CN110773034B - 一种可实现均匀混料的颗粒/介质悬浮液循环搅拌供给装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现均匀混料的颗粒/介质悬浮液循环搅拌供给装置，涉及磨粒磨损测试技术领域。该装置可使固体颗粒/液体介质搅拌成均匀的含固悬浮液，具体包括：固定支架、搅拌驱动机构、悬浮液循环腔体和悬浮液输送机构。搅拌驱动机构输出端部分置于悬浮液循环腔体内，用于泵送悬浮液并使其在循环腔体内循环流动；循环腔体连接高压气泵输出端，可在循环腔体内施加气体压力。从而弥补了现有磨粒磨损试验中含固悬浮液无法均匀供给的缺陷、解决了现有悬浮液供给装置易磨损失效的难题，能够模拟摩擦副的三体磨粒磨损过程，从而为磨粒磨损失效提供准确、可靠的试验依据。

Description

一种可实现均匀混料的颗粒/介质悬浮液循环搅拌供给装置

技术领域

本发明专利涉及摩擦学技术领域，具体而言是一种可实现均匀混料的颗粒/介质悬浮液循环搅拌供给装置，用于磨粒磨损试验时实现含固体颗粒或粉末的悬浮液连续供给。

背景技术

在密封副的服役摩擦过程中，由硬质颗粒或摩擦副表面的微凸体对固体表面挤压和沿表面的切削等行为所引起的损失或材料流失，称之为磨粒磨损。在机械传动等工业领域中，约50％的零件损伤由磨粒磨损所致。一旦润滑介质受颗粒杂质污染，磨粒磨损便成为机械传动机构中轴承、密封副的主要失效形式。

常用的磨粒磨损试验方法有橡胶轮磨粒磨损试验法和销盘磨粒磨损试验法；针对磨粒磨损问题的研究，目前多数摩擦学测试在干态下进行，或是将试样置于悬浮液中冲蚀磨损。上述的测试方法和工况与密封件的实际服役工况差异较大导致测试结果的不准确，未能就磨粒磨损失效问题给出良好解决方案。

现有部分学者搭建的颗粒搅拌装置难以达到均匀混料的需求。往往利用传统的离心泵泵送颗粒和介质的混合物；或是利用搅拌装置搅动悬浮液并利用自身重力将悬浮液输送至摩擦副附近。但外载的离心泵常易磨损失效，液体介质中的硬质颗粒会造成离心泵自身腔体及其接触副的过度过早磨损。文献(材料研究学报，2018，32(1):65-72)模拟了丁腈橡胶在含砂原油润滑条件下的摩擦实验，将配副金属浸没在含砂原油中进行往复式磨粒磨损试验，但原油层较薄且在试验中并无新的原油补给和排出，润滑介质不具备流通性且难以达到真实的橡塑密封件在磨粒污染润滑介质中的模拟试验要求；文献(工程塑料应用，2017，45(7):91-95)模拟了泥沙对树脂材料的销盘式磨粒磨损试验，摩擦副浸没在泥沙介质中，但试验配制泥沙介质容易发生大颗粒的沉积且介质无循环流通，未能真实模拟泥沙污染物对摩擦副损伤失效的影响，也难以准确模拟密封副实际服役工况。此外，中国专利CN110090589A公开了一种颗粒搅拌上料装置，其装置利用齿轮等将颗粒物倒入搅拌机，但该装置只能处理颗粒的上料和搅拌，对于摩擦学中的悬浮液补给和小粒径粉末搅拌无法处理；中国专利CN207636462U公开了一种用于研究海洋大气环境对摩擦实验影响的实验设备，其装置利用雾化器改变摩擦环境湿度，实现对海洋大气环境的模拟，但该装置仅能提供摩擦副的气液态环境模拟，对于含颗粒物污染的介质环境无法满足实验的需求。

因此，急需准确模拟颗粒均匀搅拌且稳定输送的混料装置，以解决未能准确评估磨粒磨损失效行为的难题。本发明的有利之处在于：其一，本发明搅拌腔内设有悬浮液循环回路，可以实现更加均匀的混料；其二，本发明借助气体压力泵送悬浮液，可以实现悬浮液的均匀、连续供给；其三，搅拌叶轮为悬臂结构，避免了介质侧搅拌轴固定端的异常磨损，而且本发明结构简单、成本低适宜实验室开展模拟磨粒磨损试验。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的技术不足，提供一种均匀混料的颗粒/介质悬浮液循环搅拌供给装置。

其设计原理如下：首先，通过叶轮高速旋转将颗粒和介质均匀混合成颗粒/介质悬浮液；随后，借助气体压力将悬浮液泵送至悬浮液供给侧。所述发明包括固定支架、搅拌驱动机构、悬浮液循环腔体、悬浮液输送机构。所述的搅拌驱动机构放置于所述固定支架的上平台上端面；所述的搅拌驱动机构由驱动电机、万向节联轴器、轴承座、搅拌轴和搅拌叶轮组成。所述驱动电机固定在电机座上，所述电机座经电机支撑杆与固定支架上平台上端面相连；所述驱动电机的输出端与所述万向节联轴器的一端相连，所述万向节联轴器的另一端与所述轴承座上端轴相连，所述轴承座下端轴与所述搅拌轴通过刚性联轴器相连，所述搅拌轴穿过轴承座和固定支架上平台的中心通孔，所述的搅拌轴与所述的中心通孔由轴承连接并经橡胶唇形密封圈密封，搅拌轴另一端末安装有所述的搅拌叶轮；所述轴承座也固定在固定支架上平台上。所述的平台上还设有加压孔，用于加压气泵向悬浮液循环腔内泵送加压气体，设有补料孔，用于向悬浮液循环腔内进给预先混合的颗粒/介质悬浮液，设有泄压阀孔，用于释放泵送悬浮液时循环腔内过高的气压；所述的固定支架上平台与固定支架下平台由平台支撑杆连接。

所述的悬浮液循环腔体由液位可视玻璃筒、不锈钢回流腔、腔体支撑柱和可拆卸底盖组成。所述的液位可视玻璃筒采用高强韧性的高硼硅玻璃，承受悬浮液循环腔内的气体挤压，所述的液位可视玻璃筒上端与固定支架上平台的下端面橡胶密封相连，所述的不锈钢回流腔上端与所述的液位可视玻璃筒下端橡胶密封相连，所述的不锈钢回流腔上端与所述固定支架上平台由腔体支撑柱连接，所述的不锈钢回流腔下端与可拆卸底盖橡胶密封相连和螺钉咬合。

所述的悬浮液输送机构由加压气泵、气体管路、液体管路和卸料口组成。所述的气体管路一端与所述的加压气泵相连，另一端与所述的固定支架上平台的加压孔相连，所述的可拆卸底盖上设有卸料口。所述的不锈钢回流腔设有回流口、回流腔内层、回流腔外层、出液口，所述回流腔内层下端与不锈钢回流腔底部具有一定位高错距且不平齐、设有可用于悬浮液回流的间隙；所述的回流腔内层与回流腔外层之间为一中空的环状腔体；所述的回流腔内层上方设有周向均布的若干个回流口；所述的回流腔外层上设有一出液口，所述的出液口与某一回流口对齐且与液体管路一端相连。所述的液体管路的另一端与摩擦实验介质槽相连。

采用上述技术特点，本发明在悬浮液搅拌腔内设有悬浮液循环回路，可以实现更加均匀的混料效果；相比依靠外载汲液泵的重量排液方式，本发明借助气体压力泵送悬浮液，减少了在管程中经过阀门或接头处的流量变化会引发颗粒的区域沉积的影响，可以实现悬浮液的均匀、连续供给；搅拌叶轮为悬臂结构，避免了机制侧搅拌轴固定端的异常磨损；装置结构简单、组装拆卸方便，装置制造成本低廉。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1——装置主体图；

图2——固定支架上平台俯视图；

图3——不锈钢回流腔半剖视图。

1.驱动电机，2.电机座，3.轴承座，4.进料管，5.泄压气阀，6.上平台(6a.中心通孔，6b.加压孔，6c.补料孔，6d.泄压阀孔)，7.搅拌轴，8.液位可视玻璃筒，9.不锈钢回流腔(9a.回流口，9b.回流腔内层，9c.回流腔外层，9d.出液口，9e.内流间隙)，10.液体管路，11.搅拌机叶轮，12.下平台，13.卸料口，14.可拆卸底盖，15.平台支撑杆，16.腔体支撑柱，17.加压气泵，18.气体管路，19.电机支撑杆，20.万向节联轴器。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施范例对本发明进一步详细说明：

如图1所示，一种均匀混料的颗粒/介质悬浮液循环搅拌供给装置。在试验前，首先按实验配比混合的颗粒/介质混合介质由补料孔6c进给到悬浮液循环腔内，且液位高度须高于回流腔；然后开启驱动电机1，保持搅拌机叶轮11按预设转速运转，使得悬浮液在回流腔内层9b、外层9c和内流间隙9e组成的循环回路内均匀流动并形成连续循环回路；待悬浮液循环腔体的介质充分搅拌后，打开加压气泵17，使得悬浮液循环腔体形成正压区；然后，打开液体管路10的开关阀，通过液体管路10向大气侧的摩擦副附近不断泵送颗粒/介质均匀混合的悬浮液。此外，加压气泵17的吸气端相连并抽取回料筒中气体形成负压区，而回料筒另一端由输液管连接着大气侧的摩擦实验介质槽的出液口，这样试验后的悬浮液可被及时收集到回料筒。这样，整个试验装置形成了一个气压的“正/负”压差回路，实现了悬浮液的泵送和回收，有效解决了传统磨粒磨损试验时悬浮液混料不均、易沉淀等问题。

所述实例仅为本发明较好的实施方式，此外，本发明其他实施方式需在未脱离本发明核心内容下，改进和完善实施方式均应落入本发明的保护权利范围之内，遵从权利要求事实。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节。

发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种可实现均匀混料的颗粒/介质悬浮液循环搅拌供给装置，其特征在于包括固定支架、搅拌驱动机构、悬浮液循环腔体和悬浮液输送机构，所述固定支架包括固定支架上平台和固定支架下平台，所述搅拌驱动机构放置于所述固定支架上平台上，所述的固定支架上平台与所述固定支架下平台通过平台支撑杆连接，并设有中心通孔、加压孔、补料孔和泄压阀孔；

所述悬浮液循环腔体由液位可视玻璃筒、不锈钢回流腔、腔体支撑柱和可拆卸底盖组成，所述液位可视玻璃筒上端与所述固定支架上平台的下端面密封相连，所述不锈钢回流腔上端与所述液位可视玻璃筒下端密封相连，所述不锈钢回流腔下端与所述可拆卸底盖密封相连；

所述悬浮液输送机构由加压气泵、气体管路、液体管路和卸料口组成，所述气体管路一端与所述加压气泵相连，另一端与所述固定支架上平台的加压孔相连，所述可拆卸底盖上设有卸料口；

所述不锈钢回流腔设有回流口、回流腔内层、回流腔外层和出液口，所述回流腔内层下端与所述不锈钢回流腔底部具有一定位高错距且不平齐、设有可用于悬浮液回流的间隙；所述回流腔内层与所述回流腔外层之间为一中空的腔体；所述回流腔内层上方设有周向均布的若干个所述回流口；所述回流腔外层上设有一个所述出液口，所述出液口与所述回流口中的其中一个对齐且与液体管路一端相连。

2.如权利要求1所述可实现均匀混料的颗粒/介质悬浮液循环搅拌供给装置，其特征在于所述搅拌驱动机构由驱动电机、万向节联轴器、轴承座、搅拌轴和搅拌叶轮组成，所述驱动电机固定在电机座上，所述电机座经电机支撑杆与固定支架上平台上端面相连；所述驱动电机的输出端与所述万向节联轴器的一端相连，所述万向节联轴器的另一端与所述搅拌轴一端相连，所述搅拌轴穿过轴承座和固定支架上平台的中心通孔，所述搅拌轴与所述的中心通孔密封相连，另一端安装有所述搅拌叶轮；所述轴承座也固定在所述固定支架上平台上。

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