本实用新型专利技术公开了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与侧壁相切的入口通道；多通道仿生旋流器的内壁面上以特定的间距均匀布置有底面宽度为1cm～10cm的仿生非光滑单元；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。采用该结构的分离与降尘装置，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。
A Device for Separation and Dust Reduction of Mixture Material
【技术实现步骤摘要】
一种混合物料分离与降尘装置
本技术属于混合物料与降尘处理设备
，具体涉及一种混合物料分离与降尘装置。
技术介绍
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
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(BionicNon-SmoothSurface)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
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。
技术实现思路
针对上述现有技术，本技术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，本技术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；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，混合室底部开设有与溢流管相连接的连接口，并与溢流管密闭连接，喉管两端分别与混合室和扩散室密闭连接，扩散室通过管道与降尘箱相连接。本技术中的混合物料分离与降尘装置的入口通道除了主通道外还包括若干副通道，每个通道的末端均可以连接不同的管路，从不同管路流入的待分离或降尘处理的混合物料先汇聚于主通道末端，再从相切于多通道仿生旋流器内壁的方向以大于10m/s的初速度流入旋流器的内部并做向下的螺旋状运动，从而满足仅使用一个旋流器即可对来自多个不同管路的混合物料进行分离或降尘处理的需求。混合物料进入多通道仿生旋流器后，其在旋转过程中产生离心力，将重量大于空气悬浮力的物料甩向旋流器的内壁面，物料一旦与内壁面接触将会失去螺旋运动的惯性力而会凭借初速度的动量和向下的重力沿内壁面下落，直至从排样管排出多通道仿生旋流器；同时，当螺旋运动的混合物料下降至收缩料斗时，由“旋流惯性矩”不变原理，其切向速度持续增高，当混合物料到达收缩料斗的某一位置后，旋流将由下而上反转上升，继续作螺旋状运动，内旋上升气流(内部混有部分未从排样管排出的小颗粒固相物质)由溢流管排出多通道仿生旋流器；因此，在整个多通道仿生旋流器中同时存在有从入口通道至排样管的外螺旋下行混合物料流和内螺旋反向上升的二次混合气流，在两种螺旋运动流体的共同作用下，混合物料得到充分分离。本技术中，在多通道仿生旋流器的内壁面上布置有仿生非光滑单元，当混合物料以一定速度经管路流进入口通道并进入仿生旋流器内部进行螺旋运动的过程中，混合物料中的气相(空气)由于受到仿生非光滑单元的影响而在其内部形成反转的涡流气旋(该气旋的旋向与混合物料流动方向相反)，该气旋具有一定的悬浮作用，可减少混合物料与内壁面的接触，使得摩擦系数降低，从而有效降低了混合物料的动能消耗，并且，反转的涡流气旋可起到缓冲垫和弹射垫的作用，可有效降低混合物料中的固相颗粒对内壁面的冲蚀与磨蚀作用；此外，仿生非光滑单元增加了多通道仿生旋流器内壁面的粗糙度，相比于光滑的表面，混合物料对内壁面的冲蚀与磨蚀作用降低，内壁面更加耐磨，而且当固相颗粒撞击到仿生非光滑单元后容易发生反弹与转向，可进一步削弱混合物料对内壁面的冲蚀与磨蚀作用，使得装置的使用寿命大大延长；另外，仿生非光滑单元可削弱混合物料与多通道仿生旋流器内壁面之间的连续接触面及连续水膜的形成，同时由于反转的涡流气旋存在，可避免混合物料粘附到多通道仿生旋流器内壁面上，从而还实现防粘与脱附的效果。本技术中的引射器与溢流管密闭连接，引射器喷射的工作介质可以为气相或液相，由喷射介质产生的卷吸作用，可对从溢流管排出的二次上升气流和混合物料产生抽吸作用，从而增强上升气流和混合物料的上升效果，可进一步提升多通道仿生旋流器对混合物料的分离效率与效果。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，入口通道、溢流管和排样管内壁面上的仿生非光滑单元呈圆环状，并与入口通道、溢流管和排样管的轴线方向相垂直，旋流腔内壁面上的仿生非光滑单元呈条纹状，并沿其轴向以特定的间距均匀布置，收缩料斗内壁面上的仿生非光滑单元呈倾斜的条纹状，并沿其母线以特定的间距均匀布置；相邻的仿生非光滑单元之间的间距为其底面宽度的1～5倍。本技术中采用上述方式布置仿生非光滑单元，使混合物料的运动方向在任何情况都与仿生非光滑单元垂直，仿生非光滑单元的减阻、耐磨、防粘与脱附功能得到最大化扩展，这也使得对混合物料的分离效果更佳。进一步，仿生非光滑单元呈螺旋状，布置在不同位置处的仿生非光滑单元的轴线方向分别与入口通道、溢流管、旋流腔、收缩料斗和排样管的轴线方向相重合；仿生非光滑单元的螺距为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种混合物料分离与降尘装置，其特征在于：包括多通道仿生旋流器(1)和引射器(2)；其中，多通道仿生旋流器(1)从上到下依次为相互固定连接的溢流管(I)、旋流腔(II)、收缩料斗(III)和排样管(IV)；所述旋流腔(II)侧壁上端设置有入口通道(11)，所述入口通道(11)包括一个主通道(13)和若干副通道(12)，所述主通道(13)与所述旋流腔(II)的侧壁相切且相通，所述副通道(12)固定于所述主通道(13)上，并与所述主通道(13)相通；所述多通道仿生旋流器(1)的内壁面上以特定的间距均匀分布有底面宽度为1cm～10cm的仿生非光滑单元(17)；引射器(2)包括喷嘴(21)、混合室(22)、喉管(23)和扩散室(24)，所述喷嘴(21)一端与高压泵(3)连接，另一端伸入所述混合室(22)内部，所述混合室(22)底部开设有与所述溢流管(I)相连接的连接口，并与所述溢流管(I)密闭连接，所述喉管(23)两端分别与所述混合室(22)和扩散室(24)密闭连接，所述扩散室(24)通过管道与降尘箱(4)相连接，且管道出口端插入所述降尘箱(4)中储水液面下方。
【技术特征摘要】
1.一种混合物料分离与降尘装置，其特征在于：包括多通道仿生旋流器(1)和引射器(2)；其中，多通道仿生旋流器(1)从上到下依次为相互固定连接的溢流管(I)、旋流腔(II)、收缩料斗(III)和排样管(IV)；所述旋流腔(II)侧壁上端设置有入口通道(11)，所述入口通道(11)包括一个主通道(13)和若干副通道(12)，所述主通道(13)与所述旋流腔(II)的侧壁相切且相通，所述副通道(12)固定于所述主通道(13)上，并与所述主通道(13)相通；所述多通道仿生旋流器(1)的内壁面上以特定的间距均匀分布有底面宽度为1cm～10cm的仿生非光滑单元(17)；引射器(2)包括喷嘴(21)、混合室(22)、喉管(23)和扩散室(24)，所述喷嘴(21)一端与高压泵(3)连接，另一端伸入所述混合室(22)内部，所述混合室(22)底部开设有与所述溢流管(I)相连接的连接口，并与所述溢流管(I)密闭连接，所述喉管(23)两端分别与所述混合室(22)和扩散室(24)密闭连接，所述扩散室(24)通过管道与降尘箱(4)相连接，且管道出口端插入所述降尘箱(4)中储水液面下方。2.根据权利要求1所述的混合物料分离与降尘装置，其特征在于：所述入口通道(11)、溢流管(I)和排样管(IV)内壁面上的仿生非光滑单元(17)呈圆环状，并与所述入口通道(11)、溢流管(I)和排样管(IV)的轴线方向相垂直，所述旋流腔(II)内壁面上的仿生非光滑单元(17)呈条纹状，并沿其轴向以特定的间距均匀布置，所述收缩料斗(III)内壁面上的仿生非光滑单元(17)呈倾斜的条纹状，并沿其母线以特定的间距均匀布置；相邻的仿生非光滑单元(17)之间的间距为其底面宽度的1～5倍。3.根据权利要求1所述的混合物料分离与降尘装置，其特征在于：所述仿生非光滑单元(17)呈螺旋状，布置在不同位置处的仿生非光滑单元(17)的轴线方向分别与所述入口通道(11)、溢流管(I)、旋流腔(II)、收缩料斗(III)和排样管(IV)的轴线方向相重合；所述仿生...
【专利技术属性】
技术研发人员：温继伟，裴向军，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：新型
国别省市：四川,51
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