CN104316423A - 一种用于充填管道磨损的模拟实验装置 - Google Patents

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张新国
张涛
尚晓龙
王恒
刘镇
孔贺
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Abstract

一种用于充填管道磨损的模拟实验装置，包括工作台及充填管，所述工作台包括台面和支撑架，台面下方的支撑架设置有电动机，所述电动机配置有变频调速器。所述台面上固定有下封板，下封板的中部开有的装配孔贯通台面，下封板设置有一竖直的充填管，充填管上端配置有上盖板，所述上盖板和下封板在充填管的外部通过竖直拉杆相连接。所述充填管内设置有与充填管同轴的转动轴，转动轴与装配孔相适配，转动轴上设有转动叶片，转动轴下部伸出台面后通过皮带连接电动机。本发明能够对不同管径、壁厚、材质的管道进行模拟磨损实验，同时可实现对浆料的不同配比、流速的模拟，可重复使用，具有操作简便，实验成本低，试验器材占地少等优点。

Description

一种用于充填管道磨损的模拟实验装置
技术领域
本发明涉及一种模拟实验装置，具体涉及一种用于煤矿充填管道磨损的模拟实验装置。 
背景技术
由于在矿井充填中，管道压力大，料浆流速快，因此料浆对充填管道的磨损相当严重。矿山在充填管道的选择和更换上基本依靠现场监测和经验得出。矿用充填管道的选用最初也是根据类似输送管道的经验借鉴而来，但矿用充填管道的选用又有其特殊性。矿山充填材料与传统的管道输送材料相比，成分复杂，颗粒大小差别很大，对管道磨损的形式与传统的石油等材料对管道磨损形式有本质的区别。 
目前，矿井充填管道磨损试验装置主要有充填环管模拟试验装置和威尔塔斯兰的金矿的英美试验使用的滚筒机，充填环管模拟试验装置有设备多，需要充填管道长，充填管道安装要求高，需要充填材料多，设备庞大，换料困难的问题。而威尔塔斯兰的金矿的英美试验使用的滚筒机为使砂浆不随充填管一起旋转，滚筒转速不能过大，一般不超过0.8m/s，只能模拟不同材料对管道的磨损，不能模拟管道磨损与料浆输送速度的关系。 
发明内容
本发明的目的是在于提出一种煤矿用充填管道磨损的模拟实验装置，该实验装置能够模拟出充填管道内壁的磨损状况，能够通过对充填管道磨损的定量分析得出管道磨损的基本规律。 
本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案是： 
一种用于充填管道磨损的模拟实验装置，包括工作台、充填管、电动机及变频调速器，所述工作台包括台面和支撑架，台面下方的支撑架设置有电动机，所述变频调速器设置在台面下方。所述台面上固定有下封板，下封板的中部开有装配孔，所述装配孔贯通台面，下封板的上表面设置竖直的充填管，充填管上端配置有上盖板，所述上盖板和下封板在充填管的外部通过竖直拉杆相连接。所述充填管内设置有与充填管同轴的转动轴，转动轴与装配孔相适配，转动轴位于充填管内的部分设置有转动叶片，转动轴的下部从装配孔伸出后通过皮带与电动机相连接。 
优选地，所述竖直拉杆有四根且两端开有螺纹，下封板上均匀开有四个螺纹孔，竖直拉杆下端旋入下封板的螺纹孔内，竖直拉杆上端从上盖板穿出后配有紧固螺母，所述紧固螺母将下封板、充填管及上盖板连接成一体，充填管内部形成密闭的腔室。 
优选地，充填管的上端与上盖板的底部相结合的位置设置有密封圈。 
优选地，所述转动轴位于充填管内的部分自上而下均匀分布有若干横向的安装孔，任意上下相邻安装孔的轴向夹角相同。 
优选地，所述转动叶片包括横向连接杆及搅拌片，横向连接杆的一端连接搅拌片，另一端开有螺纹，所述搅拌片远离横向连接杆一端的两侧为圆角，所述横向连接杆插入安装孔后与其上下相邻的横向连接杆呈异面120°角，安装孔两侧配有的螺母将横向连接杆与转轴紧固。 
优选地，所述电动机通过支架固定于台面下方的支撑架内，电动机的传动轴竖直向上，电动机的电线连接到变频调速器上，所述变频调速器控制电动机的转速。 
优选地，所述电动机带动转动轴转动，变频调速器调节电动机的转速。 
通过采用前述技术方案，本发明在一定程度上模拟矿用充填管道的磨损形式，从而对矿用充填管道磨损的程度进行量化分析，得出管道磨损的基本规律，有利于指导现场管道的选用和及时更换。该模拟试验装置可以根据实际需要确定转动叶片的数量及空间安装位置，通过调整搅拌片的角度满足实验的要求。该实验装置还可以对不同管径、壁厚、材质的管道进行模拟磨损实验，同时可实现对浆料的不同配比、流速的模拟，可重复使用。本发明具有操作简便，实验成本低，试验器材占地少等优点。 
附图说明
图1是一种煤矿用充填管道磨损的模拟实验装置的结构示意图。 
图2是图1中转动叶片的结构示意图。 
图3是图1中转动叶片的俯视图。 
图4是图1中下封板的结构示意图。 
图5是图1中转动轴的结构示意图。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明： 
结合图1至图5，是一种煤矿用充填管道磨损的模拟实验装置，包括工作台1、充填管2、电动机3及变频调速器4，所述工作台1包括台面11及支撑架12，台面11下方的支撑架12设置有电动机3，所述变频调速器4设置在台面11下方；所述台面11上固定有下封板5，下封板5的中部开有装配孔13，所述装配孔13贯通台面11，下封板5的上表面设置竖直的充填管2，充填管2上端配置有上盖板6，所述上盖板6和下封板5在充填管2的外部通过竖直拉杆7相连接；所述充填管2内设置有与充填管2同轴的转动轴8，转动轴8与装配孔13相适配，转动轴8位于充填管2内的部分设置有转动叶片9，转动轴8的下部从装配孔13伸出后通过皮带14与电动机3相连接。 
所述竖直拉杆7有四根且两端开有螺纹，下封板5上均匀开有四个螺纹孔，竖直拉杆7下端旋入下封板5的螺纹孔内，竖直拉杆7上端从上盖板6穿出后配有紧固螺母18，所述紧固螺母18将下封板5、充填管2及上盖板6连接成一体，充填管2内部形成密闭的腔室。所述充填管2的上端与上盖板6的底部相结合的位置设有可更换的密封圈。所述转动轴8位于充填管2内的部分自上而下均匀分布有若干横向的安装孔10，所述任意上下相邻安装孔10的轴向夹角相同。所述转动叶片9包括横向连接杆16及搅拌片15，横向连接杆16的一端连接搅拌片15，另一端开有螺纹，所述搅拌片15远离横向连接杆16一端的两侧为圆角，所述横向连接杆16插入安装孔10后与其上下相邻的横向连接杆16呈异面120°角，安装孔10两侧配有的螺母将横向连接杆16与转动轴8紧固。所述电动机3通过支架固定于台面11下方的支撑架12内，电动机3的传动轴竖直向上，电动机3的电线连接到变频调速器4上，所述变频调速器4控制电动机3的转速。 
在管道磨损试验开始前，将变频减速器4、电动机3、转动轴8和下封板5安装固定在工作台1上，根据试验要求选取合适大小及数量一定的转动叶片9，转动叶片9的横向连接杆16穿过转动轴8上的安装孔10用螺母固定在转动轴8上，转动叶片9安装角度可以调节，将4根竖直拉杆7下端分别旋入下封板5上的螺纹孔中，并拧紧。将充填管2套在转动轴5外侧，向充填管2中加入配比好的充填材料，待材料充填完毕后将上盖板6放置于充填管2的上端，充填管2上端设置有可更换的密封圈，竖直拉杆7从上盖板6伸出后用紧固螺母18拧紧。启动电源，电动机3带动转动轴8转动，变频调速器4调节电动机3产生试验要求的转速，从而控制转动轴8的转速，可以模拟充填料浆在充填管2内部的不同流速。电动机3通过皮带14带动转动轴8和转动叶片9转动，搅拌片15搅动充填管6中的充填材料流动，从而实现真实模拟管道磨损的目的。本发明在一定程度上模拟矿用充填管道的磨损形式，从而对矿用充填管道磨损的程度进行量化分析，得出管道磨损的基本规律，有利于指导现场管道的选用和及时更换。该模拟试验装置可以根据实际需要确定转动叶片的数量及空间安装位置，通过调整搅拌片的角度满足实验的要求。该实验装置还可以对不同管径、壁厚、材质的管道进行模拟磨损实验，同时可实现对浆料的不同配比、流速的模拟，可重复使用。本发明具有操作简便，实验成本低，试验器材占地少等优点。 
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。 

Claims (7)

1.一种用于充填管道磨损的模拟实验装置，包括工作台、充填管、电动机及变频调速器，其特征在于：所述工作台包括台面及支撑架，台面下方的支撑架设置有电动机，所述变频调速器设置在台面下方；所述台面上固定有下封板，下封板的中部开有装配孔，所述装配孔贯通台面，下封板的上表面设置竖直的充填管，充填管上端配置有上盖板，所述上盖板和下封板在充填管的外部通过竖直拉杆相连接；所述充填管内设置有与充填管同轴的转动轴，转动轴与装配孔相适配，转动轴位于充填管内的部分设置有转动叶片，转动轴的下部从装配孔伸出后通过皮带与电动机相连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于充填管道磨损的模拟实验装置，其特征在于：所述竖直拉杆有四根且两端开有螺纹，下封板上均匀开有四个螺纹孔，竖直拉杆下端旋入下封板的螺纹孔内，竖直拉杆上端从上盖板穿出后配有紧固螺母。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于充填管道磨损的模拟实验装置，其特征在于：充填管的上端与上盖板的底部相结合的位置设置有密封圈。
4.根据权利要求1所述的一种用于充填管道磨损的模拟实验装置，其特征在于：所述转动轴位于充填管内的部分自上而下均匀分布有若干横向的安装孔，任意上下相邻安装孔的轴向夹角相同。
5.根据权利要求1或4所述的一种用于充填管道磨损的模拟实验装置，其特征在于：所述转动叶片包括横向连接杆及搅拌片，横向连接杆的一端连接搅拌片，另一端开有螺纹，所述搅拌片远离横向连接杆一端的两侧为圆角，所述横向连接杆插入安装孔后与其上下相邻的横向连接杆呈异面120°角，安装孔两侧配有的螺母将横向连接杆与转轴紧固。
6.根据权利要求1所述的一种用于充填管道磨损的模拟实验装置，其特征在于：所述电动机通过支架固定于台面下方的支撑架内，电动机的传动轴竖直向上，电动机的电线连接到变频调速器上。
7.根据权利要求1或6所述的一种用于充填管道磨损的模拟实验装置，其特征在于：所述电动机带动转动轴转动，变频调速器调节电动机的转动速度。
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