[发明专利]一种混合物料分离与降尘装置及其应用

说明书

本发明公开了一种混合物料分离与降尘装置及其应用场景，装置包括多通道仿生旋流器和引射器；其中，多通道仿生旋流器从上到下依次为相互固定连接的溢流管、旋流腔、收缩料斗和排样管，其内壁面上分布有仿生非光滑单元；旋流腔侧壁上端设置有入口通道；引射器包括喷嘴、混合室、喉管和扩散室，喷嘴一端与高压泵连接，另一端伸入混合室内部，混合室与溢流管密闭连接，喉管两端分别与混合室和扩散室密闭连接，扩散室通过管路与降尘箱相连接。本装置主要应用于钻探、岩土工程、注浆工程、地质灾害治理工程、采矿与隧道掘进等会产生大量粉尘的场景，可解决现有装置对混合物料分离效率低、降尘效果不理想、装置磨损严重、使用寿命短等的技术问题。

技术领域

本发明属于混合物料与降尘处理设备技术领域，具体涉及一种混合物料分离与降尘装置。

背景技术

旋流器(Swirler)是一种常见的样品分离设备，其工作原理主要是基于离心沉降和不同物料之间的密度差异。在石油工程中，旋流器主要包括旋流除砂器和旋流除泥器，用于除去在石油钻井时混入钻井液中的砂和泥等固相，以保障钻井液正常的流变性能；在岩土工程施工中，如地下连续墙施工时需要用到的稳定液，当施工结束后产生的废液不能直接排放，而是需要先进行废液处理至达到排放标准后再排放，或者使废液达到施工要求后循环再利用，此时也可使用旋流器去除废液中的泥砂等固相；在空气潜孔锤反循环钻探取心(样)过程中，也需要使用旋流器对从孔底高速上返至地表的气流和岩/矿心(样)进行减速与分离；此外，在隧道工程中，当使用空气锤钻凿用于爆破或注浆作业的钻孔时，为有效降低钻凿过程中产生的粉尘，也可采用反循环的方式钻凿并配以旋流器等附属设备降尘。

引射器(Ejector)是一种利用高压流体的射流作用抽吸低压流体进行质量和能量传递的装置。高压流体也可称为工作流体，可以是液体或气体(包括蒸汽等)；低压流体也可称为引射流体，也可以是液体或气体。因而引射器的类型包括：液(工作流体)—液(引射流体)型、气—液型、气—气型和液—气型等。引射器结构简单且无运动件，制造也不复杂，通过提高流体的压力(射流速度)达到流体引射目的而不直接消耗机械能是其主要特点。目前，引射器已经广泛应用于钻探(井)、航空航天、石油化工、土木工程、冶金、动力、制冷、汽车、船舶、农业等诸多工程技术领域。

仿生学(Bionics)是生物科学与技术科学有机结合而产生的一门重要新兴交叉学科，它是人们通过研究、模仿自然界中生物的某些特殊结构和功能原理，开发出适用于人类生产、生活的新设备、新工具和科学技术等。仿生技术被认为是原始科技创新的不竭动力和源泉，是发展高新技术的重要手段。生物非光滑的表面形态普遍存在于自然界的生物中，它们表面的不同形态往往都是为了适应不同的生活环境需要长期进化优化而成的。仿生非光滑表面(Bionic Non-Smooth Surface)理论已被证实在流体、岩土体、机械构件等诸多方面具有减阻、耐磨、防粘、脱附、降噪等的效果，且已经被广泛应用于钻探(井)、航空航天、石油天然气、水利水电、风力发电、船舶、车辆等工程技术领域。

现有技术中的混合物料分离与降尘装置多采用旋流器，但现有的旋流器只能对单个管路中的混合物料进行分离处理，而且常规旋流器内壁面光滑，混合物料直接冲刷旋流器内壁，不仅容易造成壁面磨损，而且混合物料在旋流器内的受力与运动情况较为简单，不仅分离效率低、使用寿命短，还不能有效降低粉尘，因而严重制约了分离装置的应用。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种混合物料分离与降尘装置，以解决现有混合物料分离装置分离效率低、降尘效果差，以及装置磨损严重、使用寿命短的技术问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种混合物料分离与降尘装置，包括多通道仿生旋流器和引射器；其中，

多通道仿生旋流器从上到下依次为相互固定连接的溢流管、旋流腔、收缩料斗和排样管；旋流腔侧壁上端设置有入口通道，入口通道包括一个主通道和若干副通道，主通道与旋流腔的侧壁相切且相通，副通道固定于主通道上，并与主通道相通；多通道仿生旋流器的内壁面上以特定的间距均匀分布有底面宽度为1cm～15cm的仿生非光滑单元；