[发明专利]一种具有二次加压功能的新型水力旋流器

说明书

本发明涉及一种具有二次加压功能的新型水力旋流器，其特征在于，包括上筒体、下筒体、给矿管、高压给水管、溢流导流管、沉砂口和顶盖；上筒体顶部连接顶盖，上筒体下部连接下筒体，下筒体的底部设有沉砂口，上筒体上部沿切向设有给矿管和高压给水管，上筒体内设有溢流导流管与顶盖固接，溢流导流管的上部圆周设置多个溢流孔，溢流导流管设有下部排出口延伸至下筒体的外部。本发明既能减少传统技术中待分级物料高速高压输送时固体物料对管道的磨损，又能降低待分级物料输送的能量消耗。

技术领域

本发明涉及矿物加工或冶金化工领域的水力旋流分级技术领域，特别涉及一种具有二次加压功能的新型水力旋流器。

背景技术

水力旋流器是一种利用流体压强产生旋转运动的装置，可用于对存在粒度差的不同物料进行分级，由于离心力场的加速度远大于重力加速度，因此水力旋流器的分级效率远高于普通重力分级设备。水力旋流器因其结构简单，使用成本低，处理量大，占地面积小等优点广泛应用于矿物加工的分级、脱泥、浓缩、澄清、洗矿和选别等作业，但由于需要压力给矿，造成水力旋流器分级系统消耗的动力较大。

影响水力旋流器分级效果的关键参数主要包括给料剩余压强、分散相浓度和安装角度等。给入物料剩余压强是水力旋流器最重要的操作参数，直接决定旋流器内流场的压强分布。对于固定尺寸的旋流器，给入矿浆的剩余压强越大，旋流器内流体的流速越大，旋流器分级效果提升，相应的工作能耗和磨损也会加剧。

从水力旋流器流场理论分析可知，在水力旋流器半自由涡区域，随着流动半径的减小，压力逐渐转变为流体动能和能量损失。到了某一半径处，旋转流动由半自由涡运动转变为强制涡运动，当静压头降为零时，流体域内出现负压区，在水力旋流器中心区域形成空气柱。空气柱的形成实质上是从沉砂口吸入空气，并从溢流口排出，由于负压溢流口也会产生空气回流。空气柱在沉砂管上端发生最大幅度的径向偏摆，与之对应的是此处中心轴线上轴向速度开始变小。对于水力旋流器内空气柱的作用，比较流行的观点是空气柱本身不参与水力旋流器的分离过程，但却无谓的消耗能量；同时，由于流场的不稳定和不对称造成空气柱位置与形状的不确定性，会造成旋流器最终分离效果的波动，从而影响后续生产过程的稳定性。

随着冶金矿业领域对分级作业的愈发重视，科研工作者对水力旋流器分级效率的改进愈发重视。ZL200620084869.X公开了一种平底水力旋流器，在旋流器壳体下方用柱筒体结构取代传统的锥形筒体，在处理高浓度、粗、重物料时，能够减少粗重物料在椎体内的堆积，降低溢流跑粗和沉砂夹细，提高分级效率和分级精度。但是存在矿浆输送能耗高、输送管道磨损快、分级效率波动大等问题。

研究表明，针对水力旋流器分级的系统能耗和磨损以及稳定运行等问题，研究既能降低能量消耗、减少管道磨损，又能保证分级作业稳定运行的分级方法及新型水力旋流器，对于冶金矿业领域内分级效率的提高非常有利。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有二次加压功能的新型水力旋流器，通过改进水力旋流器的结构，降低空气柱对分级稳定性的影响，提高分级效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种具有二次加压功能的新型水力旋流器，包括上筒体、下筒体、给矿管、高压给水管、溢流导流管、沉砂口和顶盖；上筒体顶部连接顶盖，上筒体下部连接下筒体，下筒体的底部设有沉砂口，上筒体上部沿切向设有给矿管和高压给水管，上筒体内设有溢流导流管与顶盖固接，溢流导流管的上部圆周设置多个溢流孔，溢流导流管设有下部排出口延伸至下筒体的外部。

所述的给矿管和高压给水管同向平行设置。

所述的给矿管和高压给水管设置在同一水平面上时，二者相互垂直。

所述的下筒体为圆柱体。

所述的下筒体为锥形筒体，锥形筒体外壁与竖直方向的夹角为10°-25°。

所述的溢流导流管直径为上筒体直径的0.2-0.6倍。