CN110525981A - 一种固液两相流输送装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固液两相流输送装置，其包括用于储存固相和液相物料的储料罐；用于混合固相和液相物料的旋流发生器，该旋流发生器包括驱动电机、外管、及设置在外管内的受驱动电机驱动转动且用于混合固相和液相物料的内管，该内管内壁和外壁处均设有若干螺旋叶片，且在该内管处设有供物料进出内管的进口和出口；用于输送固液两相流的输送管，该输送管内壁设有用于保持物料高速旋流的螺旋肋。本发明的固液两相流输送装置提高了固相和液相物料的混合效果，并且减少固液两相流在运送过程中的沉积，从而提高固液两相流的输送能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种输送装置，尤其是一种固液两相流输送装置。
背景技术
固液两相流由固体颗粒和水组成，固液两相流管道输送已广泛用于建筑、煤炭、冶金等工业领域。研究固液两相流特性以及提高固液两相流输送能力成为当前非常重要的课题。此外离心泵是和流体输送密切相关的水力机械，在输送固液两相流的情况下，由于运行环境复杂、对泵内流动结构掌握不够、水力设计还不能完全符合固液流动规律等原因，因此通过研究固液两相流体的离心泵输送变得非常重要。但是在固液两相流输送的研究中存在一个很大的弊端，因为固液两相流体在进入离心泵前会在平直管路内产生大量沉降，从而使进入离心泵的固相浓度达不到实验要求的浓度，从而造成实验数据的不准确；而且固体沉积会加剧实验管路的磨损，造成管路的堵塞等，从而造成实验装置的损坏。
此外，由于固液两相流中固体颗粒容易沉积的特点，减少固体沉积成为提高固液两相流输送能力的关键。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种固液两相流输送装置，该固液两相流输送装置提高了固相和液相物料的混合效果，并且减少固液两相流在运送过程中的沉积，从而提高固液两相流的输送能力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种固液两相流输送装置，包括用于储存固相和液相物料的储料罐；用于混合固相和液相物料的旋流发生器，该旋流发生器入口与储料罐出口相连通，该旋流发生器包括驱动电机、外管、及设置在外管内的受驱动电机驱动转动且用于混合固相和液相物料的内管，该内管内壁和外壁处均设有若干螺旋叶片，且在该内管处设有供物料进出内管的进口和出口，当物料进入旋流发生器后分别在外管和内管通道内进行混合以得到固液两相流；用于输送固液两相流的输送管，该输送管入口与旋流发生器出口相连通，该输送管内壁设有用于保持物料高速旋流的螺旋肋。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的固液两相流输送装置自储料罐后即采用旋流输送，减少了各个环节的固体沉积，不仅提高了固液两相流输送能力，还减少对各环节装置的磨损以提高使用寿命。储料罐的固相和液相物料输送至旋流发生器，该旋流发生器内设有通过驱动电机驱动转动内管，该内管上设有螺旋叶片用以带动物料发生旋流，同时实现固相和液相物料的混合以得到充分混合的固液两相流。而且，固液两相流进入旋流发生器后分为两路，分别进入外管通道和内管通道并通过螺旋叶片进行混合，使得固相和液相物料达到良好的均匀度并减少固体沉降。由于螺旋叶片的作用，使得混合后的固液两相流以旋流状态进入下一装置。此外，从旋流发生器出来的充分混合且处于旋流状态下的固液两相流输送至输送管，输送管内设有螺旋肋使固液两相流仍保持旋流状态进行运输，从而减少固液两相流在运输过程中的沉降。
进一步设置为：所述螺旋叶片底部设有位于内管表面、且用于控制螺旋叶片露出长度的液压装置，该液压装置包括固定在内管处的壳体，开设有于壳体处且填充有油液的内腔，及插入内腔并延伸至内腔外、且可受离心力向内腔外移动的液压杆；所述液压杆位于内腔外的一端与螺旋叶片连接；所述内腔内设有与液压杆相连接且将内腔分为上腔和下腔的活塞，该壳体处设有用于连通上腔和下腔、以供上腔油液和下腔油液相互流动的油液回路；所述液压杆与内腔之间设有用于驱动液压杆向内移动的复位件；当液压杆受离心力向外移动时，油液自油液回路从上腔流入下腔，则液压杆带动螺旋叶片向外移动。
采用上述技术方案，螺旋叶片底部通过液压装置与内管活动连接，该液压装置可以根据内管的转速改变螺旋叶片的露出长度。其中露出长度是指螺旋叶片自内管壁向外延伸出的长度，是在固相和液相物料混合过程中起到实际搅拌效果的工作部分。根据实际情况，固液两相流的浓度不同，当固液两相流的固体浓度较小时，如果螺旋叶片工作面太大，会在内管外产生空化作用，对叶片造成空蚀，长此以往将影响叶片的使用寿命，因此需要适当减小叶片工作面积；当固体浓度较高时，颗粒间相互作用力明显，此时颗粒会在进入外管体时便产生大量沉降，因此需要提高转速，增加螺旋叶片的工作面，从而加强剪切运动和促进扩散运动以促进混合。因此，在螺旋叶片底部与内管直接设有液压装置，通过该液压装置的液压杆控制螺旋叶片的露出长度。在固液两相流的固体浓度较小时，所需的旋流发生装置内管的转速较低，螺旋叶片在复位件的作用下保持向内移动，此时螺旋叶片向内移动，油液通过油液回路从下腔进入上腔，露出长度变小，从而减少叶片的磨损；在固液两相流的固体浓度较大时，所需的旋流发生装置内管的转速较高，此时螺旋叶片在离心力的作用下克服复位件向外移动，油液通过油液回路从上腔进入下腔，露出长度变大，从而加强螺旋叶片剪切扩散作用。
进一步设置为，所述位于内管两端的螺旋叶片通过液压装置与内管连接，所述位于内管中间的螺旋叶片直接安装在内管壁上。
采用上述技术方案，将中间的螺旋叶片直接安装在内管壁上，使得在最低转速要求下中间的螺旋叶片依旧可以保持良好的剪切混合效果，不会由于所有螺旋叶片长度太短而影响固液两相混合。
进一步设置为，所述内管处设有供物料进出内管的多个进口，且该进口沿内管周壁均匀布置。
采用上述技术方案，在内管处设置供物料进出内管的多个进口，以便于外管通道和内管通道内的物料交换，从而加强固液两相的混合效果。
进一步设置为，所述输送管包括输送外管和输送内管，该输送外管和输送内管之间为过盈配合，该螺旋肋设置在输送内管内壁。
进一步设置为，所述螺旋肋自输送管始端延伸至末端、且旋转方向与来流方向一致。
采用上述技术方案，输送管的输送内管用于输送固液两相流，而输送外管一是便于管段连接，二是为了提高输送管的强度和抗腐蚀性。同时设置螺旋肋的旋转方向与来流方向相同，从而减少固液两相流的能量损耗。
进一步设置为，所述储料罐上设有自动进料器。
采用上述技术方案，以实现自动化进料。
进一步设置为，所述固液两相流输送装置还包括设置在输送管管路中的离心泵，该离心泵用于提供物料输送动力或提高输送扬程。
采用上述技术方案，在输送管管路中间设置用于提供输送动力的离心泵，这样便于长途运输或需要提高输送扬程的情况。此外，由于输送管管内的固体沉降减少，可以有效保证进出离心泵的固液两相流的固体浓度不变，这样在关于离心泵的相关研究中是非常有利的。
进一步设置为，所述输送管出口与下一工段相连通，或者与储料罐相连通实现循环。
在另一些实施方案中，可以通过输送管将固液两相流输送下一装置或工段，从而完成固液两相流输送工作；在另一些实施方案中，可以将通过输送管将固液两相流输送至储料罐实现循环，以便于进行关于固液两相流特性的实验研究。
附图说明
图1为本发明实施例一的固液两相流输送装置的装置流程图；
图2为本发明实施例一的固液两相流输送装置的旋流发生器的结构示意图；
图3为本发明实施例一的旋流发生器的液压装置的结构示意图；
图4为本发明实施例一的旋流发生器的的固液两相流输送装置的输送管的结构示意图；
图5为本发明实施例二的固液两相流输送装置的装置流程图；
储料罐1、自动进料器11、旋流发生器2、驱动电机21、外管22、内管23、进口231、出口232、螺旋叶片233、输送管3、输送外管31、输送内管32、螺旋肋33、离心泵34、液压装置5、壳体51、内腔52、上腔521、下腔522、液压杆53、活塞531、压缩弹簧54、油液回路55、单向阀56。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
如图1至4所示，本实施例提供了一种固液两相流输送装置，其包括用于储存固相和液相物料的储料罐1，该储料罐1进口设有自动进料器11，该自动进料器11可以同时进料固相和液相物料，也可以分批进料。
储料罐1出口连接有旋流发生器2，该旋流发生器2用于将通过储料输送来的固相和液相物料混合，并将混合后的固液两相流以旋流状态运送出去。该旋流发生器2包括驱动电机21、外管22、及设置在外管22内的受驱动电机21驱动转动且用于混合固相和液相物料的内管23，该内管23 内壁和外壁处均设有若干螺旋叶片233，通过螺旋叶片233转动而同时搅拌内管23通道和外管22通道内的物料，使得固相和液相物料达到良好的均匀度并减少固体沉降。同时在该内管22处设有供物料进出内管的多个进口231和出口232，该进口231沿内管23周壁均匀布置，以便于外管 22通道和内管23通道内的物料交换，从而加强固液两相的混合效果。当物料进入旋流发生器2后分别在外管22和内管23通道内进行混合以得到固液两相流，并且混合后的固液两相流以旋流状态进入下一装置。应注意，该驱动电机21的转速是可调节的。
旋流发生器2出口连接有用于输送固液两相流的输送管3，该输送管 3包括输送外管31和输送内管32，该输送外管31和输送内管32之间为过盈配合，设置输送外管31一是便于管段连接，二是为了提高输送管3 的强度和抗腐蚀性。输送内管32用于输送固液两相流，且在该输送内管 32内壁设有用于保持物料高速旋流的螺旋肋33，螺旋肋33自输送管3始端延伸至末端、且旋转方向与来流方向一致，使固液两相流仍保持与来流方向一致的旋流状态进行运送，从而可以减少固液两相流在运输过程中的沉降，并且可以减少固液两相流进入输送管3时的能量损耗。应注意，螺旋肋33的旋转方向还可以与来流方向相反。为了便于固液两相流的长途输送或提高固液两相流的输送扬程，在输送管3管路中间还可以设置离心泵34，同时还可以根据需要在输送管3管路中间设置其他仪器或检测仪表。输送管3出口与下一工段入口链接。
此外，为了提高旋流发生器2的混合效果，将位于内管23两端的螺旋叶片233通过液压装置5与内管22连接，将位于中间的螺旋叶片233 与内管23固定连接。该液压装置5可以根据内管23的转速改变螺旋叶片 233的露出长度。该液压装置5包括固定在内管23处的壳体51、开设有于壳体51处且填充有油液的内腔52、及贯穿内腔52内外且可受力向外移动的液压杆53；该内腔52内设有与液压杆53相连接且将内腔52分为上腔521和下腔522的活塞531，该壳体51两侧分别设有供上腔521油液和下腔522油液相互流动的油液回路55，两侧的两油液回路55分别设有止回方向相反的单向阀56。液压杆53与内腔52上壁之间连接有压缩弹簧 54，压缩弹簧54为复位件，用于顶推液压缸液压杆53朝下腔522所在方向移动。液压杆53上延伸至内腔52外的一端连接有螺旋叶片233。在固液两相流的固体浓度较小时，所需的旋流发生装置内管23的转速较低，液压杆53在压缩弹簧54的作用下保持向内移动，此时螺旋叶片233向内移动，油液通过油液回路55从下腔522进入上腔521，螺旋叶片233的露出长度变小，从而减少螺旋叶片233的磨损；在固液两相流的固体浓度较大时，所需的旋流发生装置内管23的转速较高，此时螺旋叶片233在离心力的作用下克服压缩弹簧54向外移动，油液通过油液回路55从上腔521 进入下腔522，螺旋叶片233的露出长度变大，从而加强螺旋叶片233剪切扩散作用。由于位于内管23中间的螺旋叶片233与内管23固定连接，故在最低转速要求下中间的螺旋叶片233的长度不变，依旧可以保持良好的剪切混合效果，不会由于所有螺旋叶片233长度太短而影响固液两相混合。此外，在旋流发生器2或输送管3处还可以设置取样口，以便于监测物料的混合情况或固液两相混合的固体密度等。
实施例二、如图5所示，与实施例一的区别在于装置流程，输送管3 出口与储料罐1连接，从而实现物料循环，以便于进行关于固液两相流特性的实验研究。本发明的固液两相流输送装置既可以满足实际工业需求，还可以用于实验研究。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种固液两相流输送装置，其特征在于，包括用于储存固相和液相物料的储料罐；
用于混合固相和液相物料的旋流发生器，该旋流发生器入口与储料罐出口相连通，该旋流发生器包括驱动电机、外管、及设置在外管内的受驱动电机驱动转动且用于混合固相和液相物料的内管，该内管内壁和外壁处均设有若干螺旋叶片，且在该内管处设有供物料进出内管的进口和出口，当物料进入旋流发生器后分别在外管和内管通道内进行混合以得到固液两相流；
用于输送固液两相流的输送管，该输送管入口与旋流发生器出口相连通，该输送管内壁设有用于保持物料高速旋流的螺旋肋。
2.根据权利要求1所述的固液两相流输送装置，其特征在于，所述螺旋叶片底部设有位于内管表面、且用于控制螺旋叶片露出长度的液压装置，该液压装置包括固定在内管处的壳体，开设有于壳体处且填充有油液的内腔，及插入内腔并延伸至内腔外、且可受离心力向内腔外移动的液压杆；
所述液压杆位于内腔外的一端与螺旋叶片连接；
所述内腔内设有与液压杆相连接且将内腔分为上腔和下腔的活塞，该壳体处设有用于连通上腔和下腔、以供上腔油液和下腔油液相互流动的油液回路；
所述液压杆与内腔之间设有用于驱动液压杆向内移动的复位件；
当液压杆受离心力向外移动时，油液自油液回路从上腔流入下腔，则液压杆带动螺旋叶片向外移动。
3.根据权利要求2所述的固液两相流输送装置，其特征在于，所述位于内管两端的螺旋叶片通过液压装置与内管连接，所述位于内管中间的螺旋叶片直接安装在内管壁上。
4.根据权利要求1所述的固液两相流输送装置，其特征在于，所述内管处设有供物料进出内管的多个进口，且该进口沿内管周壁均匀布置。
5.根据权利要求1所述的固液两相流输送装置，其特征在于，所述输送管包括输送外管和输送内管，该输送外管和输送内管之间为过盈配合，该螺旋肋设置在输送内管内壁。
6.根据权利要求1所述的固液两相流输送装置，其特征在于，所述螺旋肋自输送管始端延伸至末端、且旋转方向与来流方向一致。
7.根据权利要求1所述的固液两相流输送装置，其特征在于，所述储料罐进口设有自动进料器。
8.根据权利要求1所述的固液两相流输送装置，其特征在于，还包括设置在输送管管路中的离心泵，该离心泵用于提供物料输送动力或提高输送扬程。
9.根据权利要求1所述的固液两相流输送装置，其特征在于，所述输送管出口与下一工段相连通，或者与储料罐相连通实现循环。
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