CN113369027A - 多级旋流分离柱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多级旋流分离柱，包含进料通道、外溢流管、内溢流管、分离腔、分离腔顶盖、分离腔底盖和底流管；其特点是分离腔至少由两级直径和高度均不相同的分离腔组成，各分离腔依照直径由大到小的顺序依次装配；相邻分离腔之间通过分离腔底盖连接，分离腔底盖内径与下级分离腔直径一致，形成“台阶效应”。本发明通过逐级缩小分离腔直径，强化颗粒切向速度和速度梯度，增强颗粒所受到的离心力和剪切力，从而促进被内旋流裹挟的粗颗粒再次进入分离空间，减少粗颗粒在溢流中的错配，提高宽级别物料的分离效率和分离精度；同时利用“台阶效应”逐级强化阻塞排料，并破坏边界层，减少细颗粒在沉砂中的分配率，进一步提高分离效率和分离精度。
Description
技术领域
本发明涉及水力旋流器技术领域，尤其涉及一种多级旋流分离柱。
背景技术
水力旋流器作为旋流分离领域重要的设备之一，其利用离心力加速颗粒沉降实现不同粒度、密度颗粒的分离。水力旋流器因其结构简单、分离效率高、操作简单、占地面积小、处理能力大等特点，广泛应用于化工、矿物加工、环保、石油工程、生物工程以及食品等方面。
在实际应用过程中，水力旋流器的结构特征决定其分离性能。目前，已提出较多具有不同结构特征的水力旋流器。然而，多数水力旋流器，受其固有结构特征影响，往往存在底流夹细量大或者溢流跑粗、分离精度低等问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种多级旋流分离柱，具有多级分离腔和分离腔体内多台阶的设计，易于加工、适用性广，能够充分发挥水力旋流器的性能，从而提高分离精度和分离效率。
本发明采用的技术方案如下：
本发明所提出的多级旋流分离柱，包括外溢流管、分离腔顶盖、进料通道、内溢流管、分离腔、分离腔底盖和底流管；所述分离腔顶盖固定连接在分离腔顶部，所述外溢流管固定连接在分离腔顶盖上方，所述进料通道固定连接在分离腔上部一侧，所述内溢流管设置在分离腔内部并与外溢流管连接；所述底流管通过分离腔底盖固定连接在分离腔的底端中部；所述分离腔至少由两级直径和高度均不相同的分离腔组成，各级分离腔按照直径由大到小的顺序依次装配；相邻两级分离腔之间通过分离腔底盖固定连接，且所述分离腔底盖的外径与上级分离腔的直径一致，内径与下级分离腔的直径一致，上级分离腔和下级分离腔之间形成台阶结构。
进一步的，所述分离腔总高度为首级分离腔直径的1.75-3倍。
进一步的，相邻两级分离腔中，位于下级的分离腔直径为上一级分离腔直径的0.4-0.8倍，下级的分离腔高度为上一级分离腔直径的0.2-0.7倍。
进一步的，所述内溢流管的高度为首级分离腔高度的0.25～0.65倍。
进一步的，所述分离腔顶盖通过丝杠和螺母与分离腔顶部固定连接。
进一步的，所述分离腔底盖通过丝杠和螺母固定连接在相邻两级分离腔之间。
进一步的，所述底流管顶部通过分离腔底盖经丝杠和螺母与分离腔底部固定连接。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明所设计的多级分离腔，通过逐级缩小分离腔直径，强化颗粒切向速度和速度梯度，增强颗粒所受到的离心力和剪切力，从而促进被内旋流裹挟的粗颗粒再次进入分离空间，减少粗颗粒在溢流中的错配，提高宽级别物料的分离效率和分离精度逐级，促进工业生产发展；
2、本发明所述的分离腔底盖设计，其外直径与上级分离腔直径一致，内直径与下级分离腔直径一致，上级分离腔和下级分离腔之间形成“台阶效应”；通过逐级强化阻塞排料和破坏边界层，促进被粗颗粒夹带的细颗粒再次进入分选空间，减少细颗粒在底流中的错配，有利于工业生产；
3、本发明通过多级分离腔和分离腔底盖的设计，克服并改善了现阶段存在的诸多问题，结构简单，操作方便，适合广泛推广于选矿、化工、环保等行业。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是图1中一级分离腔底盖的俯视结构示意图；
图3是图1中二级分离腔底盖的俯视结构示意图。
其中，附图标记：1-外溢流管；2-分离腔顶盖；3-进料通道；4-内溢流管；5-一级分离腔；6-一级分离腔底盖；7-二级分离腔；8-二级分离腔底盖；9-底流管；10-丝孔；R1-一级分离腔直径；R2-二级分离腔直径；R3-底流管上直径。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指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。
参见附图1至3，给出了本发明所提出的多级旋流分离柱的一个实施例的具体结构。所述分离柱包括外溢流管1、分离腔顶盖2、进料通道3、内溢流管4、分离腔、分离腔底盖和底流管9；所述分离腔顶盖2固定连接在分离腔顶部，所述外溢流管1通过丝杠连接在分离腔顶盖2顶部，所述进料通道3通过焊接方式固定连接在分离腔上部的一侧，所述内溢流管4设置在分离腔内部并与外溢流管1连接；所述底流管9通过分离腔底盖固定连接在分离腔的底端中部；所述分离腔至少由两级直径和高度均不相同的分离腔组成，各级分离腔按照直径由大到小的顺序依次装配；相邻两级分离腔之间通过分离腔底盖固定连接，且所述分离腔底盖的外径与上级分离腔的直径一致，内径与下级分离腔的直径一致，上级分离腔和下级分离腔之间形成台阶结构。
本实施例中，所述分离腔由直径和高度逐级缩小的圆柱形一级分离腔5和二级分离腔7组成，所述分离腔顶盖2通过丝杠和螺母与一级分离腔5顶部固定连接，所述进料通道3通过焊接方式固定连接在一级分离腔5上部的一侧，所述内溢流管4设置在一级分离腔5内部并与外溢流管1连接，所述内溢流管4的高度为一级分离腔5高度的0.25～0.65倍；所述一级分离腔5和二级分离腔7的总高度为一级分离腔5直径的1.75-3倍；所述二级分离腔7的直径R2为一级分离腔直径R1的0.4-0.8倍，所述二级分离腔7的高度为一级分离腔5直径R1的0.2-0.7倍；所述一级分离腔5和二级分离腔7之间通过一级分离腔底盖6连接，所述一级分离腔底盖6通过丝杠和螺母与一级分离腔5底部连接，所述二级分离腔7顶部通过丝杠与一级分离腔底盖6连接，所述一级分离腔底盖6和二级分离腔底盖8的圆周外侧设置有丝孔10；所述一级分离腔底盖6的外径与一级分离腔5的直径R1对应，所述一级分离腔底盖6的内径与二级分离腔7的直径R2对应，所述一级分离腔5和二级分离腔7之间形成台阶结构；所述二级分离腔底盖8通过丝杠和螺母与二级分离腔7底部连接，所述底流管9顶部通过丝杠与二级分离腔底盖8连接，所述二级分离腔底盖8的外径与二级分离腔7直径R2对应，所述二级分离腔底盖8的内径与底流管9的上直径R3对应，所述二级分离腔7与底流管9之间形成台阶结构。颗粒进入分离腔后，于第一分离腔初步分级，部分细颗粒进入内旋流区域，未完成分级的颗粒进入下级分离腔，腔体直径降低，颗粒切向速度和速度梯度增加，颗粒受到的离心力和剪切力增加，部分被内旋流裹挟的颗粒再次进入分选空间。分离腔直径降低和颗粒切向速度增大，促进粗颗粒快速向壁面沉降，弱化粗颗粒再次被内旋流裹挟的可能性。同时，由于独特的圆柱形结构，完成分选的颗粒在向底流管运动的过程中需要穿过内旋流区域，部分被粗颗粒夹带的细颗粒再次获得进入内旋流并随溢流排出的机会。在实际应用过程中可依据应用领域、物料性质以及预期分离效果，调整分离腔数量以及各级分离腔直径和高度，可以有效抑制溢流跑粗，减少底流夹细，提高分级精度，获得理想分级效果。
本发明的工作原理在于：通过逐级缩小分离腔直径，强化颗粒切向速度和速度梯度，增强颗粒所受到的离心力和剪切力，从而促进被内旋流裹挟的粗颗粒再次进入分离空间，减少粗颗粒在溢流中的错配，提高宽级别物料的分离效率和分离精度；同时利用“台阶效应”逐级强化阻塞排料，并破坏边界层，减少细颗粒在沉砂中的分配率，进一步提高分离效率和分离精度。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.多级旋流分离柱，其特征在于：所述分离柱包括外溢流管、分离腔顶盖、进料通道、内溢流管、分离腔、分离腔底盖和底流管；所述分离腔顶盖固定连接在分离腔顶部，所述外溢流管固定连接在分离腔顶盖上方，所述进料通道固定连接在分离腔上部一侧，所述内溢流管设置在分离腔内部并与外溢流管连接；所述底流管通过分离腔底盖固定连接在分离腔的底端中部；所述分离腔至少由两级直径和高度均不相同的分离腔组成，各级分离腔按照直径由大到小的顺序依次装配；相邻两级分离腔之间通过分离腔底盖固定连接，且所述分离腔底盖的外径与上级分离腔的直径一致，内径与下级分离腔的直径一致，上级分离腔和下级分离腔之间形成台阶结构。
2.根据权利要求1所述的多级旋流分离柱，其特征在于：所述分离腔总高度为首级分离腔直径的1.75-3倍。
3.根据权利要求1所述的多级旋流分离柱，其特征在于：相邻两级分离腔中，位于下级的分离腔直径为上一级分离腔直径的0.4-0.8倍，下级的分离腔高度为上一级分离腔直径的0.2-0.7倍。
4.根据权利要求1所述的多级旋流分离柱，其特征在于：所述内溢流管的高度为首级分离腔高度的0.25～0.65倍。
5.根据权利要求1所述的多级旋流分离柱，其特征在于：所述分离腔顶盖通过丝杠和螺母与分离腔顶部固定连接。
6.根据权利要求1所述的多级旋流分离柱，其特征在于：所述分离腔底盖通过丝杠和螺母固定连接在相邻两级分离腔之间。
7.根据权利要求1所述的多级旋流分离柱，其特征在于：所述底流管顶部通过分离腔底盖经丝杠和螺母与分离腔底部固定连接。
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