[發明專利]水力旋流器

在審

• 申請號: 201780061381.6
• 申請日: 2017-09-02
• 公開（公告）號: CN109803767A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: M.洛克耶;D.斯威策;J.洛佩茲;E.塞佩達
• 申請（專利權）人: 烏爾可公司
• 主分類號: B04C5/04
• 分類號: B04C5/04
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳堯劍

公開了一種水力旋流器(10)，其中腔室(13)的入口部分(14)具有彎曲內側壁表面(29)，其大體為渦形室形狀，用于將使用中從進料入口端口(17)接收的材料引導為旋轉運動。在所示的實施方式中，渦形室(28)在入口部分(14)內軸向向下傾斜，以朝向錐形分離部分(15)的方向，且轉過大于270度的角度。該錐形部分具有中心軸線X?X，且包括分別為截頭圓錐形狀的兩個區段32、34，并端對端地連接在一起形成大體錐形分離腔室(15)。設置在這樣形成的錐形分離腔室(15)的內壁表面(50)與平行于中心軸線X?X的線之間的內角A理想地小于8度角度，以提供具有有利操作參數的水力旋流器設計。

技術領域

本發明大體涉及水力旋流器(hydrocyclone)，更具體地但非排他地，涉及適用于礦物和化學加工工業的水力旋流器。本發明還涉及水力旋流器的設計，作為優化其性能的方式。

背景技術

當液體通過錐形腔室時，水力旋流器通過在其中產生離心力將流動液體(例如礦物漿料)中攜帶的懸浮物分離成兩個排出流。基本上，水力旋流器包括錐形分離腔室，通常大體與分離腔室的軸線相切并且設置在腔室的具有最大橫截面尺寸的端部處的進料入口，在腔室的較小端處的底流出口，以及在腔室較大端的溢流出口。

進料入口被配置成將含有懸浮物的液體輸送到水力旋流器分離腔室中，并且該裝置使得較重(例如，密度較大和更粗)物質傾向于朝向腔室的外壁移動并朝向和通過位于中央的底流出口排出。較輕(密度較小或較細顆粒尺寸)的材料朝腔室的中心軸線移動并通過溢流出口排出。水力旋流器可用于通過懸浮固體顆粒的尺寸或通過顆粒密度進行分離。常規的例子包括采礦和工業應用中的固體分選任務。

為了實現水力旋流器的高效操作，進料進入的腔室較大端的內部幾何構型和錐形分離腔室的內部幾何構型是重要的。在正常操作中，這種水力旋流器形成中央空氣柱，這是常規的大多數工業應用的水力旋流器設計。一旦水力旋流器軸線上的流體達到低于大氣壓的壓力，則形成空氣柱。該空氣柱從底流出口延伸到溢流出口，并將水力旋流器下方的空氣與頂部的空氣簡單地連接。空氣芯的穩定性和橫截面積是影響底流和溢流排放條件，維持正常水力旋流器運行的重要因素。

在正常的“穩定”操作期間，漿料通過倒置錐形腔室形式的水力旋流器分離腔室的上部入口進入，以便干凈地分離。然而，在這樣的操作期間水力旋流器的穩定性可被容易地被破壞，例如由于水力旋流器的過度進料導致空氣芯坍塌，導致無效的分離過程，由此過量的細顆粒通過下部出口排出，或較粗的顆粒通過上部出口排出。

另一種形式的不穩定操作被稱為“成繩(roping)”，其中通過下部出口排出固體的速率增加到流動受損的程度。如果沒有及時采取糾正措施，通過出口的固體積聚將在分離腔室中累積，內部空氣芯將坍塌，且下部出口將排出繩狀粗固體流。

不穩定的操作條件會對下游處理產生嚴重影響，通常需要額外的處理(可以理解，這會對利潤產生很大影響)并且還會導致設備磨損加速。水力旋流器設計優化對于水力旋流器能夠應對輸入漿料的組成和粘度的變化，進入水力旋流器的流體的流速變化以及其他操作不穩定性是需要的。

發明內容

公開了水力旋流器的實施例，包括：

-進料腔室，該進料腔室具有：內側壁，位于所述內側壁的使用上端的頂壁，位于所述內側壁的使用下端且與所述頂壁相反的開口端，該開口端具有圓形橫截面并具有中心軸線X-X，位于所述頂壁的溢流出口，和用于將待分離材料輸送到所述進料腔室的入口；

-位于所述進料腔室的內側壁的進料入口區域，該進料入口區域大體限定為渦形室形狀，其中從內側壁到中心軸線X-X的距離隨著渦形室圍繞內側壁在遠離入口的方向上的行進而減小；且渦形室對向大于270度角的角度；

-大體錐形的分離腔室，其從與進料腔室的開口端相鄰的較大橫截面區域的第一端延伸至相對較小橫截面積的第二端；