权利要求

1.一种能自动控制排矿的水力分级机，包括分级机筒体内底部设置的给水管网，稳流管网，筒体底部的排矿口，筒体顶部的溢流堰和溢流槽以及中心给料筒，其特征在于：所述筒体内插有静压水管，静压水管下端管口位于筒体内的流态层中，筒体外侧设置一静压水箱，静压水箱箱底高度在溢流堰高度的±500mm之内，静压水管上端与静压水箱连通，静压水箱内设置有可漂浮的浮筒，分级机底部排矿口下方设置有锥阀，锥阀开闭部与杠杆一端连接，杠杆另一端上方与静压水箱内的浮筒相连，下方挂一配重，静压水箱内的水位或浮筒的高度与静压水管下端管口处的静压力成正比，静压水管下端管口处的静压力与管口上方的矿浆浓度和/或流态层高度成正比，浮筒的高低与锥阀的开度大小成正比，分级机筒体内静压水管管口上部矿浆浓度和/或流态层高度控制浮筒高度继而控制锥阀的开闭或开度大小。

2.根据权利1所述的一种能够自动控制排料的水力分级机，其特征在于：所述筒体内下部设置有稳流管网，稳流管网设置在给水管网的上方，上升水流通过稳流管网。

3.根据权利1所述的一种能够自动控制排料的水力分级机，其特征在于：所述锥阀开闭部与杠杆一端通过螺栓连接，锥阀的锥体阀芯与上方的排矿口吻合，杠杆的另外一端位于静压水箱的下方，该端上方与静压水箱内的浮筒相连，下方挂有配重，分级机内矿浆接近满负荷时，下方配重重量使杠杆另一端的锥体阀芯与上方的排矿口处于关闭状态。

4.根据权利1所述的一种能够自动控制排料的水力分级机，其特征在于：所述杠杆的支点到锥阀一端的距离，占杠杆总长度的三分之一到二分之一，支点固定于分级机底板或侧壁上。

5.根据权利1所述的一种能够自动控制排料的水力分级机，其特征在于：所述静压水箱内设置有中心管，中心管高度高于静压水箱内水位高度，中心管内滑动设置有浮动轴，中心管外部的浮动轴外周套设压力弹簧，浮动轴上端与浮筒固定连接，所述浮筒的底部为倒置的凹字形结构，浮动轴连接在倒置凹字形结构的浮筒底部凹槽中心。

6.根据权利5所述的一种能够自动控制排料的水力分级机，其特征在于：所述浮动轴下端通过连接绳链以及杠杆上方上挂钩吊挂在杠杆一端，配重利用杠杆下方的下挂钩挂在杠杆下方。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及一种水力分级机，特别涉及一种能够自动控制排料的水力分级机，属于选矿领域。

背景技术

[0002]选矿用的上升水流水力分级机(水力分级机)，是一种利用水流作用对颗粒物料进行粒度分级的设备，广泛应用于矿山、化工、冶金等行业。它包括一横截面为圆形或方形的筒体、其底部设置有给水管网、排矿口，顶部设置有溢流堰、溢流槽以及中心给料筒。水力分级机利用物料颗粒在液体中的不同沉降速度进行分级，，根据颗粒大小的不同，分级机会将物料分为几个不同粒度的等级。水力分级机工作时，清水从底部给水管网给入，均匀分布到整个筒体横截面并缓慢上升，相反，物料从顶部中心给料筒加入并缓慢下沉，给料中沉降速度大于上升水流速度的粗颗粒沉降到筒底，经底部排矿口排出。给料中沉降速度小于上升水流速度的细颗粒，随上升水流从筒体顶部溢流堰溢出后进入溢流槽，经管道排出，完成粗细颗粒分级。

[0003]通过底部排矿口排料速度的控制，可以在水力分级机筒体下部形成一个高浓度矿浆层，也称为“流态层”，流态层内颗粒的沉降为干涉沉降，其颗粒间的上升水流速度大于筒体上部低浓度区的水流上升速度，因此，细颗粒难以穿过流态层下沉，所以分级效率比较高。

[0004]控制好底部排矿口的排料速度，是保持筒体下部流态层高度和浓度稳定的关键，也就是保持分级效率高的关键。

[0005]由于给料量和给料中粗细颗粒含量的波动，会造成流态层高度和浓度的不断变化，从而会影响分级效率。流态层高度和浓度升高时，需要增大排矿量，流态层高度和浓度降低，则需要减少排矿量，这样才能保持流态层稳定。然而，由于水力分级机内流态层高度和浓度位于桶内，看不见摸不到，所以人工控制起来很难。

[0006]在实际 生产中，很早就有自动排矿装置的应用，其原理是，将一个压力检测元件置于水力分级机流态层内一定位置，把检测到的该点压力变化(即：该点上部流态层浓度和/或高度的变化)转变成电信号，通过水力分级机外部的自动控制器，控制水力分级机底部的气动阀或机动阀的开闭或开启程度，达到保持水力分级机流态层稳定的目的。

[0007]然而，该类自动控制装置存在一个较大缺陷，就是可靠程度低，元器件经常出故障或损坏，时常会严重影响正常生产，因此，许多生产厂家将设备中安装的该类元器件都拆掉不用了，也就是说，实际生产中使用该类自动控制装置的厂家很少，多是人工用手动阀控制排矿，可是手动排矿方法不仅分级效率低，而且还占用了较多人力，业内都期盼更可靠的自动控制排矿装置出现。

发明内容

[0008]鉴于水力分级机中没有可靠自动控制排矿装置问题，根据水力分级机内下部流态层任何一点的静压力，正比于其上方的矿浆浓度和流态层高度原理，本发明提供一种能够自动控制排料的水力分级机，在水力分级机筒体的流态层内插入一个与外部静压水箱连通的静压水管，静压水箱内放置一浮筒，浮筒下端连接到水力分级机筒体底部外侧的杠杆一端，杠杆另外一端连接至筒体底部排矿口下方锥阀的锥体阀芯，将水力分级机中流态层某点的矿浆浓度和/或流态层高度的变化转变为静压水箱中的水位变化，水箱内的浮筒把水箱水位的变化转化为对杠杆的拉动，从而控制杠杆另一端锥阀与排矿口的开闭或开度，实现利用水箱水位变化自动控制排矿口的排料，达到由矿浆浓度和/或流态层高度变化控制排料的目的。

[0009]本发明的技术方案是：一种能自动控制排矿的水力分级机，包括分级机筒体内底部设置的给水管网，稳流管网，筒体底部的排矿口，筒体顶部的溢流堰和溢流槽以及中心给料筒。所述筒体内插有静压水管，静压水管下端管口位于筒体内的流态层中，筒体外侧设置一静压水箱，静压水箱箱底高度在溢流堰高度的±500mm之内，静压水管上端与静压水箱连通，静压水箱内设置有可漂浮的浮筒，分级机底部排矿口下方设置有锥阀，分级机底部外侧设置有杠杆，锥阀开闭部与杠杆一端连接，杠杆另一端上方与静压水箱内的浮筒相连，下方挂一配重。静压水箱内的水位或浮筒的高度与静压水管下端管口处的静压力成正比，静压水管下端管口处的静压力与管口上方的矿浆浓度和/或流态层高度成正比，浮筒的高低与锥阀的开度大小成正比，分级机筒体内静压水管管口上部矿浆浓度和/或流态层高度控制浮筒高度继而控制锥阀的开闭或开度大小;

进一步，所述筒体内下部设置有稳流管网，稳流管网设置在给水管网的上方，上升水流通过稳流管网;

进一步，所述锥阀开闭部与杠杆一端通过螺栓连接，锥阀的锥体阀芯与上方的排矿口吻合，杠杆的另外一端位于静压水箱的下方，该端上方与静压水箱内的浮筒相连，分级机内矿浆接近满负荷时，下方配重重量使杠杆另一端的锥体阀芯与上方的排矿口处于关闭状态;

进一步，所述杠杆的支点到锥阀一端的距离，占杠杆总长度的三分之一到二分之一，支点固定于分级机底板或侧壁上;

进一步，所述静压水箱内设置有中心管，中心管高度高于静压水箱内水位高度，中心管内滑动设置有浮动轴，中心管外部的浮动轴外周套设压力弹簧，浮动轴上端与浮筒固定连接，所述浮筒的底部为倒置的凹字形结构，浮动轴连接在倒置凹字形结构的浮筒底部凹槽中心;

进一步，所述浮动轴下端通过连接绳链以及杠杆上方的上挂钩吊挂在杠杆一端，配重利用杠杆下方的下挂钩挂在杠杆下方。

[0010]本发明具有的积极效果是：通过在筒体内流态层中设置静压水管，可将矿浆浓度和/或流态层高度产生的静压力传递到静压水箱中。由于流态层任何一点的静压力，与其上方的矿浆浓度和流态层高度成正比，筒体内流态层中静压水管下端的静压力等于静压水箱水位与该点的高度差，该点静压力的变化，可转化为静压水箱水位的变化。该点上方矿浆浓度升高和/或流态层升高，该点压力升高，静压水箱水位随之升高;该点上方矿浆浓度和/或流态层高度降低，该点静压力下降，静压水箱水位随之下降。静压水箱设置于紧靠水力分级机的一侧，箱底高度接近水力分级机的溢流面，通过在静压水箱中设置一浮筒，浮筒下方连接一浮动轴，浮筒及浮动轴随静压水箱水位的升降而升降。水力分级机底部外侧设一杠杆机构，杠杆一端的上方与浮动轴连接，杠杆另外一端固定一锥阀，锥阀的锥体阀芯能与上方的水力分级机底部中心排矿口吻合，杠杆一端的下方挂一配重，上方通过绳链与上方静压水箱内的浮筒下方浮动轴相连。水力分级机不工作或停止工作时，在杠杆一端配重的下拉作用下，杠杆另一端锥体阀芯向上抬起，与排矿口吻合，水力分级机不能排矿或停止排矿。水力分级机工作时，随着给料量增加，流态层浓度和高度升高，流态层内与外部静压水箱连通的静压水管管口处静压力增加，静压水箱水位升高，静压水箱内浮筒浮力增大。当浮筒浮力超过自身重量、绳链重量以及下部杠杆配重的总重量后，浮筒上升，杠杆这一端被拉起，另一端的锥体阀芯随之下降，排矿口打开，开始排矿。如果减少或停止给料，则流态层浓度和高度会下降，静压水箱水位随之下降，浮筒也随之下降，在配重作用下，杠杆这一端下降，杠杆另一端的锥阀升起，排矿减少，直至排矿停止。正常生产时，水力分级机给料量和给料粒度的变化，都会引起流态层浓度和高度的变化，从而引起静压水箱水位的变化，继而引起静压水箱内浮筒的升降。流态层浓度或高度升高，浮筒上升，杠杆一端被拉高，另一端的锥体阀芯下降，排放量增大，使水力分级机内的流态层浓度或高度下降;静压水箱内水位下降，浮筒下降，杠杆这一端在配重作用下随之下降，另外一端的锥体阀芯抬高，排放量减少;这样水力分级机便实现了自动控制排矿，使水力分级机内的流态层的浓度或高度可控制在一定范围内。通过在水力分级机的流态层内插入一个与外部静压水箱连通的静压水管，将水力分级机中流态层某点之上的矿浆浓度和/或流态层高度的变化产生的静压力变化转化为静压水箱中的水位变化，再通过浮筒和杠杆转换为筒体排矿口下方锥体阀芯的升降，实现利用水位变化自动控制排矿口的排料，达到由矿浆浓度和/或流态层高度变化控制排料的目的。

附图说明

[0011]图1 本发明实施例一的纵向剖面结构示意图。

[0012]图2稳流管网一的平面结构示意图。

[0013]图3稳流管网一的侧面结构示意图。

[0014]图4稳流管网二的平面结构示意图。

[0015]图5稳流管网二的侧面结构示意图。

[0016]标号说明：1-筒体;2-给水管网; 3- 稳流管网;3.1-稳流管网一、3a-横板、3b-纵板、3.2-稳流管网二、3c-耐磨管、3d-固定板、4-排矿口;5溢流堰;6-溢流槽;7-中心给料筒;8-静压水管;9-静压水箱;9.1-水箱壁;9.2-水箱底;9.3-水箱中心管;10-浮筒;10.1-浮筒壁;10.2-浮筒底;10.3-浮筒底部凹槽;10.4-浮筒螺母;11-浮动轴;11.1-弹簧垫;11.2-大螺母;11.3-吊钩;12- 压力弹簧;13-绳链;14-杠杆;14.1-上挂钩;14.2.-下挂钩;15- 杠杆支点;16-锥阀;16.1-锥阀螺杆;16.2-锥阀螺母;17-配重、18-流态层、20-加料口、21-溢流管口、22-进水管口。

具体实施方式

[0017]以下参照附图就本发明的技术方案进行详细说明。

[0018]本发明是一种能够自动控制排料的水力分级机, 包括现有技术的水力分级机，水力分级机筒体1底部内设置的给水管网2、给水管网上方设置有稳流管网3、筒体底部设置的排矿口4，筒体1顶部的溢流堰5、溢流槽6以及中心给料筒7，所述筒体1内插有静压水管8，静压水管8下端位于流态层18中，筒体1外侧设置有静压水箱9，静压水管8上端延伸至静压水箱9中，静压水箱9内设置有水箱中心管9.3，9.1为水箱的水箱壁;9.2为水箱的水箱底，水箱中心管9.3内设置有浮动轴11，浮动轴11上端连接有浮筒10，10.1为浮筒10的浮筒壁，10.2为浮筒10的浮筒底，浮筒10漂浮设置在静压水箱9内的液体中，静压水箱底9.2高度在溢流堰高度的±500mm之内，水箱中心管9.3外部的浮动轴11外周套设有压力弹簧12，浮动轴11下端铰接在杠杆14的一端上方位置，浮动轴11正下方的杠杆14下端设置有配重17，杠杆支点15的相反端位于筒体1排矿口4下方，该端上固定有锥体阀芯，锥体阀芯通过螺杆16.1和锥阀螺母16.2固定，静压水箱9内水位或浮筒10的高度与静压水管8下端管口处的静压力成正比，静压水管8下端管口处静压力与管口上方的矿浆浓度和流态层18高度成正比，浮筒10的高低与锥阀16的开闭或开度成正比，矿浆浓度大小和/或流态层18高度控制着浮筒10高度继而控制着锥阀16的开闭或开度，所述水箱中心管9.3高度高于静压水箱9内水位高度，所述浮筒10底部为倒置的凹字形结构，浮筒底部凹槽10.3中心固定在浮动轴11上端。

[0019]实施例一

图1 本发明实施例一的纵向剖面结构示意图，进水管与水力分级机筒体1内的给水管网2连通，给水管网2可以是多种结构，能把给水均匀分布于筒体1的整个横截面均可，本实施例中所述筒体1为圆筒形，其内设置有多排给水管结构，管上均匀分布无数个直径数毫米的出水孔，上下两面都有，稳流管网3安放在给水管网2之上适当位置，稳流管网3的结构可以有多种，图2是稳流管网一的平面结构示意图，图3是稳流管网一的侧面结构示意图。稳流管网一3.1是用耐磨板材横板3a和纵板3b相互镶嵌而成，也可以用浇铸法制成，稳流管网3的网孔密度越大，板高度越高，稳流效果越好，但阻力会增大，要综合考虑;图4是稳流管网二3.2的平面结构示意图，图5是稳流管网二3.2的侧面结构示意图，稳流管网二3.2是由多个耐磨管3c和固定板3d制成，耐磨管3c的管径越小、间距越小，管越高，稳流效果越好，但阻力会增大，应该综合考虑，用固定板3d把一排的多个耐磨管3c连在一起，并将固定板3d端部固定到水力分级机筒体1内周的筒壁上;只要能减缓和消除流态层18或上部稀释层上升水流的紊流或翻滚的任何结构均可使用;静压水管8一端位于筒体1中，另外一端与静压水箱9连通，水箱中心管9.3焊接于水箱底9.2的中心，并与水箱底9.2垂直，中心管两端中心有浮动轴孔，浮动轴11在孔中可自由上下滑动，浮筒10略小于静压水箱9，浮筒10筒底位为倒立的凹字形结构，倒立的凹字形结构的浮筒底部凹槽10.3中心的反面焊接有一个浮筒螺母10.4，浮筒螺母10.4的螺纹与浮动轴11端部的螺纹相配合，浮筒底部凹槽10.3的内径略大于水箱中心管9.3的外径，浮动轴11上端穿过静压水箱的中心管9.3上的轴孔，紧固在浮筒10的浮筒螺母10.4上，浮动轴11能随浮筒10上下浮动，水箱中心管9.3下面的浮动轴外周设置有压力弹簧12，其内径略大于浮动轴11的外径，其上端为水箱中心管9.3所限定，其下端为浮动轴11上的弹簧垫11.1所限定，并可由大螺母11.2调整松紧。吊钩11.3用于吊挂连接下面杠杆的绳链13，绳链13可以是高强度无伸缩绳，也可以是钢铁链条。筒体1底部外侧设置有杠杆14，杠杆14的一端位于水箱9的下方，上有上挂钩14.1，下有下挂钩14.2。浮动轴11下吊钩11.3通过绳链13吊挂在杠杆的上挂钩14.1上，杠杆14的杠杆支点15采用了转动轴承，转动轴承固定在水力分级机筒体1的底部外，杠杆的另一端位于筒体排矿口4的下方，并通过螺栓孔固定有锥阀16 ，杠杆支点15轴承的位置到锥阀16的距离，占杠杆长度的三分之一到二分之一，锥阀16的锥体阀芯材质为橡胶或聚氨酯等耐磨材质，锥阀开闭部包括锥体阀芯和将其固定到杠杆14上的螺杆16.1和螺杆螺母16.2，锥体阀芯能与上方的水力分级机排矿口4吻合，杠杆14的另一端有上挂钩14.1和下挂钩14.2，上挂钩挂绳链13，下挂钩挂配重17。

[0020]水力分级机刚开始工作时，筒体1内矿浆对排矿口4下方的锥阀16有一个压力，配重17的重量除了能平衡此压力外，还要有一个超重，以保证锥阀16的锥体阀芯与排矿口4闭合。静压水箱中浮筒10的大小，其浮力除了要超过自身重量、浮动轴11重量、绳链13重量和配重的超重这些重量的总合(简称为系统总重)以外，还要留有足量的富裕。

[0021]弹簧12的作用是，当浮筒10的浮力超过系统总重后，浮筒10升起，锥阀16下降，锥阀16失去约束，排矿量过大，在设置的弹簧12的约束下，锥阀16只能与浮筒10升起的高度成比例地开启，避免出现排矿量过大现象。

[0022]设备的工作过程是：清水从进水管口22给入水力分级机中，经给水管网2均匀分散到水力分级机筒体1的整个横截面并自下而上缓缓上升，给水管网2上方设置有稳流管网3，减缓或消除上升流中的紊流或翻花。给料从中心给料筒7加料口20自上而下沿着水流的反向进入水力分级机中，在上升水流的作用下将物料分散开，给料中粗颗粒的沉降速度大于水流上升速度因重力而沉降，细颗粒的沉降速度小于上升水流速度随水流上升，从水力分级机顶部溢流堰5流进溢流槽6，经槽上管道溢流管口21排出。工作刚开始时，水力分级机底部排矿口4与锥体阀芯处于闭合状态，无料排出，下沉的粗颗粒在水力分级机底部逐渐积累，在上升水流的作用下形成逐渐升高的高浓度流态层18，随着流态层18浓度和高度的升高，静压水管8管口处的静压力超过该点与静压水箱9箱底的高差后，便有清水流入静压水箱9中且水位不断升高，浮筒10开始浸入水中产生浮力， 当流态层18的浓度和高度达到预定值后，浮筒10所受浮力超过系统总重后，浮筒10开始上升，并通过浮筒螺母10.4、浮动轴11、绳链13和杠杆上挂钩14.1把杠杆这一端拉起，杠杆另一端的锥阀16的锥体阀芯下降，排矿口4打开，水力分级机底部的沉砂排出来。流态层18浓度和高度升的越高，锥阀16的锥体阀芯就降的越低，排矿量就越大;当給料中粗颗粒含量与排出的粗颗粒相等时，流态层18浓度和高度停止升高，浮筒10也就不再上升，锥阀16的锥体阀芯也就不再下降，排矿量不再变化;如果给料量或给料中粗颗粒减少，流态层18的浓度和高度就会下降，静压水箱9的水位随之下降，浮筒10下降，在配重17的作用下，杠杆14的这一端下拉，另一端的锥阀16的锥体阀芯抬起，排矿量减少，流态层18浓度和高度停止下降。

[0023]总之，流态层18浓度和高度升高，锥阀的锥体阀芯下降，排矿量增大，阻止其升高;流态层18浓度和高度下降，锥阀的锥体阀芯抬起，排矿量减少，阻止其下降，这样就达到了自动控制排矿的目的，使流态层18的浓度和高度保持在一定范围内，保证了水力分级机的分级效率。

[0024]稳流管网3的置入，使水力分级机内高流速区的水流所受阻力大增，流速减缓，低流速区因阻力小而流速升高，从而减轻了紊流和翻滚。

[0025]除上述水力分级机上可利用这种控制方式外，其它干涉沉降分级机和底部加水的脱泥斗，也可以利用该套装置进行排矿控制。

[0026]本发明具有的积极效果是：通过在筒体内流态层18中设置静压水管8，可将流态层18的矿浆浓度和/或高度产生的静压力传递到静压水箱9中，由于流态层18任何一点的静压力与其上方的矿浆浓度和流态层18的高度成正比，该点上方的矿浆浓度和/或流态层高度与静压水箱水位成正比，筒体内流态层18中静压水管8下端的静压力等于静压水箱9内水位与该点的高度差，该点静压力的变化，可转化为静压水箱9中水位的变化，该点上方矿浆浓度升高和/或流态层18升高，该点压力升高，静压水箱9内水位随之升高，反之，该点上方矿浆浓度和/或流态层18高度降低，该点静压力下降，静压水箱9中水位随之下降;静压水箱9设置于紧靠水力分级机的一侧，箱底高度接近水力分级机的溢流面。通过在静压水箱9中设置一浮筒10，浮筒10随静压水箱9水位的升降而升降，浮筒10下方连接有浮动轴11，浮动轴11通过吊钩13.3、绳链13、以及筒体底部外侧设置的杠杆14的上挂钩14.1，连接在杠杆14的一端，上挂钩14.1正下方通过下挂钩14.2吊挂有配重17，杠杆的另外一端与锥阀16的锥体阀芯连接，锥阀16的锥体阀芯与水力分级机底部中心排矿口4吻合。当水力分级机不工作或停止工作时，在杠杆14一端配重17的下拉作用下，杠杆14另一端的锥阀16的锥体阀芯向上抬起，与排矿口吻合，水力分级机不能排矿或停止排矿;水力分级机工作时，随着给料量增加，流态层18的浓度和高度升高，流态层18内与外部静压水箱9连通的静压水管8管口处静压力增加，静压水箱9水位升高，静压水箱9内浮筒10浮力增大;当浮筒10浮力超过自身重量、绳链13重量以及下部杠杆14配重的总重量后，浮筒10上升，杠杆14这一端被拉起，另一端的锥体阀芯随之下降，排矿口打开，开始排矿;如果减少或停止给料，则流态层18的浓度和高度会下降，静压水箱9的水位随之下降，浮筒10也随之下降，在配重17作用下，杠杆14这一端下降，杠杆14另一端的锥阀16的锥体阀芯升起，排矿减少，直至排矿停止。正常生产时，分级机给料量和给料粒度的变化，都会引起流态层18浓度和高度的变化，从而引起静压水箱9水位的变化，继而引起静压水箱9内浮筒10的升降;流态层18浓度和高度升高，浮筒10上升，杠杆14一端被拉高，另一端的锥阀16的锥体阀芯下降，排矿量增大，使分级机内流态层18浓度或高度下降，静压水箱9水位下降，浮筒10下降，杠杆14这一端在配重17作用下随之下降，另一端锥阀16锥体阀芯抬高，排矿量减少;这样分级机便实现了自动控制排矿，使分级机内的流态层18的浓度和高度，总能控制在一定范围内。

[0027]由本发明之原理及所用部件可知，除锥阀16的锥体阀芯为消耗品，需定期更换外，其它部件不会出现故障，稳定可靠，达成了本发明的目的。

[0028]此外，由于分级机底部给水管网2的出水孔磨损、堵塞等原因，常常造成流态层18内不同区域上升水流速度不均衡，形成紊流或翻滚，导致分级效率降低。本发明在分级机内设置稳流管网3，减缓甚至消除紊流或翻滚，可提高分级效率。

[0029]本发明经过工业试验验证，达到了预期目的。

说明书附图(5)