一种泥浆脱水处理用双锥水力旋流分离器的制作方法

1.本实用新型属于脱水处理领域，尤其是涉及一种泥浆脱水处理用双锥水力旋流分离器。


背景技术：

2.液固分离器在许多行业均有需求，特别是建筑领域，在桩基钻孔施工过程中产生大量泥浆。泥浆广泛应用于钻孔灌注桩、地下连续墙、泥水盾构等施工工程，具有护壁、排渣、冷却和清孔等作用。泥浆中含有的固体颗粒按粒径大小可分为砂粒、粉粒和粘粒。粒径大于75微米的为砂粒，小于5微米的为粘粒(土clay)，粒径介于5到75微米之间的是粉粒，且各粒径组分的含量受地质条件影响差异较大。但钻孔排出的泥浆中，砂粒、粉粒和粘粒混合在一起，对泥浆的重复利用造成影响。这些泥浆如果作废弃处理，将导致环境污染与资源浪费。因此需要对钻孔产生的泥浆进行分离处理，将能重复利用的以粘土颗粒为主的泥水(浆)与保水性差的砂、粉粒分开。泥水(浆)在桩基成型、地下连续墙等施工中可以继续使用，而分离出的砂、粉粒部分可脱水后外排或重复利用。通过以上操作，可以大大减少外排泥浆量，减轻对环境的破坏和施工企业外排经济负担。当前在液固分离行业通常采用单锥水力旋流器，其基本仅能将泥浆中的砂粒进行分离，对于粉粒的分离效果很差，若要实现对上述泥浆的分离(分级)处理不能胜任；
3.泥浆中的固体颗粒粒径一般呈正态连续分布。当前在液固分离行业通常采用单锥水力旋流器，根据其设计结构，只对很窄分布的粒径颗粒具有较好的分离效果，但对粒径分级任务，并且要保证分离后两部分物料粒径均能精准控制，需要采用两级或多级不同结构的旋流器进行，需要的分离设备多、工艺复杂。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种泥浆脱水处理用双锥水力旋流分离器，可以更好的平衡分离精度和压降损失，使分离后的泥浆和砂土都可以有效利用。
5.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.一种泥浆脱水处理用双锥水力旋流分离器，包括旋流器本体，旋流器本体包括起旋直段和起旋斜段，起旋直段整体呈空心圆柱状，起旋斜段整体呈空心圆锥状，起旋直段和起旋斜段组成一体结构，起旋斜段的内壁作为旋流结构，起旋直段的一侧设有旋流器外部入口管，起旋直段的顶部中心设有旋流器顶出口，起旋斜段的底部设有旋流器底出口。
7.进一步的，旋流器外部入口管的横截面为矩形或圆形，且旋流器外部入口管与起旋直段的内壁相切，旋流器外部入口管的数量为一个或对称的多个。
8.进一步的，旋流器外部入口管的直径与起旋直段的直径比值范围为1:3-1:15。
9.进一步的，旋流器顶出口与旋流器外部入口管的直径或横截面积相等；旋流器底出口与起旋直段直径的比值范围为1:5-1:10。
10.进一步的，起旋斜段内壁的旋流结构包括旋流器一号锥段、旋流器二号锥段和旋
流器过渡直段，旋流器一号锥段的锥度为10
°‑
20
°
，旋流器一号锥段的长度与起旋直段的直径相等，旋流器二号锥段的锥度为2
°‑
12
°
；旋流器过渡直段的长度与起旋直段的直径比值范围为1:4-3:4；旋流器过渡直段与旋流器二号锥段之间为过渡二段，旋流器过渡直段和过渡二段的夹角为一号角，一号角的大小范围为110
°‑
150
°
。
11.进一步的，起旋斜段内壁的旋流结构包括旋流器一号锥段、旋流器二号锥段和旋流器过渡直段，旋流器过渡直段与旋流器二号锥段之间为过渡二段，旋流器过渡直段和过渡二段的夹角为二号角，二号角的角度大小为90
°
，使旋流器过渡直段与旋流器二号锥段之间形成水平台阶。
12.进一步的，起旋斜段内壁的旋流结构包括旋流器一号锥段、旋流器二号锥段和旋流器过渡直段，旋流器过渡直段与旋流器二号锥段之间为过渡二段，旋流器过渡直段和过渡二段的夹角为三号角，三号角的角度小于90
°
。
13.进一步的，旋流器二号锥段的长度是旋流器一号锥段长度的3-5倍。
14.进一步的，旋流器底出口设置阀门或连接至积砂斗。
15.相对于现有技术，本实用新型所述的一种泥浆脱水处理用双锥水力旋流分离器具有以下优势：
16.(1)本实用新型一种泥浆脱水处理用双锥水力旋流分离器，可用于建筑泥浆分离处理，分离后的泥浆和砂土都可以有效利用。
17.(2)本实用新型一种泥浆脱水处理用双锥水力旋流分离器，按粒径要求精准分级分离。
18.(3)本实用新型一种泥浆脱水处理用双锥水力旋流分离器，可以平衡分离精度和压降损失。
附图说明
19.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
20.图1为本实用新型一种泥浆脱水处理用双锥水力旋流分离器未改进结构示意图；
21.图2为本实用新型一种泥浆脱水处理用双锥水力旋流分离器实施例1示意图；
22.图3为本实用新型一种泥浆脱水处理用双锥水力旋流分离器实施例2示意图；
23.图4为本实用新型一种泥浆脱水处理用双锥水力旋流分离器实施例3示意图。
24.附图标记说明：
25.1、旋流器本体；2、起旋直段；3、起旋斜段；31、旋流器一号锥段；32、旋流器二号锥段；33、旋流器过渡直段；34、一号角；35、二号角；36、三号角；4、旋流器外部入口管；5、旋流器顶出口；6、旋流器底出口；
具体实施方式
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
27.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
30.一种泥浆脱水处理用双锥水力旋流分离器，如图1所示，包括旋流器本体1，旋流器本体1包括起旋直段2和起旋斜段3，起旋直段2整体呈空心圆柱状，起旋斜段3整体呈空心圆锥状，起旋直段2和起旋斜段3组成一体结构，起旋斜段3的内壁作为旋流结构，起旋直段2的一侧设有旋流器外部入口管4，起旋直段2的顶部中心设有旋流器顶出口5，起旋斜段3的底部设有旋流器底出口6。
31.优选的，旋流器外部入口管4的横截面为矩形或圆形，且旋流器外部入口管4与起旋直段2的内壁相切，旋流器外部入口管4的数量为一个或对称的多个。
32.优选的，旋流器外部入口管4的直径与起旋直段2的直径比值范围为1:3-1:15。
33.优选的，旋流器顶出口5与旋流器外部入口管4的直径或横截面积相等；旋流器底出口6与起旋直段2直径的比值范围为1:5-1:10。
34.实施例1：
35.如图2所示，起旋斜段3内壁的旋流结构包括旋流器一号锥段31、旋流器二号锥段32和旋流器过渡直段33，旋流器一号锥段31的锥度为10
°‑
20
°
，旋流器一号锥段31的长度与起旋直段2的直径相等，旋流器二号锥段32的锥度为2
°‑
12
°
；旋流器过渡直段33的长度与起旋直段2的直径比值范围为1:4-3:4；旋流器过渡直段33与旋流器二号锥段32之间为过渡二段，旋流器过渡直段33和过渡二段的夹角为一号角34，一号角34的大小范围为110
°‑
150
°
。
36.实施例2：
37.如图3所示，起旋斜段3内壁的旋流结构包括旋流器一号锥段31、旋流器二号锥段32和旋流器过渡直段33，旋流器过渡直段33与旋流器二号锥段32之间为过渡二段，旋流器过渡直段33和过渡二段的夹角为二号角35，二号角35的角度大小为90
°
，使旋流器过渡直段33与旋流器二号锥段32之间形成台阶。
38.实施例3：
39.如图4所示，起旋斜段3内壁的旋流结构包括旋流器一号锥段31、旋流器二号锥段32和旋流器过渡直段33，旋流器过渡直段33与旋流器二号锥段32之间为过渡二段，旋流器过渡直段33和过渡二段的夹角为三号角36，三号角36的角度小于90
°
。
40.优选的，旋流器二号锥段的长度是旋流器一号锥段长度的3-5倍。
41.优选的，旋流器底出口6设置阀门或连接至积砂斗；阀门可控制连续排放，积砂斗可进行间歇排放。
42.入口泥浆比重为1.4，旋流器底出口排放的砂浆比重为1.72，旋流器顶出口排放的泥水比重为1.06，旋流器顶出口排出的小于5微米粘土颗粒比例大于85％。
43.泥浆通过旋流器外部入口管4以切向方式连续进入到旋流器内部起旋旋流器过渡直段33，来液压力势能转换为旋转动能；在旋流器一号锥段31通过回转半径的减小，增加离心加速度，液固逐步产生分离；通过旋流器一号锥段31和旋流器二号锥段32的旋流器过渡直段33过渡，使旋流器中心部位的轻质相涡流稳定，减小摆动幅度；在旋流器过渡直段33与旋流器二号锥段32连接部位，通过设计一号角34、二号角35和三号角36，增加小颗粒砂向下运动的速度和稳定性，减少旋流器中心涡流携带粒径小的固体颗粒向上的运动机会；粒径较大的砂粒在旋流器底出口6排出，旋流器底出口6可以连接积砂斗，进行间歇性排放，也可以安装阀门控制连续排放；粒径较小的粘粒与水在旋流器顶出口5连续排出；通过上述过程完成泥浆的脱水分离。
44.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。