CN116393240B - 一种基于水力旋流器的水沙分离分级方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水沙分离分级技术领域，公开了一种基于水力旋流器的水沙分离分级方法及装置，一种基于水力旋流器的水沙分离分级方法，包括如下步骤：S1、确定一级的旋流器本体的目标产物粒度，确定二级的旋流器本体的目标产物粒度；一种基于水力旋流器的水沙分离分级装置，包括底座，所述底座的表面两侧均设有收集斗，本发明可有效延长沉沙口的使用寿命，并且可根据使用需求对沉沙口的大小进行调节，另外，可有效防止物料在沉沙口处堵塞，且在发生堵塞时可有效防止重组分物料掺入轻组分物料，保证了分离分级的精度，并且在发生堵塞时可及时进行清堵，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及水沙分离分级技术领域，具体为一种基于水力旋流器的水沙分离分级方法及装置。
背景技术
河流泥沙同时具有灾害性和资源性双重属性，黄河是世界上输沙量最大的河流，泥沙资源开发利用前景广阔，对于黄河流域生态治理和高质量发展具有重要意义。
申请号为202020525345X的实用新型专利公开了一种水力分级旋流器底流强化分级装置，包括法兰、清水入料口、筛网、收集器、细物料出口、器壁，器壁上方设置法兰与水力分级旋流器底流口连接，法兰下方设置切向清水入料口，清水入料口下方设置收集器，收集器所处位置器壁的材质为筛网，收集器下部设置细物料出口；但是，在实际的生产过程中，需要根据参数的变化对旋流器底部出料口的大小进行调节，使用不方便。
申请号为2013201607510的实用新型专利公开了一种新型水力旋流器，它包含筒体、溢流管、进料口、左侧挡板、右侧挡板、第一螺栓、第二螺栓和排污口，筒体的中心腔内设置有溢流管，筒体的筒壁上设置有进料口，进料口的两侧通过第一螺栓和第二螺栓固定连接有左侧挡板和右侧挡板，筒体的下方设置有排污口；但是在使用的过程中，底部的排料口容易发生磨损，使用寿命较短，增加了成本。
并且，现有的大多水力旋流器的底部沉沙口为固定结构，不能根据需要对沉沙口的大小进行调节，需要人工更换不同规格的沉沙口才能达到对沉沙口大小进行调节的目的，且在使用过程中容易发生堵塞，重组分物料容易从顶部溢出而影响分离分级精度，且不能及时进行清理，需要停机进行清理，降低了工作效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种基于水力旋流器的水沙分离分级方法及装置，可有效延长沉沙口的使用寿命，并且可根据使用需求对沉沙口的大小进行调节，另外，可有效防止物料在沉沙口处堵塞，且在发生堵塞时可有效防止重组分物料掺入轻组分物料，保证了分离分级的精度，并且在发生堵塞时可及时进行清堵，提高了工作效率，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于水力旋流器的水沙分离分级方法，包括如下步骤：
S1、确定一级的旋流器本体的目标产物粒度，确定二级的旋流器本体的目标产物粒度；
S2、选择水力旋流器的型式，可选类型有长锥形、标准型和短锥型，根据设计生产能力和分级粒度确定旋流器的直径；
S3、确定给矿压力，校核分离效率是否满足要求，校核分级精度是否满足要求；
S4、将待分离分级的物料泵入分配器后进入各个并联的一级的旋流器本体内进行一级分离分级；
S5、输送泵将一级分离出的轻组分物料泵入位于下一级的分配器内，通过并联的各个二级的旋流器本体内，实现物料的二级分离和分级。
一种基于水力旋流器的水沙分离分级装置，所述水沙分离分级装置采用所述水沙分离分级方法实现水沙的分离分级，包括底座，所述底座的表面两侧均设有收集斗，两侧的所述收集斗的中部均设有分配器；
所述收集斗的内部底面设有筒座，所述筒座的顶部设有收集框，所述收集框圆周侧面均匀设有旋流器本体，所述旋流器本体的底部设有排沙组件，所述排沙组件上设有驱动组件；
所述分配器包括贯穿收集框和筒座的上料管；
所述旋流器本体包括均匀设于收集框圆周面的筒体；
所述排沙组件包括排沙筒，所述排沙筒的内侧面均匀开设有安装槽，所述安装槽内设有上衬板，所述上衬板的底部铰接有下衬板，所述排沙筒的侧面均匀开设有导槽，所述导槽内滑动连接有与所述上衬板内侧连接的固定座；
所述驱动组件包括环形座，所述环形座的表面均匀设有与所述固定座对应的楔形弧板，所述环形座的内侧均匀铰接有连杆，所述连杆的端部铰接有贯穿排沙筒的推杆。
优选的，两侧的所述收集斗的底部均设有第一排料管，两侧的所述收集框的底面均设有贯穿收集斗底部的排料筒，其中一侧的所述排料筒的底端设有导料管，所述导料管的中部设有输送泵，另一侧的所述排料筒的底部设有第二排料管，从一级的旋流器本体内的顶部排出的轻组分物料排入收集框后进入位于首位的排料筒内，利用输送泵和导料管即可将排料筒内经过一级分离出的轻组分物料排入用于二级分离的分配器中进一步进行分离分级。
优选的，所述上料管的顶部设有分配罩，其中一侧的所述上料管的底部与外部的供料系统连接，另一侧的所述上料管的底部与所述导料管的端部连接，其中一侧的上料管与外部的功率系统连接将待分离分级的物料泵入分配器内，经过一级分离出的轻组分物料经过导料管在输送泵的作用下输送到位于二级分离的分配器中的上料管内实现物料在一级分离和二级分离之间的传送。
优选的，所述筒体的顶部设有溢流管，所述溢流管远离所述筒体的一端向下延伸至所述收集框内，所述溢流管的侧面底部设有与所述上料管连通的回流管，所述回流管上设有回流阀，溢流管将旋流器本体顶部排出的轻组分物料排入收集框内，旋流器本体的底部发生堵塞后，通过闭合启闭阀和进料阀，并开通回流阀，进而排出的重组分物料可通过回流管再次进入分配器内重新分配给其他未发生堵塞的旋流器本体，有效防止重组分物料掺入轻组分物料，保证了分离分级的精度。
优选的，所述溢流管位于所述回流管底部的位置设有启闭阀，所述筒体的顶部侧面设有与所述分配罩连通的进料管，所述进料管上设有进料阀，启闭阀用于控制溢流管的启闭，分配罩内的物料可通过进料管进入旋流器本体内，进料阀用于控制进料管的启闭。
优选的，所述下衬板为梯形结构，所述排沙筒的顶部设有与所述筒体底端连接的法兰，所述排沙筒为正六棱柱结构，所述上衬板的顶部开设有斜面，所述上衬板和下衬板的内侧面均为圆弧形结构，所述上衬板的侧面底部开设有固定孔，所述固定座的中部贯穿有螺柱，所述螺柱的端部与所述固定孔螺纹连接，连接法兰用于将排沙筒利用螺栓固定在旋流器本体的底部，螺柱通过贯穿固定座的中部并与固定孔螺纹连接，可实现上衬板的安装固定，上衬板的顶部通过开设斜面可降低物料对上衬板施加的向下的冲击力，同时可使物料对上衬板施加水平方向上的作用力，使上衬板与安装槽贴合更加紧密。
优选的，所述排沙筒的侧面设有与所述固定座对应的电磁插销，所述电磁插销内的插杆与开设于所述固定座侧面的插孔对应，电磁插销用于对固定座在竖直方向上的限位。
优选的，所述环形座的底部转动连接有圆座，所述圆座固定套接在排沙筒底部，所述环形座的外侧固定套接有齿圈，所述圆座的侧面设有电机，所述电机的输出轴上固定套接有与所述齿圈啮合的齿轮，利用电机的转动带动齿轮转动，齿轮带动齿圈转动，从而实现环形座的转动。
优选的，所述推杆贯穿排沙筒的侧面延伸至排沙筒的内侧，所述推杆位于所述排沙筒内部的一端设有与所述下衬板贴合内侧抵触的压力传感器，所述推杆的外侧套接有弹簧，环形座的转动带动连杆运动，继而可驱动推杆的滑动，压力传感器用于检测下衬板对压力传感器的作用力大小。
与现有技术相比，本发明具有以下好处：
1、本发明可利用电机的转动通过齿轮和齿圈转动驱动环形座转动，同时驱动连杆运动，实现推杆向内部伸长，可推动排沙筒内侧底部周围的下衬板向排沙筒的中心合拢，继而可缩小排沙筒底部的口径，即可根据需要对排沙筒的口径进行调节。
2、本发明可在排沙筒底部即将发生堵塞时，通过电机的转动，利用齿轮和齿圈驱动环形座反向转动，可实现推杆向外部伸长，排沙筒内部周围的下衬板分散，从而增大排沙筒底部的口径，防止发生堵塞。
3、本发明可在排沙筒底部发生堵塞时，通过启动电机驱动环形座转动，利用楔形弧板与固定座的配合驱动固定座沿着导槽向上滑动，带动上衬板和下衬板向上运动，下衬板脱离推杆后使电机正反转动，实现上衬板上下往复运动和推杆的水平往复伸缩，实现堵塞物料的松动和破碎，即可对排沙筒底部进行高效快速的清堵。
附图说明
图1为本发明水沙分离分级方法流程示意图；
图2为本发明水沙分离分级装置结构示意图；
图3为本发明局部剖面结构示意图；
图4为图3中A处放大结构示意图；
图5为本发明排沙筒结构示意图；
图6为图5中B处放大结构示意图；
图7为本发明排沙筒第一剖面结构示意图；
图8为本发明排沙筒第二剖面结构示意图；
图9为图8中C处放大结构示意图。
图中：1、底座；2、收集斗；201、第一排料管；202、筒座；203、收集框；204、排料筒；205、导料管；206、输送泵；207、第二排料管；3、驱动组件；301、圆座；302、环形座；303、连杆；304、推杆；3041、压力传感器；3042、弹簧；305、楔形弧板；306、齿圈；307、电机；308、齿轮；4、分配器；401、上料管；402、分配罩；5、旋流器本体；501、筒体；502、溢流管；503、进料管；504、进料阀；505、回流管；506、回流阀；507、启闭阀；6、排沙组件；601、法兰；602、排沙筒；603、安装槽；604、上衬板；605、下衬板；606、固定孔；607、导槽；608、固定座；609、螺柱；610、电磁插销。
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。
第一实施例
请参阅图1，本实施例提供一种技术方案：一种基于水力旋流器的水沙分离分级方法，包括如下步骤：
S1、确定一级的旋流器本体5的目标产物粒度，确定二级的旋流器本体5的目标产物粒度，确定旋流器给矿浓度，确定旋流器的给矿细度，确定旋流器总给矿矿浆体积流量。
S11、计算旋流器给矿浓度：用固液比来表示给矿浓度，由回路中的水量平衡可得：
式中：
R旋流器给矿矿浆固液比
Ro、Rs分别为旋流器的溢流和沉砂固液比
S循环负荷
适宜的循环负荷可由下式确定：
式中：
β溢流细度,％
α给矿细度，％
最终得出给矿质量浓度的计算式：
S12、确定旋流器的给矿细度：为保证旋流器分级溢流细度指标，而必须的给矿细度，按回路的细度平衡为：
式中：
α旋流器给矿细度,％
S循环负荷
β、θ分别为旋流器的溢流和沉砂细度，％
S13、确定旋流器总给矿矿浆体积流量：旋流器总给矿矿浆体积流量是由溢流体积流量和沉砂体积流量之和组成，它是选择计算旋流器的基本数据之一，其计算公式为：
式中：
Qm旋流器总给矿矿浆体积流量，m3/h
Q设计规模或设计能力，t/h
S循环负荷
Ri旋流器给矿矿浆固液比
δ矿石密度，t/m3
S2、选择水力旋流器的型式，可选类型有长锥形、标准型和短锥型，根据设计生产能力和分级粒度确定旋流器的直径，根据旋流器的直径计算筒体501的高度、给料口直径、溢流口直径、沉砂口直径、锥体角度、溢流管502插入深度。
S21、确定旋流器的直径：旋流器基本直径是水力旋流器最最基本的参数，其数值由生产能力和分级粒度确定。其计算公式如下：
a.根据分级粒度计算旋流器基本直径
式中：
D旋流器基本直径，cm
dm分级粒度，μm
δ原料密度，t/m3
ρm矿浆密度，t/m3
b.根据生产能力计算旋流器基本直径
式中：
D旋流器基本直径，cm
qn计划单台旋流器生产能力，m3/h
ρm矿浆密度，t/m3
S22、确定旋流器其他参数：确定旋流器的直径后，就可以根据生产厂家系列产品的技术性能表查询其他参数：筒体高度、给矿口直径、溢流口直径、沉砂口直径、溢流口插入深度、锥角。
S3、确定给矿压力，校核分离效率是否满足要求，校核分级精度是否满足要求，根据生产能力确定一级的旋流器本体5的并联台数，根据生产能力确定二级的旋流器本体5的并联台数，根据旋流器的规格及并联台数确定分配器规格。
S31、校核分级粒度：选定旋流器的直径和参数后，还需要按其分级粒度进行校核，校核所得的分级粒度应该小于或接近设计要求。分级粒度校核采用最大切线速度轨迹法，对于任意锥角的旋流器：
式中：
D旋流器基本直径，cm
dm分级粒度，μm
δ原料密度，t/m3
ρm矿浆密度，t/m3
do溢流口直径，cm
di给矿口直径，cm
μm给矿矿浆粘度，
S32、旋流器实际生产能力计算：当旋流器的结构参数确定后，便可按最大切线速度轨迹法计算旋流器单台的实际生产能力：
S33、计算旋流器实际台数确定：确定单台旋流器的实际生产能力后，依据总给矿量，便可求得所需的旋流器台数：
式中：
n所需旋流器台数
Qm总给矿量，m3/h
qm旋流器实际生产能力
S4、将待分离分级的物料泵入分配器4后进入各个并联的一级的旋流器本体5内，重组分物料从旋流器本体5的底部排出再经过第一排料管201排出，轻组分物料从顶部的溢流管502排出，再通过排料筒204进入导料管205内，进行一级分离分级。
S41：此时从第一排料管201排出的物料为粗沙。
S5、输送泵206将一级分离出的轻组分物料泵入位于下一级的分配器4内，再进入并联的各个二级的旋流器本体5内，二级分离出的轻组分物料从溢流管502排入收集框203内，最终经过第二排料管207排出，重组分物料从并联的二级的旋流器本体5的底部沉沙口排入收集斗2内，最终经过第一排料管201排出，实现物料的二级分离和分级。
S51：此时从第一排料管201排出物料为中沙，从第二排料管207排出的物料为细沙。
请参阅图2-9，本实施例还提供一种基于水力旋流器的水沙分离分级装置，水沙分离分级装置采用水沙分离分级方法实现水沙的分离分级，包括底座1，底座1的表面两侧均设有收集斗2，两侧的收集斗2的中部均设有分配器4，具体的，分配器4用于将泵入的物料均匀分配到各个并联的旋流器本体5内。
收集斗2的内部底面设有筒座202，筒座202的顶部设有收集框203，收集框203圆周侧面均匀设有旋流器本体5，旋流器本体5的底部设有排沙组件6，排沙组件6上设有驱动组件3，具体的，排沙组件6用于将旋流器本体5底部产生的重组分物料排出。
两侧的收集斗2的底部均设有第一排料管201，两侧的收集框203的底面均设有贯穿收集斗2底部的排料筒204，其中一侧的排料筒204的底端设有导料管205，导料管205的中部设有输送泵206，另一侧的排料筒204的底部设有第二排料管207，具体的，从一级的旋流器本体5内的顶部排出的轻组分物料排入收集框203后进入位于首位的排料筒204内，利用输送泵206和导料管205即可将排料筒204内经过一级分离出的轻组分物料排入用于二级分离的分配器4中进一步进行分离分级。
分配器4包括贯穿收集框203和筒座202的上料管401，上料管401的顶部设有分配罩402，其中一侧的上料管401的底部与外部的供料系统连接，另一侧的上料管401的底部与导料管205的端部连接，具体的，其中一侧的上料管401与外部的功率系统连接将待分离分级的物料泵入分配器4内，经过一级分离出的轻组分物料经过导料管205在输送泵206的作用下输送到位于二级分离的分配器4中的上料管401内实现物料在一级分离和二级分离之间的传送。
旋流器本体5包括均匀设于收集框203圆周面的筒体501，筒体501的顶部设有溢流管502，溢流管502远离筒体501的一端向下延伸至收集框203内，筒体501的顶部侧面设有与分配罩402连通的进料管503，进料管503上设有进料阀504，具体的，溢流管502用于将旋流器本体5顶部排出的轻组分物料排入收集框203内。
排沙组件6包括排沙筒602，下衬板605为梯形结构，排沙筒602的顶部设有与筒体501底端连接的法兰601，排沙筒602为正六棱柱结构，排沙筒602的内侧面均匀开设有安装槽603，安装槽603内设有上衬板604，上衬板604的顶部开设有斜面，上衬板604和下衬板605的内侧面均为圆弧形结构，上衬板604的底部铰接有下衬板605，具体的，上衬板604内侧的圆弧面共圆，连接法兰601用于将排沙筒602利用螺栓固定在旋流器本体5的底部，上衬板604和下衬板605均采用耐磨材质制成，可有效降低排沙筒602的磨损程度，并且磨损程度较大时只需要对上衬板604和下衬板605进行更换，降低了成本，延长了排沙筒602的使用寿命。
驱动组件3包括环形座302，环形座302的内侧均匀铰接有连杆303，连杆303的端部铰接有贯穿排沙筒602的推杆304，推杆304贯穿排沙筒602的侧面延伸至排沙筒602的内侧，推杆304的外侧套接有弹簧3042，具体的，环形座302的转动带动连杆303运动，继而可驱动推杆304的滑动。
环形座302的底部转动连接有圆座301，圆座301固定套接在排沙筒602底部，环形座302的外侧固定套接有齿圈306，圆座301的侧面设有电机307，电机307的输出轴上固定套接有与齿圈306啮合的齿轮308，具体的，利用电机307的转动带动齿轮308转动，齿轮308带动齿圈306转动，从而实现环形座302的转动。
本实施例装置在使用时，将物料泵入位于第一级的分配器4中，物料泵入上料管401后进入分配罩402，即可进入各个并联的一级的旋流器本体5内，重组分物料从旋流器本体5的底部的排沙筒602排入收集斗2后再经过第一排料管201排出，且排出的物料为粗沙，实现物料的一级分离，轻组分物料从筒体501的顶部溢流管502排入收集框203后再通过排料筒204进入导料管205内，在输送泵206的作用下排出，输送泵206将一级分离出的轻组分物料泵入位于第二级的分配器4后再进入并联的各个二级的旋流器本体5内，二级分离出的轻组分物料从溢流管502排入收集框203内，最终经过第二排料管207排出，且排出的物料为细沙，重组分物料从并联的二级的旋流器本体5的底部沉沙口排入收集斗2内，最终经过第一排料管201排出，且排出的物料为中沙，实现物料的二级分离和分级，在重组分物料从旋流器本体5底部排出时，在上衬板604和下衬板605的作用下，可有效防止排沙筒602内部的磨损。
此外，在使用的过程中，需要对排沙筒602的口径进行调节时，启动电机307，利用电机307的转动带动齿轮308转动，齿轮308带动齿圈306转动，从而实现环形座302的转动，环形座302转动的同时带动连杆303运动，使连杆303与推杆304之间的夹角逐渐增大且接近180°，同时连杆303的运动带动推杆304向排沙筒602的内侧滑动，弹簧3042被压缩，从而可推动排沙筒602内侧底部周围的下衬板605向排沙筒602的中心合拢，继而可缩小排沙筒602底部的口径，反之，使电机307反向转动驱动环形座302逆时针转动，使连杆303与推杆304之间的夹角逐渐减小，同时被压缩的弹簧3042复位，推杆304复位向排沙筒602外侧滑动，进而可使排沙筒602内侧底部周围的下衬板605向远离排沙筒602的中心方向分散，从而可增大排沙筒602底部的口径，从而可根据实际的工作需要对排沙筒602的口径大小进行调节，避免了频繁的更换不同规格的沉沙口而影响工作效率。
值得注意的是，当环形座302带动连杆303活动时，连杆303与推杆304的夹角达到180°时，连杆303与推杆304同轴，且推杆304伸入排沙筒602内部的距离达到最大，同时排沙筒602底部的口径达到最小。
第二实施例
请参阅图4-9，基于第一实施例提供的一种基于水力旋流器的水沙分离分级装置，在实际的使用过程中，下衬板605会由于磨损而导致变短，继而会影响分离分级精度，由于从旋流器本体5底部排出的重组分物料中含有较多的大颗粒物质，会导致上衬板604和下衬板605的磨损，继而会增大排沙筒602内部的口径，影响水沙分离分级的精度，并且在使用的过程中，排沙筒602内部容易发生堵塞，会导致部分重组分物料从旋流器本体5顶部的溢流管502排出，也会影响物料的分离分级精度，并且不方便对堵塞物进行清理，需要停机并通过人工进行清堵，降低了工作效率，为了解决上述问题：
排沙筒602的侧面均匀开设有导槽607，导槽607内滑动连接有与上衬板604内侧连接的固定座608，具体的，导槽607和固定座608的滑动连接可实现固定座608带动上衬板604在竖直方向上滑动。
上衬板604的侧面底部开设有固定孔606，固定座608的中部贯穿有螺柱609，螺柱609的端部与固定孔606螺纹连接，具体的，螺柱609通过贯穿固定座608的中部并与固定孔606螺纹连接，可实现上衬板604的安装固定，并且方便对上衬板604和下衬板605的拆卸安装。
排沙筒602的侧面设有与固定座608对应的电磁插销610，电磁插销610内的插杆与开设于固定座608侧面的插孔对应，具体的，电磁插销610用于对固定座608在竖直方向上的限位。
环形座302的表面均匀设有与固定座608对应的楔形弧板305，具体的，在环形座302转动的过程中带动楔形弧板305转动，楔形弧板305与固定座608配合，可实现固定座608的向上滑动。
溢流管502的侧面底部设有与上料管401连通的回流管505，回流管505上设有回流阀506，溢流管502位于回流管505底部的位置设有启闭阀507，具体的，旋流器本体5的底部发生堵塞后，重组分物料会从顶部的溢流管502排出而影响分离分级精度，此时通过闭合启闭阀507和进料阀504，并开通回流阀506，进而排出的重组分物料可通过回流管505再次进入分配器4内重新分配给其他未发生堵塞的旋流器本体5，有效防止重组分物料掺入轻组分物料，保证了分离分级的精度。
推杆304位于排沙筒602内部的一端设有与下衬板605贴合内侧抵触的压力传感器3041，具体的，压力传感器3041用于检测下衬板605对压力传感器3041的作用力大小。
本实施例装置在使用时，尤其在长时间使用后，上衬板604和下衬板605会发生较大磨损，并且由于下衬板605在使用过程中处于倾斜状态，因此下衬板605受到的冲击力会大于上衬板604受到的冲击力，所以在长时间使用后下衬板605磨损程度更大，且随着磨损程度的增大，下衬板605逐渐变短，因此在相同的工作状态下，排沙筒602底部的口径变大，进而会影响分离分级精度，在下衬板605磨损程度较大时，排沙筒602底部的口径变大，此时物料经过下衬板605处的压力减小，物料对下衬板605的压力减小，压力传感器3041的受力减小，压力传感器3041检测到自身所受力小于压力传感器3041所设第一阈值时，主动判断出下衬板605发生较大的磨损，此时可通过外部的控制柜及时提醒使用者进行更换，同时为了保证分离分级精度，需保证排沙筒602底部仍然保持所需要的口径大小，即需要对口径进行补偿，启动电机307，通过齿轮308与齿圈306的啮合驱动环形座302转动，继而通过连杆303推动推杆304向排沙筒602内部伸长将内部周围的下衬板605向排沙筒602的中心位置合拢，从而实现对排沙筒602底部口径的补偿。
另外，在使用过程中，压力传感器3041检测到的自身受力逐渐增大时，即下衬板605受力逐渐增大，继而主动判断出下衬板605处即将发生堵塞，此时启动电机307，通过齿轮308和齿圈306驱动环形座302转动，使连杆303和推杆304之间的夹角减小，进而被压缩的弹簧3042复位，推杆304向外侧复位，从而可使内部周围的下衬板605分散以增大排沙筒602底部的口径，进而避免下衬板605处发生堵塞。
但是，排沙筒602底部的口径达到最大仍然发生堵塞时，会导致筒体501内部压力逐渐增大，继而导致下衬板605的压力增大，即压力传感器3041受力增大，压力传感器3041检测到的自身受力达到所设第二阈值时，主动判断出排沙筒602底部发生堵塞，部分重组分物料会从顶部的溢流管502排出而影响分离分级精度，此时通过闭合启闭阀507和进料阀504，并开通回流阀506，进而排出的重组分物料可通过回流管505再次进入分配器4内重新分配给其他未发生堵塞的旋流器本体5，有效防止重组分物料掺杂进轻组分物料中，保证了分离分级的精度，同时关闭电磁插销610，使电磁插销610的插杆脱离固定座608侧面的插孔，并启动电机307，利用齿轮308和齿圈306驱动环形座302转动，连杆303与推杆304之间的夹角达到180°时，此时楔形弧板305的斜面刚好与固定座608贴合，继续使环形座302转动，继而带动楔形弧板305转动，利用楔形弧板305与固定座608配合驱动固定座608沿着导槽607向上滑动，继而带动上衬板604向上运动，同时连杆303与推杆304之间的夹角逐渐减小，同时伴随着上衬板604带动下衬板605的向上运动，下衬板605底部高于推杆304的高度时，下衬板605脱离推杆304，推杆304的内部一端暴露在排沙筒602内部，此时，通过使电机307正反转动，继而可使上衬板604上下往复运动，同时实现推杆304的往复伸缩，利用上衬板604的上下往复运动可实现堵塞物料的松动，利用周围各个推杆304的往复伸缩运动，可实现对堵塞的物料进行破碎，从而可对排沙筒602底部进行高效快速的清堵。
清堵完毕后进行复位，驱动环形座302反向转动，使楔形弧板305逐渐脱离固定座608，此过程中，连杆303和推杆304之间的夹角达到180°前，连杆303和推杆304之间的夹角处于逐渐增大状态，推杆304逐渐伸长会影响下衬板605的下落复位，由于推杆304的端部为弧形结构，此时随着上衬板604的下落会导致下衬板605向排沙筒602的中心方向弯折，随着环形座302的反向转动，在连杆303和推杆304之间的夹角达到180°时，电磁插销610与固定座608对应，启动电磁插销610对固定座608进行固定限位，且下衬板605向排沙筒602的中心方向弯折程度达到最大，继续使环形座302反向转动，固定座608脱离楔形弧板305，弹簧3042的压缩程度达到最大，上衬板604不再下落，且连杆303和推杆304之间的夹角逐渐减小，推杆304逐渐向外部伸长，推杆304的内部一端刚好与安装槽603的侧壁平齐时，处于弯折状态的下衬板605完全下落并处于竖直状态，实现下衬板605的复位。
因此，本发明可利用电机307的转动通过齿轮308和齿圈306转动驱动环形座302转动，同时驱动连杆303运动，实现推杆304向内部伸长，可推动排沙筒602内侧底部周围的下衬板605向排沙筒602的中心合拢，继而可缩小排沙筒602底部的口径，即可根据需要对排沙筒602的口径进行调节；另外，本发明可在排沙筒602底部即将发生堵塞时，通过电机307的转动，利用齿轮308和齿圈306驱动环形座302反向转动，可实现推杆304向外部伸长，排沙筒602内部周围的下衬板605分散，从而增大排沙筒602底部的口径，防止发生堵塞；此外，本发明可在排沙筒602底部发生堵塞时，通过启动电机307驱动环形座302转动，利用楔形弧板305与固定座608的配合驱动固定座608沿着导槽607向上滑动，带动上衬板604和下衬板605向上运动，下衬板605脱离推杆304后使电机307正反转动，使楔形弧板305正反转动，实现上衬板604上下往复运动和推杆304的水平往复伸缩，可实现堵塞物料的松动和破碎，即可对排沙筒602底部进行高效快速的清堵。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于水力旋流器的水沙分离分级装置，其特征在于：包括底座，所述底座的表面两侧均设有收集斗，两侧的所述收集斗的中部均设有分配器；
所述收集斗的内部底面设有筒座，所述筒座的顶部设有收集框，所述收集框圆周侧面均匀设有旋流器本体，所述旋流器本体的底部设有排沙组件，所述排沙组件上设有驱动组件；
所述分配器包括贯穿收集框和筒座的上料管；
所述旋流器本体包括均匀设于收集框圆周面的筒体；
所述排沙组件包括排沙筒，所述排沙筒的内侧面均匀开设有安装槽，所述安装槽内设有上衬板，所述上衬板的底部铰接有下衬板，所述排沙筒的侧面均匀开设有导槽，所述导槽内滑动连接有与所述上衬板内侧连接的固定座；
所述驱动组件包括环形座，所述环形座的表面均匀设有与所述固定座对应的楔形弧板，所述环形座的内侧均匀铰接有连杆，所述连杆的端部铰接有贯穿排沙筒的推杆；
所述环形座的底部转动连接有圆座，所述圆座固定套接在排沙筒底部，所述环形座的外侧固定套接有齿圈，所述圆座的侧面设有电机，所述电机的输出轴上固定套接有与所述齿圈啮合的齿轮。
2.根据权利要求1所述的一种基于水力旋流器的水沙分离分级装置，其特征在于：两侧的所述收集斗的底部均设有第一排料管，两侧的所述收集框的底面均设有贯穿收集斗底部的排料筒，其中一侧的所述排料筒的底端设有导料管，所述导料管的中部设有输送泵，另一侧的所述排料筒的底部设有第二排料管。
3.根据权利要求2所述的一种基于水力旋流器的水沙分离分级装置，其特征在于：所述上料管的顶部设有分配罩，其中一侧的所述上料管的底部与外部的供料系统连接，另一侧的所述上料管的底部与所述导料管的端部连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于水力旋流器的水沙分离分级装置，其特征在于：所述筒体的顶部设有溢流管，所述溢流管远离所述筒体的一端向下延伸至所述收集框内，所述溢流管的侧面底部设有与所述上料管连通的回流管，所述回流管上设有回流阀。
5.根据权利要求4所述的一种基于水力旋流器的水沙分离分级装置，其特征在于：所述溢流管位于所述回流管底部的位置设有启闭阀，所述筒体的顶部侧面设有与所述分配罩连通的进料管，所述进料管上设有进料阀。
6.根据权利要求1所述的一种基于水力旋流器的水沙分离分级装置，其特征在于：所述下衬板为梯形结构，所述排沙筒的顶部设有与所述筒体底端连接的法兰，所述排沙筒为正六棱柱结构，所述上衬板的顶部开设有斜面，所述上衬板和下衬板的内侧面均为圆弧形结构，所述上衬板的侧面底部开设有固定孔，所述固定座的中部贯穿有螺柱，所述螺柱的端部与所述固定孔螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于水力旋流器的水沙分离分级装置，其特征在于：所述排沙筒的侧面设有与所述固定座对应的电磁插销，所述电磁插销内的插杆与开设于所述固定座侧面的插孔对应。
8.根据权利要求1所述的一种基于水力旋流器的水沙分离分级装置，其特征在于：所述推杆贯穿排沙筒的侧面延伸至排沙筒的内侧，所述推杆位于所述排沙筒内部的一端设有与所述下衬板贴合内侧抵触的压力传感器，所述推杆的外侧套接有弹簧。
9.一种基于水力旋流器的水沙分离分级方法，所述水沙分离分级方法利用权利要求5所述的一种基于水力旋流器的水沙分离分级装置实现水沙分离分级，其特征在于：包括如下步骤：
S1、确定一级的所述旋流器本体的目标产物粒度，确定二级的所述旋流器本体的目标产物粒度；
S2、选择水力旋流器的型式，可选类型有长锥形、标准型和短锥型，根据设计生产能力和分级粒度确定旋流器的直径，根据旋流器的直径计算所述筒体的高度、给料口直径、溢流口直径、沉砂口直径、锥体角度、溢流管插入深度；
S3、确定给矿压力，校核分离效率是否满足要求，校核分级精度是否满足要求，根据生产能力确定一级的所述旋流器本体的并联台数，根据生产能力确定二级的所述旋流器本体的并联台数，根据旋流器的规格及并联台数确定分配器规格；
S4、将待分离分级的物料泵入所述分配器后进入各个并联的一级的所述旋流器本体内，重组分物料从所述旋流器本体的底部排出再经过所述第一排料管排出，轻组分物料从顶部的所述溢流管排出，再通过所述排料筒进入所述导料管内，进行一级分离分级，此时从所述第一排料管排出的物料为粗沙；
S5、所述输送泵将一级分离出的轻组分物料泵入位于下一级的所述分配器内，再进入并联的各个二级的所述旋流器本体内，二级分离出的轻组分物料从所述溢流管排入所述收集框内，最终经过所述第二排料管排出，重组分物料从并联的二级的所述旋流器本体的底部沉沙口排入所述收集斗内，最终经过所述第一排料管排出，实现物料的二级分离和分级，此时从所述第一排料管排出物料为中沙，从所述第二排料管排出的物料为细沙。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| CN116393240A (zh) | 2023-07-07 |
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