CN110203701A - 弯管静电防护装置、气力输送实验系统及实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种弯管静电防护装置、气力输送实验系统及实验方法，该弯管静电防护装置包括弯管的弯角两侧相对设置的第一平板和第二平板，所述第一平板和所述第二平板之间形成弯角电场，所述第一平板和所述第二平板之间电连接直流电源部和滑动变阻器，所述滑动变阻器能滑动改变所述弯角电场力的大小。该发明能使得输送颗粒在电场中受力平衡，避免输送颗粒碰撞弯管的弯角处侧壁，减小弯管的磨损，有效保护弯管，提高输送颗粒的物料运输效率。
Description
技术领域
本发明涉及气力输送技术领域，尤其涉及一种弯管静电防护装置、气力输送实验系统及实验方法。
背景技术
气力输送实验系统广泛应用于能源、化工、制药等行业，以及材料加工中颗粒物料的运输。在气力输送实验系统中由于颗粒与管壁间的碰撞、摩擦，颗粒与系统管道壁面有获得静电电荷的趋势，弯管壁的磨损最为严重。系统组件上电荷积累伴随着电荷随时放电的危险，同时系统中静电的存在严重影响了颗粒物传输效率。因此，有效地对管道进行静电防护对颗粒物料流动的影响具有非常重要的意义。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种弯管静电防护装置、气力输送实验系统及实验方法，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种弯管静电防护装置、气力输送实验系统及实验方法，该发明能使得输送颗粒在电场中受力平衡，避免输送颗粒碰撞弯管的弯角处侧壁，减小弯管的磨损，有效保护弯管，提高输送颗粒的物料运输效率。
本发明的目的是这样实现的，一种弯管静电防护装置，包括弯管的弯角两侧相对设置的第一平板和第二平板，所述第一平板和所述第二平板之间形成弯角电场，所述第一平板和所述第二平板之间电连接直流电源部和滑动变阻器，所述滑动变阻器能滑动改变所述弯角电场力的大小。
在本发明的一较佳实施方式中，所述第一平板和所述第二平板均为铜板，所述第一平板位于所述弯角的内侧，所述第二平板位于所述弯角的外侧。
本发明的目的还可以这样实现，一种气力输送实验系统，包括弯管，所述弯管包括水平设置的第一直管部和竖直设置的第二直管部，所述第一直管部和所述第二直管部之间设置弯角连通；所述弯角处设置前述的弯管静电防护装置，所述第一直管部处设置能测量弯管内颗粒电荷的模块化参数电流互感器，所述第一直管部处还设置能测量弯管内感应电流的感应电流测量部；所述第一直管部的入口与一气固旋转阀的出口连通设置，所述气固旋转阀的入口处连接进料部和进气部，所述进料部用于填入输送颗粒，所述进气部用于输入压缩空气，所述气固旋转阀用于气固两相混合；所述第二直管部的出口能与所述进料部连通；所述进料部和所述感应电流测量部均接地处理。
在本发明的一较佳实施方式中，所述感应电流测量部包括包覆于所述第一直管部上的导引部，所述导引部电连接于一接地处理的静电仪上，所述静电仪用于测量所述弯管的感应电流，所述静电仪与一计算机电连接；所述模块化参数电流互感器与所述计算机电连接。
在本发明的一较佳实施方式中，所述导引部包括包覆于所述第一直管部外壁上的第一铝箔纸层，所述第一铝箔纸层的外壁上包覆能绝缘的高分子膜层，所述高分子膜层的外壁上包覆第二铝箔纸层；所述第一铝箔纸层、所述高分子膜层和所述第二铝箔纸层呈同轴设置，所述第一铝箔纸层、所述高分子膜层和所述第二铝箔纸层构成导行系统；
所述第一铝箔纸层上电连接第一导线，所述第一导线的另一端电连接所述静电仪的高电位；所述第二铝箔纸层上电连接第二导线，所述第二导线的另一端电连接所述静电仪的低电位；所述第二铝箔纸层接地处理。
在本发明的一较佳实施方式中，所述进料部包括进料回收料斗，所述进料回收料斗的出口连通设置中间料斗，所述中间料斗的出口通过进料控制阀连通所述气固旋转阀。
在本发明的一较佳实施方式中，所述中间料斗上连接设置电子称重器。
在本发明的一较佳实施方式中，所述进气部包括气流控制阀，所述气流控制阀的出口连通气流干燥器，所述气流干燥器的出口连通设置能监控空气流量的转子流量计，所述转子流量计的出口连通所述气固旋转阀。
本发明的目的还可以这样实现，一种前述的气力输送实验系统的实验方法，包括以下步骤：
步骤a、打开气流控制阀，压缩空气经气流干燥器干燥，转子流量计监控压缩空气的流量；
步骤b、当压缩空气的流速达设定流速值时，打开中间料斗，通过电子称重器对输送颗粒质量进行控制，进料控制阀对输送颗粒的速率进行控制；
步骤c、压缩空气和输送颗粒在气固旋转阀内混合形成气固两相流；
步骤d、气固两相流经过弯管时，模块化参数电流互感器测量弯管内颗粒电荷，静电仪测量感应电流，并以设定的时间间隔将感应电流存储在计算机中；
步骤e、根据感应电流控制滑动变阻器，使所述第一平板和所述第二平板之间产生的电场力与输送颗粒所受静电力大小相等，使输送颗粒在电场中受力平衡；
步骤f、输送颗粒返回汇集至进料回收料斗，实验结束后放电处理。
由上所述，本发明提供的弯管静电防护装置、气力输送实验系统及实验方法具有如下有益效果：
本发明提供的弯管静电防护装置中，通过控制滑动变阻器大小，使得两个平板产生的电场力与输送颗粒所受静电力大小相等，使得输送颗粒在电场中受力平衡，避免输送颗粒碰撞弯管的弯角处侧壁，减小弯管的磨损，有效保护弯管，提高输送颗粒的物料运输效率；
本发明提供的气力输送实验系统中，采用了弯管静电防护装置，使得输送颗粒在电场中受力平衡，避免输送颗粒碰撞弯管的弯角处侧壁，减小弯管的磨损，有效保护弯管，提高输送颗粒的物料运输效率；本发明提供的气力输送实验系统中还设置模块化参数电流互感器和感应电流测量部，能对气力输送过程中摩擦产生的感应电流进行实时在线测量，测量的精度高，提高了测量过程感应电流的稳定性；
本发明提供的气力输送实验系统的实验方法，方法简单，气力输送过程中产生的感应电流测量的精度高。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1：为本发明的气力输送实验系统的示意图。
图2：为图1中A-A处剖视图。
图中：
100、气力输送实验系统；
1、弯管静电防护装置；
11、第一平板；12、第二平板；13、直流电源部；14、滑动变阻器；
2、弯管；
20、弯角；21、第一直管部；22、第二直管部；
3、模块化参数电流互感器；
4、感应电流测量部；
41、导引部；
411、第一铝箔纸层；412、高分子膜层；413、第二铝箔纸层；
42、静电仪；
43、计算机；
5、气固旋转阀；
6、进料部；
61、进料回收料斗；62、中间料斗；63、进料控制阀；64、电子称重器；65、回料控制阀；
7、进气部；
71、气流控制阀；72、气流干燥器；73、转子流量计。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本发明提供一种弯管静电防护装置1，包括弯管2的弯角20两侧相对设置的第一平板11和第二平板12，第一平板11和第二平板12之间形成弯角电场，第一平板11和第二平板12之间电连接直流电源部13和滑动变阻器14，滑动变阻器14能滑动改变弯角电场力的大小。
本发明提供的弯管静电防护装置中，通过控制滑动变阻器大小，使得两个平板产生的电场力与输送颗粒所受静电力大小相等，使得输送颗粒在电场中受力平衡，避免输送颗粒碰撞弯管的弯角处侧壁，减小弯管的磨损，有效保护弯管，提高输送颗粒的物料运输效率。
进一步，第一平板11和第二平板12均为铜板，第一平板11位于弯角的内侧，第二平板12位于弯角的外侧。
如图1所示，本发明还提供一种气力输送实验系统100，包括弯管2(在本实施方式中，弯管2为聚氯乙烯管，即PVC管)，弯管2包括相互连通的水平的第一直管部21和竖直的第二直管部22，第一直管部21和第二直管部22之间设置弯角20连通；在本发明的一具体实施例中，弯管2的内径为40mm，弯角20的角度为90°，第一直管部21呈水平设置，其长度为4.12m，第二直管部22呈竖直设置，其长度为2.97m，弯管2是透明的，可以直接观察到管内的状态，弯管2材料是聚氯乙烯，管壁的厚度为5mm。管道的各个部分连接在一起，相互支撑，并使用硅胶凝胶加固管道之间的连接。
弯角20处设置前述的弯管静电防护装置1，第一直管部21处设置能测量弯管内颗粒电荷的模块化参数电流互感器3，模块化参数电流互感器3使用一个非侵入式的电流束进行测量感应电流的，测量的精度可以达到1μA。将模块化参数电流互感器3安装在第一直管部21(水平管道)上，当携带电荷的输送颗粒在管道中通过模块化参数电流互感器3时，就会产生静电读数。
第一直管部21处还设置能测量弯管2内感应电流的感应电流测量部4；第一直管部21的入口与一气固旋转阀5的出口连通设置，气固旋转阀5的入口处连接进料部6和进气部7，进料部6用于填入输送颗粒，进气部7用于输入压缩空气，气固旋转阀5用于气固两相混合；第二直管部22的出口能与进料部连通；进料部6和感应电流测量部4均接地处理。除了弯管2采用聚氯乙烯(PVC)管，其他各部件之间的输送管均采用铜管构成。
本发明提供的气力输送实验系统中，采用了弯管静电防护装置，使得输送颗粒在电场中受力平衡，避免输送颗粒碰撞弯管的弯角处侧壁，减小弯管的磨损，有效保护弯管，提高输送颗粒的物料运输效率；本发明提供的气力输送实验系统中还设置模块化参数电流互感器和感应电流测量部，能对气力输送过程中摩擦产生的感应电流进行实时在线测量，测量的精度高，提高了测量过程感应电流的稳定性。
进一步，感应电流测量部4包括包覆于第一直管部21上的导引部41，导引部41电连接于一接地处理的静电仪42上，静电仪42用于测量弯管2的感应电流，静电仪42与一计算机43电连接；模块化参数电流互感器3与计算机43电连接。
进一步，如图2所示，导引部41包括包覆于第一直管部21外壁上的第一铝箔纸层411，第一铝箔纸层411的外壁上包覆能绝缘的高分子膜层412，高分子膜层412的外壁上包覆第二铝箔纸层413；第一铝箔纸层411、高分子膜层412和第二铝箔纸层413层呈同轴设置，第一铝箔纸层411、高分子膜层412和第二铝箔纸层413构成导行系统；
第一铝箔纸层411上电连接第一导线，第一导线的另一端电连接静电仪42的高电位；第二铝箔纸层413上电连接第二导线，第二导线的另一端电连接静电仪42的低电位；第二铝箔纸层413接地处理，作为电器保护。
电磁场被限定在第一铝箔纸层411和第二铝箔纸层413之间，同轴线基本没有辐射损耗，几乎不受外界信号干扰，有效屏蔽外界对测量静电信号的影响；第一铝箔纸层411和第二铝箔纸层413都是连续导电的，能非常好的完成感应电流的采集工作；第二铝箔纸层413接地，起到了电磁屏蔽的作用，使整个感应电流测量部4抗干扰能力强，屏蔽性能好，内部也一直维持着稳定的电磁场，感应电流传输更加稳定，提高了测量精度。
进一步，如图1所示，进料部6包括进料回收料斗61，进料回收料斗61的出口连通设置中间料斗62，中间料斗62的出口通过进料控制阀63连通气固旋转阀5，进料控制阀63能控制中间料斗62输送颗粒流量；第二直管部22的出口能通过输送直管与进料回收料斗61连通，进料回收料斗61和中间料斗62之间设置回料控制阀65。
如图1所示，在本实施方式中，中间料斗62上连接设置电子称重器64。
进一步，如图1所示，进气部7包括气流控制阀71，气流控制阀71的出口连通气流干燥器72，气流干燥器72的出口连通设置能监控空气流量的转子流量计73，转子流量计73的出口连通气固旋转阀5。气流湿度由气流干燥器72(蓝色硅胶)控制于相对湿度(在一具体实施例中，RH＝5％)，并在每次实验前后使用高性能数字温湿度计(可以是欧米茄技术有限公司生产的RH411)检查。
本发明还提供一种气力输送实验系统100的实验方法，包括以下步骤：
步骤a、打开气流控制阀71，压缩空气(空气压力75psi)经气流干燥器72干燥，转子流量计73监控压缩空气的流量；
步骤b、当压缩空气的流速达设定流速值时，打开中间料斗62，通过电子称重器64对输送颗粒质量进行控制，进料控制阀63对输送颗粒的速率进行控制；
步骤c、压缩空气和输送颗粒在气固旋转阀5内混合形成气固两相流；
步骤d、气固两相流经过弯管时，模块化参数电流互感器3测量弯管内颗粒电荷，静电仪42测量感应电流，并以设定的时间间隔(在一具体实施例中，时间间隔为0.5s)将感应电流存储在计算机43中；
步骤e、根据感应电流控制滑动变阻器14，使第一平板11和第二平板12之间产生的电场力与输送颗粒所受静电力大小相等，使输送颗粒在电场中受力平衡；
步骤f、输送颗粒返回汇集至进料回收料斗61，结束后放电处理。
本发明提供的气力输送实验系统的实验方法，方法简单，气力输送过程中产生的感应电流测量的精度高。
由上所述，本发明提供的弯管静电防护装置、气力输送实验系统及实验方法具有如下有益效果：
本发明提供的弯管静电防护装置中，通过控制滑动变阻器大小，使得两个平板产生的电场力与输送颗粒所受静电力大小相等，使得输送颗粒在电场中受力平衡，避免输送颗粒碰撞弯管的弯角处侧壁，减小弯管的磨损，有效保护弯管，提高输送颗粒的物料运输效率；
本发明提供的气力输送实验系统中，采用了弯管静电防护装置，使得输送颗粒在电场中受力平衡，避免输送颗粒碰撞弯管的弯角处侧壁，减小弯管的磨损，有效保护弯管，提高输送颗粒的物料运输效率；本发明提供的气力输送实验系统中还设置模块化参数电流互感器和感应电流测量部，能对气力输送过程中摩擦产生的感应电流进行实时在线测量，测量的精度高，提高了测量过程感应电流的稳定性；
本发明提供的气力输送实验系统的实验方法，方法简单，气力输送过程中产生的感应电流测量的精度高。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (9)
1.一种弯管静电防护装置，其特征在于，包括弯管的弯角两侧相对设置的第一平板和第二平板，所述第一平板和所述第二平板之间形成弯角电场，所述第一平板和所述第二平板之间电连接直流电源部和滑动变阻器，所述滑动变阻器能滑动改变所述弯角电场力的大小。
2.如权利要求1所述的弯管静电防护装置，其特征在于，所述第一平板和所述第二平板均为铜板，所述第一平板位于所述弯角的内侧，所述第二平板位于所述弯角的外侧。
3.一种气力输送实验系统，其特征在于，包括弯管，所述弯管包括水平设置的第一直管部和竖直设置的第二直管部，所述第一直管部和所述第二直管部之间设置弯角连通；所述弯角处设置如权利要求1或2所述的弯管静电防护装置，所述第一直管部处设置能测量弯管内颗粒电荷的模块化参数电流互感器，所述第一直管部处还设置能测量弯管内感应电流的感应电流测量部；所述第一直管部的入口与一气固旋转阀的出口连通设置，所述气固旋转阀的入口处连接进料部和进气部，所述进料部用于填入输送颗粒，所述进气部用于输入压缩空气，所述气固旋转阀用于气固两相混合；所述第二直管部的出口能与所述进料部连通；所述进料部和所述感应电流测量部均接地处理。
4.如权利要求3所述的气力输送实验系统，其特征在于，所述感应电流测量部包括包覆于所述第一直管部上的导引部，所述导引部电连接于一接地处理的静电仪上，所述静电仪用于测量所述弯管的感应电流，所述静电仪与一计算机电连接；所述模块化参数电流互感器与所述计算机电连接。
5.如权利要求4所述的气力输送实验系统，其特征在于，所述导引部包括包覆于所述第一直管部外壁上的第一铝箔纸层，所述第一铝箔纸层的外壁上包覆能绝缘的高分子膜层，所述高分子膜层的外壁上包覆第二铝箔纸层；所述第一铝箔纸层、所述高分子膜层和所述第二铝箔纸层呈同轴设置，所述第一铝箔纸层、所述高分子膜层和所述第二铝箔纸层构成导行系统；
所述第一铝箔纸层上电连接第一导线，所述第一导线的另一端电连接所述静电仪的高电位；所述第二铝箔纸层上电连接第二导线，所述第二导线的另一端电连接所述静电仪的低电位；所述第二铝箔纸层接地处理。
6.如权利要求5所述的气力输送实验系统，其特征在于，所述进料部包括进料回收料斗，所述进料回收料斗的出口连通设置中间料斗，所述中间料斗的出口通过进料控制阀连通所述气固旋转阀。
7.如权利要求6所述的气力输送实验系统，其特征在于，所述中间料斗上连接设置电子称重器。
8.如权利要求7所述的气力输送实验系统，其特征在于，所述进气部包括气流控制阀，所述气流控制阀的出口连通气流干燥器，所述气流干燥器的出口连通设置能监控空气流量的转子流量计，所述转子流量计的出口连通所述气固旋转阀。
9.一种如权利要求8所述的气力输送实验系统的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、打开气流控制阀，压缩空气经气流干燥器干燥，转子流量计监控压缩空气的流量；
步骤b、当压缩空气的流速达设定流速值时，打开中间料斗，通过电子称重器对输送颗粒质量进行控制，进料控制阀对输送颗粒的速率进行控制；
步骤c、压缩空气和输送颗粒在气固旋转阀内混合形成气固两相流；
步骤d、气固两相流经过弯管时，模块化参数电流互感器测量弯管内颗粒电荷，静电仪测量感应电流，并以设定的时间间隔将感应电流存储在计算机中；
步骤e、根据感应电流控制滑动变阻器，使所述第一平板和所述第二平板之间产生的电场力与输送颗粒所受静电力大小相等，使输送颗粒在电场中受力平衡；
步骤f、输送颗粒返回汇集至进料回收料斗，实验结束后放电处理。
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