CN114260108B - 一种多入口异形旋流器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多入口异形旋流器，属于旋流器设备技术领域。一种多入口异形旋流器，包括圆柱体、给料管、溢流管、圆锥体、沉砂管。本发明设计采用多个给料管呈环形等间距分布于圆柱体外侧并与其内部连通，增加旋流压强与旋流密度，将圆锥体分成第一锥体、第二锥体、第三锥体，再拼接组合，分别在第一锥体、第二锥体、第三锥体的切面处切开第一切口、第二切口、第三切口，在溢流管内部固定内溢流管，通过随机组合，对旋流分层的砂浆进行多相分离，使料浆中混有的泥沙与各种金属颗粒，更加充分细致的分离。
Description
技术领域
本发明涉及旋流器设备技术领域，尤其涉及一种多入口异形旋流器。
背景技术
旋流器是一种利用流体压力产生旋转运动的装置。当料浆以一定的速度进入旋流器，遇到旋流器器壁后被迫作回转运动。由于所受的离心力不同，料浆中的固体粗颗粒所受的离心力大，能够克服水力阻力向器壁运动，并在自身重力的共同作用下，沿器壁螺旋向下运动，细而小的颗粒及大部分水则因所受的离心力小，未及靠近器壁即随料浆做回转运动。在后续给料的推动下，料浆继续向下和回转运动，于是粗颗粒继续向周边浓集，而细小颗粒则停留在中心区域，颗粒粒径由中心向器壁越来越大，形成分层排列。
普遍的旋流器均采用双相分离的方式，让料浆从旋流器的柱体部分流向锥体部分，流动断面越来越小，在外层料浆收缩压迫之下，含有大量细小颗粒的内层料浆不得不改表方向，转而向上运动，形成内旋流，而粗大颗粒则继续沿器壁螺旋向下运动，形成外旋流。内旋流为低密度轻物料，从顶部溢流管中排出，外旋流为高密度重物料由底部沉砂口排出。
料浆中混有泥沙与各种金属颗粒，通过双相分离很难多层分离，在金属提纯与杂质过滤的分离效率中难以有突破性的提高。
因此基于旋流离心的原理设计一种多相分离的异形旋流器，实现多级分层，提高金属提纯与杂质过滤的效率。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有旋流器多相分离加速金属提纯与杂质过滤的问题而提出的一种多入口异形旋流器。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种多入口异形旋流器，包括圆柱体、给料管、溢流管、圆锥体、沉砂管，其特征在于：多个所述给料管呈环形等间距分布于圆柱体外侧并与其内部连通；所述圆锥体由第一锥体、第二锥体、第三锥体组成；所述第一锥体、第二锥体、第三锥体从上到下依次堆叠通过法兰连接固定，所述第一锥体顶端向上与圆柱体底部连接固定，所述第三锥体底部向下与沉砂管顶端连接固定；所述溢流管固定于圆柱体顶部并向下延伸至圆柱体内部。
优选的，所述溢流管顶部连通第一旋流管，所述第一旋流管顶部密封并在中部开设孔径较小的溢流口，所述第一旋流管内部固定锥形管，所述锥形管顶部与溢流口连通，所述锥形管底端与溢流管连通，所述第一旋流管与锥形管合围形成环形第一限位槽，所述锥形管内壁呈环形等间距开设有多个第一切口，所述第一切口与第一限位槽连通，所述第一限位槽呈倒立三角形状并在底端开设有排沙槽，所述排沙槽与外部连通。
优选的，所述第一锥体外侧连接固定有第二旋流管，所述第二旋流管与第一锥体之间合围形成第二限位槽，所述第一锥体底端侧壁呈环形开设有多个第二切口，所述第二限位槽向外连接有第一沉砂口。
优选的，所述第二锥体外侧连接固定有第三旋流管，所述第三旋流管与第二锥体之间合围形成第三限位槽，所述第二锥体底端侧壁呈环形开设有多个第三切口，所述第三限位槽向外连接有第二沉砂口。
优选的，所述第三锥体外侧连接固定有第四旋流管，所述第四旋流管与第三锥体之间合围形成第四限位槽，所述第三锥体底端侧壁呈环形开设有多个第四切口，所述第四限位槽向外连接有第三沉砂口。
优选的，所述溢流管内部设有内溢流管，所述内溢流管向下延伸至溢流管下方并与其间隙配合，所述溢流管在圆柱体上方侧边开设有溢流管出料口，所述内溢流管顶部开设有内溢流管出料口。
与现有技术相比，本发明提供了一种多入口异形旋流器，具备以下有益效果：
本发明设计了多入口异形水力旋流器，利用多个给料管同步注入砂浆，砂浆由圆柱体内壁切面注入，提高圆柱体内部的旋转流场，稳定砂浆密度和压强的变化差量，采用内溢流管或第一切口、第二切口、第三切口，对旋转的砂浆进行分层，分离的砂浆独立排出，完成多相分离。
本发明第一切口、第二切口、第三切口，均开设有圆锥体斜面上，切口狭小锋利并垂直于砂浆旋流方向，切口尾部呈放射性拓宽，进行减压溢流；第一切口、第二切口、第三切口均完成砂浆外圈的分离，实现多相分离。
本发明设计多入口异形水力旋流器与传统旋流器相比，本发明所使用的异形旋流器采用多段锥角设计，实现了多锥体非线性离心分级，进料颗粒顺旋径向排位。具有离心强度大，分级粒度细，给料流场稳定，有效降低短路流，进口阻力小，能耗低，底流夹细少，分级效率高等优点。
附图说明
图1为一种安装内溢流管的多入口异形旋流器整体示意图；
图2为一种安装内溢流管的多入口异形旋流器整体前侧剖面结构示意图；
图3为一种安装第一旋流管的多入口异形旋流器整体结构示意图；
图4为一种安装第一旋流管的多入口异形旋流器整体前侧剖面结构示意图；
图5为一种安装第一旋流管的多入口异形旋流器整体剖面顶端局部结构示意图；
图6为一种安装第二旋流管的多入口异形旋流器整体结构示意图；
图7为一种安装第二旋流管的多入口异形旋流器整体剖面结构示意图；
图8为一种安装第三旋流管的多入口异形旋流器整体结构示意图；
图9为一种安装第三旋流管的多入口异形旋流器整体剖面结构示意图；
图10为一种安装第四旋流管的多入口异形旋流器整体结构示意图；
图11为一种安装第四旋流管的多入口异形旋流器整体剖面结构示意图；
图12为一种圆锥体处均安装旋流管的多入口异形旋流器整体结构示意图；
图13为一种圆锥体处均安装旋流管的多入口异形旋流器整体剖面结构示意图。
图号说明：1、圆柱体；2、给料管；3、溢流管；4、圆锥体；5、沉砂管；6、第一锥体；7、第二锥体；8、第三锥体；9、第一旋流管；901、溢流口；10、锥形管；11、第一限位槽；12、第一切口；13、排沙槽；14、第二旋流管；15、第二限位槽；16、第二切口；17、第一沉砂口；18、第三旋流管；19、第三限位槽；20、第三切口；21、第二沉砂口；22、第四旋流管；23、第四限位槽；24、第四切口；25、第三沉砂口；26、内溢流管；27、溢流管出料口；28、内溢流管出料口。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
如图1-2所示，一种多入口异形旋流器，包括圆柱体(1)、给料管(2)、溢流管(3)、圆锥体(4)、沉砂管(5)，圆锥体(4)由第一锥体(6)、第二锥体(7)、第三锥体(8)组成；
多个给料管(2)呈环形等间距分布于圆柱体(1)外侧并与其内部连通，第一锥体(6)、第二锥体(7)、第三锥体(8)从上到下依次堆叠通过法兰连接固定，第一锥体(6)顶端向上与圆柱体(1)底部连接固定，第三锥体(8)底部向下与沉砂管(5)顶端连接固定，溢流管(3)固定于圆柱体(1)顶部并向下延伸至圆柱体(1)内部。
溢流管(3)内部设有内溢流管(26)，内溢流管(26)向下延伸至溢流管(3)下方并与其间隙配合，溢流管(3)在圆柱体(1)上方侧边开设有溢流管出料口(27)，内溢流管(26)顶部开设有内溢流管出料口(28)。
本发明中第一锥体(6)、第二锥体(7)、第三锥体(8)高度相同，第一锥体(6)与第二锥体(7)为120°的圆锥段，第三锥体(8)为45°的圆锥段。
本实施例，具体步骤是，采用多个给料管(2)同步注入砂浆，砂浆由圆柱体(1)内壁切面注入，在圆柱体(1)内部产生高速旋转流场，砂浆混合物根据密度不同产生内外分层，砂浆由圆柱体(1)向下旋流至圆锥体(4)中，圆锥体(4)向下孔径持续缩小，增大砂浆混合物的密度，外圈泥沙持续汇集，内圈泥沙受自身密度和压强差点改变沿轴线中心形成向上的漩涡，向上从溢流管(3)排出。
溢流管(3)内层设有内溢流管(26)，向上旋流的泥沙由内溢流管(26)切割分层，分别从内溢流管出料口(28)和溢流管出料口(27)流出。
本发明采用溢流管(3)与内溢流管(26)套设设计，实现三相分离，高密度由圆锥体(4)底部的沉砂管(5)排出，中密度由溢流管出料口(27)排出，低密度由内溢流管出料口(28)排出。
实施例2：
如图3-5所示，一种多入口异形旋流器，包括圆柱体(1)、给料管(2)、溢流管(3)、圆锥体(4)、沉砂管(5)，多个给料管(2)呈环形等间距分布于圆柱体(1)外侧并与其内部连通；
圆锥体(4)由第一锥体(6)、第二锥体(7)、第三锥体(8)组成；第一锥体(6)、第二锥体(7)、第三锥体(8)从上到下依次堆叠通过法兰连接固定，第一锥体(6)顶端向上与圆柱体(1)底部连接固定，第三锥体(8)底部向下与沉砂管(5)顶端连接固定；
溢流管(3)固定于圆柱体(1)顶部并向下延伸至圆柱体(1)内部。
溢流管(3)顶部连通第一旋流管(9)，第一旋流管(9)顶部密封并在中部开设孔径较小的溢流口(901)，第一旋流管(9)内部固定锥形管(10)，锥形管(10)顶部与溢流口(901)连通，锥形管(10)底端与溢流管(3)连通，第一旋流管(9)与锥形管(10)合围形成环形第一限位槽(11)，锥形管(10)内壁呈环形等间距开设有多个第一切口(12)，第一切口(12)与第一限位槽(11)连通，第一限位槽(11)呈倒立三角形状并在底端开设有排沙槽(13)，排沙槽(13)与外部连通。
本实施例，采用多个给料管(2)同步注入砂浆，砂浆由圆柱体(1)内壁切面注入，在圆柱体(1)内部产生高速旋转流场，砂浆混合物根据密度不同产生内外分层，砂浆由圆柱体(1)向下旋流至圆锥体(4)中，圆锥体(4)向下孔径持续缩小，增大砂浆混合物的密度，外圈泥沙持续汇集，内圈泥沙受自身密度和压强差点改变沿轴线中心形成向上的漩涡，向上从溢流管(3)排出。
溢流管(3)在圆柱体(1)顶面连通第一旋流管(9)后，在第一旋流管(9)固定锥口向上的锥形管(10)，旋流而上的砂浆在锥形管(10)同样受到锥形管(10)管体缩小带来的压强变化，由此在锥形管(10)上沿其切面切出与给料管(2)互为反向的第一切口(12)，第一切口(12)在第一旋流管(9)内部呈现出倾斜的细缝状向并向第一限位槽(11)呈放射状展开，第一切口(12)将旋流向上的砂浆进行分层，将外圈砂浆切入第一限位槽(11)内部，实现分层。
第一旋流管(9)中第一切口(12)锋利，对砂浆旋转影响小，第一限位槽(11)切面呈倒三角结构沿其底部开设排沙槽(13)降低沉淀，加速排砂收集。
本发明采用锥形管(10)与第一旋流管(9)套设设计，实现三相分离，高密度由圆锥体(4)底部的沉砂管(5)排出，中密度经排沙槽(13)排出，低密度由锥形管(10)顶部排出。
实施例3：
如图6-7所示，一种多入口异形旋流器，包括圆柱体(1)、给料管(2)、溢流管(3)、圆锥体(4)、沉砂管(5)，多个给料管(2)呈环形等间距分布于圆柱体(1)外侧并与其内部连通；
圆锥体(4)由第一锥体(6)、第二锥体(7)、第三锥体(8)组成；第一锥体(6)、第二锥体(7)、第三锥体(8)从上到下依次堆叠通过法兰连接固定，第一锥体(6)顶端向上与圆柱体(1)底部连接固定，第三锥体(8)底部向下与沉砂管(5)顶端连接固定；
溢流管(3)固定于圆柱体(1)顶部并向下延伸至圆柱体(1)内部。
第一锥体(6)外侧连接固定有第二旋流管(14)，第二旋流管(14)与第一锥体(6)之间合围形成第二限位槽(15)，第一锥体(6)底端侧壁呈环形开设有多个第二切口(16)，第二限位槽(15)向外连接有第一沉砂口(17)。
本实施例，第一锥体(6)为120°的圆锥段，利用第二旋流管(14)与第一锥体(6)合围成第二限位槽(15)，在第二限位槽(15)位置处沿第一锥体(6)斜面开设出第二切口(16)，第二切口(16)与给料管(2)互为反向，第二切口(16)垂直于外圈砂浆，在砂浆由圆柱体(1)沉降至第一锥体(6)时，将砂浆分离，进入第二限位槽(15)的砂浆由第一沉砂口(17)排出。
第二切口(16)开设于第一锥体(6)靠近底部位置，对第一锥体(6)进行初步加压后的砂浆进行分离。
本发明采用第一锥体(6)与第二旋流管(14)套设设计，实现三相分离，高密度由圆锥体(4)底部的沉砂管(5)排出，中密度经第一沉砂口(17)排出，低密度由溢流管(3)顶部排出。
实施例4：
如图8-9所示，一种多入口异形旋流器，包括圆柱体(1)、给料管(2)、溢流管(3)、圆锥体(4)、沉砂管(5)，多个给料管(2)呈环形等间距分布于圆柱体(1)外侧并与其内部连通；
圆锥体(4)由第一锥体(6)、第二锥体(7)、第三锥体(8)组成；第一锥体(6)、第二锥体(7)、第三锥体(8)从上到下依次堆叠通过法兰连接固定，第一锥体(6)顶端向上与圆柱体(1)底部连接固定，第三锥体(8)底部向下与沉砂管(5)顶端连接固定；
溢流管(3)固定于圆柱体(1)顶部并向下延伸至圆柱体(1)内部。
第二锥体(7)外侧连接固定有第三旋流管(18)，第三旋流管(18)与第二锥体(7)之间合围形成第三限位槽(19)，第二锥体(7)底端侧壁呈环形开设有多个第三切口(20)，第三限位槽(19)向外连接有第二沉砂口(21)。
本实施例，第二锥体(7)为120°的圆锥段，利用第三旋流管(18)与第二锥体(7)合围成第三限位槽(19)，在第三限位槽(19)位置处沿第二锥体(7)斜面开设出第三切口(20)，第三切口(20)与给料管(2)互为反向，第三切口(20)垂直于外圈砂浆旋转方向，在砂浆由圆柱体(1)沉降至第一锥体(6)时，将砂浆分离，进入第三限位槽(19)的砂浆由第二沉砂口(21)排出。
本发明采用第二锥体(7)与第三旋流管(18)套设设计，实现三相分离，高密度由圆锥体(4)底部的沉砂管(5)排出，中密度经第二沉砂口(21)排出，低密度由溢流管(3)顶部排出。
实施例5：
如图10-11所示，一种多入口异形旋流器，包括圆柱体(1)、给料管(2)、溢流管(3)、圆锥体(4)、沉砂管(5)，多个给料管(2)呈环形等间距分布于圆柱体(1)外侧并与其内部连通；
圆锥体(4)由第一锥体(6)、第二锥体(7)、第三锥体(8)组成；第一锥体(6)、第二锥体(7)、第三锥体(8)从上到下依次堆叠通过法兰连接固定，第一锥体(6)顶端向上与圆柱体(1)底部连接固定，第三锥体(8)底部向下与沉砂管(5)顶端连接固定；
溢流管(3)固定于圆柱体(1)顶部并向下延伸至圆柱体(1)内部。
所述第三锥体(8)外侧连接固定有第四旋流管(22)，所述第四旋流管(22)与第三锥体(8)之间合围形成第四限位槽(23)，所述第三锥体(8)底端侧壁呈环形开设有多个第四切口(24)，所述第四限位槽(23)向外连接有第三沉砂口(25)。
本实施例，第三锥体(8)为45°的圆锥段，利用第四旋流管(22)与第三锥体(8)合围成第四限位槽(23)，在第四限位槽(23)位置处沿第三锥体(8)斜面开设出第四切口(24)，第四切口(24)与给料管(2)互为反向，第四切口(24)垂直于外圈砂浆旋转方向，在砂浆由圆柱体(1)沉降至第三锥体(8)时，将砂浆分离，进入第第三锥体(8)的砂浆由第三沉砂口(25)排出。
本发明采用第三锥体(8)与第四旋流管(22)套设设计，实现三相分离，高密度由圆锥体(4)底部的沉砂管(5)排出，中密度经第三沉砂口(25)排出，低密度由溢流管(3)顶部排出。
本发明采用多给料管(2)设计增大旋流等级，维持高效的离心强度，维持分层剪切后的稳定，实现多分成多出口排沙。
本发明在实施例1-5中均实现了三箱分离，对实施例3-5进行组合如图12-13所示，可实现多相分离，实现分级的高效率。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种多入口异形旋流器，包括圆柱体（1）、给料管（2）、溢流管（3）、圆锥体（4）、沉砂管（5），其特征在于：多个所述给料管（2）呈环形等间距分布于圆柱体（1）外侧并与其内部连通；
所述圆锥体（4）由第一锥体（6）、第二锥体（7）、第三锥体（8）组成；所述第一锥体（6）、第二锥体（7）、第三锥体（8）从上到下依次堆叠通过法兰连接固定，所述第一锥体（6）顶端向上与圆柱体（1）底部连接固定，所述第三锥体（8）底部向下与沉砂管（5）顶端连接固定；
所述溢流管（3）固定于圆柱体（1）顶部并向下延伸至圆柱体（1）内部；
所述溢流管（3）顶部连通第一旋流管（9），所述第一旋流管（9）顶部密封并在中部开设溢流口（901），所述第一旋流管（9）内部固定锥形管（10），所述锥形管（10）顶部与溢流口（901）连通，所述锥形管（10）底端与溢流管（3）连通，所述第一旋流管（9）与锥形管（10）合围形成环形第一限位槽（11），所述锥形管（10）内壁呈环形等间距开设有多个第一切口（12），所述第一切口（12）与第一限位槽（11）连通，所述第一限位槽（11）呈倒立三角形状并在底端开设有排沙槽（13），所述排沙槽（13）与外部连通；所述第一锥体（6）外侧连接固定有第二旋流管（14），所述第二旋流管（14）与第一锥体（6）之间合围形成第二限位槽（15），所述第一锥体（6）底端侧壁呈环形开设有多个第二切口（16），所述第二限位槽（15）向外连接有第一沉砂口（17）；
所述第二锥体（7）外侧连接固定有第三旋流管（18），所述第三旋流管（18）与第二锥体（7）之间合围形成第三限位槽（19），所述第二锥体（7）底端侧壁呈环形开设有多个第三切口（20），所述第三限位槽（19）向外连接有第二沉砂口（21）；
所述第三锥体（8）外侧连接固定有第四旋流管（22），所述第四旋流管（22）与第三锥体（8）之间合围形成第四限位槽（23），所述第三锥体（8）底端侧壁呈环形开设有多个第四切口（24），所述第四限位槽（23）向外连接有第三沉砂口（25）；
旋流而上的砂浆在锥形管（10）受到锥形管（10）管体缩小带来的压强变化，由此在锥形管（10）上沿其切面切出与给料管（2）互为反向的第一切口（12），第一切口（12）在第一旋流管（9）内部呈现出倾斜的细缝状向并向第一限位槽（11）呈放射状展开，第一切口（12）将旋流向上的砂浆进行分层，将外圈砂浆切入第一限位槽（11）内部，实现分层。
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