CN113577887B - 一种差速式螺旋渣水分离器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种差速式螺旋渣水分离器，属于渣水分离器技术领域，包括过水容器，过水容器内设有用于渣水分离的离心组件，离心组件包括能够相对过水容器转动的离心筒以及用于固定离心筒的支架，支架的两端与开设在过水容器两端的支架安装孔转动连接，离心筒由螺旋导流板形成以使分离出的煤渣随螺旋导流板的旋转被推出分离器；离心筒的周向设有多个能够随离心筒转动且能自转的自清理组件，自清理组件包括转动连接在支架上的自清理转轴，自清理转轴上等间距间隔设置有若干叶片，叶片与绕离心筒设置的隔板之间留有缝隙以形成供直径小于该缝隙的煤渣和水通过的水渣分离通道。本发明实现了水资源的回收，提高了渣水分离效率，且结构紧凑。
Description
技术领域
本发明属于渣水分离器技术领域，涉及一种差速式螺旋渣水分离器。
背景技术
随着煤矿绿色开采技术的加快，进行资源节约型开采技术开发越来越迫切。目前，煤矿瓦斯治理中，瓦斯孔钻进绝大部分是采用高压水进行冲洗和冷却，使用后的水和煤渣一起散落至巷道内，造成水资源浪费，同时北方缺水，极大的影响了瓦斯的治理。目前，煤渣水处理主要采用叶片之间的间隙形成过滤缝隙，叶片相对转动，形成间隙的自清理功能，保证过滤的有效性。但此种结构存在体积大、不能与钻机集成等问题。此外，钻机与渣水分离器需要分别操作，操作程序多，在自动化钻机发展的大背景下，增加了自动化集成难度。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种差速式螺旋渣水分离器，以实现水资源的回收。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种差速式螺旋渣水分离器，包括过水容器，过水容器内设有用于渣水分离的离心组件，离心组件包括能够相对过水容器转动的离心筒以及用于固定离心筒的支架，支架的两端与开设在过水容器两端的支架安装孔转动连接，离心筒由螺旋导流板形成以使分离出的煤渣随螺旋导流板的旋转被推出分离器；离心筒的周向设有多个能够随离心筒转动且能自转的自清理组件，自清理组件包括转动连接在支架上的自清理转轴，自清理转轴上等间距间隔设置有若干叶片，叶片与绕离心筒设置的隔板之间留有缝隙以形成供直径小于该缝隙的煤渣和水通过的水渣分离通道。
可选地，所述自清理组件与离心组件共用一个驱动装置，驱动装置为电机或液压马达。
可选地，所述过水容器的一端设有动力组件，动力组件包括驱动装置和差速传动机构，差速传动机构包括与驱动装置的输出轴连接的主动齿轮，主动齿轮与转动连接在过水容器上的从动齿轮和固定在离心筒一端的内齿圈啮合，从动齿轮与转动连接在过水容器上且与离心筒同轴设置的中心齿圈啮合，中心齿圈与固定在自清理转轴上的自清理齿轮啮合。
可选地，所述支架包括相对设置且呈环形的前端盘和后端盘，以及位于前端盘和后端盘之间且绕其周向布置的若干连接杆，自清理转轴位于连接杆与离心筒之间。
可选地，所述自清理转轴包括与叶片相连的中间段和位于中间段两端的支撑段，中间段与叶片的安装孔相匹配且为非中心对称结构以限制叶片的周向相对运动。
可选地，所述过水容器上开设有与位于其下部的储水腔连通的出水孔，出水孔处设有出水阀门。
可选地，所述过水容器的前后两端分别可拆卸连接有前端盖和后端盖，前端盖和后端盖分别开设有与离心筒同轴的进料口和出渣口，动力组件安装在前端盖上。
可选地，自清理组件均布在离心筒的周向。
本发明的有益效果在于：采用差速传动机构，实现了离心筒的高速旋转以及叶片的低速自转，利用离心筒的高速旋转产生的离心力实现渣水分离；利用叶片的低速旋转实现离心组件的自清理功能；利用离心筒的螺旋导流板旋转产生的推力，实现煤渣的轴向移动，将煤渣推出分离器，实现了水资源的回收，且渣水分离效果高于传统的抖动式分离器，提高了渣水分离效率；另外，离心分离后的水可暂存在过水容器内，减少了渣水分离流程，进一步提高了渣水分离效率；同时，结构紧凑，驱动装置为液压马达，可快捷地与钻机集成。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明一种差速式螺旋渣水分离器的结构示意图；
图2为动力组件的结构示意图；
图3为自清理组件的结构示意图；
图4为叶片的结构示意图；
图5为自清理转轴的结构示意图；
图6为离心组件的结构示意图；
图7为过水容器的结构示意图；
图8为隔板的结构示意图；
图9为差速传动机构的结构示意图。
附图标记：动力组件1、自清理组件2、中心齿圈3、离心组件4、过水容器5、隔板6、后端盖7、前端盖11、液压马达12、主动齿轮13、从动齿轮14、自清理齿轮21、叶片22、自清理转轴23、叶片内槽221、齿轮安装段231、前支撑段232、自清理转轴外扁方233、支架41、螺旋导流板42、内齿圈43、支架安装孔51、出水孔52。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
参阅图1～图9，一种差速式螺旋渣水分离器，包括具有储水腔的过水容器5，过水容器5内设有用于渣水分离的离心组件4，离心组件4包括能够相对过水容器5转动的离心筒以及用于固定离心筒的支架41，支架的两端通过轴承支撑在开设在过水容器两端的支架安装孔51内，离心筒由螺旋导流板42形成以使分离出的煤渣随螺旋导流板的旋转被推出分离器；离心筒的周向设有多个能够随离心筒转动且能自转的自清理组件2，自清理组件2包括转动连接在支架41上的自清理转轴23，自清理转轴23上等间距间隔设置有若干叶片22，叶片22与绕离心筒设置的隔板6之间留有缝隙以形成供直径小于该缝隙的煤渣和水通过的水渣分离通道。
可选地，自清理组件2与离心组件4共用一个驱动装置，驱动装置为电机或液压马达12。
可选地，过水容器5的一端设有动力组件1，动力组件1包括驱动装置和差速传动机构，差速传动机构包括与驱动装置的输出轴连接的主动齿轮13，主动齿轮13与转动连接在过水容器5上的从动齿轮14和固定在离心筒一端的内齿圈43啮合，从动齿轮14与转动连接在过水容器5上且与离心筒同轴的中心齿圈3啮合，中心齿圈3与固定在自清理转轴23上的自清理齿轮21啮合。
可选地，支架41包括相对设置且呈环形的前端盘和后端盘，以及位于前端盘和后端盘之间且绕其周向布置的若干连接杆，自清理转轴23位于连接杆与离心筒之间。
可选地，离心组件4位于过水容器5的上部以增加过水容器5的储水空间。
可选地，自清理转轴23包括与叶片22相连的中间段和分别位于中间段前后两端的前支撑段232和后支撑段，以及位于前支撑段前端的齿轮安装段231；中间段与叶片的安装孔相匹配且为非中心对称结构以限制叶片22的相对转动。
可选地，中间段沿其长度方向具有小平面结构以限制叶片22的转动，小平面结构宜为削平的自清理转轴外扁方233，也可为凸起圆弧面的结构。
可选地，过水容器5上开设有与位于其下部的储水腔连通的出水孔52，出水孔52处设有出水阀门。
可选地，过水容器5的前后两端分别可拆卸连接有前端盖11和后端盖7，前端盖11和后端盖7分别开设有与离心筒同轴的进料口和出渣口，动力组件1安装在前端盖11上。
可选地，过水容器5的横断面上部呈拱形，下部呈矩形。
可选地，自清理组件2均布在离心筒的周向。
本发明提高了分离器的结构紧凑性、与钻机集成的便捷性及自动化程度，最大限度的节约了井下空间，减少了装备的运输和渣水分离成本，简化了渣水分离流程。
实施例
一种差速式螺旋渣水分离器，主要由动力组件1、自清理组件2、中心齿圈3、离心组件4、过水容器5、隔板6、后端盖7、前端盖11组成。各部分的结构、安装位置和功能如下：
(1)动力组件1：提供离心组件4高速旋转和自清理组件2低速自转的动力，主要由液压马达12、主动齿轮13、从动齿轮14组成。马达的输出轴与主动齿轮13固定连接，驱动主动齿轮13转动；主动齿轮13和离心组件4的内齿圈43啮合；从动齿轮14与中心齿圈3啮合。通过上述齿轮系，动力组件1实现离心组件4与中心齿圈3同向旋转，利用二者角速度的差值实现自清理组件2的差速自转。
(2)自清理组件2：主要由同中心齿圈3相啮合的自清理齿轮21、叶片22以及具有空心结构的自清理转轴23组成，叶片22具有与自清理转轴外扁方233匹配的叶片内槽221，两者周向不能产生相对转动，轴向可移动，以便于隔板6相间装配。自清理齿轮21与自清理转轴23刚性连接，自清理转轴23随自清理齿轮21一起自转。
多个自清理组件2呈圆周分布安装在离心组件4上，随着离心组件4的转动绕中心齿圈3转动，同时自转。自清理组件2通过与中心齿圈3啮合实现差速自转，带动叶片22与隔板6产生相对转动。叶片22与隔板6相间组装，留出宽度等于叶片22厚度的过滤缝隙，形成水渣分离通道，使得直径大于缝隙的煤渣留在离心组件4内。
(3)中心齿圈3：位于动力组件1与离心组件4之间，转动连接在过水容器5或支架41上，同动力组件1的从动齿轮14、自清理组件2的自清理齿轮21啮合，与离心组件4一起完成自清理组件2的自转。
(4)离心组件4：在动力组件1的带动下产生高速旋转，利用其与自清理组件2形成的缝隙完成煤渣与水的离心分离。直径小于缝隙的煤渣与水通过缝隙被排到离心组件4与过水容器5之间的内腔；直径大于缝隙的煤渣残留在离心组件4内，并通过离心组件4内的螺旋导流板42将煤渣排到分离器之外。其组成如下：
支架41：用于安装自清理组件2以及隔板6，并安装于过水容器5上，可在过水容器5内自由转动，并同螺旋导流板42刚性连接；
螺旋导流板42：固定在支架上，可随支架一起转动，将离心组件4内的煤渣推出分离器；
内齿圈43：和支架41刚性连接。
(5)过水容器5：支撑离心组件4和动力组件1，与动力组件1实现刚性连接，同时作为渣水分离后的水的暂存容器。通过出水孔52将水排出，离心组件4可在其内腔内旋转。
(6)隔板6：安装在离心组件4内，与自清理组件2的叶片22形成过滤间隙；
(7)后端盖7：安装于过水容器5的一端，起密封作用，其上设有可与导水管连接的出水孔52。
差速传动机构的传动原理如图9所示，其中，Z1为动力组件1的主动齿轮13的齿数，Z2为动力组件1的从动齿轮14的齿数，Z3为离心组件4的内齿圈43的齿数，Z4为中心齿圈3的齿数，Z5为自清理组件2的自清理齿轮21的齿数，n1为动力组件1的主动齿轮13的转速，n2为动力组件1的从动齿轮14的转速，n3为离心组件4的内齿圈43的转速，n4为中心齿圈3的转速，n5为自清理组件2的自清理齿轮21的转速。
动力组件1的主动齿轮13在马达的作用下转动，直接驱动内齿圈43转动，实现离心组件4的高速转动；由于离心组件4的内齿圈43与自清理组件2的自清理齿轮21不啮合，自清理组件2的自清理齿轮21随离心组件4的内齿圈43转动，实现其绕离心组件4的内齿圈43(及中心齿圈3)的中心轴的公转；动力组件1的主动齿轮13通过动力组件1的从动齿轮14、中心齿圈3驱动自清理组件2的自清理齿轮21转动，实现自清洁组件的自转。从图中可以计算自清理组件2的自清理齿轮21的转速n5为：
n5＝Z1×(Z4+Z5-Z3)/(Z3×Z5)×n1
本发明的使用方法如下：将该装置安装于矿用液压钻机上，装置前端盖11与渣水混合物的导流管道连接，后端盖7与集渣管和导水管连接。
本发明的工作过程如下：
(1)开钻后，渣水混合物通过导流管进入分离器；
(2)启动分离器的液压马达12，渣水混合物中的水分在离心力的作用下进入过水容器5；
(3)渣水混合物中的煤渣通过螺旋运动后排出分离器外；
(4)自清洁组件的叶片22随离心组件4旋转，同时差速自转，实现分离器的自清理。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种差速式螺旋渣水分离器，其特征在于：包括过水容器，过水容器内设有用于渣水分离的离心组件，离心组件包括能够相对过水容器转动的离心筒以及用于固定离心筒的支架，支架的两端与开设在过水容器两端的支架安装孔转动连接，离心筒由螺旋导流板形成以使分离出的煤渣随螺旋导流板的旋转被推出分离器；离心筒的周向设有多个能够随离心筒转动且能自转的自清理组件，自清理组件包括转动连接在支架上的自清理转轴，自清理转轴上等间距间隔设置有若干叶片，叶片与绕离心筒设置的隔板之间留有缝隙以形成供直径小于该缝隙的煤渣和水通过的水渣分离通道；过水容器的一端设有动力组件，动力组件包括驱动装置和差速传动机构，差速传动机构包括与驱动装置的输出轴连接的主动齿轮，主动齿轮与转动连接在过水容器上的从动齿轮和固定在离心筒一端的内齿圈啮合，从动齿轮与转动连接在过水容器上且与离心筒同轴设置的中心齿圈啮合，中心齿圈与固定在自清理转轴上的自清理齿轮啮合。
2.根据权利要求1所述的一种差速式螺旋渣水分离器，其特征在于：所述支架包括相对设置且呈环形的前端盘和后端盘，以及位于前端盘和后端盘之间且绕其周向布置的若干连接杆，自清理转轴位于连接杆与离心筒之间。
3.根据权利要求1所述的一种差速式螺旋渣水分离器，其特征在于：所述自清理组件与离心组件的驱动装置为液压马达或电机。
4.根据权利要求1所述的一种差速式螺旋渣水分离器，其特征在于：所述自清理转轴包括与叶片相连的中间段和位于中间段两端的支撑段，中间段与叶片的安装孔相匹配且为非中心对称结构以限制叶片的周向相对运动。
5.根据权利要求1所述的一种差速式螺旋渣水分离器，其特征在于：所述过水容器上开设有与位于其下部的储水腔连通的出水孔，出水孔处设有出水阀门。
6.根据权利要求1所述的一种差速式螺旋渣水分离器，其特征在于：所述过水容器的前后两端分别可拆卸连接有前端盖和后端盖，前端盖和后端盖分别开设有与离心筒同轴的进料口和出渣口，动力组件安装在前端盖上。
7.根据权利要求1所述的一种差速式螺旋渣水分离器，其特征在于：自清理组件均布在离心筒的周向。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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