基于矿浆管道压力驱动的多叶轮混合流场矿浆预处理器的制造方法_3

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顺时针或逆时针方向高速转动,驱动涡轮23的旋转进而带动主转轴20以相同的角速度转动。
[0062]以图4为例,喷嘴41喷射出的有压矿浆流冲击到驱动涡轮23的叶片上,使驱动涡轮受冲击力的作用旋转,将其叶片设计成有一定弯曲度的弧状主是为了增大驱动涡轮叶片的受力。比如在直叶片的情况下,叶轮叶片的受力大小为F = PQV,而弧形叶片的受力大小为F=2pQV,其中P为矿浆密度,Q为两喷嘴流量,V为喷嘴喷射矿浆的流速。因此,可以看出,驱动涡轮23自身弧形叶片的设计有利于提高叶片受力大小,也即能提高轮体受力后的转动速度。图4中体现了喷嘴41与驱动涡轮23的弯曲叶片相对位置,取喷嘴41所对位置指向叶片中部或涡轮轴心至叶片端部的2/3处之间为宜,如此,该驱动涡轮23受力会更加充分,受力时间也更长。
[0063](4)齿轮传动系统
[0064]该齿轮传动系统,也即主转轴20与从动转轴30间的动力系统。为便于理解,就图1、图3及图6的视角而言,该齿轮传动系统应当包括主动齿轮21及与之啮合的左从动齿轮及右从动齿轮。主动齿轮21的直径大于左从动齿轮及右从动齿轮的直径,且主动齿轮21轮缘的齿数是左从动齿轮及右从动齿轮轮缘齿数的η倍,且η为整数。左从动齿轮及右从动齿轮的直径相同而齿数相等。由此,由齿轮运动的传递性及圆周运动原理知,主转轴20带动主动齿轮21转动时,左从动齿轮及右从动齿轮转动方向与主动齿轮21的转动方向正好向反,即主动齿轮21以顺时针转动方向时,左从动齿轮及右从动齿轮便以逆时针方向转动;同时,左从动齿轮及右从动齿轮的转动速度是主动齿轮21转动速度的相应倍。由于,主转轴20及各从动转轴30分别与主动齿轮21及从动齿轮31相连,因此,从动转轴30的转动速度自然也是主转轴20的倍数关系。
[0065](5)导流系统
[0066]导流系统包括:带导流叶片12的导流套11以及在混合箱10内布置的多层的导流罩
50。导流套11的具体外形如图2-3所示,可拆解为碗状或者说是喇叭口状的斗形结构,并在该斗形结构中漩涡状布置若干导流叶片12,以使得流经该导流套11的液流,呈现漩涡状的被导流至正下方的搅拌叶轮22处。导流叶片12具体布置时,是设置在碗状斗形结构的边壁上并向下延伸的,且在铅垂方向上具有朝向搅拌叶轮22转动方向的弯曲度。导流套11与主转轴20间存在一定的间距,以不妨碍主转轴20转动为准。导流套11整体固定于混合箱10的顶壁处以构成进料口。导流套11的主要作用,是将经由驱动涡轮23而下泄的混合液,顺着搅拌叶轮22转动方向引流到搅拌叶轮22上;同时,其弧形结构还可使混合液在导流叶片12上顺着弧形向下流动,以一定的角度和冲击力冲击搅拌叶轮22上。一方面混合液冲击到搅拌叶轮22上,其冲击力可以提高药剂的分散性,另一方面则可增大搅拌叶轮22的受力作用,以协同驱动涡轮23而同步提高搅拌叶轮22乃至搅拌轮32的转动速度。多层布置的导流罩50,表现在图1-2中时,主要布置在混合箱10内的上、中、下三个区域内,且上部罩口分别沿着混合箱10内壁环绕固定。导流罩50主要作用是:当混合液被搅拌叶轮22甩出叶轮区域时,依靠导流罩50,能重新将混合液引流到下层区域内的搅拌轮区,并直接撞击该搅拌轮32的轮面,以达到最大化的药剂分散和混合液混合效果。
[0067](6)紊流混合搅拌系统
[0068]此处以图1-2为例讲解:紊流混合搅拌系统包括搅拌叶轮22、左搅拌轮、右搅拌轮以及多层布置的导流罩50。搅拌叶轮22及搅拌轮32均设计成底部封闭的形式,如附图2所示。整个系统分为上、中、下三个区域,也可根据实际情况分多个区。每区中设置一个搅拌单元,也即一组搅拌叶轮、一个左搅拌轮以及一个右搅拌轮。搅拌叶轮22固定在主转轴20上,左、右搅拌轮设置在搅拌叶轮22下部两侧的从动转轴30轴体上。由于主动齿轮21及从动齿轮31的直接啮合特性,因此,搅拌叶轮22与左、右搅拌轮的转动方向也是相反的。当混合液在搅拌叶轮22的带动下,以顺时针的转动速度被甩出搅拌叶轮区域而流入搅拌轮区时,由于搅拌轮32的转速正好与搅拌叶轮22相反且转速较搅拌叶轮22的转速更大,混合液的运动速度大小和方向也均会发生急剧变化。正是上述相反的搅拌运动,混合液在搅拌叶轮22及搅拌轮32之间形成强烈的漩涡,使得混合箱10中的矿浆及药剂处在一种极不稳定的紊流流场中,矿物颗粒与药剂液滴时刻发生着激烈碰撞,这有利于矿物颗粒与药剂的混合接触。搅拌叶轮22将一部分矿浆及药剂的混合液直接排到左、右搅拌轮上,而另外一部分混合液则被甩到导流罩50上,此部分混合液在导流罩50的引流作用下,自动流向左、右搅拌轮上,继续完成矿浆与药剂的搅拌混合。而对于左、右搅拌轮来说,其搅拌的混合液一部分在靠近主转轴20处而被排到下一区的搅拌叶轮22上,而另一部分混合液从左、右两侧被甩向导流罩50上,具体参照图1-2及图7所示。导流罩50将该部分混合液引流到下一区的左、右搅拌轮上继续完成搅拌混合,以此类推。矿浆在上述系统中连续的被搅拌,药剂在此过程中被不断的切割分散,以此重复,直到混合液下降到最后一个区完成搅拌混合后,方才进入下环节一继续工作。
[0069](7)稳定流系统
[0070]稳定流系统,包括两个流道:上升稳流流道90和倾角跌落流道100,具体参照图1及图8-12所示。其中,为便于理解,前述的小倾板92的“横向”,可理解为图1纸面的从左至右向,而相应的“纵向”,即为图1纸面的由外向内方向。
[0071 ]在图1中,上升稳流流道90中设置有稳流筛网91和小倾板92。上升稳流流道90位于混合箱10旁侧,通过混合箱10侧壁以分离紊流区和稳流区。混合箱10的该侧壁下部设置有带筛板110的通道,以使混合液透过筛板110时在一定程度上过滤掉混合液的紊流状态,进而以稳定流的状态进入上升稳流流道90内。上升稳流流道90中部设置多层小倾板92,各层小倾板92之间布置有稳流筛网91。在同一层小倾板92间,沿混合箱10宽度方向上,或者是图1所示结构的由纸外向纸内方向,小倾板92至少布置内外两层或者内外两组结构,表现为图8-10所示。上述两侧小倾板92分别以70°和110°两种倾斜角度固定在两层稳流筛网91间。而在沿混合液上升方向上,或者说是混合箱10的高度方向上,相邻两组小倾板92中的上层小倾板与下层小倾板以互补的角度布置,即110°和70°,如图9-10所示,各层间以此类推。
[0072]当混合箱10所形成的矿浆流在上升稳流流道90向上流动时,一方面稳流筛网91可过滤矿浆流中的紊流状态。同时,在透筛的过程中,稳流筛网91可延长矿物颗粒与药剂的接触时间,并且稳流筛网91可破坏因局部药剂之间的相互吸附而形成的“大”直径油滴,使药剂以小直径油滴与矿物颗粒接触。另一方面,在同一层小倾板92的两块平行板间,矿浆流上升时会由于小倾板92的“阻碍”作用,矿物颗粒以紧贴上一块小倾板92的下表面的流动方式向上“游走”。而当小倾板92的上表面粘附一定矿物颗粒时,由于重力的作用,矿物颗粒便坠落到下一块小倾板92的表面上。在坠落过程中,由于矿浆流整体仍以沿小倾板92倾斜角度方向而向上流动:一部分体积相对较小的矿物颗粒被重新带入矿楽流而向上流动;另一部分体积相对较大的矿物颗粒坠落到下一块小倾板92的板面上,在重力作用下顺着小倾板92向下滑动。当此重力滑动的矿物颗粒群向下滑离小倾板92时,又会碰到上升的矿浆流,在矿浆流的带动下又重新沿小倾板的倾斜方向向上流动。为便于理解,以图11为例,在上升矿浆流沿a方向的运动作用下,矿物颗粒经b方向进入到上层相邻两块小倾板92间的通道中。在该通道中,矿物颗粒沉降面积大,沉降距离短,容易沉降到小倾板92上,矿物颗粒经c方向向小倾板92表面沉降形成沉淀颗粒聚集层d。在重力作用下,沉淀颗粒聚集层d经e方向沿斜板表面向矿浆上升区下滑。在上升矿浆流的作用下,矿物颗粒经f方向被再次带入上述通道内,并随矿浆流向上流动。此时,矿物颗粒在通道与矿浆上升区之间形成b-c-e-f的一个小循环,也即在上下两层小倾板间形成了局部的循环流。上述循环流,在一定程度上延长了矿物颗粒与药剂的接触时间,也可使小部分没有粘附药剂的颗粒重新与药剂进行接触粘附,以提升药剂与矿浆混合效果。
[0073]倾角跌落流道100中设置有多层“之”字形交错布置的倾角跌落板101,在每层倾角跌落板101上设置有三棱柱形的坎条102,如图1及图12所示。矿浆流
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