CN109590103B - 一种柔性空气室跳汰机气囊安全可靠性试验装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性空气室跳汰机气囊安全可靠性试验装置与方法，包括机体、气囊、三维扫描仪、测压管；所述机体的底面设有进气管和排气管，顶部安装有上法兰盖，上法兰盖上安装连通机体的机体测压管，机体测压管上安装安全阀和压力表；机体底面的中心通过法兰安装气囊，法兰中心安装压缩空气入口管，为气囊注、排压缩气体；所述气囊内部安装有多根长度不等的测压管，气囊的顶部通过弹性连接件与上法兰盖连接；所述机体的内壁至少对称设有两个三维扫描仪，三维扫描仪的镜头对应气囊设置。

Description

一种柔性空气室跳汰机气囊安全可靠性试验装置与方法

技术领域

本发明涉及一种柔性空气室跳汰机气囊安全可靠性试验装置与方法，用于分离工程和矿物加工工程领域，特别是涉及煤炭分选、洁净煤制备相关的技术领域。

背景技术

煤炭是世界一次能源的重要组成部分。从产业革命以来至今，煤炭一直占据着世界一次能源的前列。我国煤炭资源丰富，保守资源量10202亿吨。根据第三次煤炭资源预测与评价，我国煤炭资源总量为5157万亿吨，位居世界第一；可采储量为2040亿吨，位居世界第二。2010年煤炭在我国一次性能源生产和消费结构中仍占60%左右。根据预测，到2050年，这一比例不会低于50%。在未来几十年内，煤炭仍将是我国的主要能源之一，但是在煤炭为国民经济发展做出巨大贡献的同时，由于大部分原煤未经加工，不仅转化利用效率低、资源浪费大，而且给环境带来严重的污染。如何做好煤炭的分选加工、洁净煤利用、保护生态环境，充分利用优质煤炭资源，提高经济效益，是实施国家发展战略的重要内容之一。煤炭分选是洁净煤技术的源头和基础，也是适合我国当前经济状况的一项最有效的洁净煤技术。

目前，跳汰选是煤炭洗选加工的主要工艺之一，跳汰选处理量占选煤总处理量的49%。虽然重介选比率逐年增加，但在部分选煤厂工艺流程依然得到广泛使用。跳汰机种类很多，而柔性空气室跳汰机是一种新型的跳汰机，与其他跳汰机相比，最大的特点就是以柔性气囊作为空气室，取代了传统的固定结构的空气室，使筛下机体内的流通通道形状更为灵活，可根据跳汰面积的增大而改变气囊的布置，在保证水流运动稳定性的同时，提高生产能力。

气囊是柔性空气室跳汰机中一个重要部件。气囊的安全可靠性及运动稳定性问题是生产过程安全、稳定的保障。气囊及其附属构件设计过程中需要考虑材料和结构。气囊选材通常为聚氨酯、橡胶或者含炭纤维复合材料。依据适用的场合，含炭纤维复合材料综合性能表现较为优异。气囊在系统中的受力较为复杂。气囊内受到气体压力的冲击，气囊外受到液体的作用。若让气囊自由运动，则气囊的变形方向比较混乱，造成了一定的能量损失，并导致水流的稳定性差。由于气囊的受力呈现周期性变化，材料易发生疲劳损伤。因此，长周期运行气囊的稳定性非常关键，如果气囊疲劳或者破裂将会引发停机故障，直接影响工业生产无法连续运行。为了实现气囊运行安全可靠性的监测，可以设计专门的装置，对现有气进行实验，评价气囊变形规律，与之接触的流体介质作用力，以及气囊自身的疲劳寿命等，通过试验结果评价气囊的可靠性，为跳汰机的安全稳定运行奠定基础。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明是提供一种柔性空气室跳汰机气囊安全可靠性试验装置与方法，具有结构简单、操作方便、工作稳定的特点。

本发明采用的技术方案是:一种柔性空气室跳汰机气囊安全可靠性试验装置，包括机体、气囊、三维扫描仪、测压管；所述机体的底面设有进气管和排气管，顶部安装有上法兰盖，上法兰盖上安装连通机体的机体测压管，机体测压管上安装安全阀和压力表；机体底面的中心通过法兰安装气囊，法兰中心安装压缩空气入口管，为气囊注、排压缩气体；所述气囊内部安装有多根长度不等的测压管，气囊的顶部通过弹性连接件与上法兰盖连接；所述机体的内壁至少对称设有两个三维扫描仪，三维扫描仪的镜头对应气囊设置。

所述弹性连接件为弹簧，硅胶或橡胶材质的弹性吊绳。

所述进气管、排气管以及压缩空气入口管上均安装阀门。

所述三维扫描仪与机体铰接，机体的外部安装有控制三维扫描仪转动的调节装置。

所述调节装置包括油缸、油缸控制阀和电机；三维扫描仪铰接于一横杆的端部，横杆的另一端与机体侧壁通过轴承转动连接，所述电机的输出轴与横杆通过齿轮啮合连接或通过联轴器直接连接；油缸的缸体与横杆连接，活动杆与三维扫描仪的壳体铰接，通过控制油缸控制阀调节油缸的伸缩长度，控制三维扫描仪的倾斜角度，结合电机的转动实现三给扫描仪的全面扫描。

所述测压管至少设置三根，相互平行且不重合，其顶部从气囊顶部伸出保持于同一水平面。

所述机体通过大螺钉与上法兰盖连接。

所述气囊通过小螺栓与法兰连接。

在气囊内部安装有三个长度不等的测压管，实现气囊内部不同区域压力变化趋势的检测，建立气囊压力差与变形的关系，用于指导气囊的结构设计。

所述进气管将压缩空气充入跳汰机体内，由压力表检测内部压力达到预定值。

在机体顶部的机体测压管上安装有安全阀，保证内部压力超限后的系统工作安全。

通过压缩空气入口管向气囊内输送压缩空气，通过进气管向机体内注入压缩空气，使跳汰机机体内安装的气囊承受内、外部气体压力同时作用，通过长周期的重复变形试验，研究气囊工作的安全可靠性和疲劳寿命。

三维扫描仪安装在跳汰机体内壁上，用于实时监测气囊变形情况，通过可调装置实现三维扫描仪的位置变化，随时切换扫描区域，实现气囊边壁变形的全方位扫描，采集气囊边界数据，全面检测气囊变形情况，。可以开展气囊的安全可靠性试验和疲劳寿命试验，待实验结束后，可将全部压缩空气排出。

所述气囊顶部安装有弹性连接件，用于稳定气囊的运动形态。

一种柔性空气室跳汰机气囊安全可靠性试验方法，步骤1）将压缩空气入口管的压缩空气控制阀打开，关闭其它阀门，将压缩空气送入气囊内；步骤2）在三维扫描仪检测到气囊最大变形后，保压一小时，检查气囊的气密性及其底部密封性能；将压缩空气控制阀打开后泄压，使气囊变形得以恢复；步骤3）从进气管中注入压缩空气，由压力表的显示情况判断跳汰机体内是否存在泄漏；步骤4）测试完毕后，继续从进气管注入压缩空气，达到测试压力后，打开压缩空气控制阀，从压缩空气入口管通入空气，气囊内部压力逐渐增加，通过内部长度不等的三根测压管进行测试，并记录下压力变化数据；步骤5）气囊在压力作用下产生膨胀变形，在可调装置的调节下，经外部三维扫描仪检测获得气囊变形三维图；步骤6）当压缩空气控制阀打开，压缩空气入口管泄压过程中，进行相关参数检测；通过长周期的运行，获得气囊安全可靠性和疲劳寿命数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、系统对气囊的受力模型进行了简化，将气囊外壁水流作用力简化为气体作用力，使气囊工作中外壁承受均匀载荷作用，工况更为稳定。

2、运用三维扫描仪获取气囊边界变形量，利用测压管检测气囊内部气体压力瞬态变化特征，检测过程操作简单，数据可靠。

3、装置结构简单，易于实现，可以用于气囊安全可靠性和疲劳寿命测试。

附图说明

图1为本发明一种柔性空气室跳汰机气囊安全可靠性试验装置与方法示意图。

图2为气囊和测压管的连接示意图。

图3为三维扫描仪和可调装置的安装示意图。

附图中各部件的标记如下：

1.进气管，2.进气控制阀，3小螺栓，4.三维扫描仪，5.可调装置，5-1.电机，5-2’横杆，5-3.油缸，5-4.油缸控制阀，6.弹性连接件，7.上法兰盖，8.大螺钉，9.安全阀，10.压力表，11.中型测压管，12.机体，13.气囊，14.法兰，15.排气管，16.排气控制阀，17.压缩空气控制阀，18.压缩空气入口管，19. 短型测压管，20.长型测压管，21.机体测压管。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的实施方式进行性详细阐述。

如图1所示，一种柔性空气室跳汰机气囊安全可靠性试验装置，包括机体12、气囊13、三维扫描仪4、测压管。

所述机体12的底面设有进气管1和排气管15，顶部安装有上法兰盖7，所述机体12通过大螺钉8与上法兰盖7连接。上法兰盖7上安装连通机体12的机体测压管21，机体测压管21上安装安全阀9和压力表10。所述进气管1安装有进气控制阀2，排气管15安装有排气控制阀16。所述进气管1将压缩空气充入跳汰机体12内，由压力表10检测内部压力达到预定值；安全阀9保证机体12内部压力超限后的系统工作安全。

所述机体12底面的中心通过法兰14安装气囊13，所述气囊13通过小螺栓3与法兰14连接。法兰14中心安装压缩空气入口管18，压缩空气入口管18安装有压缩空气控制阀17，为气囊13注、排压缩气体。

通过压缩空气入口管18向气囊13内输送压缩空气，通过进气管1向机体内注入压缩空气，使跳汰机机体12内安装的气囊13承受内、外部气体压力同时作用，通过长周期的重复变形试验，研究气囊13工作的安全可靠性和疲劳寿命。

所述气囊13内部安装有多根长度不等的测压管，所述测压管至少设置三根：中型测压管11、短型测压管19和长型测压管20，管体相互平行且不重合，其顶部从气囊13顶部伸出保持于同一水平面，实现气囊13内部不同区域压力变化趋势的检测，建立气囊13压力差与变形的关系，用于指导气囊的结构设计。

所述气囊13的顶部通过弹性连接件6与上法兰盖7连接。所述弹性连接件6为弹簧，硅胶或橡胶材质的弹性吊绳，用于稳定气囊13的运动形态。

所述机体12的内壁至少对称设有两个三维扫描仪4，三维扫描仪4的镜头对应气囊13设置。所述三维扫描仪4与机体12铰接，机体12的外部安装有控制三维扫描仪4转动的调节装置5。

如图3所示，所述调节装置5包括油缸5-3、油缸控制阀5-4和电机5-1；三维扫描仪4铰接于一横杆5-2的端部，横杆5-2的另一端与机体12侧壁通过轴承转动连接，所述电机5-1的输出轴与横杆5-2通过齿轮啮合连接或通过联轴器直接连接；油缸5-3的缸体与横杆5-2连接，活动杆与三维扫描仪4的壳体铰接，通过控制油缸控制阀5-4调节油缸5-3的伸缩长度，控制三维扫描仪4的倾斜角度，结合电机5-1的转动实现三给扫描仪4的全面扫描。电机5-1的开关和油缸控制阀5-4设置于同一控制面板上，方便操作。安装时，做好密封工作，保证机体12的密封性。

所述三维扫描仪4安装在跳汰机体12内壁上，用于实时监测气囊13变形情况，通过可调装置5实现三维扫描仪4的位置变化，随时切换扫描区域，实现气囊13边壁变形的全方位扫描，全面检测气囊13变形情况。可以开展气囊13的安全可靠性试验和疲劳寿命试验，待实验结束后，可将全部压缩空气排出。

一种柔性空气室跳汰机气囊安全可靠性试验方法，步骤1）将压缩空气入口管18的压缩空气控制阀17打开，关闭其它阀门，将压缩空气送入气囊13内；步骤2）在三维扫描仪4检测到气囊13最大变形后，保压一小时，检查气囊13的气密性及其底部密封性能；将压缩空气控制阀17打开后泄压，使气囊13变形得以恢复；步骤3）从进气管1中注入压缩空气，由压力表10的显示情况判断跳汰机体内是否存在泄漏；步骤4）测试完毕后，继续从进气管1注入压缩空气，达到测试压力后，打开压缩空气控制阀17，从压缩空气入口管18通入空气，气囊13内部压力逐渐增加，通过内部长度不等的三根测压管11、19、20进行测试，并记录下压力变化数据；步骤5）气囊13在压力作用下产生膨胀变形，在可调装置5的调节下，经外部三维扫描仪4检测获得气囊13变形三维图；步骤6）当压缩空气控制阀17打开，压缩空气入口管18泄压过程中，进行相关参数检测；通过长周期的运行，获得气囊13安全可靠性和疲劳寿命数据。

Claims (7)

1.一种柔性空气室跳汰机气囊安全可靠性试验装置，其特征在于，包括机体、气囊、三维扫描仪、测压管；所述机体的底面设有进气管和排气管，顶部安装有上法兰盖，上法兰盖上安装连通机体的机体测压管，机体测压管上安装安全阀和压力表；机体底面的中心通过法兰安装气囊，法兰中心安装压缩空气入口管，为气囊注、排压缩气体；所述气囊内部安装有多根长度不等的测压管，气囊的顶部通过弹性连接件与上法兰盖连接；所述机体的内壁至少对称设有两个三维扫描仪，三维扫描仪的镜头对应气囊设置。

2.根据权利要求1所述的一种柔性空气室跳汰机气囊安全可靠性试验装置，其特征在于，所述弹性连接件为弹簧，硅胶或橡胶材质的弹性吊绳。

3.根据权利要求1所述的一种柔性空气室跳汰机气囊安全可靠性试验装置，其特征在于，所述进气管、排气管以及压缩空气入口管上均安装阀门。

4.根据权利要求1所述的一种柔性空气室跳汰机气囊安全可靠性试验装置，其特征在于，所述三维扫描仪与机体铰接，机体的外部安装有控制三维扫描仪转动的调节装置。

5.根据权利要求4所述的一种柔性空气室跳汰机气囊安全可靠性试验装置，其特征在于，所述调节装置包括油缸、油缸控制阀和电机；三维扫描仪铰接于一横杆的端部，横杆的另一端与机体侧壁通过轴承转动连接，所述电机的输出轴与横杆通过齿轮啮合连接或通过联轴器直接连接；油缸的缸体与横杆连接，活动杆与三维扫描仪的壳体铰接，通过控制油缸控制阀调节油缸的伸缩长度，控制三维扫描仪的倾斜角度，结合电机的转动实现三维扫描仪的全面扫描。

6.根据权利要求1所述的一种柔性空气室跳汰机气囊安全可靠性试验装置，其特征在于，所述测压管至少设置三根，相互平行且不重合，其顶部从气囊顶部伸出保持于同一水平面。

7.一种柔性空气室跳汰机气囊安全可靠性试验方法，步骤1）将压缩空气入口管的压缩空气控制阀打开，关闭其它阀门，将压缩空气送入气囊内；步骤2）在三维扫描仪检测到气囊最大变形后，保压一小时，检查气囊的气密性及其底部密封性能；将压缩空气控制阀打开后泄压，使气囊变形得以恢复；步骤3）从进气管中注入压缩空气，由压力表的显示情况判断跳汰机体内是否存在泄漏；步骤4）测试完毕后，继续从进气管注入压缩空气，达到测试压力后，打开压缩空气控制阀，从压缩空气入口管通入空气，气囊内部压力逐渐增加，通过内部长度不等的三根测压管进行测试，并记录下压力变化数据；步骤5）气囊在压力作用下产生膨胀变形，在可调装置的调节下，经外部三维扫描仪检测获得气囊变形三维图；步骤6）当压缩空气控制阀打开，压缩空气入口管泄压过程中，进行相关参数检测；通过长周期的运行，获得气囊安全可靠性和疲劳寿命数据。

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