阅读说明：本技术 一种单入口多通道式进料体水力旋流器 (Single-inlet multi-channel feed body hydrocyclone ) 是由 胡振涛 张宝金 陆占国 孙长胜 张东 英培壮 崔宝玉 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种单入口多通道式进料体水力旋流器,包括进料体、旋流腔、溢流管和沉砂口。本发明的进料体为阿基米德螺旋线进料体,包角为360°,螺旋下倾角为0°～10°,其内部设置有若干阿基米德螺旋线分隔板,将进料体分成若干等距的狭长通道,分隔板末端相对于腔体中心呈旋转对称并与腔体内壁相切,从而形成单入口多通道式旋转对称流道。工作时,物料由进料体入口给入,在阿基米德螺旋流分隔板的分割和导流作用下,形成若干流型相似的涡旋流体,并以相切的方式平滑且对称地射入到旋流腔中,解决了单入口结构引起的流场不对称、紊流强度高和分离精度低等问题,降低了进料体磨损速度,增加了水力旋流器处理量和分离精度,便于实践应用。(The invention discloses a single-inlet multi-channel feed body hydrocyclone, which comprises a feed body, a vortex cavity, an overflow pipe and a sand setting port. The feed body is an Archimedes spiral feed body, the wrap angle is 360 degrees, the spiral downward inclination angle is 0-10 degrees, a plurality of Archimedes spiral partition plates are arranged in the feed body, the feed body is divided into a plurality of equidistant long and narrow channels, and the tail ends of the partition plates are rotationally symmetrical relative to the center of the cavity and tangent to the inner wall of the cavity, so that a single-inlet multi-channel rotationally symmetrical channel is formed. When the device works, materials are fed from a feed body inlet, a plurality of vortex fluids with similar flow patterns are formed under the cutting and flow guiding effects of the Archimedes spiral flow partition plate, and are smoothly and symmetrically injected into the vortex cavity in a tangent mode, so that the problems of asymmetric flow fields, high turbulence intensity, low separation precision and the like caused by a single inlet structure are solved, the wear speed of the feed body is reduced, the handling capacity and the separation precision of the hydrocyclone are increased, and the device is convenient to practice and apply.)

一种单入口多通道式进料体水力旋流器

技术领域

本发明涉及物料分离技术领域，特别是涉及一种单入口多通道式进料体水力旋流器。

背景技术

随着现代工业和科学技术的发展，对各类工业原料和成品的要求日趋严格，分离作为调控和保障各阶段产品质量的关键作业，在各工业领域的重要性不言而喻。水力旋流器作为一种典型的基于离心力场的分离设备，其分离实质是不同密度、不同粒度的颗粒在旋流复合力场中运动行为存在差异，粗而重的颗粒受离心力作用较大，主要随外旋流从底流管排出；细而轻的颗粒受流体曳力和压力梯度力影响较大，主要随内旋流从溢流管排出。自1891年首次工业应用以来，水力旋流器因其结构简单、维护费用低、处理量大、占地面积小等优点已被广泛应用于矿业、化工、医药、环保、石油、生物等行业。但是，在实际应用中，水力旋流器也逐渐显露出一些缺点，例如能耗较高、磨损严重、仅有有限的分离粒度和分离精度。

进料体是水力旋流器的导流装置，其几何结构直接影响着能耗和壁面磨损，同时决定着水力旋流器内部流场的稳定性和对称性。在工业应用中，水力旋流器进料体大多采用单入口单通道形式，以切线、渐开线、阿基米德螺线和相切圆等方式将物料导入到旋流腔中。这种进料体结构简单、布置方便，但也会导致旋流器能耗较高、磨损严重、流场稳定性和对称性均较差。为此，一些研究人员开发了多入口多通道型进料体，极大地提高了流场稳定性和对称性，但又引入了新的问题，即多入口对给料均衡性要求极高，且难以紧凑布置，大大限制了其在工业上的应用。因此，发明一种兼顾上述两种进料方式优点的进料体对旋流器的应用至关重要。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种单入口多通道式进料体水力旋流器，基于阿基米德螺旋线具有渐缩和等距的特性，在阿基米德螺旋线型单入口进料体内部嵌入若干阿基米德螺旋线分隔板，将单通道均分为多通道对称布置于旋流腔周围，既解决了单通道流场稳定和对称性不足的问题，又克服了多通道给料要求较高和无法紧凑布置的难题；同时，多通道为狭长的横截面，可以有效地降低底流夹细和溢流跑粗等问题，显著提高水力旋流器的分离精度。

本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种单入口多通道式进料体水力旋流器，包括进料体、旋流腔、溢流管和底流管，其特征在于，所述的进料体设置于旋流腔上端，并与旋流腔相通，进料体由直线进料管和阿基米德螺旋线进料通道组成，直线进料管外侧与阿基米德螺旋线进料通道外侧相切，直线进料管内侧与旋流腔相切，同时阿基米德螺旋线进料通道包裹着旋流腔并在其末端与旋流腔相切；所述的溢流管设置于进料体的顶部，并与旋流腔同轴相通，溢流管一端插入到旋流腔中，另一端引出到旋流腔外；旋流腔为单圆柱腔或圆柱腔和圆锥腔的结合体；底流管设置于旋流腔的底部，并与旋流腔同轴相通。

进一步地，所述阿基米德螺旋线进料通道具有360°超大包角，螺旋下倾角为0°~10°。

进一步地，所述直线进料管内部设置有若干直线分隔板，将流体平均分成若干份，并导入到相应的阿基米德螺旋线进料通道。

进一步地，所述阿基米德螺旋线进料通道内设置有若干等距的阿基米德螺旋线分隔板，将阿基米德螺旋线进料通道分割成多个等宽的狭长通道，并与直线分隔板一一对应。

进一步地，所述直线进料管内部设置有若干直线分隔板数量不少于1个。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明所设计的单入口多通道式进料体，以单入口螺旋线进料体为基础，在未增加外部管路情况下，利用阿基米德螺旋线特性实现了单入口对称给料的功能，提高了分离效率和分离精度；

2、本发明所设计的单入口多通道式进料体，其内部直线分隔板均布在直线进料管内，保证同一时刻，进入到各通道的物料性质相同，同时阿基米德螺旋线的渐缩和等距特性，使得不同通道内流体具有相同的流型，且均布在旋流腔周围，保证了给料的对称性；

3、本发明所设计的单入口多通道式进料体，其内部直线分隔板、阿基米德螺旋线分割板和旋流腔筒体均采用相切方式进行连接，满足均匀光滑、无凸起、无台阶的要求，有助于涡旋运动的形成。

4、本发明所设计的单入口多通道式进料体，可以根据实际情况设定两个或多个通道，适用于所有尺寸和类型的水力旋流器，便于在各行业中应用。

附图说明

图1为本发明提供的单入口多通道式水力旋流器的结构示意图。

图2为本发明实施例1中单入口多通道进料体的俯视剖面图。

图中： 1-1、直线进料管；1-2、阿基米德螺旋线进料通道； 1-3-1、直线分隔板；1-3-2、阿基米德螺旋线分隔板； 2-1、圆柱腔；2-2、圆锥腔；3、溢流管；4、底流管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，一种单入口多通道式进料体水力旋流器，本实施例采用单入口三通道式进料体水力旋流器,包括进料体1、旋流腔2、溢流管3和底流管4，其中：旋流腔为圆柱腔2-1和圆锥腔2-2的结合体，圆柱腔2-1和圆锥腔2-2通过法兰连接；进料体通过焊接方式固定于圆柱腔2-1上端，并与圆柱腔2-1同轴相通，进料体的螺旋下倾角为0°；溢流管3通过焊接方式固定于进料体1顶盖处，溢流管3一端插入到圆柱腔2-1中，另一端引出到圆柱腔2-1外；底流管4通过法兰连接方式设置于圆锥腔2-2的底部，并与圆锥腔2-2同轴相通。

如图1和图2所示，进料体包括直线进料管1-1和阿基米德螺旋线进料通道1-2，直线进料管1-1与阿基米德螺旋线进料通道1-2相切，同时阿基米德螺旋线进料通道1-2包裹着旋流腔2并在其末端与旋流腔2相切，直线进料管1-1和阿基米德螺旋线进料通道1-2通过焊接方式连接。

如图2所示，进料体内部设置有两组分隔板，由直线分隔板1-3-1和阿基米德螺旋线分隔板1-3-2组成；直线分隔板1-3-1一端插入到直线进料管1-1大约三分之一位置，并将直线进料管1-1分割成截面积完全相等的三个通道；直线分隔板1-3-1与对应的阿基米德螺旋线分隔板1-3-2以相切方式连接；阿基米德螺旋线分隔板1-3-2的一端将阿基米德螺旋线螺旋线进料通道1-2也分割成三个通道；阿基米德螺旋线分隔板1-3-2另一端与圆柱腔2-1相切，并均匀分布在圆柱腔2-1周围，形成等距的进料口。所述阿基米德螺旋线进料通道具有360°超大包角，螺旋下倾角为0°~10°。

工作时，物料在一定压力作用下从进料体单入口给入，首先在直线进料管1-1中被直线分隔板1-3-1分成三股流体分别导入到相应的螺旋线通道1-2中，在阿基米德螺旋线分隔板1-3-2的导流作用下形成涡旋运动，最终三股流体分别从旋转对称的三个方位（0°、120°和240°）切向平滑地给入到圆柱腔2-1中，实现单通道对称给料的功能。当流场稳定后，单入口三通道式进料体水力旋流器比常规单入口单通道水力旋流器具有更高的流场稳定性和对称性，湍流强度大大降低，还能稍微提高旋流器处理量。此外，由于分割后的通道具有较大的高宽比，有利于粗颗粒在壁面的沉积，减少溢流跑粗，同时粗颗粒会将细颗粒排除到内旋流中，从而减少底流夹细。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。