆时针方向逐渐减小。

7.根据权利要求1所述的水沙分离装置，其特征在于：所述沙斗（7）的底部设有排沙管（8），所述排沙管（8）固定连接在所述沙斗（7）上。

8.根据权利要求1所述的水沙分离装置，其特征在于：所述沙斗（7）的底部设置有转盘（13），所述转盘（13）上设置有对称的与沙斗（7）底部匹配的通孔；所述转盘（13）下方设置有排沙盘（11），所述排沙盘（11）上设置有与所述通孔匹配的排沙口（12）；所述排沙盘（11）与沙斗（7）固定连接并设置有驱动转盘（13）转动的动力装置。

9.根据权利要求1所述的水沙分离装置，其特征在于：所述侧壁（2）分为上侧壁（21）与下侧壁（22）两个部分，所述上侧壁（21）为圆柱环形，所述下侧壁（22）为直径逐渐扩大的锥形环形。

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