双涡自回流分级旋流器 |
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| 申请号 | CN200910073854.1 | 申请日 | 2009-02-27 | 公开(公告)号 | CN101590452B | 公开(公告)日 | 2010-09-08 |
| 申请人 | 太原理工大学; | 发明人 | 樊民强; 董连平; 杨宏丽; 张宇; 刘爱荣; | ||||
| 摘要 | 一种双涡自回流分级旋流器，包括一个圆柱型旋流器(2)和一个圆柱圆锥型旋流器(9)。圆柱型旋流器(2)与圆柱圆锥型旋流器(9) 串联 组合，两个旋流器分体布置，圆柱圆锥型旋流器(9)位于圆柱型旋流器(2)的侧下部。圆柱型旋流器(2)的矩形底流口(16)与圆柱圆锥型旋流器(9)的矩形入料口(19)通过矩形断面连接管(17)固连成一体。圆柱圆锥型旋流器(9)上的溢 流管 (13)与圆柱型旋流器(2)上的循环返回管(5)通过圆形返回连接管(6)连接。本 发明 的以最简单的结构实现了一段分级产物的再分级与二段再分级产物的循环再分级，大幅度提高了分级 精度 ，最大程度的减小了能耗。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种双涡自回流分级旋流器，包括一个圆柱型旋流器(2)和一个圆柱圆锥型旋流器(9)，所述圆柱型旋流器(2)包含筒体(3)、溢流管(15)和法兰(4、14)；所述圆柱圆锥型旋流器(9)则主要由柱形筒体(11)、锥形筒体(8)、溢流管(13)和法兰(10、12)构成；其特征在于：所述双涡自回流分级旋流器是由圆柱型旋流器(2)与圆柱圆锥型旋流器(9)串联组合而成，两个旋流器分体布置，圆柱圆锥型旋流器(9)位于圆柱型旋流器(2)的侧下部，圆柱型旋流器(2)的矩形底流口(16)与圆柱圆锥型旋流器(9)的矩形入料口(19)通过矩形断面连接管(17)固连成一体；圆柱圆锥型旋流器(9)上的溢流管(13)与圆柱型旋流器(2)上的循环返回管(5)通过圆形返回连接管(6)连接；所述循环返回管(5)位于圆柱型旋流器(2)的腔体内下部，其上端口通过循环返回管顶盖(21)封闭，在循环返回管(5)上端侧壁上设计有轴向开口(22)；该循环返回管(5)贯穿下盖法兰(4)的中心并伸入圆柱型旋流器筒体(3)腔内，与筒体(3)同轴心配置。 |
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| 说明书全文 | 双涡自回流分级旋流器技术领域[0001] 本发明涉及一种细粒旋流分级装置，特别是一种双涡自回流分级旋流器。 背景技术[0002] 水力旋流器作为一种细粒分级设备，因其结构简单、体积小、处理量大，越来越被选矿、化工、造纸、环保等行业所重视。传统的水力旋流器是一种柱锥结构，标准旋流器锥段为20°锥角。由于旋流器的分级粒度与锥角有关，锥角越小分级粒度越小，反之，分级粒度越大。因此在要求分级粒度较小时通常选用较小锥角的旋流器，但因此造成底流产率过高，底流中夹带的细颗粒含量增多。而在要求分级粒度较大时选用较大锥角的旋流器，此时又会造成溢流中夹带粗颗粒的现象。 [0003] 为了更好地应用水力旋流器进行分级与分离，国内外的许多研究者在优化水力旋流器结构的同时，已经注意到了组合式旋流器的优越性。比如芬兰拉洛克斯公司研制的双旋涡(TC)旋流器，实现了两级旋流器的组合。一级旋流器溢流为较纯的细颗粒，二级旋流器底流为较纯的粗颗粒，但二级旋流器的溢流产品为部分较粗颗粒与较细颗粒的混杂物，实质上并未实现按某一分级粒度的精确分离。R.Q.Honaker等人用gMax旋流器进行流程组合研究，研究表明通过多段流程组合，分级效率较单段分级效果有明显提升，但再分级物料需用集料装置汇合再由泵给入下级旋流器，流程复杂，操作因素多，且能耗高。专利申请号为200610156122.5的“一种级联式旋流分离装置”由两个旋流分离器串联组成，主要用于液-液分离，其二级入料为轴向进料结构，一、二级旋流器均为圆柱圆锥型。这种旋流分离装置一级旋流分离器采用圆柱圆锥型，若应用于固-固分级过程时不利于溢流中粗粒错配的控制。二级旋流器采用轴向进料，不利于达到最大的切向速度。 发明内容[0005] 完成本发明任务的技术解决方案是：本发明的双涡自回流分级旋流器包括一个圆柱型旋流器和一个圆柱圆锥型旋流器。所述圆柱型旋流器包含筒体、溢流管和法兰等元件。所述圆柱圆锥型旋流器则主要由柱形筒体、锥形筒体、溢流管和法兰等构成。其特征是所述双涡自回流分级旋流器是由圆柱型旋流器与圆柱圆锥型旋流器串联组合而成，两个旋流器分体布置，圆柱圆锥型旋流器位于圆柱型旋流器的侧下部，形成两段循环分级。圆柱型旋流器的矩形底流口与圆柱圆锥型旋流器的矩形入料口通过矩形断面连接管固连成一体。圆柱圆锥型旋流器上的溢流管与圆柱型旋流器上的循环返回管通过圆形返回连接管连接。 [0006] 所述圆柱型旋流器筒体上部侧端沿切线方向设有入料管，筒体下端同侧开设有矩形底流口。溢流管通过法兰同心且密封地固配于筒体上端。循环返回管通过法兰同心且密封地固配于筒体下端。 [0007] 所述圆柱圆锥型旋流器柱形筒体上端沿切线方向开设有矩形入料口。溢流管通过法兰同心且密封地固配于柱形筒体的上端。锥形筒体上部通过法兰与柱形筒体的下端连接，在锥形筒体内腔下部中心处开设有圆形底流口。 [0008] 所述循环返回管位于圆柱型旋流器腔体内下部，其上端口封闭。在循环返回管上端侧壁设计有轴向开口。 [0009] 所述矩形断面连接管内设计有调节挡板与流量调节装置。 [0010] 本发明的双涡自回流分级旋流器，利用一段圆柱型旋流器底流动能实现二段圆柱圆锥型旋流器的直接有压给料；利用二段圆柱圆锥溢流动能和一段圆柱型旋流器中心低压实现二段圆柱圆锥型旋流器溢流返回一段圆柱型旋流器进行循环再分级。本发明不但以最简单的结构实现了一段分级产物的再分级与二段再分级产物的循环再分级，集“粗选-扫选-精选”于一体，大幅度提高了分级精度，同时解决了再分级物料与循环返回物料需额外能量输送问题，最大程度的减小了能耗。附图说明 [0011] 图1为双涡自回流分级旋流器结构示意图。 [0012] 图2为双涡自回流分级旋流器入料管示意图(图1的A向视图)。 [0013] 图3为双涡自回流分级旋流器连接管示意图(图1的B向视图)。 [0014] 图4为双涡自回流分级旋流器循环返回管示意图。 [0015] 图5是图4的C向视图。 [0016] 图中：1--入料管；2--圆柱型旋流器；3--筒体；4--下盖法兰；5--循环返回管；6--返回连接管；7--圆形底流口；8--锥形筒体；9--圆柱圆锥型旋流器；10--连接法兰； 11--柱形筒体；12--上盖法兰；13--溢流管；14--上盖法兰；15--溢流管；16--矩形底流口；17--连接管；18--流量调节装置；19--矩形入料口；20--调节档板；21--循环返回管顶盖；22--返回管轴向开口。 具体实施方式[0017] 下面结合附图对本发明做进一步描述。 [0018] 图1给出了本发明双涡自回流分级旋流器的结构示意图。本发明的双涡自回流分级旋流器包括一个圆柱型旋流器2和一个圆柱圆锥型旋流器9。所述圆柱型旋流器2包含筒体3、溢流管15、下盖法兰4和上盖法兰14等元件。所述圆柱圆锥型旋流器9则主要由柱形筒体11、锥形筒体8、溢流管13和连接法兰10、上盖法兰12等构成。本发明的双涡自回流分级旋流器是由圆柱型旋流器2与圆柱圆锥型旋流器9串联组合而成，两个旋流器分体布置，圆柱圆锥型旋流器9位于圆柱型旋流器2的侧下部，形成两段循环分级。圆柱型旋流器2的矩形底流口16与圆柱圆锥型旋流器9的矩形入料口19通过矩形断面连接管17固连成一体.圆柱圆锥型旋流器9上的溢流管13与圆柱型旋流器2上的循环返回管5通过圆形返回连接管6连接。 [0019] 所述圆柱型旋流器2的筒体3为圆形断面直筒，其上部侧端沿切线方向设有入料管1。在圆柱型旋流器筒体3的下端与入料管1同侧开设有矩形底流口16。圆柱型旋流器筒体3的上端通过上盖法兰14与筒体3同轴心且密封的固配有溢流管15，筒体3的下端通过下盖法兰4与筒体3同轴心的固配有循环返回管5。该循环返回管5贯穿下盖法兰4的中心并伸入圆柱型旋流器筒体3腔内，循环返回管5的顶端位置高于圆柱型旋流器矩形底流口16。 [0020] 所述圆柱圆锥型旋流器9主要由柱形筒体11、锥形筒体8和溢流管13构成。在柱形筒体11上端一侧沿切线方向开设有矩形入料口19。柱形筒体11上端通过上盖法兰12与柱形筒体11同轴心的固配有溢流管13。在柱形筒体11的下端通过连接法兰10连接有锥形筒体8，该锥形筒体8的下部中心位置开设有圆形底流口7。 [0021] 图3给出的双涡自回流分级旋流器连接管17的结构示意图，该矩形断面的连接管17将圆柱型旋流器2的矩形底流口16与圆柱圆锥型旋流器9的矩形入料口19固连在一起，在矩形断面连接管17上设置有流量调节装置18与调节挡板20。 [0022] 图4、图5所示为循环返回管5的结构。循环返回管5位于圆柱型旋流器2的腔体内下部，其上端口通过循环返回管顶盖21封闭，在循环返回管5上端侧壁上设计有三个轴向开口22。三个轴向开口面积之和与循环返回管5入口处面积相等。圆柱圆锥型旋流器9的溢流管13与圆柱型旋流器2的循环返回管5通过圆形返回连接管6连接。 [0023] 本发明双涡自回流分级旋流器的工作原理如下所述：细粒物料与水混合成均匀矿浆以一定压力(0.10～0.15MPa)自入料管1沿切线方向给入圆柱型旋流器筒体3，由于筒体3器壁的阻碍作用，矿浆在筒体3内旋转形成一次涡流。细粒物料在旋转流产生的离心力场中发生干扰沉降，细颗粒聚集在筒体3中部随液流由圆柱型旋流器溢流管15排出成为细粒产品。粒度较粗颗粒随液流(含有部分细粒物料)沿筒体3的器壁向下旋转，作为圆柱型旋流器2底流自筒体3下端切向开设的矩形底流口16排出圆柱型旋流器2。利用圆柱型旋流器2底流具有的动能，含有较粗颗粒及部分细粒物料的底流经过连接管17自圆柱圆锥型旋流器9的矩形入料口19作为二段入料给入柱形筒体11上部。由于柱形筒体11的器壁阻碍作用，在柱形筒体11内旋转生成二次涡流。粗颗粒及部分细粒在二次旋转涡流产生的离心力场中发生干扰沉降，细粒及部分较粗颗粒集中在圆柱圆锥型旋流器9的中心区域，随液流作为二段溢流进入圆柱圆锥型旋流器溢流管13，经返回连接管6、循环返回管5自循环返回管5上端侧壁开设的轴向开口22径向向外旋转返回圆柱型旋流器筒体3。在圆柱型旋流器筒体3内一次涡流的带动下进行循环返回物料的再次分级。粗粒物料沿圆柱圆锥型旋流器9的柱形筒体11内壁及锥形筒体8内壁向下旋转，由圆柱圆锥型旋流器9下方的圆形底流口7排出，形成最终粗粒产品。 [0024] 双涡自回流分级旋流器在一个设备中完成了物料的初次分级、初次分级底流的二次分级、二次分级溢流的循环返回再分级过程，集三次分级过程于一体，实现了粗选、扫选、精选的有机结合。设备分级精度远高于单段分级设备和单个分级设备的简单流程组合的精度。 [0025] 双涡自回流分级旋流器最大程度的利用了一段底流动能与二段溢流动能和旋流器中心产生的低压区等特点，将两段旋流器有机的结合为一体，以普通单段分级旋流器同样的能耗实现了多次分级过程。设备结构简单，分级精度高且处理量大。可广泛应用在选矿与选煤过程中细粒物料的分级作业。 |
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