CN114146826B - 一种浆水除沙机及其浆水除沙方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种浆水除沙机及其浆水除沙方法，浆水除沙机包括罐体和竖向设置在所述罐体内的支撑筒，所述支撑筒底端悬空并设置有开口，所述开口下方设置有与所述支撑筒同轴心的离心叶轮；所述罐体内还设置有出水涵道，所述出水涵道的进水口位于所述开口处，所述出水涵道的出水口位于所述罐体的外部；本发明在罐体内设置有支撑筒，支撑筒底部的开口下方设置有离心叶轮，通过离心叶轮的离心作用实现沙粒表面的泥浆的分离，通过出水涵道的设置，使得开口处的泥浆水分离出罐体，最终获得分离泥浆后的沙粒。

Description

一种浆水除沙机及其浆水除沙方法

技术领域

本发明涉及混凝土搅拌技术领域，特别是涉及一种浆水除沙机及其浆水除沙方法。

背景技术

混凝土生产过程中消耗了大量的淡水资源，其消耗量大约与水泥产量相当，其中的约1/2是用于清洗搅拌车、搅拌机、搅拌站场地、洗车轮等，这些水经过排水沟渠汇聚到沉淀池就成了渣浆水。

现有的旋流沉沙池主要是对进污水处理的雨水进行前处理，防止洗沙沉淀，损坏后续工序的设备和设施，雨水中的沙及泥浆含量比混凝土搅拌站的浆水中沙粒与泥浆的含量低1-2个数量级，且泥浆与沙粒之间的粘结力弱，泥浆中有机物含量多，有机物比重小于1，可悬浮于水面之上。搅拌站的泥浆水中，正常情况下不含有机物，沙粒与泥浆之间粘附力强，比重接近，泥浆浓度接近10％，因固体颗粒粒径不同，其沉降速度相差很多，除少了粉煤灰颗粒外，静置8小时后，基本都会沉积到水面以下，因搅拌站浆水中还含有未完全水化的水泥颗粒，会造成部分泥浆颗粒相互粘结，逐渐长大，沉积后会形成较大硬块。目前行业内普遍采用的处理方案有：

压滤，采用压滤机方案，运行成本高，易损件多，占地面积大，压出的泥饼外运需要额外费用。

旋分方案，用渣浆泵，经过旋分机分离细沙，出沙口对细沙螺旋或脱水筛。此方案功率消耗大，分出的细沙需二次处理，其中的小颗粒会再次回到浆水中。而且，旋分机是连续型水处理设备，其进口流量、进口压力、出口流量、出口压力，均需要精细调整，频繁启动，难于保证这些参数的平衡，况且，泥浆水会在管道及旋分机内部结块，造成管道内流体动力性能改变。造成旋分机难于保持正确的工作参数，在工作中旋分效果难于保证，甚至会出现出沙口堵塞、出水过多等故障。

直接回用，浆水不进行处理，需以高浓度泥浆水回用，否则达不到零排放的要求。高浓度泥浆水在回用过程中存在许多问题，首先是浆水中的沙粒未经处理，很容易沉积在罐内和管道内，清理费工费时，严重时还还会造成管路报废。高浓度浆水的含固量，需要精确控制，在设计配方时有周密的考虑，在生产过程中需要增加测浓度调浆装置，目前常用的测浓度方法有光学法与压差法，用光学法时，出现的问题是水泥颗粒有粘结性，会粘附在光学镜头上，影响测量精度。压差法所用的探测棒同样需浸入浆水中，其外部容易结壳，影响探棒的精度。

申请公布号为CN102503064A的中国专利公开了一种刮板式混合搅拌除沙装置，包括混合池，混合池下面连通有锥斗，混合池和锥斗内相对旋转设有旋转立轴，旋转立轴上端传动连接有电机，旋转立轴上固定安装有搅拌桨叶，锥斗下端带有池底，池底一侧设有沉沙坑，沉沙坑与锥斗相通，沉沙坑的底壁海拔高度低于池底的海拔高度，沉沙坑内设有沙子输送机，沙子输送机的底口位于沉沙坑内，沙子输送机的上口位于混合池、锥斗和沉沙坑所在空间外，旋转立轴下端固定连接有刮板臂，刮板臂旋转轨迹的水平投影有一部分位于沉沙坑内，该方案能在一定程度上提高除沙效果，但是，因混凝土搅拌站的泥浆水中含有水泥、粉煤灰等细颗粒，其中部分颗粒已经包裹在沙粒表面，用该方案的除沙设备，分出的沙粒表面仍然有浆体包裹，无法正常作为细骨料回用。

发明内容

本发明的目的是提供一种浆水除沙机及其浆水除沙方法，以解决上述现有技术存在的问题，在罐体内设置有支撑筒，支撑筒底部的开口下方设置有离心叶轮，通过离心叶轮的离心作用实现沙粒表面的泥浆的分离，通过出水涵道的设置，使得开口处的泥浆水分离出罐体，最终获得分离泥浆后的沙粒。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种浆水除沙机，包括罐体和竖向设置在所述罐体内的支撑筒，所述支撑筒底端悬空并设置有开口，所述开口下方设置有与所述支撑筒同轴心的离心叶轮；所述罐体内还设置有出水涵道，所述出水涵道的进水口位于所述开口处，所述出水涵道的出水口位于所述罐体的外部。

优选地，所述支撑筒内设置有搅拌轴，所述搅拌轴的顶端连接有驱动结构，所述搅拌轴的底端连接有所述离心叶轮。

优选地，所述支撑筒上设置有丝杆螺母结构，所述丝杆螺母结构的螺母固定在所述支撑筒上，所述丝杆螺母结构的丝杆连接有旋转支撑结构，所述旋转支撑结构转动连接所述搅拌轴。

优选地，所述离心叶轮包括若干叶片，所述叶片的迎料面为凸面。

优选地，所述罐体为圆柱型，其侧壁上设置有第一进水口，所述第一进水口连接渣浆泵的出水口，所述第一进水口进入所述罐体内的浆水流向朝向所述罐体内的切线方向，且与所述离心叶轮的旋转方向相同。

优选地，所述罐体上设置有第二进水口，所述第二进水口连接清水泵的出水口。

优选地，所述罐体底部设置有漏斗形的出料口，所述出料口连接有出沙螺旋机。

优选地，所述出沙螺旋机包括倾斜设置的筒体，所述筒体内设置有螺旋叶片，所述筒体的顶部设置有出沙口，所述筒体的底部设置有集沙斗，所述集沙斗连接所述出料口。

优选地，所述筒体的中部设置有第一放水阀，下部设置有第二放水阀。

本发明还提供一种浆水除沙方法，包括以下内容：

将浆水引入罐体内，利用离心叶轮旋转带动浆水在所述罐体内作离心运动；

在离心力的作用下，浆水中的沙粒向罐壁方向移动，并逐渐与浆水分离，然后在重力的作用下沿罐壁沉降；

出水涵道设置在罐体的中部，利用所述出水涵道将经离心分沙后的浆水排出罐体。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

(1)本发明在罐体内设置有支撑筒，支撑筒底部的开口下方设置有离心叶轮，通过离心叶轮的离心作用实现沙粒表面的泥浆的分离，通过出水涵道的设置，使得开口处的泥浆水分离出罐体，最终获得分离泥浆后的沙粒，另外，采用出水涵道出水，可以在罐体的任意方向设置出水口，无进出水管方向限制，现场布置灵活；

(2)本发明在支撑筒上设置有丝杆螺母结构，通过丝杆螺母结构能够调整搅拌轴的旋转中心位置，从而能够保证搅拌轴转动的稳定性，避免振动或颤动影响工作的顺利进行；

(3)本发明采用出沙螺旋机螺旋提沙，可对沙粒进行二次清洗，最终获得的沙粒能够满足使用需求；

(4)本发明在出沙螺旋机筒体的中部设置有第一放水阀，筒体的下部设置有第二放水阀，通过第一放水阀和第二放水阀的设置能够控制筒体内浆水的含量，保证出沙的顺利进行，并在出沙完毕后，放空筒体内的污水。

附图说明

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为罐体及其附属结构示意图；

图4为离心叶轮的结构示意图；

图5为出沙螺旋机的结构示意图；

其中，1、罐体；2、控制电箱；3、出沙螺旋机；31、筒体；32、集沙斗；33、第二放水阀；34、第一放水阀；35、出沙口；36、螺旋叶片；4、机架；5、离心叶轮；6、渣浆泵；7、自吸污水泵；8、清水泵；9、支撑筒；10、出水涵道；11、驱动结构；12、搅拌轴；13、丝杆螺母结构；14、旋转支撑结构；15、出料口。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种浆水除沙机及其浆水除沙方法，以解决现有技术存在的问题，在罐体内设置有支撑筒，支撑筒底部的开口下方设置有离心叶轮，通过离心叶轮的离心作用实现沙粒表面的泥浆的分离，通过出水涵道的设置，使得开口处的泥浆水分离出罐体，最终获得分离泥浆后的沙粒。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1～5所示，本发明提供一种浆水除沙机，包括罐体1和竖向设置在罐体1内的支撑筒9，其中，罐体1为盛装浆水并进行浆水分离的腔体，罐体1可以为圆柱筒或锥形筒等常见的形状，利用离心叶轮5的旋转能够带动罐体1内的浆水进行离心运动，离心叶轮5采用较大的转速，使得沙粒在罐体1的罐壁处受到的离心力超过其自身重力，使得沙粒主要依靠离心力沉降，因离心叶轮5的快速转动，罐体1内的浆水存在广泛的速度梯度，依靠这些速度梯度对沙粒表面的泥浆起到剥离作用。支撑筒9设置在浆水回转的内侧，一般来说，可以设置在罐体1的中心位置，支撑筒9底端悬空并设置有开口，开口下方设置有与支撑筒9同轴心的离心叶轮5，如无特殊要求，离心叶轮5可以连接有驱动轴进行驱动，驱动轴可以采用竖向设置的搅拌轴12，离心叶轮5的结构满足搅拌浆水并使其产生离心力的需求；在离心叶轮5的旋转作用下，沙粒在离心力的作用下向罐壁方向移动，靠近支撑筒9开口处为从沙粒上剥离出的泥浆水。罐体1内还设置有出水涵道10，出水涵道10可以为利用支撑筒9进行支撑的管状通道，例如，贴合支撑筒9的内壁设置或者贴合支撑筒9的外壁设置，也可以直接利用支撑筒9的内壁围成的通道；无论采取哪种设置方式，出水涵道10的进水口位于开口处，出水涵道10的出水口位于罐体1的外部，而且，出水涵道10的设置位置不应影响离心叶轮5的离心旋转，在连接自吸污水泵7后，能够将罐体1内的泥浆水抽取到罐体1外部。综上，本发明通过离心叶轮5的离心作用实现沙粒表面的泥浆的分离，通过出水涵道10的设置，使得支撑筒9开口处的泥浆水分离出罐体1，最终获得分离泥浆后的沙粒，另外，采用出水涵道10出水，可以在罐体1的任意方向设置出水口，无进出水管方向限制，现场布置更加灵活。

如图3所示，支撑筒9内设置有搅拌轴12，搅拌轴12的顶端连接有驱动结构11，驱动结构11一般采用电机即可，可以通过减速箱或齿轮实现电机输出轴和搅拌轴12的动力连接，搅拌轴12的底端连接有离心叶轮5，由于离心叶轮5需要搅动浆水使其产生较大的离心力，因此，离心叶轮5的转速要求较高，此时，为保证搅拌轴12的稳定性，需要在搅拌轴12上设置有支撑结构，支撑结构可以为带轴承的支架，支架可以通过支撑筒9进行固定，当然，支撑结构也可以直接连接在罐体1的罐壁上。

再次参考图3，支撑筒9上设置有丝杆螺母结构13，丝杆螺母结构13采用螺母固定、丝杠旋转移动的方式，能够调整丝杆相对于螺母的位置，具体的，可以将丝杆螺母结构13的螺母固定在支撑筒9上，中部或端部均可，丝杆螺母结构13的丝杆穿过螺母并在丝杆上连接有旋转支撑结构14，旋转支撑结构14转动连接有搅拌轴12，也就是说，利用丝杆螺母结构13的丝杆支撑旋转支撑结构14，再利用旋转支撑结构14支撑搅拌轴12的旋转，通过丝杆螺母结构13能够调整搅拌轴12的旋转中心位置，从而能够保证搅拌轴12转动的稳定性，避免振动或颤动影响工作的顺利进行。另外，丝杆螺母结构13设置在支撑筒9的下方、离心叶轮5的上方，因此，沙粒在离心力的作用下会在离心叶轮5的外径侧方向向下移动，而不会造成对丝杆螺母结构13的任何影响。

如图4所示，离心叶轮5包括若干叶片，叶片的迎料面为凸面，能够更好的带动浆水做离心运动。离心叶轮5可以由钢板焊接而成，叶片的曲线可以采用接近于渐开线的曲线，在旋转时可将沙粒抛向罐壁，加强沙粒与泥浆的分离效果。

如图1～2所示，罐体1可以为圆柱型，其侧壁上设置有第一进水口，第一进水口连接渣浆泵6的出水口，第一进水口进入罐体1内的浆水流向朝向罐体1内的切线方向，且与离心叶轮5的旋转方向相同，从而通过第一进水口的设置即给出浆水一定的初速度能量，使其进入罐体1即开始做离心运动，从而提高泥浆分离沙粒的效果。

罐体1上设置有第二进水口，第二进水口可以设置在罐体1的顶部，第二进水口连接清水泵8的出水口，在设备停止后，可以通过清水泵8汲取清水将罐体1、离心叶轮5、自吸污水泵7等清理一遍，以便于下次顺利的使用。

如图1和图3所示，罐体1底部还可以设置有漏斗形的出料口15，出料口15连接有出沙螺旋机3，通过罐体1离心分离的沙粒经过出料口15落入到出沙螺旋机3中进一步的进行沙水分离。罐体1和出料螺旋机3可以均安装在机架4上，通过机架4的设置，使得各装置能够有效支撑并保持相对的位置关系。

如图5所示，出沙螺旋机3包括倾斜设置的筒体31，筒体31内设置有螺旋叶片36，螺旋叶片36的旋转能够带动沙粒向上移动，由筒体31的顶部设置的出沙口35排出。筒体31的底部设置有集沙斗32，集沙斗32呈天圆地方的结构，上部与出料口15进行连接，确保沙粒能依靠自重顺利进入出沙螺旋机3，沙粒到达出沙螺旋机3后，有三个以上螺距的螺旋叶片36推动沙粒在筒体31内斜向上运动，从出沙螺旋机3的出沙口35排出。根据出沙螺旋机3的筒体31的一定倾角(例如采用28度)，沙粒和水与螺旋面及筒体31的摩擦系数不同，可以做到沙粒从出沙口35排出后，浆水仍然留在筒体31内部，为更好的实现沙粒与泥浆的有效分离，做到出沙粒径可控，还可以设置有变频调速，以控制出沙螺旋机3的转速。

筒体31的中部可以设置有第一放水阀34，下部设置有第二放水阀33，可以在启动出沙螺旋机3之前打开第一放水阀34，将出沙螺旋机3筒体31上部的浆水排出，实现顺利出沙，并通过控制第二放水阀33，在沙粒出净后，排出出沙螺旋机3内的积水(含泥浆)。

如图1～5所示，本发明还提供一种浆水除沙方法，包括以下内容：

将浆水通过渣浆泵6引入罐体1内，罐体1分上、下两部分，上部为圆柱形，下部为圆锥形，渣浆泵6提上来的浆水从罐体1侧面沿切线方向进入，呈逆时针旋转，罐体1中心装设搅拌轴12，搅拌轴12由减速电机带动，下部装设有离心叶轮5，利用离心叶轮5旋转带动浆水在罐体1内继续加速作离心运动。

罐体1内的浆水最外圈的离心力可达10g-20g，浆水在罐体1内的停留时间约为90s，在离心力的作用下，浆水中的沙粒向罐壁方向移动，并逐渐与浆水分离，然后在重力的作用下沿罐体1的罐壁沉降。罐体1下部可以设置有集沙斗32，集沙斗32下部设出沙螺旋机3，罐体1内设双点位液位开关，当液位上升到控制高度时，液位开关发出信号，通过控制电箱2，启动自吸污水泵7，开始抽取罐体1内的浆液。通过调节管道上的阀门(也可配变频器)，使得进料与出料达到动态平衡。随着沙粒的不断沉积，集沙斗32逐渐装满，当集沙斗32内的沙粒包裹住单棒式震动料位器时，单棒式震动料位器发出料满信号，渣浆泵6停止，离心叶轮5及其驱动结构11停止，当液位计发出低位信号时，自吸污水泵7延时停止，打开出沙螺旋机3中部的第一放水阀34，将出沙螺旋机3的筒体31内的积水放出，然后启动出沙螺旋机3，出沙螺旋机3的工作时长靠时间继电器控制，沙粒出净后，打开出沙螺旋机3筒体31底部的第二放水阀33，将筒体31中的污水放空。放空后，如果继续生产，可按前述顺序启动，如果设备停止，需要用清水将出沙螺旋机3、罐体1、离心叶轮5、自吸污水泵7等清理一遍。

罐体1内的运行方式采用了向下排沙，向上排水的方式，具体的，在罐体1的中部设置有支撑筒9，支撑筒9的下方设置有离心叶轮5，离心叶轮5可以通过支撑筒9内的搅拌轴12带动，还设置有出水涵道10，出水涵道10的进水口位于支撑筒9的开口处，出水口通向罐体1外部，能够利用出水涵道10将经离心分沙后的浆水排出罐体1。将出水涵道10设置在支撑筒9上后，形成经分沙后的浆水通过出水涵道10从中心向上排水的结构形式。为实现中心排水，在罐体1外部设置有自吸污水泵7，自吸污水泵7的吸程有限，因此，出水涵道10的面积应小于自吸污水泵7口径面积的3倍，并保证自吸污水泵7进水管折算总长度不大于6米，另外，出水涵道10面积不可过小，应大于自吸污水泵7进水管口径面积的二倍，出水涵道10与进水管的交接处，需密封可靠，压力损失小。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种浆水除沙机，其特征在于：包括罐体和竖向设置在所述罐体内的支撑筒，所述支撑筒底端悬空并设置有开口，所述开口下方设置有与所述支撑筒同轴心的离心叶轮，所述离心叶轮包括若干叶片，所述叶片分布在所述支撑筒的外径侧；所述罐体内还设置有出水涵道，所述出水涵道为利用所述支撑筒进行支撑的管状通道，所述出水涵道的进水口位于所述开口处，所述出水涵道的出水口位于所述罐体的外部；所述罐体为圆柱型，其侧壁上设置有第一进水口，所述第一进水口连接渣浆泵的出水口，连接位置高于所述开口的高度，所述第一进水口进入所述罐体内的浆水流向朝向所述罐体内的切线方向，且与所述离心叶轮的旋转方向相同；所述罐体上设置有第二进水口，所述第二进水口连接清水泵的出水口；

所述罐体底部设置有漏斗形的出料口，所述出料口连接有出沙螺旋机；所述出沙螺旋机包括倾斜设置的筒体，所述筒体内设置有螺旋叶片，所述筒体的顶部设置有出沙口，所述筒体的底部设置有集沙斗，所述集沙斗连接所述出料口；所述筒体的中部设置有第一放水阀，下部设置有第二放水阀。

2.根据权利要求1所述的浆水除沙机，其特征在于：所述支撑筒内设置有搅拌轴，所述搅拌轴的顶端连接有驱动结构，所述搅拌轴的底端连接有所述离心叶轮。

3.根据权利要求2所述的浆水除沙机，其特征在于：所述支撑筒上设置有丝杆螺母结构，所述丝杆螺母结构的螺母固定在所述支撑筒上，所述丝杆螺母结构的丝杆连接有旋转支撑结构，所述旋转支撑结构转动连接所述搅拌轴。

4.根据权利要求3所述的浆水除沙机，其特征在于：所述叶片的迎料面为凸面。

5.一种浆水除沙方法，其特征在于，应用如权利要求1-4任一项所述的浆水除沙机，包括以下内容：

将浆水引入罐体内，利用离心叶轮旋转带动浆水在所述罐体内作离心运动；

在离心力的作用下，浆水中的沙粒向罐壁方向移动，并逐渐与浆水分离，然后在重力的作用下沿罐壁沉降；

出水涵道设置在罐体的中部，利用所述出水涵道将经离心分沙后的浆水排出罐体。