水力旋流器本身的以及與水力旋流器有關的改進的製作方法

2023-06-23 06:12:26 2

專利名稱：水力旋流器本身的以及與水力旋流器有關的改進的製作方法
技術領域：
本發明總地涉及到水力旋流器，具體點說、但不僅僅是，涉及到礦物和化學產品加工工業適用的水力旋流器。本發明也涉及到水力旋流器的部件和使水力旋流器的性能最佳化的方法。
水力旋流器用於通過當液體通過旋流器裡的圓錐型腔室時產生的離心力的作用，將載於流動液體如礦漿中的懸浮物質分離為兩種排出液流。本質上說，旋流器包括一個圓錐型分離腔室，一個給料入口，給料入口與分離腔室軸線大致相切且設置在腔室的具有尺寸的那端最大的橫剖面；在腔室較小的一端有一個底流出口，在腔室較大的一端有溢流出口。給料入口要能適應於把含有懸浮物的液體給入水力旋流器分離腔室內，結構布置使重的物質朝向分離腔室的外壁移動，流向中心位置的底流出口(並通過該出口)排出；小顆粒粒徑的物質向分離腔室的中心軸線移動並從溢流出口排出。水力旋流器可以根據懸浮物的固體粒子的粒徑分離，也可以根據顆粒的密度分離。典型的實例包括象採礦中的固粒分級作業和一些工業用途等。
為了提高水力旋流器的工作效率，從底流出口排出液體採取的方式是重要的。眾所周知，水力旋流器從底流出口呈傘狀排放要比已知的繩狀排放效率高得多。所謂傘狀排放是說底流出口的排出物成傘狀的噴霧排出；而繩狀排出是指排出物高度集中、可能堵塞底流出口減少水力旋流器的產量。
在正常運行中，水力旋流器內會產生出一根中心空氣柱(aircolumn)，對於大部分工業用水力旋流器的結構設計來說，中心空氣柱是典型的。一旦在水力旋流器軸線處的流體壓力低於大氣壓，該空氣柱立即形成。這根空氣柱從底流出口延伸到溢流出口，直接將貼著水力旋流器底的空氣和頂部的空氣連接。這根空氣心(air core)的橫剖面面積是影響底流排出狀態的重要因素，底流排出狀態可能是標準的傘狀型，也可變化成稱為繩狀排出的極端的狀態。當底流排出流體中的固體濃度達到一個臨界值就會發生繩狀排出，此時排出的物料是一條繩子型的固態物質。在這種狀態下，空氣心在底流出口瓦解，底流出口的排出量減少。排出量的減少損害了水力旋流器的加工效率，此時系統的操作變量通常要求作出改變，從而重新建立空氣心及使水力旋流器正常運行。
現有的水力旋流器設計未意識到空氣心的橫剖面面積和空氣柱的穩定性的重要性。在大部分水力旋流器中是用一根簡單的彎管把溢流流體輸送出去的。該空氣柱在溢流液中被截獲，因此使空氣心的直徑和橫剖面面積受壓縮。另外，在溢流管內溢流流體的旋轉運動不規則地改變成線性流動，空氣心的連續性遭到破壞。
本發明一個方面的目的是提出一種改進的水力旋流器，它在運行中產生的空氣心能得以穩定，並最大限度地增大其橫剖面面積。本發明另外一方面的目的是提出一種方法使水力旋流器的性能最佳化。本發明還有一方面的目的是提出一個水力旋流器使用的控制溢流的裝置。
本發明從一個方面提出了一種水力旋流器，它裝備有溢流排洩控制腔室，該溢流排洩控制腔室帶穩定空氣心的孔口(orifice)；此裝置可使溢流液流與空氣心分離。
上述結構布置的優化方案已證實能夠促使旋流器的排出液流穩定，使旋流器系統過程的反壓降到最小，使在旋流器內生成的中心軸線空氣心的橫剖面面積最大，使產品的產量，比如噸/小時的產量最大，並使旋流器的分離過程保持在一個穩定的水平上。
水力旋流器可以加以控制，使操作穩定，防止產生在底流排洩出口生成繩子型排洩的傾向。通過調整空氣入口的氣流可以影響旋流器空氣心的生成和剖面面積的最大化以及旋流器空氣心的穩定。另外，在水力旋流器技術的發展中，為了達到更先進的過程控制，使空氣心穩定的孔口提供了潛在的觀察旋流器內部運行的機會。
本發明的另一方面提出了一種水力旋流器，它包括一主體，主體內有一包括一入口部分和一分離部分的腔室，腔室的分離部分具有一內側壁，內側壁從入口部分末向內逐漸變細。水力旋流器還包括一個給料入口，把含有顆粒的漿液混合物給入腔室的入口部分；在腔室的一端、靠近其入口部分有一溢流出口；在腔室的另一端、遠離入口部分處有一底流出口。水力旋流器還包括一溢流出口控制腔室，該控制腔室靠近其入口部分，並通過溢流出口與入口部分連通。溢流出口控制腔室包括一個位於切線方向的排洩出口和一位於中心位置、離溢流出口較遠的用於穩定空氣心的孔口。
用於穩定空氣心的孔口、溢流出口和底流出口最好大體上是沿軸向成一條直線。
按一種優選方案，溢流出口控制腔室有一內表面，其總體上是螺旋狀，用於把從分離腔室進入溢流出口控制腔室的物料朝排洩出口方向導引。優選的方式是螺旋沿著內表面延伸達360度。
按本發明的一個優選方案，入口部分內有一內表面，其總體上是螺旋狀，螺旋的最佳形式是朝分離腔室的聚斂端向軸線傾斜，並沿著內表面延伸達360度。
水力分離器還可以包括一個位於分離腔室的溢流出口的渦流定向器。
按本發明的一個優選方案，起穩定作用的孔口包含逐漸變細伸向控制腔室內的側壁。孔口最好能有大體上是圓錐型的入口部分。
本發明另一方面提出了一個適合於水力旋流器應用的控制裝置。水力旋流器包括一主體，主體內有一包括一入口部分和一分離部分的腔室，分離部分有一從入口部分末向內逐漸變細的內側壁，有一個給料入口，把混合物給入腔室的入口部分；在腔室的一端、靠近入口部分有一溢流出口；在腔室的另一端、離入口部分較遠有一底流出口。控制裝置包括一個控制腔室，控制腔室有一排洩出口、一個可工作地連接到溢流出口的連通口以及一離溢流出口較遠的起穩定作用的孔口。
按優選方案布置，控制腔室可能的樣式，前文已交代。另外，水力旋流器的可能種類前文也描述過。
本發明的另一方面還包括一種在水力旋流器使用中穩定空氣心的方法。這個方法包括幾個步驟，即在水力旋流器溢流出口的上方設一腔室；設置從該腔室向外排洩通過一個排洩出口；在腔室壁上、離溢流出口較遠處安裝一個穩定空氣心的孔口。
上述裝置的優化方案已證實能夠促使旋流器的排出液流穩定，使旋流器系統過程的反壓降到最小，使在旋流器內生成的中心軸線空氣心的剖面面積最大，使產品的產量，比如噸/小時的產量最大，並使旋流器的分離過程保持在一個穩定的水平上。
水力旋流器可以加以控制，使操作穩定，防止產生在底流排洩出口生成繩子型排洩的傾向。通過調整進氣流可以影響旋流器空氣心的生成和橫剖面面積的最大化，保持旋流器空氣心的穩定。另外，在水力旋流器技術的發展中，為了達到更先進的過程控制，使空氣心穩定的孔口提供了潛在的觀察旋流器內部運行的機會。
本發明的優選實施方案將參照以下附圖予以說明。附圖如下

圖1是本發明水力旋流器的部分剖面示意圖；圖2是圖1表示的水力旋流器的平面圖；圖3是表示一些關鍵尺寸的側立面剖面示意圖。
在這些圖紙上表示的水力旋流器，10指總的水力旋流器，12指主體，其內是腔室13，腔室13包括一入口部分14和一錐型分離部分15。水力旋流器還包括把一種含有顆粒的漿液混合物給入腔室的入口部分14的給料入口17。在腔室的靠近腔室的入口部分的一端處設有一溢流出口或渦流定向器27，在離入口部分較遠的腔室的另一端處設有一底流出口18。水力旋流器還包括一個控制裝置20，控制裝置裡有溢流出口控制腔室21，它靠近腔室的入口部分並通過溢流出口與該入口部分相連通。溢流出口控制腔室包括切線方向定位的排洩出口22和位於中心位置、離溢流出口較遠的穩定空氣心(aircore)的孔口25。用於穩定空氣心的孔口、溢流出口和底流出口總體上沿軸向對準在一條直線上。
溢流出口控制腔室21有一層內表面，該內表面總體上是螺旋狀，用於把從分離腔室進入溢流出口控制室的物料朝排洩出口方向導向。優選方式是螺旋沿著內表面延伸達360度。
水力旋流器腔室13的入口部分14有一層內表面，該內表面總體上是螺旋狀，按本發明的一個優選方案，螺旋以朝分離腔室的聚斂端向軸線傾斜為佳，並沿著內表面延伸達360度。
起穩定作用的孔口25包含逐漸變細的側壁，側壁延伸入控制腔室，形成大體上圓錐型的入口部分。控制裝置20可以與水力旋流器一體，也可以獨立於水力旋流器，以便使控制裝置能被改裝到現有存在的旋流器上。
圖3上標出水力旋流器的對操作有影響的幾個尺寸。這些尺寸是Dj-給料入口的直徑Du-底流出口直徑Do-溢流出口直徑Ds-穩定孔口的直徑Dc-水力旋流器腔室入口部分的直徑L1-水力旋流器的總長度這些尺寸的優選範例如下Dj ＝ 0.20-0.34DcDo ＝ 0.20-0.45DcDu ＝ 0.30-0.75DoL1 ＝ 3.0-8.0DcDs ＝ 0.0-1.0Do最後，眾所周知的是，在各種構造和部件的配置中可能會吸取一些變更、修改和/或者增加一些內容，但這些都沒有離開本發明的思想或本發明的範圍。
權利要求
1.一種水力旋流器，它包括一主體，主體內有一包括一入口部分和一分離部分的腔室，腔室的分離部分具有一從入口部分末向內逐漸變細的內側壁，水力旋流器還包括一個把含有顆粒的漿液混合物給入腔室的入口部分的給料入口；在腔室的一端、靠近入口部分一有溢流出口；在腔室的另一端、離入口部分較遠有一底流出口，水力旋流器還包括一溢流出口控制腔室，溢流出口控制腔室靠近水力旋流器的腔室的入口部分，並通過溢流出口與入口部分相連通，溢流出口控制腔室包括一個切線方向定位的排洩出口和位於中心位置、離溢流出口較遠的用於穩定空氣心的孔口。
2.如權利要求第1項中所述的水力旋流器，其穩定空氣心的孔口、溢流出口和底流出口大體上是沿軸向對準在一條直線上。
3.如權利要求第2項中所述的水力旋流器，其溢流出口控制腔室有一內表面，內表面總體是螺旋狀，用於把從分離腔室進入溢流出口控制腔室的物料朝排洩出口方向導向。
4.如權利要求第3項中所述的水力旋流器，其中的螺旋沿著內表面延伸達360度。
5.如權利要求第4項中所述的水力旋流器，在它的腔室的入口部分內有一內表面，該內表面總體上是螺旋狀，螺旋朝分離腔室的聚斂端向軸線傾斜，並沿著內表面延伸達360度。
6.如權利要求第5項中所述的水力旋流器，還包括一個位於分離腔室的溢流出口處的渦流定向器。
7.如權利要求第6項所述的水力旋流器，其中的起穩定作用的孔口包括延伸入控制腔室中的逐漸變細的側壁。
8.如權利要求第7項所述的水力旋流器，其中的孔口有一個大體上是圓錐型的入口部分。
9.一個適合於水力旋流器應用的控制裝置，水力旋流器包括一主體，主體內有一包括一入口部分和一分離部分的腔室，分離部分有從入口部分向內逐漸變細的內側壁，有一個給料入口，用於把混合物給入腔室的入口部分，在腔室的一端、靠近入口部分有一溢流出口，在腔室的另一端、離腔室的入口部分較遠有一底流出口，控制裝置包括一個控制腔室，控制腔室有一排洩出口、一個可工作地連接到溢流出口的連通口以及一離溢流出口較遠起穩定作用的孔口。
10.如權利要求第9項所述的控制裝置，其中的溢流出口控制腔室有一內表面，內表面總體上是螺旋狀，用於把從分離腔室進入溢流出口控制腔室中的物料朝排洩出口方向導向。
11.如權利要求第10項所述的控制裝置，其中的螺旋沿著內表面延伸達360度。
12.如權利要求第11項所述的控制裝置，其中起穩定作用的孔口包括伸進控制腔室內、逐漸變細的側壁。
13.如權利要求第12項所述的控制裝置，其中的孔口有一個大體上是圓錐形的入口部分。
14.一用以穩定使用中的在水力旋流器中的空氣心的方法，這個方法包括如下步驟在水力旋流器溢流出口的上方設一腔室；設置從該腔室向外排洩通過一個排洩出口；在該腔室的一面壁上、離溢流出口較遠處安裝一個穩定空氣心的孔口。
全文摘要
一種水力旋流器，它包括主體，主體內是包括入口部分和分離部分的腔室，腔室的分離部分具有內側壁，並從入口部分末向內逐漸變細。水力旋流器還包括一個給料入口，把含有顆粒的漿液混合物給入腔室的入口部分；在腔室的一端、靠近入口部分有溢流出口；在腔室的另一端、離入口部分較遠是底流出口。水力旋流器還有靠近其入口部分並通過溢流出口與其連通的溢流出口控制室。溢流出口控制室包括一個位於切線方向的排洩出口和位於中心位置、離溢流出口較遠的用於穩定空氣心的孔口。
文檔編號B04C11/00GK1494459SQ02805971
公開日2004年5月5日 申請日期2002年3月25日 優先權日2001年3月26日
發明者布賴恩·L·羅傑斯, 布賴恩 L 羅傑斯, J 勞倫斯, 凱麗·J·勞倫斯, M 卡斯楚, 奧斯卡·M·卡斯楚, M 耶克斯雷, 保羅·M·耶克斯雷, R 普日貝拉克, 安東尼·R·普日貝拉克 申請人:威爾沃爾曼有限公司