CN112447328A - 流动液体内自动除渣装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流动液体内自动除渣装置、系统及方法。其中装置包括叶轮、以及通过轴与所述叶轮连接的除渣部，其中，所述叶轮在流动液体的驱动下发生旋转，并通过轴带动所述除渣部旋转；所述除渣部用于通过液体，并在旋转作用下切碎液体中的渣。本发明通过流动液体驱动叶轮旋转，叶轮带动除渣部旋转，使除渣部高效地完成流动液体内的除渣操作。

Description

流动液体内自动除渣装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及除渣装置技术领域，特别是涉及一种流动液体内自动除渣装置、系统及方法。

背景技术

超导电缆液氮循环系统中的液体在液氮循环泵驱动下流动运行，但由于前期或运行过程中，某些作业操作导致原密封空间进入水汽，导致局部或某区域产生冰渣固体，流入整个循环系统中，在冰渣固体经过液氮循环泵时，会导致液氮循环泵的进液孔堵塞，进而使得液氮循环泵的效率降低，同时大大影响了整个系统低温状态的保持，此问题会对系统的安全运行产生威胁。

目前处理液氮循环泵中冰渣是需要将整个液氮循环系统停机，将泵体拆开，再用起重机将笨重的泵体升起；停机过程，需专人盯守整个制冷系统温度，压力，液位，真空度等参数。吊起液氮循环泵也需要多人操作，整个过程小心翼翼，耗时耗力，堪称是一件大工程，并且在重新安装后，需要数天时间后数据才能恢复正常。同时，在拆除过程中由于是将原有密闭空间打开，又相当于一次大面积漏热，很有可能进入水汽产生新的冰渣。

发明内容

基于上述问题，本发明的目的在于提供一种流动液体内自动除渣装置、系统及方法，以解决现有技术中流动液体内无法有效除渣的问题，例如无法有效去除低温流动液体内的冰渣等。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的一个方面，本发明提供的一种流动液体内自动除渣装置，包括：叶轮、以及通过轴与所述叶轮连接的除渣部，其中，所述叶轮在流动液体的驱动下发生旋转，并通过轴带动所述除渣部旋转；所述除渣部用于通过液体，并在旋转作用下切碎液体中的渣。

优选地，所述除渣部上设置有孔洞，孔洞边缘设置有刀锋，在旋转作用下通过孔洞边缘处的刀锋切碎液体中的渣。更优选地，所述除渣部包含曲面结构，所述孔洞设置在所述曲面结构上。

优选地，所述除渣部包括：初级除渣部和二级除渣部，其中，所述初级除渣部和二级除渣部均包括套装设置的主动件和被动件，所述主动件与被动件上均设置有孔洞，且所述孔洞边缘设置有刀锋，所述初级除渣部中的主动件相对初级除渣部中的被动件可转动，所述二级除渣部中的主动件相对二级除渣部中的被动件可转动；所述叶轮在流动液体的驱动下发生旋转，并通过轴带动初级除渣部和二级除渣部的主动件旋转。

优选地，所述初级除渣部中的孔洞大于所述二级除渣部中的孔洞；所述初级除渣部中，主动件上的孔洞大于被动件上的孔洞；所述二级除渣部中，主动件上的孔洞大于被动件上的孔洞。

优选地，所述初级除渣部中的主动件和/或被动件为弯折结构，用于增加与液体的接触面积和接触时间。

优选地，所述二级除渣部中的主动件和/或被动件为具有锥形尖端的结构。

优选地，所述初级除渣部中的主动件与被动件之间设置有轴承；所述二级除渣部中的主动件与被动件之间设置有轴承，且所述轴承位于锥形尖端处。

优选地，所述二级除渣部中的主动件与被动件之间还设置有挡板，且所述挡板位于所述轴承外侧用于防止渣进入轴承。

根据本发明的另一个方面，本发明提供的一种自动除渣系统，包括：低温液体储液罐、以及如上所述的自动除渣装置，其中，所述低温液体储液罐中设置有进液管道和出液管道，所述出液管道中设置有泵；所述自动除渣装置设置在进液管道与出液管道之间，用于除去低温液体中的冰渣。

可选地，所述自动除渣装置中，被动件固定在进液管道的末端和/或出液管道的前端。

根据本发明的另一个方面，本发明提供的一种自动除渣方法，采用所述的自动除渣系统进行除渣，所述方法包括：液体在泵的驱动下流动，流动的液体带动叶轮旋转；液体在泵的驱动下流动，流动的液体带动叶轮旋转；所述叶轮通过轴带动除渣部旋转，除渣部在旋转作用下切碎冰渣。

进一步地，所述叶轮通过轴带动除渣部中的主动件相对于被动件转动，通过主动件和被动件上的孔洞切碎冰渣。

有益效果：本发明流动液体内自动除渣装置通过流动液体带动叶轮旋转，叶轮带动除渣部旋转，从而使得除渣部在旋转作用下有效地完成流动液体内的除渣操作。所述装置可应用于超导电缆液氮循环系统中。

本发明自动除渣系统和方法在除冰过程中利用低温液体流动带动桨叶，产生动力驱动除渣部进行除渣操作，全过程不需要打开原密封空间，不影响原系统真空度，温度，压力等参数，并且一次安装终身适用，可以有效的除去低温流动液体内存在的冰渣，可解决冰渣对泵体的影响，进而可解除冰渣对整个液氮循环系统的威胁。

附图说明

图1是本发明实施例流动液体内自动除渣装置的结构示意图；

图2是本发明实施例流动液体内自动除渣装置的拆分图；

图3是本发明实施例初级除渣部的主动件的外侧3D示意图；

图4是本发明实施例初级除渣部的主动件的内侧3D示意图；

图5是本发明实施例初级除渣部的平面示意图；

图6是本发明实施例二级除渣部主动件的结构示意图；

图7是本发明实施例二级除渣部被动件的结构示意图；

图8是本发明实施例二级除渣部中主动件与被动件的连接示意图；

图9是本发明实施例流动液体内自动除渣装置的除渣过程及效果图；

图10是本发明实施例自动除渣系统的结构示意图；

图11是液氮循环管道前端安装滤网时的结构示意图；

图12是本发明实施例自动除渣系统主动件与被动件的安装方式示意图。

图1-图12中，10叶轮，11轴，20初级除渣部，21初级除渣部中的主动件，22初级除渣部中的被动件，30二级除渣部，31二级除渣部中的主动件，32二级除渣部中的被动件，33挡板，50轴承，400低温液体储液罐，410进液管道，420出液管道，430液氮循环泵，500滤网，600传动轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种流动液体内自动除渣装置，该装置包括：叶轮10、以及通过轴11与所述叶轮10连接的除渣部。其中，所述叶轮10在流动液体的驱动下发生旋转，并通过轴11带动所述除渣部旋转；所述除渣部用于通过液体，并在旋转作用下切碎液体中的渣。需要说明的是，该装置不仅可以除去低温流动液体中的冰渣，还可以用于去除存在液体中的其他碎渣。进一步地，所述除渣部上设置有孔洞，孔洞边缘设置有刀锋，在旋转作用下通过孔洞边缘处的刀锋切碎液体中的渣。更优选地，所述除渣部包含曲面结构，以增加与液体的接触面积和接触时间，所在所述曲面结构上设置大量的可通过液体的孔洞，且每个孔洞的边缘设置成具有坚固刀锋，用于切碎冰渣。

在一可选实施例中，所述除渣部包括初级除渣部20和二级除渣部30。图1示意性示出了本发明中一种流动液体内自动除渣装置的结构，如图1所示，所述初级除渣部20和二级除渣部30均包括套装设置的主动件和被动件，所述主动件与被动件上均设置有孔洞，且所述孔洞边缘设置有刀锋，所述初级除渣部20中的主动件相对初级除渣部20中的被动件可转动，所述二级除渣部30中的主动件相对二级除渣部30中的被动件可转动；所述叶轮10在流动液体的驱动下发生旋转，并通过轴11带动初级除渣部20和二级除渣部30的主动件旋转。该装置通过流动液体带动叶轮10旋转，叶轮10通过轴11带动主动件旋转，从而使得主动件相对被动件转动，同时通过主动件和被动件孔洞边缘处的刀锋，有效地完成流动液体内的除渣操作。另外，该实施例中的自动除渣装置先进行初级除渣操作，然后进行二级除渣操作，进一步提高了装置的除渣效果。

需要说明的是，本发明用于驱动除渣部的结构不限于本发明所述的叶轮10结构和形状，可以为其他结构的旋转驱动件，以在液体内可产生最合适动能且不影响液体流动为宗旨即可。

本发明装置使用叶轮10在流动液体驱动下产生动能，来驱动除渣部，所述除渣部不限于两级除渣操作，可以设置三级除渣部、四级除渣部等。其他级别除渣部的结构可以与初级除渣部20或二级除渣部30的结构相同，也可以不同。例如，可以以初级除渣部20和二级除渣部30为一组，根据需要，间隔设置多组，这样就形成了多级除渣部，从而进一步达到有效除渣的效果。

本发明中，各结构所使用的材料是具有足够耐冲击强度的材料，当用于耐低温流动液体中除冰渣时，材料还需要具有足够的耐低温性能。

所述叶轮10与除渣部的具体排列顺序不做具体限定，例如可以为图1所示，将叶轮10设置在除渣部的前端，当然采用其他方式，例如设置在除渣部的后端等，以能够在流动液体驱动下产生动能并能驱动除渣部即可。

本发明中，所述初级除渣部20和二级除渣部30中的主动片均通过轴11与叶轮10连接，且可与叶轮10同角度旋转。所述主动件和被动件套在一起，通过孔洞上刀锋碎渣。具体地，可以将被动件固定，例如如图1所示将被动件分别固定在管道上，主动件在叶轮10带动下相对于被动件发生转动，来通过孔洞上刀锋进行碎渣操作；需要说明的是，被动件不限于固定安装方式，只要主动件与被动件发生相对转动即可，例如可以与主动件反方向旋转也可以达到切碎冰渣的目的。

在一可选实施例中，所述初级除渣部20中的孔洞大于所述二级除渣部30中的孔洞。进一步地，各除渣部中主动件上孔洞大于被动件上的孔洞。本发明采用这种设计，更有利于与液体中冰渣等进行大面积接触，从而更好除渣。

图2示意性地示出了自动除渣装置的拆分图，如图2所示，所述初级除渣部20中，初级除渣部中的主动件21和被动件22之间设置有轴承50，两者通过轴承50接触，可以减少阻力，使得主动件转动更顺畅。所述二级除渣部的主动件31与被动件32之间也设置有轴承50，采用轴承50连接。图8示意性示出了二级除渣部中的主动件31与被动件32的连接结构，如图8所示，可以将轴承50套在被动件32的锥形尖端部，然后将被动件32和轴承50一同套入到主动件31中，以使二级除渣部中的主动件31与被动件32之间可以发生相对转动。

在一可选实施例中，如图8所示，所述二级除渣部的主动件31与被动件32之间还设置有挡板33，且所述挡板33位于所述轴承50外侧，以防止细小冰渣渗入轴承50钢珠轨道而阻止整个结构运转。所述轴承50设置在锥形尖端处，此处可以不设置孔洞，以防止轴承50与液体接触。所述主动件31所具有的锥形尖端结构同时也可以用来防止轴承50与液体直接接触。

本发明中，可以将初级除渣部20设置为弯折结构，将二级除渣部30设置为具有锥形尖端的结构。如本发明图1-2所示，可以将各除渣部中的主动件和被动件的结构设置为相同结构，当然不限于此，也可以不同，例如可以将初级除渣部20和二级除渣部30中的主动件设置为刀状结构等。

图3-图5示意性地示出了初级除渣部20的结构。如图3-5所示，所述初级除渣部20中，主动件和被动件可以均设置为弯折结构。弯折设计，可使低温液氮中冰渣更长时间逗留在结构中，更大面积接触，磨碎。具体地，如图3-4所示，可以为凹槽状结构，凹槽开口的方向与液体流动方向相反，凹槽状结构包括内底和侧壁，侧壁向外倾斜以收集更多液体中冰渣，且使冰渣向内底集中，内底朝向开口方向凸起形成曲面，增加冰渣接触面积和粉碎时间，即形成了切面如图5所示的“3”字形的弯折结构，其含有三处弯折点，当然不限于此，可以形成包含多处弯折点的弯折结构，只要通过弯折增加与液体中冰渣等的接触面积和接触时间即可。进一步地，弯折点处设置弧形过渡，以避免积存碎渣。如图3-5所示，主动件与轴11可以一体成型结构，然后将轴11与叶轮10固定连接，但不限于此。

图6-图7分别示意性示出了二级除渣部30中主动件和被动件的结构，如图6-7所示，所述二级除渣部30中，主动件和被动件均设置为具有锥形尖端的结构，如图6-7所示，也可以是主动件和被动件整体分别设置为锥形结构。锥形结构的尖端朝向初级除渣部20设置，所述二级除渣部30可以通过传动轴600与初步除渣部以及叶轮10连接，以实现同角度旋转。二级除渣部30设置为圆锥结构，还可以使得冰渣没有更多时间与二级除渣部30接触，进而减少了经二级除渣部30出来的液体中的冰渣。

图10示意性示出了本发明中一种自动除渣系统的结构，如图10所示，所述自动除渣系统，包括低温液体储液罐400和所述的自动除渣装置，其中，所述低温液体储液罐400中设置有进液管道410和出液管道420，所述出液管道420中设置有泵；所述自动除渣装置安装在低温液体储液罐400内部，且具体设置在进液管道410与出液管道420之间，用于除去低温液体中的冰渣。

图9示意性示出了自动除渣系统的除渣过程。如图9所示，本发明提供的一种自动除渣方法，具体包括：液体在泵的驱动下流动，流动的液体带动叶轮10旋转；所述叶轮10通过轴11带动主动件相对于被动件转动，主动件和被动件上的孔洞切碎冰渣。

图12示意性示出了自动除渣系统中主动件与被动件的安装方式，具体地，如图12所示，可以将初步除渣部中的被动件22焊接固定在进液管道410的末端，将二级除渣部中的被动件32焊接固定在出液管道420的前端。当应用于超导电缆液氮循环系统中时，所述泵可以为液氮循环泵430，用于保证系统中低温液体的循环。图11示意性地示出了一种在液氮循环泵430管道前端安装滤网500的结构，其通过滤网500来防止冰渣进入循环泵内。采用本发明自动除渣系统无需再安装滤网500即可保证循环泵的正常运行。

下面对本发明工作原理进行详细说明：

流动液体带动叶轮10桨叶旋转，产生动能后，桨叶带动初级除渣部20和二级除渣部30的主动件旋转，由于液体流动较快，冰渣贴合在除渣结构上，由于初级除渣部20的孔洞比二级除渣部30的孔洞大，同时初级和二级除渣部30中的主动件孔洞大于对应被动件孔洞，因此初级除渣部20去除大块冰渣，或者将大块冰渣粉碎成小块，冰渣随着液体流动进入二级除渣部30，二级除渣部30再将小块粉碎到低温泵体可接受状态。

本发明中，初级除渣部20设计成弯折结构，可以收集更多冰渣，增加冰渣接触面积，和粉碎时间。二级除渣部30设计成圆锥结构，没有更多的接触时间，主要考虑到最终进入低温泵液体较严格，即使除渣到可接受颗粒大小，也不能过多进入泵体，圆锥设计可以让冰渣顺势流到周围安全区，或多次与二级除渣部30接触将其粉到更小颗粒。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种流动液体内自动除渣装置，其特征在于，包括：叶轮、以及通过轴与所述叶轮连接的除渣部，其中，

所述叶轮在流动液体的驱动下发生旋转，并通过轴带动所述除渣部旋转；

所述除渣部用于通过液体，并在旋转作用下切碎液体中的渣。

2.根据权利要求1所述的流动液体内自动除渣装置，其特征在于，所述除渣部包括：初级除渣部和二级除渣部，其中，

所述初级除渣部和二级除渣部均包括套装设置的主动件和被动件，所述主动件与被动件上均设置有孔洞，且所述孔洞边缘设置有刀锋，所述初级除渣部中的主动件相对初级除渣部中的被动件可转动，所述二级除渣部中的主动件相对二级除渣部中的被动件可转动；

所述叶轮在流动液体的驱动下发生旋转，并通过轴带动初级除渣部和二级除渣部的主动件旋转。

3.根据权利要求2所述的流动液体内自动除渣装置，其特征在于，所述初级除渣部中的孔洞大于所述二级除渣部中的孔洞；所述初级除渣部中，主动件上的孔洞大于被动件上的孔洞；所述二级除渣部中，主动件上的孔洞大于被动件上的孔洞。

4.根据权利要求2所述的流动液体内自动除渣装置，其特征在于，所述初级除渣部中的主动件和被动件为弯折结构，用于增加与液体的接触面积和接触时间。

5.根据权利要求2所述的流动液体内自动除渣装置，其特征在于，所述二级除渣部中的主动件和被动件为具有锥形尖端的结构。

6.根据权利要求2所述的流动液体内自动除渣装置，其特征在于，

所述初级除渣部中的主动件与被动件之间设置有轴承；

所述二级除渣部中的主动件与被动件之间设置有轴承，且所述轴承位于锥形尖端处。

7.根据权利要求6所述的流动液体内自动除渣装置，其特征在于，所述二级除渣部中的主动件与被动件之间还设置有挡板，且所述挡板位于所述轴承外侧用于防止渣进入轴承。

8.一种自动除渣系统，其特征在于，包括：低温液体储液罐、以及如权利要求1-7任一项所述的自动除渣装置，其中，

所述低温液体储液罐中设置有进液管道和出液管道，所述出液管道中设置有泵；

所述自动除渣装置设置在进液管道与出液管道之间，用于除去低温液体中的冰渣。

9.根据权利要求8所述的自动除渣系统，其特征在于，所述自动除渣装置中，被动件固定在进液管道的末端和/或出液管道的前端。

10.一种自动除渣方法，其特征在于，采用权利要求8-9任一项所述的自动除渣系统进行除渣，所述方法包括：

液体在泵的驱动下流动，流动的液体带动叶轮旋转；

所述叶轮通过轴带动除渣部旋转，除渣部在旋转作用下切碎冰渣。

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