CN116618193A - 一种复合力场重介旋流器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合力场重介旋流器，属于煤炭分选设备技术领域，包括旋流器中段管，两个盖板分别水平设置在旋流器中段管的两端，溢流排料管竖直穿设在位于旋流器中段管顶部的盖板上，内磁极中心铁芯竖直设置在溢流排料管的正下方，环形励磁线圈水平套设在内磁极中心铁芯远离溢流排料管的一端外侧，本发明通过旋流器中段管以及其内部的内磁极中心铁芯以及环形励磁线圈配合构成圆周式外磁极，使得重介质磁性颗粒受到径向向内磁场力，通过调整环形励磁线圈的输入电流大小，改变重介质磁性颗粒受到的径向磁场力的大小，从而调控磁性颗粒在旋流器中段管内部的分布，消弱重介质悬浮液在径向方向的密度梯度，提高重介质旋流器的分选精度。
Description
技术领域
本发明属于煤炭分选设备技术领域，具体涉及一种复合力场重介旋流器。
背景技术
重介质旋流器是一种利用离心力场强化物料在重介质悬浮液中分选的设备，广泛应用于选煤行业。在重介质旋流器内，由于离心浓缩以及重力的作用，不可避免地造成重介质悬浮液在重介质旋流器的径向方向按密度梯度分布，使得重介质旋流器的实际分选密度难以把控，降低了重介质旋流器的分选精度，影响了重介质旋流器的分选效果。
在煤炭行业中，对重介质旋流器分选效果的调整主要有两个方面，其中一个方面是结构参数的调整：如改变底流口的大小，但调节时需要停产停车，不仅影响分选生产效率，而且实际调节难度大；另一方面是操作条件的调整：如改变入料压力，虽然能够调节重介质悬浮液的密度跨度，从而实现对重介质旋流器的分选密度进行调节，但是重介质旋流器的径向方向依然存在密度梯度，不仅无法提高重介质旋流器的分选精度，而且入料压力的增加会进一步导致对重介质旋流器内壁磨损严重，降低重介质旋流器的使用寿命。
目前，针对以上重介质旋流器分选效果调整出现的问题，许多学者将磁场应用于重介质旋流器。例如：南非学者J.Svoboda等设计了沿重介质旋流器轴向方向缠绕线圈的磁力旋流器，通过改变励磁电流的大小及线圈的摆放位置，可以改变作用在磁性颗粒上的合力方向和大小，使其轴向作用方向指向线圈的平面中心，只能对重介质旋流器轴向方向的分选密度进行调节，依然无法改善在重介质旋流器径向方向上的密度梯度，导致重介质旋流器的分选精度较低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种复合力场重介旋流器，通过旋流器中段管以及其内部的内磁极中心铁芯以及环形励磁线圈配合构成圆周式外磁极，能够使得旋流器中段管的内部形成高梯度、高强度的磁场，使得重介质磁性颗粒受到径向向内磁场力、离心力、压差阻力、流体曳力的复合作用，通过调整环形励磁线圈的输入电流大小，改变旋流器中段管内部各点磁场强度以及重介质磁性颗粒受到的径向磁场力的大小，从而调控磁性颗粒在旋流器中段管内部的分布，消弱重介质悬浮液在径向方向的密度梯度，进而提高重介质旋流器的分选精度。
本发明的技术方案是：一种复合力场重介旋流器，包括旋流器中段管，两个盖板，溢流排料管，内磁极中心铁芯，环形励磁线圈；两个盖板分别水平设置在旋流器中段管的两端，盖板与旋流器中段管连接，溢流排料管竖直穿设在位于旋流器中段管顶部的盖板上，溢流排料管与旋流器中段管同轴，溢流排料管与盖板固定连接，溢流排料管的一端与旋流器中段管的内部连通，内磁极中心铁芯竖直设置在溢流排料管的正下方，内磁极中心铁芯与旋流器中段管同轴，内磁极中心铁芯的底部穿过盖板延伸至旋流器中段管的外侧，内磁极中心铁芯和旋流器中段管的材质为软磁体，环形励磁线圈水平套设在内磁极中心铁芯远离溢流排料管的一端外侧，环形励磁线圈与内磁极中心铁芯同轴，环形励磁线圈与外部电源电性连接。
优选的，旋流器中段管的底部竖直设有安装桶，安装桶与旋流器中段管同轴，安装桶的口部与旋流器中段管的底部连接，环形励磁线圈位于安装桶的内部，环形励磁线圈与安装桶的侧壁、内磁极中心铁芯的外侧以及远离溢流排料管一侧的盖板底部均设有间隙，环形励磁线圈与安装桶的内侧底部连接，内磁极中心铁芯远离溢流排料管的一端与安装桶的内侧底部连接，安装桶的材质为软磁体。
优选的，旋流器中段管的上端直径大于下端直径，旋流器中段管与安装桶之间竖直设有下段管，下段管与旋流器中段管同轴且与其底部直径相同，下段管的一端通过第一法兰组与旋流器中段管的底部固定连接，另一端通过第二法兰组与安装桶的口部固定连接，远离溢流排料管一侧的盖板与下段管的内壁固定连接，盖板与下段管的底部端面平齐，下段管的外侧水平设有排料管，排料管与下段管相切，排料管的一端与下段管的下侧固定连接，排料管与下段管的内部连通，下段管的材质为软磁体。
优选的，旋流器中段管的锥角2α为0～10°。
优选的，旋流器中段管的顶部竖直设有上段管，上段管与旋流器中段管同轴且与其顶部直径相同，上段管的一端通过第三法兰组与旋流器中段管的顶部固定连接，远离排料管一侧的盖板与上段管的内壁固定连接，盖板与上段管的顶部端面平齐，上段管的外侧水平设有入料管，入料管与上段管相切，入料管的一端与上段管的上侧固定连接，入料管与上段管的内部连通，入料管和排料管的中轴线相互垂直，上段管、盖板、溢流排料管、入料管以及排料管的材质为非导磁体。
优选的，内磁极中心铁芯的上端直径大于下端直径，内磁极中心铁芯远离溢流排料管的一端竖直设有圆柱，圆柱与内磁极中心铁芯同轴，圆柱的一端与内磁极中心铁芯固定连接且与其底部直径相同，另一端穿过盖板伸入安装桶的内部，圆柱与安装桶的内侧底部固定连接，内磁极中心铁芯远离圆柱的一侧端面与旋流器中段管的顶部端面平齐。
优选的，圆柱通过环形密封圈与盖板密封连接。
优选的，内磁极中心铁芯的顶部端面直径与圆柱的直径比为1～1.5，内磁极中心铁芯的顶部端面直径与溢流排料管的内径比为0.25～0.35:1。
与现有技术相比，本发明提供的一种复合力场重介旋流器，通过旋流器中段管以及其内部的内磁极中心铁芯以及环形励磁线圈配合构成圆周式外磁极，能够使得旋流器中段管的内部形成高梯度、高强度的磁场，使得重介质磁性颗粒受到径向向内磁场力、离心力、压差阻力、流体曳力的复合作用，通过调整环形励磁线圈的输入电流大小，改变旋流器中段管内部各点磁场强度以及重介质磁性颗粒受到的径向磁场力的大小，从而调控磁性颗粒在旋流器中段管内部的分布，消弱重介质悬浮液在径向方向的密度梯度，进而提高重介质旋流器的分选精度；本发明的旋流器分选精度高，密度调节具有连续性、独立性，实用性强，值得推广。
附图说明
图1是本发明的内部结构示意图；
图2是本发明的A-A剖视图；
图3是本发明的B-B剖视图；
图4是本发明的内磁极中心铁芯结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种复合力场重介旋流器，下面结合图1到图4的结构示意图，对本发明进行说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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的技术方案和简化描述，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。
重介质旋流器是一种利用离心力场强化物料在重介质悬浮液中分选的设备，广泛应用于选煤行业。在重介质旋流器内，由于离心浓缩以及重力的作用，不可避免地造成重介质悬浮液在重介质旋流器的径向方向按密度梯度分布，使得重介质旋流器的实际分选密度难以把控，降低了重介质旋流器的分选精度，影响了重介质旋流器的分选效果。
在煤炭行业中，对重介质旋流器分选效果的调整主要有两个方面，其中一个方面是结构参数的调整：如改变底流口的大小，但调节时需要停产停车，不仅影响分选生产效率，而且实际调节难度大；另一方面是操作条件的调整：如改变入料压力，虽然能够调节重介质悬浮液的密度跨度，从而实现对重介质旋流器的分选密度进行调节，但是重介质旋流器的径向方向依然存在密度梯度，不仅无法提高重介质旋流器的分选精度，而且入料压力的增加会进一步导致对重介质旋流器内壁磨损严重，降低重介质旋流器的使用寿命。
目前，针对以上重介质旋流器分选效果调整出现的问题，许多学者将磁场应用于重介质旋流器。例如：南非学者J.Svoboda等设计了沿重介质旋流器轴向方向缠绕线圈的磁力旋流器，通过改变励磁电流的大小及线圈的摆放位置，可以改变作用在磁性颗粒上的合力方向和大小，使其轴向作用方向指向线圈的平面中心，只能对重介质旋流器轴向方向的分选密度进行调节，依然无法改善在重介质旋流器径向方向上的密度梯度，导致重介质旋流器的分选精度较低。
基于上述问题，本发明实施例提供的一种复合力场重介旋流器，通过旋流器中段管以及其内部的内磁极中心铁芯以及环形励磁线圈配合构成圆周式外磁极，能够使得旋流器中段管的内部形成高梯度、高强度的磁场，使得重介质磁性颗粒受到径向向内磁场力、离心力、压差阻力、流体曳力的复合作用，通过调整环形励磁线圈的输入电流大小，改变旋流器中段管内部各点磁场强度以及重介质磁性颗粒受到的径向磁场力的大小，从而调控磁性颗粒在旋流器中段管内部的分布，消弱重介质悬浮液在径向方向的密度梯度，进而提高重介质旋流器的分选精度。
实施例1
如图1所示，一种复合力场重介旋流器，包括旋流器中段管1，两个盖板2，溢流排料管3，内磁极中心铁芯4，环形励磁线圈5；两个盖板2分别水平设置在旋流器中段管1的两端，盖板2与旋流器中段管1连接，溢流排料管3竖直穿设在位于旋流器中段管1顶部的盖板2上，溢流排料管3与旋流器中段管1同轴，溢流排料管3与盖板2固定连接，溢流排料管3的一端与旋流器中段管1的内部连通，内磁极中心铁芯4竖直设置在溢流排料管3的正下方，内磁极中心铁芯4与旋流器中段管1同轴，内磁极中心铁芯4的底部穿过盖板2延伸至旋流器中段管1的外侧，内磁极中心铁芯4和旋流器中段管1的材质为软磁体，包括硅钢、铁芯等，环形励磁线圈5水平套设在内磁极中心铁芯4远离溢流排料管3的一端外侧，环形励磁线圈5与内磁极中心铁芯4同轴，环形励磁线圈5与外部电源电性连接。
优选的，圆柱61通过环形密封圈71与盖板2密封连接。
本发明的复合力场重介旋流器在工作时，被选物料与磁铁矿粉悬浮液混合矿浆从切向入料管53以一定压力给入旋流器中段管1中，在旋流器中段管1内部形成旋转流，同时向环形励磁线圈5通入电流，内磁极中心铁芯4与圆周式外磁极(旋流器中段管1、下段管31、安装桶21)被磁化，由于圆周式外磁极与内磁极中心铁芯4面积相差较大，因此在旋流器中段管1内部产生高梯度、强度的磁场，磁场强度在旋流器中段管1径向方向上随半径减小而增大，通过改变电流大小调控重介质磁性颗粒所受径向磁力大小，以此来消弱悬浮液中磁铁矿粉因离心力所产生的浓缩作用，从而使得工作悬浮液密度近似均匀，轻重产物按密度精准分层，轻产物随着内螺旋流沿中心轴线向上运动从溢流排料管3排出，重产物随外螺旋流沿旋流器中段管1内壁向下运动从排料管34切向排出，同时，内磁极中心铁芯4可以起到稳定旋流器中心空气柱的作用，消弱空气柱不稳定对分选精度带来的不利影响。
实施例2
为了进一步提高分选精度，通过软磁体材质的安装桶与环形励磁线圈、内磁极中心铁芯配合使用，不仅能够对旋流器中段管以及内磁极中心铁芯形成的磁极更好的聚磁，提高旋流器中段管上的磁场强度，而且内磁极中心铁芯固定在安装桶的底面中心，不会对溢流排料管造成干扰，并且内磁极中心铁芯可以起到稳定旋流器中段管中心空气柱的作用，消弱空气柱不稳定对物料分选的不利影响。
优选的，旋流器中段管1的底部竖直设有安装桶21，安装桶21与旋流器中段管1同轴，安装桶21的口部与旋流器中段管1的底部连接，环形励磁线圈5位于安装桶21的内部，环形励磁线圈5与安装桶21的侧壁、内磁极中心铁芯4的外侧以及远离溢流排料管3一侧的盖板2底部均设有间隙，环形励磁线圈5与安装桶21的内侧底部连接，内磁极中心铁芯4远离溢流排料管3的一端与安装桶21的内侧底部连接，安装桶21的材质为软磁体。
实施例3
为了进一步提高分选使用方便性，通过锥角2α为0～10°的旋流器中段管，能够保证轻产物可以顺利从溢流排料管排出，同时减小旋流器中段管内部重介质浓缩，有效降低轻重产物错配物含量，另外软磁体的下段管与圆周式外磁极配合使用，不仅能够进一步进行聚磁，而且下段管上相切设置的排料管以及上段管上的入料管配合使用，使得物料通过入料管螺旋切向进入以及通过排料管顺利排出旋流器中段管。
优选的，旋流器中段管1的上端直径大于下端直径，旋流器中段管1与安装桶21之间竖直设有下段管31，下段管31与旋流器中段管1同轴且与其底部直径相同，下段管31的一端通过第一法兰组32与旋流器中段管1的底部固定连接，另一端通过第二法兰组33与安装桶21的口部固定连接，远离溢流排料管3一侧的盖板2与下段管31的内壁焊接固定连接，盖板2与下段管31的底部端面平齐，下段管31的外侧水平设有排料管34，排料管34与下段管31相切，排料管34的一端与下段管31的下侧固定连接，排料管34与下段管31的内部连通，下段管31的材质为软磁体。
优选的，旋流器中段管1的锥角2α为0～10°。
优选的，旋流器中段管1的顶部竖直设有上段管51，上段管51与旋流器中段管1同轴且与其顶部直径相同，上段管51的一端通过第三法兰组52与旋流器中段管1的顶部固定连接，远离排料管34一侧的盖板2与上段管51的内壁固定连接，盖板2与上段管51的顶部端面平齐，上段管51的外侧水平设有入料管53，入料管53与上段管51相切，入料管53的一端与上段管51的上侧固定连接，入料管53与上段管51的内部连通，入料管53和排料管34的中轴线相互垂直，入料管53和排料管34的口部为圆形、方形或矩形中的一种，上段管51、盖板2、溢流排料管3、入料管53以及排料管34的材质为非导磁体，包括铝、有机玻璃等。
实施例4
为了进一步提高分选使用方便性，通过内磁极中心铁芯与中段锥形管的直径比为1～1.5，使得二者形状一致，在旋流器中段管内部产生径向磁场，同时内磁极中心铁芯的顶部端面直径与溢流排料管的内径比为0.25～0.35:1，避免内磁极中心铁芯影响溢流排料管排料以及分选粒度的调节上限，使物料更好的排出溢流排料管。
优选的，内磁极中心铁芯4的上端直径大于下端直径，内磁极中心铁芯4远离溢流排料管3的一端竖直设有圆柱61，圆柱61与内磁极中心铁芯4同轴，圆柱61的一端与内磁极中心铁芯4固定连接且与其底部直径相同，另一端穿过盖板2伸入安装桶21的内部，圆柱61与安装桶21的内侧底部固定连接，内磁极中心铁芯4远离圆柱61的一侧端面与旋流器中段管1的顶部端面平齐。
优选的，内磁极中心铁芯4的顶部端面直径与圆柱61的直径比为1～1.5，内磁极中心铁芯4的顶部端面直径与溢流排料管3的内径比为0.25～0.35:1。
以上公开的仅为本发明的较佳的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种复合力场重介旋流器，包括：旋流器中段管(1)，两个盖板(2)，分别水平设置在所述旋流器中段管(1)的两端，所述盖板(2)与所述旋流器中段管(1)连接，其特征在于，还包括：
溢流排料管(3)，竖直穿设在位于所述旋流器中段管(1)顶部的所述盖板(2)上，所述溢流排料管(3)与所述旋流器中段管(1)同轴，所述溢流排料管(3)与所述盖板(2)固定连接，所述溢流排料管(3)的一端与所述旋流器中段管(1)的内部连通；
内磁极中心铁芯(4)，竖直设置在所述溢流排料管(3)的正下方，所述内磁极中心铁芯(4)与所述旋流器中段管(1)同轴，所述内磁极中心铁芯(4)的底部穿过所述盖板(2)延伸至所述旋流器中段管(1)的外侧，所述内磁极中心铁芯(4)和所述旋流器中段管(1)的材质为软磁体；
环形励磁线圈(5)，水平套设在所述内磁极中心铁芯(4)远离所述溢流排料管(3)的一端外侧，所述环形励磁线圈(5)与所述内磁极中心铁芯(4)同轴，所述环形励磁线圈(5)与外部电源电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种复合力场重介旋流器，其特征在于，所述旋流器中段管(1)的底部竖直设有安装桶(21)，所述安装桶(21)与所述旋流器中段管(1)同轴，所述安装桶(21)的口部与所述旋流器中段管(1)的底部连接，所述环形励磁线圈(5)位于所述安装桶(21)的内部，所述环形励磁线圈(5)与所述安装桶(21)的侧壁、所述内磁极中心铁芯(4)的外侧以及远离所述溢流排料管(3)一侧的所述盖板(2)底部均设有间隙，所述环形励磁线圈(5)与所述安装桶(21)的内侧底部连接，所述内磁极中心铁芯(4)远离所述溢流排料管(3)的一端与所述安装桶(21)的内侧底部连接，所述安装桶(21)的材质为软磁体。
3.根据权利要求2所述的一种复合力场重介旋流器，其特征在于，所述旋流器中段管(1)的上端直径大于下端直径，所述旋流器中段管(1)与所述安装桶(21)之间竖直设有下段管(31)，所述下段管(31)与所述旋流器中段管(1)同轴且与其底部直径相同，所述下段管(31)的一端通过第一法兰组(32)与所述旋流器中段管(1)的底部固定连接，另一端通过第二法兰组(33)与所述安装桶(21)的口部固定连接，远离所述溢流排料管(3)一侧的所述盖板(2)与所述下段管(31)的内壁固定连接，所述盖板(2)与所述下段管(31)的底部端面平齐，所述下段管(31)的外侧水平设有排料管(34)，所述排料管(34)与所述下段管(31)相切，所述排料管(34)的一端与所述下段管(31)的下侧固定连接，所述排料管(34)与所述下段管(31)的内部连通，所述下段管(31)的材质为软磁体。
4.根据权利要求3所述的一种复合力场重介旋流器，其特征在于，所述旋流器中段管(1)的锥角2α为0～10°。
5.根据权利要求3所述的一种复合力场重介旋流器，其特征在于，所述旋流器中段管(1)的顶部竖直设有上段管(51)，所述上段管(51)与所述旋流器中段管(1)同轴且与其顶部直径相同，所述上段管(51)的一端通过第三法兰组(52)与所述旋流器中段管(1)的顶部固定连接，远离所述排料管(34)一侧的所述盖板(2)与所述上段管(51)的内壁固定连接，所述盖板(2)与所述上段管(51)的顶部端面平齐，所述上段管(51)的外侧水平设有入料管(53)，所述入料管(53)与所述上段管(51)相切，所述入料管(53)的一端与所述上段管(51)的上侧固定连接，所述入料管(53)与所述上段管(51)的内部连通，所述入料管(53)和所述排料管(34)的中轴线相互垂直，所述上段管(51)、盖板(2)、溢流排料管(3)、入料管(53)以及排料管(34)的材质为非导磁体。
6.根据权利要求2所述的一种复合力场重介旋流器，其特征在于，所述内磁极中心铁芯(4)的上端直径大于下端直径，所述内磁极中心铁芯(4)远离所述溢流排料管(3)的一端竖直设有圆柱(61)，所述圆柱(61)与所述内磁极中心铁芯(4)同轴，所述圆柱(61)的一端与所述内磁极中心铁芯(4)固定连接且与其底部直径相同，另一端穿过所述盖板(2)伸入所述安装桶(21)的内部，所述圆柱(61)与所述安装桶(21)的内侧底部固定连接，所述内磁极中心铁芯(4)远离所述圆柱(61)的一侧端面与所述旋流器中段管(1)的顶部端面平齐。
7.根据权利要求6所述的一种复合力场重介旋流器，其特征在于，所述圆柱(61)通过环形密封圈(71)与所述盖板(2)密封连接。
8.根据权利要求6所述的一种复合力场重介旋流器，其特征在于，所述内磁极中心铁芯(4)的顶部端面直径与所述圆柱(61)的直径比为1～1.5，所述内磁极中心铁芯(4)的顶部端面直径与所述溢流排料管(3)的内径比为0.25～0.35:1。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310346386.0A CN116618193A (zh) | 2023-04-03 | 2023-04-03 | 一种复合力场重介旋流器 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310346386.0A CN116618193A (zh) | 2023-04-03 | 2023-04-03 | 一种复合力场重介旋流器 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN116618193A true CN116618193A (zh) | 2023-08-22 |
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ID=87637153
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| CN (1) | CN116618193A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117959868A (zh) * | 2024-04-01 | 2024-05-03 | 陕西晖煌建筑劳务有限公司 | 一种建筑施工除尘装置及除尘方法 |
-
2023
- 2023-04-03 CN CN202310346386.0A patent/CN116618193A/zh active Pending
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