一种单体多级式分级分选小锥角水力旋流器的制造方法
【专利摘要】一种单体多级式分级分选小锥角水力旋流器，属于矿物分级设备【技术领域】。可实现不同粒度、不同密度组成的物料的多级分级分选；有效防止旋流器短路流引起的粗颗粒在溢流产品中的混杂。包括筒体、入料口，在倒圆锥体的底端设置有底流口，倒圆锥体的锥角小于15°，圆柱体的直径大于25mm；其特点是在圆柱体的顶部设置有两级以上长度不同、直径不同的溢流管，各级溢流管按照直径由小到大的顺序依次同轴套装设置；在圆柱体的顶端设置有筒体顶盖，圆柱体与筒体顶盖固定连接；在各级溢流管的顶端均设置有溢流管顶盖，在溢流管顶盖上设置有中心通孔，各级溢流管分别固定在各级溢流管顶盖的中心通孔内，各级溢流管顶盖和筒体顶盖通过丝杠和螺母相连接。
【专利说明】一种单体多级式分级分选小锥角水力旋流器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于矿物分级设备【技术领域】，是涉及一种单体多级式分级分选小锥角水力旋流器，特别是涉及一种单体多溢流管分级分选小锥角水力旋流器。
【背景技术】
[0002]中国发明专利CN1974024A提出了一种级联式旋流分离装置，该分离装置由两个旋流分离器串联组成，第二级旋流器的导向器入口与一级旋流器底流口直接联结，一级旋流器的底流直接进入二级旋流器进行二次分离；二级旋流器溢流直接进入一级旋流器腔体内经一级旋流器溢流口排出或另接引出管引出。该发明专利涉及的装置实际为两个旋流器连接，在结构布置上还不够紧凑，装置的高度较高。
[0003]中国实用新型专利CN200942365Y提出了一种多级旋流分离装置，该分离装置由若干级不同直径的旋流器串联组成，旋流器下面的旋流器筒体和上面的上浮物收集管连通，旋流器筒体与上浮物收集管处于同轴线上，底部的初级旋流器筒体通过旋流导管与进口管连通，并且通过导流耳管连通到中部的次级旋流器筒体，中部的次级旋流器筒体再通过导流耳管连通到上部的末级旋流器筒体，末级旋流器筒体顶端与出口管连接；初级上浮物收集管通入次级旋流器筒体内，并且顶端部分插入到次级上浮物收集管的底部，次级上浮物收集管的上端连接到上浮物出口管。该实用新型专利仍然是通过串联方式实现不同物料的分离，装置的紧凑程度有待进一步优化。
[0004]中国实用新型专利CN203124134U提出了一种新型可调同心双溢流管式三产品水力旋流器，该旋流器的溢流管分内侧溢流管和外侧溢流管，其中内侧溢流管和外侧溢流管的轴线重合，外侧溢流管与固定在筒体上的外侧排料管相连接，内侧溢流管插入筒体的长度经传动机构能连续调节。该实用新型专利与双管式溢流管相似，通过两只溢流管联接，经分级可得到三种粗细不同的产品；但是，其对于粒度分布均匀、连续、需多级分离的物料的分级效率仍有待提闻。
实用新型内容
[0005]针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种单体多级式分级分选小锥角水力旋流器。该水力旋流器在结构布置上更为紧凑、节约了制造材料的成本和能源；在不增加旋流器个数、入料装置个数、节省前置搅拌和降低动力消耗的前提下，可实现不同粒度、不同密度组成的物料的多级分级分选；可有效防止旋流器短路流引起的粗颗粒在溢流产品中的混杂。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:一种单体多级式分级分选小锥角水力旋流器，包括上部为圆柱体、下部为倒圆锥体的筒体，在圆柱体的一侧设置有入料口，在倒圆锥体的底端设置有底流口，所述倒圆锥体的锥角小于15°，圆柱体的直径大于25mm;其特点是在圆柱体的顶部设置有两级以上长度不同、直径不同的溢流管，所述各级溢流管按照直径由小到大的顺序依次同轴套装设置；在圆柱体的顶端设置有筒体顶盖，圆柱体与筒体顶盖固定连接；在各级溢流管的顶端均设置有溢流管顶盖，在溢流管顶盖上设置有中心通孔，各级溢流管分别固定在各级溢流管顶盖的中心通孔内，各级溢流管顶盖和筒体顶盖通过丝杠和螺母相连接。
[0007]最外侧溢流管的直径为圆柱体直径的0.4?0.6倍，其余溢流管的直径为其相邻外侧溢流管直径的0.5?0.7倍。
[0008]最外侧溢流管插入倒圆锥体的深度为圆柱体直径的0.7?1.3倍,且插入深度不超过倒圆锥体高度的0.1倍；其余溢流管插入倒圆锥体的深度为其相邻外侧溢流管插入倒圆锥体的深度的1.1?1.3倍，且最内侧溢流管插入倒圆锥体的深度不超过倒圆锥体高度的0.5倍。
[0009]所述各级溢流管的壁厚不超过该级溢流管内径的0.1倍。
[0010]在所述溢流管顶盖与溢流管之间设置有密封胶套。
[0011]影响旋流器的分离粒度的基本理论主要是旋流器的平衡轨道理论，其中零速包络面法(零轴向速度包络面法)是一种广泛认可的推导分离粒度的方法，且旋流器结构参数固定以后，其零速包络面位置基本不变。持该观点的研究者研究表明:零速包络面为锥形曲面，主要分布于旋流器锥段，柱段则是直径为0.7倍锥体截面以上的部分；或锥底直径为
0.43倍旋流器直径，锥体高度为从锥体部分直径为0.7倍旋流器直径的截面至底流口之间的距离。零速包络面以内的流体以螺旋状或扭曲上升形成零速包络面内流场，该流场中仍可有离心力场作用，从而将零速包络面以内的物料进一步分级分选。
[0012]对于密度相近、粒度差大的物料，细粒级物料随空气柱形成内螺旋向上运动，在细粒级物料中仍有粒度差异，其结果为粒度相对较大的物料颗粒在内螺旋外侧运动，粒度相对较小的物料颗粒在离内螺旋中心较近处，靠近空气柱边沿。因此，可以在小锥角水力旋流器锥体零速包络面以内设置不同直径的溢流管，从而进一步将细粒级物料进一步分级。小锥角水力旋流器由于锥段有相当的长度，从而可保证不同粒度的物料有足够的分离空间和分离时间；溢流管的溢流口位于小锥角水力旋流器的锥体部分，可以有效的防止短路流，减少溢流产品中粗粒的混杂，提高了分离精度和小锥角水力旋流器的分级效率。此外，有研究认为旋流器柱段内也存在有效分级分离，并提出了柱段分级模型。对于小锥角水力旋流器通常柱段短、锥段狭长，因此小锥角水力旋流器溢流管的插入深度可以根据需要，分别延伸至柱段或锥段，以提高旋流器分离精度。
[0013]对于粒度相近、密度差异大的物料，其离心力差异显著，在多溢流管式小锥角水力旋流器内部更易有效分选，从而使高密度级物料在底流口富集；中密度级物料经外侧溢流管的排料口排出；低密度级物料经内侧溢流管的排料口排出。
[0014]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0015]本实用新型的单体多级式分级分选小锥角水力旋流器在结构布置上更为紧凑、节约了制造材料的成本和能源；在不增加旋流器个数、入料装置个数、节省前置搅拌和降低动力消耗的前提下，可实现不同粒度、不同密度组成的物料的多级分级分选；可有效防止旋流器短路流弓I起的粗颗粒在溢流产品中的混杂。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的单体多级式分级分选小锥角水力旋流器的结构示意图；
[0017]图2为图1的局部放大图；
[0018]图中，1-倒圆锥体，2-筒体，3-溢流管，4-圆柱体，5-入料口，6_密封胶套，7_溢流管升降调节下螺母，8-溢流管升降调节上螺母，9-丝杠，10-密封胶套固定螺栓，11-溢流管顶盖，12-1V级溢流管，13-111级溢流管，14-11级溢流管，15-1级溢流管排料口，16-筒体顶盖，17-1级溢流管，18-底流口。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
[0020]如图1、图2所示，一种单体多级式分级分选小锥角水力旋流器，包括上部为圆柱体4、下部为倒圆锥体I的筒体2，在圆柱体4的一侧设置有入料口 5，在倒圆锥体I的底端设置有底流口 18，所述倒圆锥体I的锥角小于15°，圆柱体4的直径大于25mm;在圆柱体4的顶部设置有两级以上长度不同、直径不同的溢流管3，所述各级溢流管3按照直径由小到大的顺序依次同轴套装设置，各级溢流管3的直径是逐级变化的，且插入倒圆锥体I的深度不同。溢流管3的级数为三级或四级，本实施例的溢流管3的级数为四级，各级溢流管3从外至内依次为一级溢流管(I级溢流管)17、二级溢流管(II级溢流管)14、三级溢流管(III级溢流管)13、四级溢流管(IV级溢流管)12 ;溢流管3的级数可根据所处理物料的粒度组成适时调整，可随着圆柱体4直径的增加而增加溢流管3级数。在圆柱体4的顶端设置有筒体顶盖16，圆柱体4与筒体顶盖16固定连接；在各级溢流管3的顶端均设置有溢流管顶盖11，在溢流管顶盖11上设置有中心通孔，各级溢流管3分别固定在该级溢流管顶盖11的中心通孔内，溢流管顶盖11的中心通孔的直径与其内侧的溢流管3的外径相同，在溢流管3与溢流管顶盖11之间设置有密封胶套6，密封胶套6通过密封胶套固定螺栓10固定于溢流管顶盖11上，密封胶套6的中心孔直径同与其结合的溢流管3的外径相同；在I级溢流管17与筒体顶盖16之间设置有密封胶套6，密封胶套6通过密封胶套固定螺栓10固定于筒体顶盖16上，密封胶套6的中心孔直径同与其结合的I级溢流管17的外径相同；所述溢流管顶盖11和筒体顶盖16均为圆形顶盖。各级溢流管顶盖11和筒体顶盖16通过两条平行的公称直径为10?20mm的梯形丝杠9和与其配套的螺母相连接，所述螺母由溢流管升降调节上螺母8和溢流管升降调节下螺母7组成，分别设置在溢流管顶盖11的上、下两侧；在距圆形溢流管顶盖11外沿30?50mm处设置有直径为10?20mm的圆孔,梯形丝杠9通过该圆孔连接各级溢流管顶盖11和筒体顶盖16，并通过旋转溢流管升降调节上螺母8和溢流管升降调节下螺母7调节各级溢流管的插入深度，并实现各级溢流管位置的锁定。
[0021]最外侧溢流管的直径为圆柱体4直径的0.4?0.6倍，其余溢流管的直径为其相邻外侧溢流管直径的0.5?0.7倍，即I级溢流管17的直径为圆柱体4直径的0.4?0.6倍，II级溢流管14的直径为I级溢流管17直径的0.5?0.7倍，III级溢流管13的直径为II级溢流管14直径的0.5?0.7倍，IV级溢流管12的直径为III级溢流管13直径的
0.5 ?0.7 倍。
[0022]各级溢流管3插入倒圆锥体I的深度是变化、可调的，I级溢流管17插入倒圆锥体I的深度为圆柱体4直径的0.7?1.3倍，且插入深度不超过倒圆锥体I高度的0.1倍；II级溢流管14、III级溢流管13和IV级溢流管12插入倒圆锥体I的深度为其相邻外侧溢流管插入倒圆锥体I的深度的1.1?1.3倍，即II级溢流管14插入倒圆锥体I的深度为I级溢流管17插入倒圆锥体I的深度的1.1?1.3倍，III级溢流管13插入倒圆锥体I的深度为II级溢流管14插入倒圆锥体I的深度的1.1?1.3倍，IV级溢流管12插入倒圆锥体I的深度为III级溢流管13插入倒圆锥体I的深度的1.1?1.3倍；且IV级溢流管12插入倒圆锥体I的深度不超过倒圆锥体I高度的0.5倍。所述各级溢流管的壁厚不超过该级溢流管内径的0.1倍。
[0023]在各级溢流管的排料口均设置有无阻碍溢流流出的溢流收集装置，要保证溢流收集装置的设置不对旋流器内流场产生影响。在调节各级溢流管插入深度时，应保证底流口18排料呈伞状排出，如果底流口 18排料呈柱状排出，应及时调节、更换较大口径的底流口18。
[0024]含不同粒度组成的矿浆以一定浓度、压力给入圆柱体4直径为200mm的旋流器入料口 5，矿浆在圆柱体4内在重力和离心力作用下经圆柱体4初步分级后进入倒圆锥体I内，经重力、离心力复合力场作用，大于普通小锥角水力旋流器分级粒度的物料通过底流口18排出，小于普通小锥角水力旋流器分级粒度的物料在零速包络面内螺旋上升。通过旋转I级溢流管17的溢流管顶盖11上、下两侧的溢流管升降调节上螺母8和溢流管升降调节下螺母7，调节I级溢流管17插入倒圆锥体I的深度，在找到合适分级粒度位置后，调节溢流管升降调节上螺母8和溢流管升降调节下螺母7将I级溢流管17位置锁定。溢流中粒度较大或密度较高物料通过零速包络面内复合力场作用，在上旋流外侧，随流体介质通过I级溢流管排料口 15排出；粒度或密度低于I级溢流管17排出物料的部分，在复合力场作用下进一步分级，在上旋流内侧靠近II级溢流管14处，由II级溢流管14切割含物料粒度或密度低于I级溢流管17的矿浆，从而使该部分物料随流体介质通过II级溢流管14的排料口排出；可以通过旋转II级溢流管14的溢流管顶盖11上、下两侧的溢流管升降调节上螺母8和溢流管升降调节下螺母7，调节II级溢流管14插入倒圆锥体I的深度；111级溢流管13和IV级溢流管12的调节方式与II级溢流管14相同，此处不再赘述。
[0025]本实用新型的单体多级式分级分选小锥角水力旋流器在固-液两相分离时，倒圆锥体I内零速包络面外侧粗粒级物料沿倒圆锥体I轴向向底流口 18螺旋运动并在底流口18富集、排出；零速包络面内侧细粒级物料沿倒圆锥体I轴向向溢流口螺旋运动。
[0026]利用本实用新型的单体多级式分级分选小锥角水力旋流器处理含细粒级、粒度分布连续物料的矿浆时，可同时获得四种或更多种不同粒度级或密度级的产品，提高了水力旋流器的分级效率，降低了旋流器内短路流混入溢流产品的可能。
【权利要求】
1.一种单体多级式分级分选小锥角水力旋流器，包括上部为圆柱体、下部为倒圆锥体的筒体，在圆柱体的一侧设置有入料口，在倒圆锥体的底端设置有底流口，所述倒圆锥体的锥角小于15°，圆柱体的直径大于25mm ;其特征在于在圆柱体的顶部设置有两级以上长度不同、直径不同的溢流管，所述各级溢流管按照直径由小到大的顺序依次同轴套装设置；在圆柱体的顶端设置有筒体顶盖，圆柱体与筒体顶盖固定连接；在各级溢流管的顶端均设置有溢流管顶盖，在溢流管顶盖上设置有中心通孔，各级溢流管分别固定在各级溢流管顶盖的中心通孔内，各级溢流管顶盖和筒体顶盖通过丝杠和螺母相连接。
2.根据权利要求1所述的单体多级式分级分选小锥角水力旋流器，其特征在于所述溢流管中最外侧溢流管的直径为圆柱体直径的0.4?0.6倍，其余溢流管的直径为其相邻外侧溢流管直径的0.5?0.7倍。
3.根据权利要求1所述的单体多级式分级分选小锥角水力旋流器，其特征在于所述溢流管中最外侧溢流管插入倒圆锥体的深度为圆柱体直径的0.7?1.3倍，且插入深度不超过倒圆锥体高度的0.1倍；其余溢流管插入倒圆锥体的深度为其相邻外侧溢流管插入倒圆锥体的深度的1.1?1.3倍，且最内侧溢流管插入倒圆锥体的深度不超过倒圆锥体高度的0.5 倍。
4.根据权利要求1所述的单体多级式分级分选小锥角水力旋流器，其特征在于所述各级溢流管的壁厚不超过该级溢流管内径的0.1倍。
5.根据权利要求1所述的单体多级式分级分选小锥角水力旋流器，其特征在于在溢流管顶盖与溢流管之间设置有密封胶套。
【文档编号】B04C5/12GK204051949SQ201420485099
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】任瑞晨, 张乾伟, 张研研, 王秀兰, 董庆国, 杨钦, 宋金虎, 庞鹤, 张祥龙, 张孝松, 荣振伟, 白阳 申请人:辽宁工程技术大学