变径、变截距螺旋分选机构的制作方法

本发明涉及一种选煤厂用的螺旋分选设备，尤其是涉及一种变径、变截距螺旋分选机构。

背景技术：

煤炭是一种重要的能源，是人类社会不断进步发展的基础能源。在原煤开采生产过程中，会产生大量的原生煤泥，原生煤泥通过分级旋流器组、螺旋分选机、高频细筛和煤泥离心机后，最终得到粗精煤泥产品。其中，螺旋分选机是一种分选细粒煤的分选设备，它的分选效果直接影响到最终获得的精煤泥产品的精煤灰度和精煤回收率。因此，一个好的螺旋分选机不仅能够提高煤炭的回收率，还可以降低精煤灰度，提高精煤的质量。

目前，在原煤泥分选中常用的螺旋分选机均为等螺距螺旋分选机，对于粗细粒不分级原料分选效果较差，导致精煤中的灰度值较高。精煤中灰度的高低直接影响到煤燃烧的发热量，影响燃烧设备的操作、磨损等。精煤中灰度的升高会造成燃烧设备利用率低下，加剧精煤使用过程中的外在损耗和内在损耗，造成能源的浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种变径、变截距螺旋分选机构，其能够适应粗粒不分级原料的分选，分选效率高；可以有效的降低精煤的灰度，提高设备的燃烧效率，减少能源损耗。

为此，本发明提供一种变径、变截距螺旋分选机构，包括中心立柱、螺旋分选片、入料口和出料口，其中：

所述螺旋分选片螺旋设置于所述中心立柱的外壁上；所述入料口设置于所述中心立柱的上部，所述出料口设置于所述中心立柱的下部；所述螺旋分选片的上表面沿着螺旋分选片长度方向上成型有螺旋分选槽，所述螺旋分选槽的上端与所述入料口连接，下端与所述出料口连接；

所述螺旋分选槽包括变径螺旋分选槽部分和变截距螺旋分选槽部分，且所述变径螺旋分选槽部分位于所述变截距螺旋分选槽部分的上方；

所述变径螺旋分选槽部分中的各圈螺旋内径从上至下依次递增；所述变截距螺旋分选槽部分中的各圈螺距与相应圈的螺旋内径之比从上至下依次递增；其中，螺旋内径是指一圈螺旋的内侧边沿正投影形成的圆形的平均直径；螺距是指一圈螺旋沿螺旋轴线方向起点到终点的距离。

可选地，上述的变径、变截距螺旋分选机构，所述螺旋分选槽中上半部分为变径螺旋分选槽部分，所述中心立柱的上半段为变径螺旋分选槽安装柱；

所述螺旋分选槽中下半部分为变截距螺旋分选槽部分，所述中心立柱的下半段为变截距螺旋分选槽安装柱。

可选地，上述的变径、变截距螺旋分选机构，所述变径螺旋分选槽安装柱的外径由上至下依次增大；所述变截距螺旋分选槽安装柱为圆柱。

可选地，上述的变径、变截距螺旋分选机构，所述螺旋分选片的数量为两个，两个所述螺旋分选片相互平行地螺旋设置于中心立柱的外壁上，两个所述螺旋分选片对应的两个入料口上下设置。

可选地，上述的变径、变截距螺旋分选机构，所述变径螺旋分选槽部分的圈数为3～5圈，其最顶部一圈的螺旋内径为0.1m～0.3m，最底部一圈的螺旋内径为0.8m～1.0m，其各圈螺距与相应圈的螺旋内径之比为0.3：1～0.5：1。

可选地，上述的变径、变截距螺旋分选机构，所述变截距螺旋分选槽部分的圈数为3～5圈，其各圈螺旋内径相同且等于所述变径螺旋分选槽部分最底部一圈的螺旋内径；所述变径螺旋分选槽部分最底部一圈的螺距与其对应圈的螺旋内径之比为a；所述变截距螺旋分选槽部分最顶部一圈的螺距与其对应圈的螺旋内径之比为b，且b＝a；所述变截距螺旋分选槽部分最底部一圈的螺距与其对应圈的螺旋内径之比为1。

可选地，上述的变径、变截距螺旋分选机构，所述变径螺旋分选槽部分中最顶部一圈的螺旋内径为0.2m，最底部一圈的螺旋内径为0.9m，各圈螺距与相应圈的螺旋内径之比为0.4：1。

可选地，上述的变径、变截距螺旋分选机构，所述变径螺旋分选槽部分和变截距螺旋分选槽部分中的槽底纵截面形状为具有倾斜角的抛物线形状。

可选地，上述的变径、变截距螺旋分选机构，所述变截距螺旋分选槽部分和变径螺旋分选槽部分的纵向倾角均为5°～10°，所述纵向倾角是指螺旋分选槽槽底所处截面与水平面的锐角夹角。

可选地，上述的变径、变截距螺旋分选机构，所述变截距螺旋分选槽部分和变径螺旋分选槽部分上的纵向倾角均为7.5°。

本发明提供的以上任一技术方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：

本发明提供的变径、变截距螺旋分选机构，其中的螺旋分选片的上表面沿着螺旋分选片长度方向上成型有螺旋分选槽，螺旋分选槽包括位于上方的变径螺旋分选槽部分和位于下方的变截距螺旋分选槽部分，变径螺旋分选槽部分的各圈螺旋内径从上至下依次递增，水流在不同直径的分选槽中运动的过程中，使物料受到相对较大的扰动，可强化不同品质物料的分层分带效果；变截距螺旋分选槽部分的各圈螺距与相应圈的螺旋内径之比从上至下依次递增，使得通过变径螺旋分选槽部分分层好的物料，进入变截距螺旋分选槽后能够受到较大的离心力与水流运输作用，强化物料的分选速度，提高设备处理能力。因此，本发明的上述技术方案具有如下效果：结构简单、设计合理且使用操作方便；能够适应粗粒不分级原料的分选，分选效率高；可以有效的降低精煤的灰度，提高设备燃烧效率，减少能源损耗。

附图说明

图1为本发明一个实施例所述变径、变截距螺旋分选机构的结构示意图。

图2为图1所示螺旋分选机构的剖面结构示意图。

图3为本发明另一个实施例所述变径、变截距螺旋分选机构的结构示意图。

图4为本发明一个实施例所述包括两个所述螺旋分选机构的螺旋分选机的结构示意图；

图5为本发明另一个实施例所述包括两个所述螺旋分选机构的螺旋分选机的结构示意图；

图6为图5所示变径、变截距螺旋分选机构的俯视图。

附图标记说明:

1—入料口；2—变径螺旋分选槽部分；3—变截距螺旋分选槽部分；

4—中心立柱；5—出料口；6—安装支架；7—给料分配器；

8—分流管。

具体实施方式

下面将结合附图进一步说明本发明实施例。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例提供一种变径、变截距螺旋分选机构，如图1所示，包括中心立柱4、螺旋分选片、入料口1和出料口5，其中所述螺旋分选片螺旋设置于所述中心立柱4的外壁上；所述入料口1设置于所述中心立柱4上部，所述出料口5设置于所述中心立柱4的下部；所述螺旋分选片的上表面沿着螺旋分选片长度方向上成型有螺旋分选槽，所述螺旋分选槽的上端与所述入料口4连接，下端与所述出料口5连接；所述螺旋分选槽包括变径螺旋分选槽部分2和变截距螺旋分选槽部分3，且所述变径螺旋分选槽部分2位于所述变截距螺旋分选槽部分3的上方；所述变径螺旋分选槽部分2中的各圈螺旋内径从上至下依次递增；所述变截距螺旋分选槽部分3中的各圈螺距与相应圈的螺旋内径之比从上至下依次递增；其中，螺旋内径是指一圈螺旋的内侧边沿正投影形成的近似圆的平均直径；螺距是指一圈螺旋沿螺旋轴线方向起点到终点的距离。

以上方案中，所述螺旋分选槽的槽宽可以设置为定值也可以设置为变化值。变径螺旋分选槽部分2的各圈螺旋内径从上至下依次递增，水流在不同直径的分选槽中运动的过程中，使物料受到相对较大的扰动，可强化不同品质物料的分层分带效果。而变截距螺旋分选槽部分3的各圈螺距与相应圈的螺旋内径之比从上至下依次递增，使得通过变径螺旋分选槽部分2分层好的物料，进入变截距螺旋分选槽部分3后能够受到较大的离心力与水流运输作用，强化物料的分选速度，提高设备处理能力。

如图1所示的结构，可以令螺旋分选槽只包括变径螺旋分选槽部分2和变截距螺旋分选槽部分3，两者各占一半的高度。即所述螺旋分选槽上半部可设置为变径螺旋分选槽部分2，下半部分可设置为变截距螺旋分选槽部分3。如图2所示，作为一种优选的方案，所述变径螺旋分选槽部分2的圈数为3～5圈，所述变径螺旋分选槽部分2的各圈螺旋内径从上至下依次递增；所述螺旋分选槽的螺旋内径是指：螺旋分选槽成一个完整螺旋时，其螺旋分选槽内侧边沿正投影形成的近似圆的平均直径，所述变径螺旋分选槽部分2最顶部一圈的螺旋内径d1为0.1m～0.3m，所述变径螺旋分选槽部分2最底部一圈的螺旋内径d2为0.8m～1.0m，所述变径螺旋分选槽部分2的各圈螺距l1与相应圈的螺旋内径之比为0.3～0.5：1；螺旋分选槽的各圈螺距是指螺旋分选槽形成一个完整螺旋时，其起点到终点沿螺旋轴线方向上的距离，具体参考图3中d1与l1的测量方式示意图。

以上方案中，所述变径螺旋分选槽部分2的各圈螺旋内径从上至下依次递增，而水流在不同直径的分选槽中运动的过程中，使物料受到相对较大的扰动，可强化不同品质物料的分层分带效果。所述变截距螺旋分选槽部分3的圈数为3～5圈，所述变截距螺旋分选槽部分3的各圈螺旋内径d3相同，并且所述d3与d2的值相等。所述变截距螺旋分选槽部分3的各圈螺距与相应圈的螺旋内径之比从上至下依次递增，所述变径螺旋分选槽部分2最底部一圈的螺距与其对应圈的螺旋内径之比为a，所述变截距螺旋分选槽部分3最顶部一圈的螺距与其对应圈的螺旋内径之比为b，所述a与b的值相等，所述变截距螺旋分选槽部分3最底部一圈的螺距与其对应圈的螺旋内径之比为1，所述变截距螺旋分选槽部分3和变径螺旋分选槽部分2的纵向倾角均为5°～10°，所述纵向倾角是指螺旋分选槽槽底所处截面与水平面的锐角夹角，如图1中所示，在螺旋分选槽中s点所位于的槽底部分的横截面与水平面的夹角β即可作为该点的纵向倾角，根据相同的计算方式得到螺旋分选槽上每一点的纵向倾角形成一个集合，该集合中的角度范围均位于5°～10°之间，优选纵向倾角均为7.5°。以上方案中，所述变截距螺旋分选槽部分3的各圈螺距与相应圈的螺旋内径之比从上至下依次递增，使得通过变径螺旋分选槽部分2分层好的物料，进入变截距螺旋分选槽部分3后能够受到较大的离心力与水流运输作用，强化物料的分选速度，提高设备处理能力。

以上方案中，所述变径螺旋分选槽部分2和变截距螺旋分选槽部分3上的槽底纵截面形状为具有倾斜角的抛物线形状，可以方便物料向下继续流动。另外，如图2所示，所述中心立柱4的上半段为变径螺旋分选槽安装柱，所述中心立柱4的下半段为变截距螺旋分选槽安装柱，所述变径螺旋分选槽安装柱为外径由上至下依次增大的阶梯柱，所述变截距螺旋分选槽安装柱为圆柱。图中所述变径螺旋分选槽部分2和变截距螺旋分选槽部分3的圈数均为5圈，也可以选择为3圈或4圈。

本实施例中，所述变径螺旋分选槽部分2最顶部一圈的螺旋内径d1为0.2m，所述变径螺旋分选槽部分2最底部一圈的螺旋内径d2为0.9m，所述变径螺旋分选槽部分2上的各圈螺距l1与相应圈的螺旋内径之比为0.4：1；所述变截距螺旋分选槽部分3和变径螺旋分选槽部分2上的纵向倾角均为7.5°以上方案中的螺旋分选机采用变径与变螺距相结合的结构，使螺旋分选机在提高分选效果的同时加大处理能力，综合提升分选能力。能适应粗粒不分级原料的分选，提高分选效率，降低精煤的灰度。并且，其结构简单、设计合理且使用操作方便。

实施例2

本实施例提供的变径、变截距螺旋分选机构，如图3所示，螺旋分选片的数量为两个，两个所述螺旋分选片间隔缠绕在中心立柱4上，两个所述螺旋分选片对应的两个入料口1上下设置。本实施例中，其余部分的结构和连接关系均与实施例1相同，在本实施例中不再详细描述。

实施例3

本实施例提供一种螺旋分选机，如图4和图5所示。所述螺旋分选机包括安装支架6、给料分配器7和分流管8，所述给料分配器7固定安装在安装支架6的顶部，所述分流管8的一端与给料分配器7的底部出口连接，所述分流管8的另一端和入料口1连接，所述中心立柱4竖直固定在安装支架6上。

如图4和图5所示，所述螺旋分选片和分流管8的数量相等且均为多个(图中所示为两个，根据实际需要还可以更多)，每个所述螺旋分选片均通过一根分流管8与给料分配器7的底部出口相接。

图中每一所述螺旋分选机中的螺旋分选机构的数量可以设置，图4中设置有两个，图5中设置有四个。当然，所述螺旋分选机构的数量也可以选择为一个。

本发明以上实施例中提供的螺旋分选机是一种依靠液流特性，在重力和离心力的作用下实现不同密度矿物分离的分选设备。其工作原理为：

入料自螺旋分选机的上端给入，沿螺旋分选槽做回转运动。液流在螺旋分选槽的回转运动过程中，沿槽的内侧至外侧，水层密度逐渐增大，矸石等重产物逐渐移入下层，煤等轻矿物浮于液流上层，形成了以重产物为主的下部流动层和以轻产物为主的上部流动层。颗粒群实现分层后，由于重产物位于下层，其与槽体接触，又受到上层液流的压力，运动阻力加大，与轻产物形成一个速度差。轻产物受到螺旋液流的作用向槽的外缘运动，重产物在重力、流体动压力、摩擦力和惯性离心力的作用下向槽的内缘运动，中间密度物料则占据中间带。在螺旋分选机的底部，轻、重产物分别由不同的溜槽收集，从而实现轻重产物的分离。

本发明以上实施例中提供的螺旋分选机，变径螺旋分选槽部分2的各圈直径从上至下依次递增，变径螺旋分选槽部分2的各圈螺距与相应圈的螺旋内径之比为0.4：1。物料进入变径螺旋分选槽部分2后，沿变径螺旋分选槽部分2做回转运动。液流在变径螺旋分选槽部分2的回转运动过程中，沿槽的内侧至外侧，水层密度逐渐增大，矸石等重产物逐渐移入下层，煤等轻矿物浮于液流上层，形成了以重产物为主的下部流动层和以轻产物为主的上部流动层。由于变径螺旋分选槽部分2的各圈直径从上至下依次递增，使得重产物为主的下部流动层的重产物在重力、流体动压力、摩擦力和惯性离心力的作用下翻滚着向槽的内缘运动，使其中掺杂的轻质物料得到进一步的筛选，同时使物料受到相对较大的扰动，可强化不同品质物料的分层分带效果。

本发明以上实施例中提供的螺旋分选机，变截距螺旋分选槽部分3的各圈直径相同，变截距螺旋分选槽部分3各圈螺距与相应圈的螺旋内径之比从上至下依次递增，经过变径螺旋分选槽部分2分选的物料，重质物料聚集在螺旋分选槽的内沿，轻质物料聚集在螺旋分选槽外沿，中间密度的物理聚集在螺旋分选槽的中间带。经过变截距螺旋分选槽部分3时由于螺距的依次递增，使得分离的物料在变截距螺旋分选槽部分3内进一步的强化分选效果，同时由于分层好的物料受到较大的离心力与水流运输作用，强化物料的分选速度，提高设备处理能力。

通过实验的手段，将现有螺旋分选机和本发明提供的螺旋分选机对不同浮沉试验重液密度范围的物料进行分选，对分选结果进行统计得到表1：

表1对比数据

由表1可知：本发明的螺旋分选机分选获得的精煤和现有螺旋分选机分选获得的精煤相比，本发明螺旋分选机分选获得的精煤灰分低，且错配物较少。本发明螺旋分选机的尾煤产品高密度级物料含量较大，整体灰分较现有螺旋分选机所得的产品灰分高。

本发明螺旋分选机采用变径与变螺距相结合的结构，上段采用渐变直径式分选槽，水流在不同直径的分选槽中运动的过程中，使物料受到相对较大的扰动，可强化不同品质物料的分层分带效果；下段采用渐变螺距式分选槽，分层好的物料受到较大的离心力与水流运输作用，强化物料的分选速度，提高设备处理能力。因此，采用变径式分选槽，使该螺旋分选机提高了分选效果，降低精煤的灰度，同时也加大处理能力，综合提升分选能力。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。