带水封箱的反冲水旋流器

1.本实用新型涉及固相颗粒分级装置技术领域，具体涉及一种带水封箱的反冲水旋流器。


背景技术：

2.水力旋流器是用于进行非均相分离、固相颗粒分级的常用装置。现有的水力旋流器通常由旋流器本体、安装在旋流器本体顶部的溢流管、位于旋流器本体上部的进料管、安装在旋流器本体下端的底流管组成。这种水力旋流器用以固相颗粒的分离时，粗颗粒会受到较大的离心力而向外壁面迁移，最终从底流口排出；而细颗粒由于受到的离心力较小，来不及沉降就随内旋流从溢流口排出形成溢流。
3.但是，由于现有水力旋流器结构设计的问题，部分靠着壁面运动的矿浆会因为高雷诺数在壁面形成一层边界层，则会存在边界层流动，这部分流体会沿着壁面直接进入底流，造成底流夹粗的问题。此外，分离液固两相的水力旋流器为了避免堵塞，一般使得锥口直接与大气相通，这就会导致在水力旋流器内部半径极小的区域，由于静压能不足以补偿粘性损失和动压能，而形成空气柱。
4.目前，针对底流夹粗问题主要通过改变进料口、柱段或锥段的结构形状来改善。而存在空气柱的问题则主要通过在水力旋流器中心安装中心固棒以代替空气柱的存在，但这种处理方式势必会导致水力旋流器内部的流体流动阻力增加，分离效率降低。
5.解决以上问题成为当务之急。


技术实现要素：

6.为解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种带水封箱的反冲水旋流器。
7.其技术方案如下：
8.一种带水封箱的反冲水旋流器，其要点在于，包括旋流器主体和水封箱，所述旋流器主体包括从上到下依次连通的柱段和锥段，所述柱段为上端密封的圆筒形结构，该柱段上端面的轴心位置插有沿柱段轴线延伸的溢流管，所述柱段的上部设置有进料管，该进料管的延伸方向与柱段的周向相切，所述锥段的上端部与柱段的下端部连通，该锥段为直径自柱段下端部向下逐渐减小的锥筒结构，所述锥段的周面上开设有多个压力补偿孔，该锥段的下端部为底流出口；
9.所述旋流器主体的下部插入水封箱中，所述水封箱的箱壁与旋流器主体的外壁密封连接，以形成储水腔室，该储水腔室的上端面等于或高于锥段的上端面，所述水封箱的上部设置有至少一根用于使储水腔室充满水的进水管，该水封箱的下端面设置有底流出料口。
10.作为优选：所述水封箱为圆筒形结构，所述进水管的延伸方向均与水封箱的周向相切。
11.采用以上结构，水封箱的形状能够更好地进水管的进水方向，使水封箱内部各处
的水压尽可能均匀，从而减少对旋流器主体的影响。
12.作为优选：所述水封箱的同一高度上设置有至少两根所述进水管。
13.采用以上结构，通过多根进水管的设计，能够有效提升平衡水封箱内部各处水压的效果，大幅减小对旋流器主体的影响。
14.作为优选：各根所述进水管沿周向均匀分布在水封箱上。
15.采用以上结构，能够进一步平衡水封箱内部各处的水压，进一步减小对旋流器主体的影响。
16.作为优选：所述水封箱包括从上到下依次连通的水封箱主体段和底流汇集段，所述水封箱主体段为与柱段同轴的圆筒形结构，所述底流汇集段为自水封箱主体段下端部向下逐渐减小的锥筒结构，所述底流汇集段的下端部为所述底流出料口。
17.采用以上结构，在保证水封箱消除空气柱和底流夹细问题的同时，更利于粗颗粒的完全导出。
18.作为优选：所述底流出料口上设置有底流控制阀。
19.采用以上结构，能够在初始阶段先关闭底流控制阀，使水封箱中的水压快速到达预设值。
20.作为优选：所述压力补偿孔均匀地分布在锥段的周面上。
21.采用以上结构，能够使水更加充分地作用于锥段各处未经离心沉降的细颗粒，进一步提升消除底流夹细的效果。
22.作为优选：所述柱段和锥段一体成型。
23.采用以上结构，不仅提升了旋流器主体的结构强度，而且能够使柱段和锥段的交接处更加平滑，保证粗颗粒在壁面的顺畅迁移。
24.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
25.采用以上技术方案的带水封箱的反冲水旋流器，当水封箱充满水且持续地保持预设水压时，会对锥段壁面出的颗粒形成反冲水效果，使得轻质颗粒迁移至内旋流区域，避免小颗粒未经分离直接进入底流，有效解决底流夹细的问题；并且，由于旋流器主体连接的是水封箱中的水，因而当旋流器主体的中心形成负压区时，会汲取水封箱中的水，形成水柱；从而实现了消除空气柱和消除底流夹细的双重目的，进而提高分级效率。
附图说明
26.图1为本实用新型的外部结构示意图；
27.图2为本实用新型的外部结构示意图；
28.图3为本实用新型的原理图。
具体实施方式
29.以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。
30.如图1和图2所示，一种带水封箱的反冲水旋流器，其主要包括旋流器主体1和水封箱2。
31.其中，旋流器主体1包括从上到下依次连通的柱段11和锥段12，柱段11为上端密封、下端敞口的圆筒形结构，柱段11上端面的轴心位置插有沿柱段11轴线延伸的溢流管3，
即溢流管3部分插入柱段11的内部，部分外露，且溢流管3的中心轴线与柱段11的中心轴线重合。并且，柱段11的上部设置有进料管4，进料管4的延伸方向与柱段11的周向相切，锥段12的上端部与柱段11的下端部连通，即锥段12上端部的内径等于柱段11的内径，锥段12为直径自柱段11下端部向下逐渐减小的锥筒结构，锥段12的下端部为底流出口122。因此，请参见图3，粗颗粒b会受到较大的离心力而向外壁面迁移，最终从底流出口122排出；而细颗粒c由于受到的离心力较小，来不及沉降就随内旋流从溢流管3排出形成溢流。
32.进一步地，柱段11和锥段12一体成型，不仅提升了旋流器主体1的结构强度，而且能够使柱段11和锥段12的交接处更加平滑，保证粗颗粒b在壁面的顺畅迁移。
33.请参见图2，旋流器主体1的下部插入水封箱2中，并且，锥段12的周面上开设有多个压力补偿孔121，水封箱2的箱壁与旋流器主体1的外壁密封连接，以形成储水腔室24，储水腔室24的上端面等于或高于锥段12的上端面，水封箱2的上部设置有至少一根用于使储水腔室24充满水的进水管5，水封箱2的下端面设置有底流出料口21。因此，请参见图3，当水封箱2充满水且持续地保持预设水压时，水封箱2中的水会通过压力补偿孔121反冲水到旋流器主体1中，破坏了锥段12的器壁边界层，释放边界层内原本未经离心沉降的细颗粒c，从而使这些细颗粒c进入主分离区进行离心分离，避免细颗粒c未经分离直接从底流出口122排出。同时，旋流器主体1的内部区域流场在半径方向由于半径减小速度会逐渐增到一个最大值，如果半径再次继续减小，剩余流体的静压能不足以补偿能量的损失而维持流体速度的增长，因此流速开始随半径的减小而降低，当半径减小到某一位置时，流体的静压能减小至零，比此半径更小的区域会形成负压，从而通过压力补偿孔121汲取水封箱2中的清水，并形成水柱，来填补原来会存在的空气柱，从而消灭空气柱对内部流场的负面影响。从而实现了消除空气柱和消除底流夹细的双重目的，进而提高分级效率。
34.进一步地，压力补偿孔121均匀地分布在锥段12的周面上，并且，各压力补偿孔121错落布置，能够使水更加充分地作用于锥段12各处未经离心沉降的细颗粒c，进一步提升消除底流夹细的效果。
35.进一步地，请参见图1，水封箱2为圆筒形结构，进水管5的延伸方向均与水封箱2的周向相切。本实施例中，水封箱2的同一高度上设置有至少两根进水管5。同时，各根进水管5沿周向均匀分布在水封箱2上。以上设计能够有效提升平衡水封箱2内部各处水压的效果，大幅减小对旋流器主体1的影响。
36.请参见图1和图2，水封箱2包括从上到下依次连通的水封箱主体段22和底流汇集段23，水封箱主体段22为与柱段11同轴的圆筒形结构，底流汇集段23为自水封箱主体段22下端部向下逐渐减小的锥筒结构，底流汇集段23的下端部为底流出料口21，在保证水封箱消除空气柱和底流夹细问题的同时，更利于粗颗粒b的完全导出。并且，底流出料口21上设置有底流控制阀6，能够在初始阶段先关闭底流控制阀6，使水封箱2中的水压快速到达预设值。
37.最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。