高效节能弱磨损曲率分级器 本发明是在冶金、矿山、石油、化工、电力、建材、食品等领域用于分级、脱泥、浓缩、除尘等作业上的流体机械。
一、对现有旋流器的研究
目前国内外普遍使用的水力旋流器(图1)。它由入料管(1)、溢流管(2)、旋流室(3)、园锥体(4)、沉砂管(5)组成。入料管(1)设在旋流室(3)的筒壁边缘并和筒壁相切。溢流管(2)设在旋流室(3)的顶部。园锥体(4)设在旋流室(3)的下部。园锥体(4)的底部接沉砂管(5)。除入料管(1)外，整个旋流器是以Z-Z为中心轴的回转体。流体从入料管(1)以速度V1沿旋流室(3)的筒壁切线方向进入旋流室(3)后，由于惯性离心力和重力作用流体将沿筒壁向下作螺旋运动。当运动到园锥体(4)时，由于锥壁的作用，流体还要作向心运动，运动半径越来越小。当运动到沉砂管(5)后，一部分流体从沉砂管(5)排走，剩余部分在流体内部压力作用下会自下而上地作螺旋上升运动，最后从溢流管(2)排走。因此旋流器稳定工作时，其内部有“下降流”、“上升流”两股流体。旋流器内任意一点处流体的运动速度V都可以分解成切向速度Vt、径向速度Vr和铅垂速度Vz(图1)，并且：V2=Vt2+Vr2+Vz2---(1)]]>
1、切向速度
设旋流器内的流体是连续的，不可压缩流体。当旋流器稳定工作时，作用于流体上的所有外力对中心轴之力矩和为零，否则流体将作加速或减速旋流运动，这和稳定流的事实不附。在旋流器内，半径为r处任取一正六面微元体(图2)。微元体的径向截面积为ds，厚度为dr，内侧面上的正压力为p，切应力为τ，外侧面上的正压力为p+dp、切应力为τ+dτ。应用动量矩定理得：
(τ+dτ)·ds·(r+dr)-τ·ds·r＝0 (2)
略去高阶微量dr·dτ，将上式整理成：drr+dττ=0---(3)]]>
积分上式得：lnr+lnτ＝C1，即：
rτ＝C2 (4)
其中：C1——积分常数；C2——常数。
将入料口处的边界条件：r＝r1；τ＝τ1(r1-旋流室内半径；τ1-旋流室内壁处流体层之间的切应力)代入式(4)得：C2＝r1τ1。所以：
r·τ＝r1τ1 (5)用牛顿摩擦力公式τ=μdVtdr]]>(μ——流体的粘性系数)代入上式得：r·(-μdVtdr)=r1τ1]]>即：dVt=-r1τ1μ·drr---(6)]]>积分得：Vt=-r1τ1μ1nr+C3---(7)]]>
C3--积分常数。用入料口处的边界条件，r＝r1，Vt＝Vt1＝V1(Vt1-入料口处流体的切向速度)，代入上式得：C3=V1+r1τ1μ1nr1]]>所以：Vt=V1+r1τ1μlnr1r-----(8)]]>
由上式可知：旋流器内，流体的切向速度Vt随半径r减小而增大。沉砂管及溢流管的半径都比较小(比r1小得多)，因此流体运动到沉砂管、溢流管后，旋流运动的切向速度非常大。但流体旋流运动的半径不可能为零，因为当r＝0时，Vt为无穷大。这是不可能的事，因为外力是有限的，有限地外力不可能将流体的速度提高到无穷大。因此旋流器内中心轴附近必然有一个“空气柱”存在。这个事实已被实验所证实。“空气柱”的形状大致如图1双点划线所示。
2、径向速度
在旋流器内任取一半径为r，高为h(r大于溢流管及沉砂管的半径)的园柱形假想筒体。假想筒体的侧表面积S＝2πrh。使旋流器内所有流体均需经过面积S进入假想筒体。然后经假想筒体的顶面和底面分别从溢流管和沉砂管排走。设通过旋流器的体积流量为Q，则流体的径向平均速度为：Vr=QS=Q2πrh---(9)]]>
Vr与半径r成反比，方向指向中心轴。平均速度虽然不等于半径为r的假想筒体侧表面上某点的真实速度，但它从整体上反映了径向速度Vr随半径r减小而增大的趋势。
3、铅垂速度
旋流器稳定工作时，靠近筒壁边缘外层为“下降流”，内层为“上升流”。由于流体的连续性，两股流体之间必然有一铅垂速度Vz＝0的分界面，如果设向下的Vz为正值，则Vz随r的减小而减小，分界层处Vz＝0，分界层内Vz为负值(方向向上)。分界层为一回转曲面(如图1中的A.B曲线绕Z-Z轴回转一圈所得到的曲面)。在旋流器内，r相同，但Z不同的位置处流体的铅垂速度是不同的，靠近沉砂管及溢流管口处，流体的铅垂速度最大。铅垂速度较复杂，很难用一个函数式将其表示出来。
4、固体物料在旋流器内运动及受力分析
设旋流器内有一颗直径为d，密度为ρs的球形固体物料，球心与中心轴之距为r，设介质流体的密度为ρ，ρs＞ρ。当旋流器稳定工作对，固体物料受介质流体的拽力(牵引力)作用将以低于介质流体的速度跟随介质流体作旋流运动。设固体物料的切向速度为Vt′。Vt′=Vt-Vtc=V1+r1τ1μlnr1r-Vtc---(10)]]>Vtc——介质流体与固体物料的切向相对速度。固体物料作旋流运动时自身产生的惯性离心力为(图3)：F=mVt′2r=πρsd36r(Vl-r1τ1μlnr1r-Vtc)2---(11)]]>m——球形固体物料的质量。
惯性离心力将使固体物料作离心运动而贴向器壁，而介质流体的向心运动将给固体物料施以向心推力(即主动阻力)作用。根据流体力学一般阻力公式，物料所受的向心力为：Rr=ψρd2Vrc2---(12)]]>
ψ——介质流体对固体物料的阻力系数。Vrc——介质流体与固体物料的径向相对速度。
当Rr＜F时，固体物料将作离心旋流运动，逐渐贴向旋流器的器壁。物料将处于“下降流”层，最后从沉砂管排出。当Rr＞F时，固体物料将作向心旋流运动，运动半径越来越小，当进入“上升流”层对，就随上升流从溢流管排走。当Rr＝F时，物料径向受力平衡，将处在特定的半径上作旋流运动。此时物料的径向速度Vr′＝0，物料与介质流体的径向相对速度等于该物料所在位置处介质流体的向心运动速度。即：Vrc=Vr=Q2πrh---(13)]]>
对于雷诺数Re＜1，粒径d＜0.5毫米的小颗粒物料，介质流体施于固体物料上的径向阻力公式(12)变成斯托克斯阻力公式，即：
Rr＝3πμd Vrc (14)
μ——流体的粘性系数。
由Rr＝F得：3πμdVrc=πρsd96r(V1+r1τ1μlnr1r-Vto)2]]>用式(13)代入上式整理得：d=3V1+r1τ1μlnr1r-VtcμQπρsh---(15)]]>ρs=9πQπhd2(V1+r1τ1μlnr1r-Vtc)---(16)]]>
式(15)中，将半径r视为变量，d是r的函数。这就是固体颗粒物料在旋流器内按粒径分布的函数式。它说明：旋流器内半径越大的地方，分布的固体颗粒物料的粒径越大。只有那些粒径很小的细粒物料才能进入半径较小的中心区。
式(16)，将r视为变量，ρs是r的函数。这是物料在旋流器内按密度分布的函数式，它说明：旋流器内，物料的密度越大，它所分布的半径也越大，r小的地方，物料的密度也小。
在铅垂方向，设G为园球形固体物料在介质流体中的重力。则：G=πd36(ρs-ρ)g---(17)]]>
g——重力加速度。
G将迫使固体物料在介质中加速沉降。物料的沉降运动将受到介质流体的阻力作用。设介质流体对固体物料铅垂向上的阻力为Rz，则：Rz=ψρd2Vzc2---(18)]]>
Vzc——介质流体对固体物料在铅垂方向的相对速度。
当固体物料跟随介质流体从入料口刚进入旋流室时，物料和介质流体的下降速度相等。此时Vzc＝0，Rz＝0。由于ρs＞ρ，物料在介质流体中的重力G将迫使物料加速沉降，之后，由于固体物料加速沉降的结果，使Vzc逐渐增大，Rz也逐渐增大。当Rz＝G时，物料在铅垂方向受力平衡，此时物料的沉降速度最大。最大沉降速度为：
Vzmax′＝Vz+Vo (19)
Vo——固体物料在静止介质中自由沉降时的终速。
只有那些粒径较小及密度较小的固体物料，当其所受的径向力Rr＞F，固体物料向心旋流运动到“上升流”区后，介质流体施于其上，向上的阻力Rz＞G时，固体物料才逐渐由减速沉降变为上升旋流运动，最后从溢流管排走。可见溢流产物是克服惯性离心力及重力双重作用的运动。
5.旋流器的磨损
对于粒径较大，密度较大的固体物料，由于F＞Rr，因此固体物料将紧贴器壁运动。设固体物料旋于器壁的水平力为N。则：
N＝F-Rr (20)
用式(11).(12)代入上式得：N=πρsd36r(V1+r1τ1μlnr1r-Vtc)2-ψρd2Vrc2---(21)]]>由于器壁处Vrc很小，可以略去不计，因此：N=πρsd96r(V1+r1τ1μlnr1r-Vtc)2---(22)]]>
当固体物料运动到园锥体(4)时，力N可分解成垂直于锥面的正压力N1和平行于锥面的分力N2(图4)。
N1＝NCosα=πρsd36r(V1+r1τ1μlnr1r-Vtc)2Cosα---(23)]]>N2＝NSinα=πρsd36r(V1+r1τ1μlnr1r-Vtc)2Sinα---(24)]]>
α—园锥体(4)的半锥角。
N2的方向沿锥面向上。这对粗粒、重质物料的沉降有一定的阻碍作用α角越大，阻碍作用越强。N2对旋流器的分级及处理能力的提高都是不利的。
实践证明：旋流器器壁某位置的磨损速度W主要与固体颗料物料对该位置产生的正压力N1和固体颗粒物料对该位置的相对运动速度Vc′的乘积成正比。和被磨损物件的耐磨度e成反比。另外还和固体颗粒物料的物理、机械性能等因素有关。可用下式表示磨损速度。W=KN1VC′e]]>K——磨损系数。它考虑了外界物质(磨料)的大小、形状、硬度等物理、机械性能对磨损速度的影响。e——被磨损物件的耐磨度(磨阻)。
式(25)的分子部分是外界物质(磨料)对被磨损物件产生的磨损性强弱的一种度量，称为磨损强度。用字母T表示。则： T＝KN1Vc′ (26)
磨损强度和被磨损物件的材料性能因素无关，它是表征外界物质所产生的磨蚀性强弱的个物理量。
在旋流器的器壁处，由于固体颗粒物料的径向速度Vr′、铅垂速度Vz′比切向速度Vt′小得多，因此若略去Vr′、Vz′不计，则Vc′≈Vt′。所以固体颗粒物料对旋流器产生的磨损强度可表示为：
T＝KN1Vt′ (27)
用式(23)、(10)代入上式得：T=Kπρsd36r(V1+r1τ1μlnr1r-Vtc)3COSα---(28)]]>
由上式可以看出：相同的固体颗粒物料在旋流器内不同的位置所产生的磨损强度是不同的。磨损强度T成为旋流器半径r的位置函数。在旋流器内，半径r越小的地方，固体颗粒物料产生的磨损强度越大。溢流管、园锥体的下部及沉砂管的半径都比较小，因此固体颗粒物料对它们产生的磨损强度非常大。式(28)从理论上解释了现有旋流器的溢流管、园锥体下部、特别是沉砂管磨损速度非常快的原因。实践证实旋流器沉砂管的磨损速度是旋流室的几十甚至几佰倍。长期以来，人们直在研究寻找高强度耐磨材料来制做旋流器的下部锥体和沉砂管部件以期望延长它们的使用寿命。但这并没有从根本上解决问题。磨损强度并没减小。磨损对旋流器而言仍然是一个十分突出的问题。人们的努力虽然延长了些旋流器的使用寿命，但确增加了造价和使用费，这不是条可取的途径。
6、旋流器的能量消耗
将流体力学不可压缩实际流体质点作稳定绝对运动的伯努力方程应用到旋流器中得旋流器的能量方程为：H=P1γ+V122g+Z1=Pγ+V22g+Z+hw---(29)]]>H-单位重量流体质点处于旋流器入料口M1点所具有的总能头(单位重量流体质点进入旋流器时所消耗的总能量)。Z1分别表示单位重量流体质点处于M1点时所具有的静压能头、动压能头和位能头。Z1分别表示单位重量流体质点运动到旋流器内任意位置M点时所具有的静压能头、动压能头和位能头。hw-流体质点从M1点到M点过程中的能头损失。P1、P分别表示M1、M点流体的静压力。γ——流体的重度。
用式(1)代入(29)得：H=Pγ+12g(Vt2+Vr2+Vz2)+Z+hW---(30)]]>用式(8)、(9)代入上式得：H=Pγ+12g[(V1+r1τ1μlnr1r)2+(Q2πrh)2+Vz2]+Z+hw---(31)]]>
旋流器工作时，沉砂管及溢流管通常都直接和大气相通。因此旋流器中心空气柱边界层的静压力约等于大气压力。设大气的压力为Pa，旋流器内Z截面处中心空气柱的半径为r3，则用Z截面中心空气柱的边界条件P＝Pa，r＝r3代入上式得：H=Paγ+12g[(V1+r1τ1μlnr1r3)2+(Q2πr3h)2+Vz2]+Z+hw---(32)]]>
将式(32)中r3视为变量，H是r3的函数。式(32)说明：单位重量流体质点在旋流器内所具有(或所消耗)的总能头H随流体旋流运动半径r3的减小而增大。因此，旋流器沉砂管及溢流管的半径越小，中心空气柱的半径也越小，旋流器所消耗的能量也就越高。
7.对旋流器的结构分析
现有水力旋流器园锥体(4)的锥角般都比较小(约20°左右)，因此旋流器的轴向尺寸很长，体积较大。流体在旋流器内往往必须旋转十几甚至几十圈才能流出去。这不仅增大了能量消耗，而且也加剧了物料对旋流器的磨损。现有旋流器存在许多问题的根本原因是由于它的结构造成的。它的入料口半径r1较大，而出料口——沉砂管及溢流管的半径都较小(比r1小得多)，流体进入旋流器内后，外力p(流体静压力)必须克服流体自身产生的惯性离心力作功而使流体从半径较大的位置旋流运动到半径较小的出料口，外力作功的结果增大了流体的动能，也就是说增大了流体(介质流体及固体物料)的运动速度，Vt、Vr、Vz三个分速度都有较大增量(这个事实已被实验所证实)。这不仅使旋流器消耗的机械能增大了，而且Vt的增大又使流体自身产生的惯性离心力成平方关系增大(见式(11))，使磨损强度成立方关系增大(见式(28))。这是相当有害的。事实上旋流器的分级作用主要是在旋流室内完成的。沉砂管及溢流管只不过是将分级后的不同产物分离开来排出器外而已。笔者认为现有的旋流器的沉砂管及溢流管设置于旋流器的中心轴处是一个错误。这是现有旋流器存在许多问题的根本原因。
8、结论
由以上的分析可以看出：现有水力旋流器的结构不合理，流体在旋流器内运动的时间长，运动速度及路线很复杂。它存在着能耗高、效率低、固体颗粒物料在旋流器内产生的磨损强度很大，磨损非常快，寿命短、造价高等缺陷。
二、高效节能弱磨损曲率分极器
本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”提供了种结构简单、体积小、重量轻、高效节能并能提高分级质量、减小磨损强度，延长使用寿命的新型流体机械。
1、结构及工作原理
本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”是这样实现的(图5)。它是由曲率分级管(2)和分流器(9)两部分组成的，它们之间经法兰(4)、(14)靠螺栓(5)联为体。0点为曲率分级管(2)的曲率中心。弧线AB为曲率分级管(2)的轴线。取直角坐标系XOY，X轴水平，Y轴铅垂。当流体由曲率分极管(2)的入料口(A)进入曲率分级管后，流体将沿管线AB作曲线运动。设密度为ρ的介质流体沿管线运动的切向速度为Vt，介质流体中有颗粒径为d，密度为ρs(ρs＞ρ)的球形固体物料。球形固体物料的切向速度为Vt′。球形固体物料作曲线运动时自身产生的惯性离心力为：F=mVt′2r=πρsd36rVt′2---(33)]]>
m——球形固体物料的质量。r——球心至曲率中心的距离(即曲率半径)。
设球形固体物料和水平面之间的夹角为β。球形固体物料在介质中的重力为G，则G的径向、切向分力为(图5)：G1=GSinβ=πd36(ρs-ρ)gSinβ---(34)]]>G2=GCosβ=πd36(ρs-ρ)gCosβ---(35)]]>在径向，固体物料受到的离心力之合力为：F′=F+G1=πρsd36rVt′2+πd36(ρs-ρ)gSinβ---(36)]]>
离心合力F′将迫使固体颗粒物料作离心运动(远离曲率中心)，逐渐贴向曲率半径较大的外侧管壁(15)。当介质流体为不可压缩流体时，固体物料作离心运动的同时，将激起外侧体积等量的介质流体作向心运动。设固体物料径向离心运动速度为Vr′。固体物料所在位置处介质流体的向心运动速度为Vr。则介质流体与固体物料的径向相对运动速度为：Vrc＝Vr-Vr′。介质流体对固体物料的径向运动能产生一种阻力作用。阻力大小为：Rr=ψρd2Vrc2---(37)]]>
ψ——介质流体对固体物料的阻力系数。
当固体物料径向受力F′＞Rr时，物料将作离心运动，逐渐贴向外侧管壁(15)。当F′＜Rr时，固体物料将作向心运动，由外侧逐渐向内侧迁移。当F′＝Rr时，固体物料径向受力平衡，此时物料将处于某一特定的半径上作园周运动。令F′＝Rr，用式(36)、(37)代入解得：d=6ψρrVrc2π[ρsVt′2-rg(ρs-ρ)Sinβ](38)]]>ρs=ρr(6ψVrc2-πdSinβ)πd(Vt′2+Sinβ)---(39)]]>
式(38)中，将r视为变量，d是r的函数。式(38)就是固体颗料物料按粒径大小在曲率分级管内沿曲率半径方向分布的函数式。它说明：在曲率分级管内，曲率半径越大的地方分布的固体物料粒度越粗，反之则越细。
式(39)是物料在曲率分级管内按密度大小进行分级的函数式。它说明：在曲率分级管内，曲率半径越大的地方分布的物料密度越大。反之则越小。
当流体从曲率分级管(2)的入料口(A)，以速度V1进入曲率分级管后，大颗粒及高密度物料将很快地向外侧管壁迁移并逐渐贴向外侧管壁(15)，而介质流体则向相反的方向迂移，受向心运动介质流体的带动(阻力作用)，部分轻质、小颗粒物料也会向曲率分级管的内侧迁移。因此在曲率分级管的前半部分(图5双点划线CD的A侧)是物料的分级阶段。此段范围内物料及介质流体的径向运动比较激烈，流体的运动属于紊流状态。在曲率分级管的后半部分(双点划线CD的B侧)，物料的分级过程已基本结束，流体的运动属于层流状态，越靠近出料口流体的层流性越好，在出料口(B)处，粗粒、重质(ρs较大)物料已完全贴向曲率分级管的外侧管壁(15)并形成了具有一定厚度(δ1)的物料层。靠近曲率分级管内侧，多是介质流体及细粒、轻质物料流体。
固体物料在介质流体中的重力G的切向分力G2(见式35)方向和流体的速度方向一致。它能加快物料的运动速度，有利于排料，能提高设备的生产能力。
分流器(9)经法兰(4)、(14)靠螺栓(5)固定在曲率分级管(2)的出料口(B)。分流器由两个流管组成。靠近曲率分级管内侧的流管称为内管(13)，靠近曲率分级管外侧的流管称为外管(10)。内管和外管之间有隔板(12)将两管分开。外管(10)的入料口和曲率分级管(2)出料口(B)外侧管壁(15)处的粗粒、重质高浓度物料流层(δ1)相连。内管(13)的入料口和曲率分级管出料口(B)内侧管壁(3)处的介质流体及细粒、轻质低浓度物料流层(δ2)相通。隔板(12)将曲率分级管(2)分级后的层流流体分成了两个粒度、密度及浓度不同的级别。分级后的粗粒，重质高浓度物料流体由外管(10)经出料口J1排走，介质流体及细粒、轻质低浓度物料流体经内管(13)从出料口J2排走。因此本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”能够满足冶金、矿山、石油、化工、建材、电力、食品等领域用于分级、脱泥、浓缩、除尘等作业方面的要求。
2.磨损问题
本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”的曲率分级管(2)和现有旋流器相比，相当于在旋流室内沿流体运动方向截取(或制取)了一段园弧弯管。若令曲率分级管的过流截面等于旋流器入料口的过流截面，曲率分级管外侧管壁(15)的曲率半径r1等于旋流器旋流室的半径r1，则当它们通过的流体流量相等时，曲率分级管外侧管壁(15)处的流体速度和旋流器旋流室器壁处的流体速度应相等。若不考虑重力的影响，相同流体对曲率分级管产生的磨损强度和对旋流器旋流室产生的磨损强度也应相等，但比对旋流器的园锥体，沉砂管及溢流管产生的磨损强度要弱得多。如果将本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”分流器的内管(13)、外管(10)至出料口J2、J1的曲率半径设计成大于r1，使物料流体对分流器产生的磨损强度小于对曲率分级管的，则本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”整体就从根本上解决了磨损问题。这不是从改进设备的材料性能提高耐磨度的角度来减轻磨损，提高使用寿命的，而是从降低物料流体产生的磨损强度的角度来减弱磨损提高使用寿命的。这是本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”的一个重要特征。
3.能量消耗及效率
设流体通过本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”入料口(A)的速度为V1，出料口J1.J2的速度也为V1(速度没增量)。出料口J1.J2和大气相通，则出料口处流体内部的静压力等于大气压力Pa。流体通过本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”进、出流口的伯努力方程为：H′=P1γ+V122g+Z1=Paγ+V122g+Z+hw---(40)]]>当流体通过旋流器入料口的速度也为V1时，比较式(40)、(32)可知：单位重量流体质点通过本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”所消耗的总能头H′大大地小于通过旋流器所消耗的总能头H。因此本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”比旋流器节能，机械效率高。它节能的主要表现特征是入料口的静压力将小于旋流器入料口的静压力。
由于本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”的曲率分级管(2)相当于在旋流器的旋流室内沿流体运动方向截取了一段园弧弯管，因此它结构简单，体积小，重量轻。流体在本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”内的运动路线和时间都比在旋流器内短很多，因此本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”的能量损失hw也比旋流器小，所以它是高效节能的。
4.结论
综上所述：本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”和现有旋流器相比具有：结构简单，体积小，重量轻，高效节能并能提高分级质量和生产能力，减小磨损强度，提高使用寿命等优点。
5.其它
图6是三产品分流器的结构示意图，它是将分流器(9)沿曲率分级管(2)出料口(B)处曲率半径方向(Y轴)将分流器分成内管(1)、中管(2)、外管(3)三个流管而得到的。J1、J2、J3是三产品分流器的三个出料口。若将图6所示的分流器和图5中的曲率分级管(2)组合就得到了一台三产品“高效节能弱磨损曲率分级器”。粗粒、重质高浓度物料流体经外管(3)分流由出料口J1排走。介质流体及部分细粒、轻质物料流体经内管(1)分流由出料口J3排走。中管(2)分流的将是介于外管和内管之间的中间产品。若将分流器(9)沿曲率分级管(2)出料口(B)处曲率半径方向分成三个以上的流管就可以制得三种以上产品的“高效节能弱磨损曲率分级器”。
本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”曲率分级管(2)其特征是：①园弧角θ可以是任意值，取90°～180°较佳；②曲率半径可以是常数，也可以是随θ角而变化的；③过流截面形状可以是任意的，以矩形截面为佳；④入料口(A)平面在空间的安装位置可以是任意的，但以水平或竖直布置较好。分流器(9)的特征是：①入料口的形状必须和曲率分级管(2)的出料口(B)相适应，以使其分级后的流体能顺利地分开排走；②出料口J1、J2方向可以任意布置。
三、附图说明
附图1为目前国内外普遍使用的现有水力旋流器结构示意及旋流器内流体的速度分解示意图。
附图2为旋流器内任一截面z，半径为r处所取的正六面微元体的受力分析图。
附图3为固体颗粒物料在旋流器内的受力分析图。
附图4为固体颗粒物料对旋流器筒壁作用力的分解示意图。
附图5为本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”的结构示意及工作原理图。
附图6为三产品“高效节能弱磨损曲率分级器”分流器的结构示意图。
附图1中：1-入料管；2-溢流管；3-旋流室；4-园锥体；5-沉砂管；6-空气柱；Vtr是Vt与Vr的合速度。
附图5中：1-法兰；2-曲率分级管(部件)；3-内侧管壁；4-法兰管；11-法兰；12-隔板；13-内管；14-法兰；15-外侧管壁。J1为粗粒、重质高浓度物料流体之出料口；J2为介质流体及部分细粒、轻质低浓度物料流体之出料口。
附图6中：1-内管；2-中管；3-外管；4-缓冲室；5-缓冲室。J1、J2、J3分别是和外管、中管、内管相通的出料口。
四、本发明的最佳实施例
附图5为本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”的一个最佳实施例。它由曲率分级管(2)、分流器(9)两部分组成。它们之间经法兰(4)、(14)、靠螺栓(5)联为一体。曲率分级管(2)为一段园弧弯管，曲率半径为常数，园弧角θ＝90°，过流截面为矩形。分流器(9)的入料口形状和曲率分级管(2)的出料口(B)的形状相适应，也为矩形。分流器(9)沿曲率分级管(2)出料口(B)处曲率半径方向(Y轴)将其分成外管(10)、内管(13)两个流管。外管(10)和曲率分级管(2)出料口外侧管壁(15)处的粗粒、重质高浓度物料流层相接，内管(13)和曲率分级管(2)出料口内侧管壁(3)处的介质流体及细粒、轻质低浓度物料流体相接。因此本发明“高效节能弱磨损曲率分级器”分流器的外管(10)分流的将是粒度较粗，密度较大的高浓度物料流体，内管(13)分流的将是介质流体及粒度较细，密度较小的低浓度物料流体。缓冲室(8)用于降低外管(10)内流体的速度，以减轻物料对管道的冲击磨损。法兰(4)、(14)上的螺栓孔沿曲率分级管(2)出料口(B)处曲率半径方向(Y轴)制成长腰形孔，根据实际需要可松开联接螺栓(5)将分流器(9)整体沿腰形孔的长度方向上下平移调整，以改变外管(10)、内管(13)的开度δ1、δ2从而获得更令人满意的分级效果。