[发明专利]一种基于涡旋斜流的细颗粒水力分级装置及方法

权利要求书

1.一种基于涡旋斜流的细颗粒水力分级装置，其特征在于：包括分级箱、斜板、导流槽、导流弯头、给料口、排料口、尾料口、给料电磁阀、排料电磁阀及尾料电磁阀；所述分级箱竖着设置，所述斜板数量若干，若干斜板在分级箱内部沿高度方向均匀分布，若干斜板的倾斜角度相同且相邻斜板互为交错布置；所述导流槽位于分级箱的最底部，所述给料口设置在导流槽的进料端，所述给料电磁阀设置在给料口与导流槽进料端之间；所述导流槽与分级箱最底部的斜板具有相同的倾斜角度且二者平行分布；在每张所述斜板根部上方的分级箱箱体上均设置有一个排料口，且所有的排料口均配装有排料电磁阀；所述分级箱的顶部箱板倾斜设置，且分级箱顶部箱板的倾斜角度与分级箱最顶部的斜板具有相同的倾斜角度且二者交错分布；每张所述斜板头部正对的分级箱上均设置有导流弯头；所述尾料口设置在分级箱的最顶部，所述尾料电磁阀设置在尾料口处。

2.根据权利要求1所述的一种基于涡旋斜流的细颗粒水力分级装置，其特征在于：所述分级箱及导流槽的截面形状均为中间宽两头窄的菱形。

3.根据权利要求1所述的一种基于涡旋斜流的细颗粒水力分级装置，其特征在于：所述斜板的数量和倾斜角度根据颗粒分级精度进行设定；所述斜板的数量越多，颗粒粒度分级越精细；所述斜板的倾斜角度为15°～75°，且斜板的倾斜角度越大，大粒度颗粒的分离难度越低。

4.根据权利要求1所述的一种基于涡旋斜流的细颗粒水力分级装置，其特征在于：所述的基于涡旋斜流的细颗粒水力分级装置采用单级运行模式或多级串联运行模式，在多级串联运行模式下，后一级装置的颗粒分级精度高于前一级的装置的颗粒分级精度，且相邻两极装置的串联接入点为任一排料口。

5.一种基于涡旋斜流的细颗粒水力分级方法，采用了权利要求1所述的基于涡旋斜流的细颗粒水力分级装置，其特征在于包括如下过程：开启给料电磁阀，使设定流量的固-液混合流通过给料口进入导流槽内，固-液混合流中的固体颗粒在导流槽内进行分散，固体颗粒分散后的固-液混合流经过第一处导流弯头快速流入第一级分选空间内，而第一级分选空间则由分级箱箱体、下数第一张斜板和下数第二张斜板构成，固-液混合流在分选空间内通过斜板诱导形成基于交替斜流的涡旋流态，用以扩大不同粒度颗粒在固-液混合流所受离心力、剪切力、惯性力、流体阻力的差异，进而强化不同粒级物料运动轨迹和空间分布上的差异实现精细分级；其中，在斜板下表面形成初级斜流，在斜板上表面形成次级斜流；初级斜流用于增大分选空间的水力半径，降低雷诺数的同时大幅度提高弗劳德数，为颗粒分离提供稳定的水力条件；次级斜流用于减小分选空间的水力半径，增大雷诺数的同时降低弗劳德数，为二次循环提供动量；由于大粒度颗粒所受离心力、惯性力和流体阻力较大，其会在涡旋外周运动，在下置的斜板阻流作用下，大粒度颗粒优先与高速流动的混合流分离并形成粗颗粒流，夹带细颗粒的混合流经过第二处导流弯头快速流入第二级分选空间内，而第二级分选空间则由分级箱箱体、下数第二张斜板和下数第三张斜板构成，固-液混合流在第二级分选空间内进行再分选；依次类推，固-液混合流逐级上升，直到在最后一级分选空间内形成含有粒度最小或纯液相的尾料；随着每一级分选空间内不同粒度物料的逐渐增加，物料会在斜板与分级箱箱体侧壁形成的锥部空间和斜板上堆积，此时通过开启排料电磁阀即可将堆积的物料通过排料口排出，同时通过开启尾料电磁阀并按照设定排放量进行尾料排放。