CN107727374B

CN107727374B - 矿井管道液体输送水阀模拟试验台

Info

Publication number: CN107727374B
Application number: CN201710312197.6A
Authority: CN
Inventors: 寇子明; 寇彦飞; 高贵军; 张鹏; 张静; 王海清; 李琳
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2017-05-05
Filing date: 2017-05-05
Publication date: 2020-01-14
Anticipated expiration: 2037-05-05
Also published as: CN107727374A

Abstract

一种矿井管道液体输送水阀模拟试验台是将电机、齿轮泵、容积泵、水箱、变频器、换向阀、逆止阀及闸阀是设置安装在模拟试验平台上，通过液体输送管道连通，构成一用于矿井管道液体输送水阀在高扬程、大流量工况下测试其安全性能的模拟试验台。本发明被试水阀是闸阀、逆止阀，或是闸阀和逆止阀串联，配备有换向阀，通过改变液体流动方向模拟工况液体倒流现象，解决了现场工况模拟和检测阀门安全性等问题。

Description

矿井管道液体输送水阀模拟试验台

技术领域

本发明涉及一种管道液体运输水阀模拟试验台，尤其是一种用于管道液体运输水阀在高扬程、大流量工况下安全性能的模拟测试平台。

背景技术

煤矿从建设到生产过程中，矿井排水系统是煤矿安全与高效生产不可或缺的一类关键设备，特别是排水系统由于突然断电停泵引起的瞬变过程对设备威胁极大，瞬变过程中压力管道过大的水锤升压或泵机组过高的逆转飞逸转速造成排水系统损坏及管路泄露等事故，通过实验室模拟现场显得尤为重要，尤其是对有效地预防或防止矿井排水系统以及煤矿安全生产，减少生命财产损失具有重大的现实意义。

随着液压技术的发展，工程机械在许多工程领域得到了广泛应用水阀试验台是工程机械中液压试验台中重要的试验台之一，它是以多个换向阀为主体，集安全阀、补油阀、单向阀、节流阀等于一体，实现对多个执行机构控制的多功能集成系统，其结构和性能对行走液压系统的工作特性有重要的影响，目前国内液压多路阀试验台大多不具备测试水阀安全性能的功能，存在着功能不够齐全、可靠性能差、测试精度和试验效率低的问题。因此，设计开发一种模拟管道运输液体现场，并能够测试水阀安全性能的装置显得尤为重要。

发明内容

本发明提供一种矿井管道液体输送水阀模拟试验台，用于矿井管道液体运输水阀在高扬程、大流量工况下模拟测试其安全性能。

本发明所采取的具体技术方案如下。

一种矿井管道液体输送水阀模拟试验台，包括有电机、齿轮泵、容积泵、飞轮、水箱、变频器、换向阀、逆止阀及闸阀；其特征在于：

所述电机、齿轮泵、容积泵、飞轮、水箱、变频器、换向阀、逆止阀及闸阀是设置安装在模拟试验平台上，通过液体输送管道连通，构成一用于矿井管道液体输送水阀在扬程为1000m、流量为400m³/h的工况下测试其安全性能的模拟试验台，实现矿井管道液体输送水阀模拟试验；

所述电机Ⅰ及电机Ⅱ是固定在底座上，分别通过变频器连接容积泵及齿轮泵；

所述齿轮泵是通过管道Ⅰ及管道Ⅱ分别连通有水箱Ⅱ及管道Ⅵ；

所述容积泵是通过齿轮连接飞轮，容积泵的进口端与管道Ⅳ相连通，出口端与管道Ⅲ相连通；

所述飞轮是通过皮带连接电机Ⅰ，通过齿轮连接容积泵；

所述换向阀是分别与管道Ⅲ、管道Ⅳ、管道Ⅴ及管道Ⅵ相连通，换向阀手动开关置于换向阀上方；

所述逆止阀及闸阀是串联方式设置，分别与管道Ⅵ及管道Ⅴ相连通；

所述水箱Ⅰ及水箱Ⅱ是固定在底座上，水箱Ⅰ是存储液体容器，水箱Ⅱ与管道Ⅰ相连。

进一步的技术特征如下。

所述换向阀是自动换向阀或者是手动换向阀。

所述逆止阀是单向阀，自动防止液体倒流以及容器溶液外泄。

所述换向阀是控制试验液体流动方向，当手动多路阀控制开关在Ⅰ、Ⅲ开关位置打开，Ⅱ、Ⅳ开关位置关闭时：电机Ⅰ通过皮带带动飞轮储能；当手动多路阀控制开关在Ⅰ、Ⅳ开关位置打开，Ⅱ、Ⅲ开关位置关闭时：试验台进行正向试验；当手动多路阀控制开关在Ⅱ、Ⅲ开关位置打开，Ⅰ、Ⅳ开关位置关闭，试验台进行反向试验。

所述被试水阀是闸阀和逆止阀串联使用，或是两者单独使用。

实现本发明上述所提供的一种矿井管道液体输送水阀模拟试验台，在模拟管道运输液体现场情况下，保证了试验阀测试结果的可靠性，以及能够模拟管道运输液体多种工况现场，而且还可以用来做液压控制系统试验，解决了以往液压试验台功能不全、可靠性差和试验效率低的问题。

附图说明

图1是本发明整体结构俯视图。

图2是本发明整体结构左半剖A-A视图。

图3是本发明整体结构后视图。

图4是本发明的换向阀总成正向等轴测图。

图5是本发明的工作原理简图。

图中：1：电机Ⅰ；2：皮带；3：齿轮罩；4：容积泵；5：法兰；6：试验台底座；7：水箱Ⅰ；8：管道Ⅳ；9：管道Ⅴ；10：齿轮泵；11：电机Ⅱ；12：闸阀；13：换向体阀芯Ⅰ；14：手动换向阀开关；15：换向阀；16：逆止阀；17：管道Ⅵ ；18：管道Ⅲ；19：容积泵出口端Ⅰ；20：容积泵出口端Ⅱ；21：管道

；22：飞轮；23：水箱Ⅱ；24：变频器；25：齿轮；26：容积泵进口端Ⅱ；27：容积泵进口端Ⅰ；28：容积泵进口端Ⅲ；29：容积泵进口端Ⅳ；30：管道Ⅺ；31：管道Ⅻ；32：管道Ⅷ；33：管道Ⅶ；34：管道Ⅸ；35：管道Ⅹ；36：管道

；37：管道；38：管道

；39：管道Ⅰ；40：管道Ⅱ；41：溢流阀Ⅰ；42溢流阀Ⅱ；43：换向阀开关Ⅰ；44：换向阀开关Ⅱ；45：换向阀开关Ⅲ；46：换向阀开关Ⅳ；47：换向体阀芯Ⅱ；48：换向体阀芯Ⅲ；49：换向体阀芯Ⅳ；50：单向阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。

如附图1、附图2、附图3所示，实施一种矿井管道液体输送水阀模拟试验台，该模拟试验台包括有电机Ⅰ（1），电机Ⅱ（11），水箱I（7），水箱Ⅱ（23）、容积泵（4）和齿轮泵（10）都固定在试验台底座（6）上。电机Ⅰ（1）通过皮带（2）连接飞轮（22），飞轮（22）通过齿轮（25）连接容积泵（4），容积泵（4）起流量加载作用。电机Ⅱ（11）连接齿轮泵（10），齿轮泵分别与管道Ⅰ（39）和管道Ⅱ（40）连接，管道Ⅱ（40）连接单向阀（50）连接管道Ⅵ（17），齿轮泵（10）起扬程加载作用。容积泵（4）的进口端Ⅰ（27）、进口端Ⅱ（26）、进口端Ⅲ（28）、进口端Ⅳ（29）、出口端Ⅰ（19）、出口端Ⅱ（20），分别与管道Ⅶ（33），管道Ⅷ（32），管道Ⅸ（34），管道Ⅹ（35），管道Ⅺ（30），管道Ⅻ（31）相连，管道Ⅶ（33）和管道Ⅷ（32）通过管道XIII（36）连通，管道Ⅸ（34）和管道Ⅹ（35）通过管道XIV（37）连通，管道Ⅺ（30）和管道Ⅻ（31）通过管道XV（21）相连，管道XIII（36）和管道XIV（37）通过管道XVI（38）相连，构成闭合管道回路运输液体。换向阀（15）分别与管道Ⅲ（18）、管道Ⅳ（8）、管道Ⅴ（9）、管道Ⅵ（17）相连，管道Ⅲ（18）连接管道XV（21），管道Ⅳ（8）连接管道XVI（38），换向阀体可以改变试验台控制系统液体的流动方向。被试水阀是逆止阀（16）和闸阀（12）串联，分别与管道Ⅵ（17）和管道Ⅴ（9）相连。

如附图4所示，换向阀（15）控制试验台液体流动方向，换向阀开关Ⅰ（43）、换向阀开关Ⅱ（44）、换向阀开关Ⅲ（45）、换向阀开关Ⅳ（46）、分别控制换向体阀芯Ⅰ（13）、换向体阀芯Ⅱ（47）、换向体阀芯Ⅲ（48）、换向体阀芯Ⅳ（49）开启或者闭合。当操作换向阀（15）液体发生改变时，溢流阀Ⅰ（41）和溢流阀Ⅱ（42）起保护作用。

如附图5所示，试验台在起动储能阶段：电机Ⅱ（11）带动齿轮泵（10）转动，齿轮泵（10）将水箱Ⅱ（23）的液体通过管道Ⅱ（40）运输到试验台管道系统中，管道Ⅱ（40）上安装单向阀（50）用来控制液体回流。变频器（24）控制电机Ⅰ(1),电机Ⅰ(1)通过皮带(2)将能量存储到飞轮（22）中。当手动多路阀控制开关在换向阀开关Ⅰ（43）、换向阀开关Ⅲ（45）开关位置打开，换向阀开关Ⅱ（44）、换向阀开关Ⅳ（46）开关位置关闭时，进一步控制换向体阀芯Ⅰ(13)、换向体阀芯Ⅱ（47）、换向体阀芯Ⅲ（48）、换向体阀芯Ⅳ（49）工作状态。液体是从容积泵出口端Ⅰ（19）和出口端Ⅱ（20）流出，经过管道Ⅲ（18）、换向阀（15）和管道Ⅳ（8），从容积泵进口端Ⅰ（27）、进口端Ⅱ（26）、进口端Ⅲ（28）、进口端Ⅳ（29）流入，形成一条回路，此过程液体驱动容积泵（4）正转。液体先从管道Ⅰ（39）流入，经过齿轮泵（10）、管道Ⅱ(40)和单向阀（50），最后流向水箱Ⅱ（23），形成另一条稳定回路，该回路在试验台工作过程一直存在。

如附图5所示，试验台在正向试验阶段：当手动多路阀控制开关在换向阀开关Ⅰ（43）、换向阀开关Ⅳ（46）开关位置打开，换向阀开关Ⅱ（44）、换向阀开关Ⅲ（45）开关位置关闭时，进一步控制换向体阀芯Ⅰ(13)、换向体阀芯Ⅱ（47）、换向体阀芯Ⅲ（48）、换向体阀芯Ⅳ（49）工作状态。液体是从容积泵出口端Ⅰ（19）和出口端Ⅱ（20）流出，经过管道Ⅲ（18）、换向阀（15）、管道Ⅵ（17）、逆止阀（16）、闸阀（12）、管道Ⅴ（9）、换向阀（15）和管道Ⅳ（8），从容积泵进口端Ⅰ（27）、进口端Ⅱ（26）、进口端Ⅲ（28）、进口端Ⅳ（29）流入，形成一个正向试验回路，此过程液体驱动容积泵正转。

如附图5所示，试验台在反向试验阶段：当手动多路阀控制开关在Ⅱ（44）、Ⅲ（45）开关位置打开，换向阀开关Ⅰ（43）、换向阀开关Ⅳ（46）开关位置关闭时，进一步控制换向体阀芯Ⅰ(13)、换向体阀芯Ⅱ（47）、换向体阀芯Ⅲ(48)、换向体阀芯Ⅳ（49）工作状态。同时应该释放飞轮（22）的能量，通过飞轮（22）驱动容积泵（4）反转，液体改变原来运动方向。液体是从容积泵进口端Ⅰ（27）、进口端Ⅱ（26）、进口端Ⅲ（28）、进口端Ⅳ（29）流出，经过管道Ⅳ（8）、换向阀（15）、管道Ⅴ（9）、闸阀（12）、逆止阀（16）、管道Ⅵ（17）、换向阀（15）、管道Ⅲ（18），液体从容积泵出口端Ⅰ（19）和出口端Ⅱ（20）流入。当液体流动方向在管道回路瞬间发生改变，管道液体会出现振荡现象，溢流阀Ⅰ（41）和溢流阀Ⅱ（42）承受压力大于临界值，液体会排到水箱Ⅱ（23）中，这样形成一个稳定的反向试验回路。

该装置模拟管道运输液体在高扬程、大流量的工况下，出现断电或者其他外界干扰因素等情况而设计的试验台，可以模拟管道运输液体多种工况现场，而且还可以用来做液压控制系统试验，解决了以往液压试验台功能不全、可靠性差和试验效率低的问题。

Claims

1.一种矿井管道液体输送水阀模拟试验台，包括有电机、齿轮泵、容积泵、飞轮、水箱、变频器、换向阀、逆止阀及闸阀；其特征在于：

所述电机、齿轮泵、容积泵、飞轮、水箱、变频器、换向阀、逆止阀及闸阀是设置安装在模拟试验平台上，通过液体输送管道连通，构成一用于矿井管道液体输送水阀，在扬程为1000m、流量为400m³/h的工况下测试其安全性能的模拟试验台，实现矿井管道液体输送水阀模拟试验；

所述电机Ⅰ（1）及电机Ⅱ（11）是固定在底座（6）上，分别通过变频器（24）连接容积泵（4）及齿轮泵（10）；

所述齿轮泵（10）是通过管道Ⅰ（39）及管道Ⅱ（40）分别连通有水箱Ⅱ（23）及管道Ⅵ（17）；

所述容积泵（4）是通过齿轮（25）连接飞轮（22），容积泵（4）的进口端与管道Ⅳ（8）相连通，出口端与管道Ⅲ（18）相连通；

所述飞轮（22）是通过皮带（2）连接电机Ⅰ（1），通过齿轮（25）连接容积泵（4）；

所述换向阀（15）是分别与管道Ⅲ（18）、管道Ⅳ（8）、管道Ⅴ（9）及管道Ⅵ（17）相连通，换向阀手动开关置于换向阀（15）上方；

所述逆止阀（16）及闸阀（12）是串联方式设置，分别与管道Ⅵ（17）及管道Ⅴ（9）相连通；

所述水箱Ⅰ（7）及水箱Ⅱ（23）是固定在底座（6）上，水箱Ⅰ（7）是存储液体容器，水箱Ⅱ（23）与管道Ⅰ（39）相连；

所述闸阀（12）和所述逆止阀（16）是被试水阀、是串联使用，或是两者单独使用。

2.如权利要求1所述的矿井管道液体输送水阀模拟试验台，其特征在于：所述换向阀（15）是自动换向阀或者是手动换向阀。

3.如权利要求1所述的矿井管道液体输送水阀模拟试验台，其特征在于：所述逆止阀（16）是单向阀，自动防止液体倒流以及容器溶液外泄。

4.如权利要求1所述的矿井管道液体输送水阀模拟试验台，其特征在于：

所述换向阀（15）是控制试验液体流动方向，当手动多路阀控制开关在换向阀开关Ⅰ（43）、换向阀开关Ⅲ（45）开关位置打开，换向阀开关Ⅱ（44）、换向阀开关Ⅳ（46）开关位置关闭时：电机Ⅰ（1）通过皮带（2）带动飞轮（22）储能；当手动多路阀控制开关在换向阀开关Ⅰ（43）、换向阀开关Ⅳ（46）开关位置打开，换向阀开关Ⅱ（44）、换向阀开关Ⅲ（45）开关位置关闭时：试验台进行正向试验；当手动多路阀控制开关在换向阀开关Ⅱ（44）、换向阀开关Ⅲ（45）开关位置打开，换向阀开关Ⅰ（43）、换向阀开关Ⅳ（46）开关位置关闭时，试验台进行反向试验。