专利名称：双涡自回流分级旋流器的制作方法
技术领域：
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。
技术背景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。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釆用圆柱圆锥型，若应用于 固-固分级过程时不利于溢流中粗粒错配的控制。二级旋流器釆用轴向进料，不 利于达到最大的切向速度。
发明内容本发明的任务是针对上述现有技术之不足，提供一种能实现物料多次分级、 高分级精度的双涡自回流分级旋流器。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简体、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简体、锥形简体、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。所述圆柱型旋流器简体上部侧端沿切线方向设有入料管，简体下端同侧开 设有矩形底流口。溢流管通过法兰同心且密封地固配于简体上端。循环返回管 通过法兰同心且密封地固配于简体下端。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简体的上端。锥形简体上部通过法兰与柱 形简体的下端连接，在锥形简体内腔下部中心处开设有圆形底流口。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。所述矩形断面连接管内设计有调节挡板与流量调节装置。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。
图1为双涡自回流分级旋流器结构示意图。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)。 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)。 图4为双涡自回流分级旋流器循环返回管示意图。 图5是图4的C向视图。图中1—入料管；2—圆柱型旋流器；3—简体；4—下盖法兰；5—循环返 回管；6—返回连接管；7--圆形底流口； 8—锥形简体；9一圆柱圆锥型旋流器； 10—连接法兰；11—柱形简体；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
下面结合附图对本发明做进一步描述。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包含简体3、溢流管15和法兰等元件。所述圆柱圆锥型旋流器9则 主要由柱形简体ll、锥形简体8、溢流管13和法兰等构成。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。所述圆柱型旋流器2的简体3为圆形断面直简，其上部侧端沿切线方向设有入料管1。在圆柱型旋流器简体3的下端与入料管1同侧开设有矩形底流口 16。圆柱型旋流器简体3的上端通过上盖法兰14与简体3同轴心且密封的固配 有溢流管15，简体3的下端通过下盖法兰4与简体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。所述圆柱圆锥型旋流器9主要由柱形简体11、锥形倚体8和溢流管13构成。在柱形简体ll上端一侧沿切线方向开设有矩形入料口 19。柱形简体ll上端通 过上盖法兰12与柱形筒体9同轴心的固配有溢流管13。在柱形简体ll的下端 通过连接法兰10连接有锥形简体8，该锥形简体8的下部中心位置开设有圆形 底流口 7。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，在连接管17上设置有流量调节装置18与调节挡板20。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。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 器简体3，由于简体3器壁的阻碍作用，矿浆在简体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，细颗粒聚集在简体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)沿简体3的器壁向下旋转，作为圆柱型旋流器2底流自简体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简体11上部。由于柱形简体 11的器壁阻碍作用，在柱形简体ll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简体3。在圆柱型旋流器简体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 的柱形简体ll内壁及锥形简体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。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。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。
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)和法兰等构成；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。
2、 根据权利要求l所述的双涡自回流分级旋流器，其特征在于在连接管 (17)上设置有流量调节装置(18)与调节挡板(20)。
3、 根据权利要求l所述的双涡自回流分级旋流器，其特征在于所述循环 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)。
4、 根据权利要求l所述的双涡自回流分级旋流器，其特征在于所述圆柱 型旋流器(2)的简体(3)为圆形断面直简，其上部侧端沿切线方向设有入料 管(1),在筒体(3)的下端与入料管(1)同侧开设有矩形底流口 (16)，简体(3 )的上端通过上盖法兰(l4 )与简体(3 )同轴心且密封的固配有溢流管(l5 ), 简体(3 )的下端通过下盖法兰(4 )与简体(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简体(3)腔 内。
5、 根据权利要求l所述的双涡自回流分级旋流器，其特征在于所述圆柱 圆锥型旋流器(9)的柱形简体(11)的上端一侧沿切线方向开设有矩形入料口(19),柱形简体(11)上端通过上盖法兰(12)与柱形简体(9)同轴心的固 配有溢流管(13)，在柱形简体(11)的下端通过连接法兰(10)连接有锥形简 体(8),该锥形简体(8)的下部中心位置开设有圆形底流口 (7)。
全文摘要
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。
文档编号B04C5/04GK101590452SQ20091007385
公开日2009年12月2日 申请日期2009年2月27日 优先权日2009年2月27日
发明者刘爱荣, 宇 张, 杨宏丽, 樊民强, 董连平 申请人:太原理工大学