具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

工程中常会使用到的螺旋输送装置可以参阅图1，本发明在此类常规的螺旋输送装置的基础上对部分位置进行了重新设计。在经过螺旋输送的高速旋转后，不同性质的颗粒产生不同大小的离心力，由受力的不同会发生颗粒的初步分离。并且在螺旋输送器这样的高速回转装置中还会发生“环形巴西果效应”的现象，即经过旋转分离后，大颗粒聚集在中心区域，小颗粒分布在管壁区域。

根据这种现象，本发明对内轴管进行了重新设计，图2为所设计的螺旋输送分离装置的三视图，可见所述的内轴管不再是贯通整个管路的，而是内轴管分为三段，第一段为直径较小的实心轴，作为与电机相接的提供旋转动力的部分，第二段为中空部分，去除内轴管使大颗粒有足够空间下落，第三部分为大颗粒收集装置的薄壁管道。同时将相应的蛟龙叶片进行了重新设计，所述的蛟龙叶片并不是等径的，在一定输送长度后蛟龙叶片会变窄，即蛟龙叶片也分为对应的三段，第一段与实心轴相接，叶片较宽，第二段叶片逐渐变窄，给予大颗粒足够的掉落空间，第三部分与大颗粒收集装置的薄壁管道相接，叶片最窄。所述的大颗粒收集装置为一段加装的薄壁管道，中心区域掉落的大颗粒可以在重力作用下落入其中。所述的小颗粒收集装置如图4所示，为螺旋分离装置尾部加装的一个斗状物料出口，小颗粒受“环形巴西果效应”影响，会聚集在管壁附近，在离心力的作用下，经物料出口离开装置。由此实现大小颗粒运输过程中的分离与分别收集。

螺旋输送分离装置的参考参数为：所设计的螺旋输送管为标准件，直径Ø范围为630mm-1000mm，内管直径与Ø的比例为4：15，壁面厚度、蛟龙叶片厚度为2mm-5mm，蛟龙叶片固定螺距为与Ø的比例为5：7，蛟龙叶片圈数可自行决定，全长为Ø*5*圈数/7，壁面直径为ر2mm。采用能够提供60-140rpm转速的电机进行驱动，蛟龙叶片宽窄程度与实心内轴管长度则需要根据模拟计算结果确定。

具体连接为：物料从螺旋输送分离装置左上方的物料入口进入，物料进入的第一段管路为常规的螺旋输送器的管路，即等径蛟龙叶片连接着实心内轴管，内轴管连接着提供旋转动力的电机；第二段为无内轴管的，蛟龙叶片逐渐变窄的管路；第三段管路蛟龙叶片恢复为等径并与大颗粒收集装置的薄壁管道相接，螺旋输送分离装置的外壁面则接有小颗粒收集装置的出口。

图1为工程应用中常会使用到的螺旋输送装置，本发明设计的螺旋输送分离装置以此为参考。

图2为所设计的螺旋输送分离装置的三视图，从该工程图中可以直观准确表现出本发明所设计的部分，即三段式的内轴管与蛟龙叶片，以及大小颗粒的收集装置，同时也可以表现出螺旋输送分离装置的工作形式。

图3为物料入口的剖面示意图，可以准确看出物料进入螺旋输送分离装置时，大小颗粒是随机分布的情况。

图4为小颗粒收集装置的剖面示意图。该图可以准确表现出经过螺旋输送分离后，大颗粒落入中心区域的薄壁管道，小颗粒受“环形巴西果效应”影响，在离心力作用下，聚集在螺旋输送分离装置的外管壁，并从此处的物料出口离开装置。

图5-7为不同高度的局部螺旋输送分离装置的俯视图。这几幅图可以准确表现出本螺旋输送分离装置有多个直径的蛟龙叶片，在经过螺旋输送分离一段距离后，蛟龙叶片逐步变窄，以使得大颗粒有足够的中心区域可以下落至尾部的薄壁管道，实现大颗粒的分离与收集。

图8和图9为国产离散元分析软件模拟：模拟时间3s时和19s时装置入口小颗粒分布图，从上述两图可以明显看出，颗粒生成位置是随机的，在颗粒生成完成时，小颗粒遍布整个装置的截面。在经过本装置的螺旋输送分离一定时间后，小颗粒在中心环状区域的分布明显减少，并且小颗粒聚集在壁面附近，呈现“环形巴西果效应”，符合预期。

图10 和图11为螺旋输送管内大小颗粒距与轴心的平均距离，从上述两图可以明显看出，螺旋输送产生的“环形巴西果效应”并不能使大小颗粒实现完全分离，在螺旋分离一段时间后便会达到一定的稳定状态，且粒径的差距越大，达到稳定状态的时间越短。

在螺旋分离达到稳定状态后，对输送管内的结构进行改变，即去除内轴管并缩小蛟龙叶片半径，使得处于中心区域的大颗粒直接下落，而聚集在管壁的小颗粒则继续随着蛟龙叶片旋转，从而实现大小颗粒的彻底分离。