CN112809557A - 一种混砂系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种混砂系统，包括：可耐压混砂罐；喷嘴；高压泵，高压泵的出口分路至第一管道和第二管道两条支路，第一管道远离高压泵的一端连通至可耐压混砂罐，并且可耐压混砂罐的底部设置有第三管道，第三管道的一端与可耐压混砂罐相连通，另一端与第二管道远离高压泵的一端交汇；总管，第二管道和第三管道交汇后连通至总管的一端，总管的另一端与喷嘴连通；第一流量计，设置在第一管道上，配置为检测第一管道内的流体的流量；第二流量计，设置在总管上；流量控制阀，设置在第一管道上；控制器，分别与第一流量计、第二流量计和流量控制阀通信连接。通过本申请提供的混砂系统，可以实现磨料比的自动调节，始终保持磨料比处于相对恒定的状态。

Description

一种混砂系统

技术领域

本发明涉及磨料射流切割技术领域，尤其涉及一种混砂系统。

背景技术

随着大型化、智能化、专用化装备的发展，磨料水射流技术已经渗透到各个应用领域：工业清洗、除锈除层、水力切割、工程破碎、喷射注浆、钻孔开采等。在水力切割领域，磨料水射流切割技术主要应用于以下领域：汽车制造与修理业，如切割各种非金属材料及复合材料构件；林业、农业及市政工程，如用于伐木、剥树皮、灌溉、饲料加工、路面维护、工艺品的切割下料等。现有技术中公开了一种填充压力容器的方法和生成悬浮液射流的装置。该专利文献通过砂的重力也能实现加砂的目的，但是其提供的系统无法实现磨料比自动调节的作用，随着系统的运行，混砂罐中砂的含量降低后，最终射流中的磨料比含量会降低。

因此，期望寻找一种能够实现磨料比稳定的混砂系统。

发明内容

本发明公开一种混砂系统及其操作方法，以解决现有技术中悬浮液射流装置无法实现磨料比自动调节的缺陷。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

根据本申请的实施例，提供给了一种混砂系统，包括：可耐压混砂罐；

喷嘴；高压泵，所述高压泵的出口分路至第一管道和第二管道两条支路，，所述第一管道远离所述高压泵的一端连通至所述可耐压混砂罐，并且所述可耐压混砂罐的底部设置有第三管道，所述第三管道的一端与所述可耐压混砂罐相连通，另一端与所述第二管道远离所述高压泵的一端交汇；总管，所述第二管道和第三管道交汇后连通至所述总管的一端，所述总管的另一端与所述喷嘴连通；第一流量计，设置在所述第一管道上，配置为检测所述第一管道内的流体的流量；第二流量计，设置在所述总管上；流量控制阀，设置在所述第一管道上；以及控制器，分别与所述第一流量计、所述第二流量计和所述流量控制阀通信连接。

可选地，所述第二管道设置在所述可耐压混砂罐下方；所述第一管道远离所述高压泵的一端从所述可耐压混砂罐的上部延伸至所述可耐压混砂罐内。

可选地，所述第一管道上设置有第一阀门，所述总管上设置有第二阀门，所述第三管道上设置有第三阀门。

可选地，所述控制器分别与所述高压泵、所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门通信连接。

可选地，所述混砂系统还包括储砂池、第四管道和第五管道，所述可耐压混砂罐同时通过所述第四管道和所述第五管道与所述储砂池连通，所述第四管道上设置有用于将混砂罐中的液体泵入到储砂池中的第一泵，并且所述可耐压混砂罐与所述储砂池的连通状态能够开启或关闭。

优选地，所述第一泵为气动隔膜泵。

可选地，所述第四管道上设置有第四阀门，所述第五管道上设置有第五阀门。

可选地，所述控制器分别与所述第四阀门、第五阀门和所述第一泵通信连接。

可选地，所述混砂系统还包括砂源罐，所述砂源罐与所述储砂池连通。

可选地，所述混砂系统还包括第二泵，所述第二泵用于将所述砂源罐中的砂泵送至所述储砂池中，所述砂源罐通过所述第二泵与所述储砂池连通；所述控制器与所述第二泵通信连接。

优选地，所述第二泵为气动隔膜泵。

可选地，所述第五管道延伸至所述可耐压混砂罐的底部。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

通过本申请提供的混砂系统，可以实现磨料比的自动调节，始终保持磨料比处于相对恒定的状态。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本申请实施例的混砂系统的示意图。

附图标记说明：

1第一管道

2第二管道

3第三管道

4第四管道

5第五管道

6可耐压混砂罐

7喷嘴

8第一泵

9储砂池

10第一阀门

11流量控制阀

12第一流量计

13高压泵

14水箱

15第五阀门

16第四阀门

17第三阀门

18第二流量计

19第二阀门

20第二泵

21第二单向阀

22砂源罐

23总管

24溢流阀

25第一单向阀

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

根据本申请的一个实施例，提供给了一种混砂系统，包括：可耐压混砂罐6；喷嘴7；高压泵13，高压泵13的出口分路至第一管道1和第二管道2两条支路，，第一管道1远离高压泵13的一端连通至可耐压混砂罐6，并且可耐压混砂罐6的底部设置有第三管道3，第三管道3的一端与可耐压混砂罐6相连通，另一端与第二管道2远离高压泵13的一端交汇；总管23，第二管道2和第三管道3交汇后连通至总管23的一端，总管23的另一端与喷嘴7连通；第一流量计12设置在第一管道1上，配置为检测第一管道1内的流体的流量；第二流量计18设置在总管23上，以检测总管23内的流体的流量；流量控制阀11，设置在第一管道1上；控制器(未示出)分别与第一流量计12、第二流量计18和流量控制阀11通信连接。

具体地，流量控制阀11可以为气动计量阀，高压泵13的入口可以进一步与水箱14连通以将水箱14中的水泵送至第一管道1和第二管道2。

进一步地，第二管道2可以设置在可耐压混砂罐6的下方；第一管道1的远离高压泵13的一端从可耐压混砂罐6的上部延伸至可耐压混砂罐6内。

为了控制管道中流体路通的状态，第一管道1上可以设置有第一阀门10，总管23上可以设置有第二阀门19，第三管道3上可以设置有第三阀门17。例如，在本申请实施例中，第一阀门10可以是气动针阀、气动球阀、闸阀等，第二阀门19可以是气动球阀，第三阀门可以是气动球阀，本领域普通技术人员应当理解，也可以使用其他能够承受本实施例中混砂系统的工作环境并且能够控制管道的通断状态的阀门，在此不再一一列举。

其中，第一管道1上可以设置有第一单向阀25以控制流体的流动方向，防止流体回流，并且在流体流动方向上，第一阀门10和流量控制阀11可以设置在第一单向阀25之后。第二管道2上可以设置有第二单向阀21以控制流体的流动方向，防止流体回流。

在本申请实施例中，为了实现混砂系统的自动化控制，控制器分别与高压泵13、第一阀门10、第二阀门19和第三阀门17通信连接，以控制高压泵13的开启和关闭以及第一阀门10、第二阀门19和第三阀门17的通断状态。

进一步地，混砂系统还包括储砂池9、第四管道4和第五管道5，可耐压混砂罐6同时通过第四管道4和第五管道5与储砂池9连通，第四管道4上设置有用于将混砂罐6中的液体泵入到储砂池9中的第一泵8，并且可耐压混砂罐6与储砂池9的连通状态能够开启或关闭。

具体地，第一泵8可以为气动隔膜泵。在本申请的实施例中，第一管道1和第四管道4的靠近可耐压混砂罐6的一端可以汇合成一条管道，并且通过该管道延伸至可耐压混砂罐6中；在另一实施例中，第一管道1和第四管道4可以分别延伸至可耐压混砂罐6中。可耐压混砂罐6与第一管道1、第三管道和第四管道4密封连接，由此在可耐压混砂罐6可形成密封空间并保持一定的压力。

在本申请实施例中，为了控制可耐压混砂罐6与储砂池9的连通状态，第四管道4上可以设置有第四阀门16，第五管道5上可以设置有第五阀门15。例如，在本申请实施例中，第四阀门16、第五阀门15可以是气动球阀。

进一步地，控制器可以分别与第四阀门16、第五阀门15和第一泵8通信连接以控制第四阀门16和第五阀门15的通断状态以及第一泵8的开启和关闭。

在本申请实施例中，混砂系统还包括砂源罐22，砂源罐22与储砂池9连通。其中，砂源罐22中储存有砂。

为了节省人力和时间，混砂系统还可以包括第二泵20，第二泵20用于将砂源罐22中的砂泵送至储砂池9中，砂源罐22通过第二泵20与储砂池9连通；控制器与第二泵20通信连接以控制第二泵20的开启和关闭。

其中，第二泵20可以为气动隔膜泵。并且，在高压泵13的出口处还可以安装有溢流阀24，以当高压泵13出口处压力过高时，溢流阀24自动打开以对整个混砂系统进行泄压。

在本申请实施例中，第五管道5可以延伸至可耐压混砂罐6的底部。

根据本申请的另一个实施例，提供了一种混砂系统的混砂方法，包括以下步骤：

S01：打开第二泵20，将一定量的砂充入到储砂池9中；

S02：将第一阀门10、流量控制阀11的开度开到最大，打开第五阀门15，关闭第二阀门19、第三阀门17和第四阀门16。

S03：启动高压泵13，将水箱14的水注入到可耐压混砂罐6中，直到第五阀门15连接的管线中有水流入到储砂池9中，关闭高压泵13；

S04：关闭第一阀门10、流量控制阀11，打开第四阀门16，启动第一泵8。可耐压混砂罐6中的水将被第一泵8输送到储砂池9中，可耐压混砂罐6中将出现负压，从而将储砂池9中的水和砂的混合物吸到可耐压混砂罐6中。

S05：当设定的砂量进入可耐压混砂罐6后，关闭第四阀门16和第五阀门15，开启第二阀门19和第三阀门17，将第一阀门10开度开到最大，同时流量控制阀11开到设定的开度L处。启动高压泵13，直到混砂系统压力达到预定的工作压力A。

S06：第一流量计12和第二流量计18分别测量第一管道1内流体流量FM1和总管23内流体流量FM2；第一流量计12和第二流量计18测量到的信号值被传送到控制器。经控制器处理后信号作用于流量控制阀11，以实现流量控制阀11的开度控制。其中，第一流量计12用于测定第一管道1内流体的流量，由于打开高压泵13后，水从第一管道1(旁路)进入可耐压混砂罐6中，可耐压混砂罐6内部压力和第三管道3内部压力一致，当打开第三阀门17后，砂从可耐压混砂罐6底部靠重力进入第三管道3内，从第一管道1进入可耐压混砂罐6多少体积的水，相应的从可耐压混砂罐6底部漏出多少体积的砂水混合物，其中，砂水混合物中砂的含量极高，因此，从混砂罐6底部漏出的砂水混合物的体积基本等于砂水混合物中砂的体积，从而，从第一管道1进入可耐压混砂罐6的水的体积与从混砂罐6底部漏出的砂水混合物中砂的体积是基本一致，因此，第一流量计12测得的第一管道1内流体的流量FM1基本上等于从第三管道3进入总管23内的砂的流量；而通过第二流量计18测得的流量FM2为由高压泵13泵送至总管23内流体的流量与从第三管道3进入总管23内的砂的流量之和，因此，磨料比＝FM1/FM2。

S07：当控制器监测到FM1/FM2比值低于设定值时，调节流量控制阀11的开度，使其开度增大，以增加第一管道1的流量FM1，从而增加磨料比；当监测到FM1/FM2比值高于设定值时，调节流量控制阀11的开度，使其开度减小，以减小第一管道1的流量FM1，从而降低磨料比。当然，本领域普通技术人员应当理解，在本实施例中，设定值可以是一个具体数值，在其他实施例中，设定值也可以是一个设定的数值范围，此时，当控制器监测到FM1/FM2比值低于设定的数值范围的下限时，调节流量控制阀11的开度，使其开度增大，以增加第一管道1的流量FM1，从而增加磨料比；当监测到FM1/FM2比值高于设定的数值范围的上限时，调节流量控制阀11的开度，使其开度减小，以减小第一管道1的流量FM1，从而降低磨料比。总之，通过上述控制，可以将磨料比自动控制在某一设定值处或某一设定的数值范围内。

S08：在本实施例中，还可以对某一时间段内从第一管道1内流过的流体的总体积进行监测，例如，作为一种实施方式，可以根据第一流量计12实时检测的第一管道1内流体的流量和经过的时间来计算某一时间段内从第一管道1内流过的流体的总体积。作为另一种实施方式，可以通过第一流量计12同时实时检测第一管道1内流体的流量以及监测某一时间段内从第一管道1内流过的流体的总体积。之后，将监测到的从第一管道1内流过的流体总体积信号输送到控制器，和预先设定的值对比后，信号作用于第一泵8，以实现第一泵8开关的控制。该预先设定的值(通常为经验值)等于可耐压混砂罐6内砂水混合物中砂(不包括水)的总体积。具体实现如下：当监测到的从第一管道1内流过的流体总体积小于设定的值时，说明可耐压混砂罐6内还有砂，第一泵8不会启动；当第一流量计12监测到的从第一管道1内流过的流体总体积大于设定的值时，说明可耐压混砂罐6基本都是水，不含或含有很少的砂，混砂系统在控制器的作用下按照上述步骤S01-S06按照顺序执行，从而实现自动加砂。

通过本申请提供的混砂系统，可以实现磨料比的自动调节，始终保持磨料比处于相对恒定的状态；整个混砂系统实现自动化，无需更换存储装置，从而节省了人力及时间，更加方便高效。此外，整个混砂系统作业在整个作业过程设备处于高压状态，人员无需接近设备，从而更加安全。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种混砂系统，其特征在于，包括：

可耐压混砂罐；

喷嘴；

高压泵，所述高压泵的出口分路至第一管道和第二管道两条支路，所述第一管道远离所述高压泵的一端连通至所述可耐压混砂罐，并且所述可耐压混砂罐的底部设置有第三管道，所述第三管道的一端与所述可耐压混砂罐相连通，另一端与所述第二管道远离所述高压泵的一端交汇；

总管，所述第二管道和第三管道交汇后连通至所述总管的一端，所述总管的另一端与所述喷嘴连通；

第一流量计，设置在所述第一管道上，配置为检测所述第一管道内的流体的流量；

第二流量计，设置在所述总管上；

流量控制阀，设置在所述第一管道上；以及

控制器，分别与所述第一流量计、所述第二流量计和所述流量控制阀通信连接。

2.根据权利要求1所述的混砂系统，其特征在于，所述第二管道设置在所述可耐压混砂罐下方；

所述第一管道远离所述高压泵的一端从所述可耐压混砂罐的上部延伸至所述可耐压混砂罐内。

3.根据权利要求1所述的混砂系统，其特征在于，所述第一管道上设置有第一阀门，所述总管上设置有第二阀门，所述第三管道上设置有第三阀门。

4.根据权利要求3所述的混砂系统，其特征在于，所述控制器分别与所述高压泵、所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门通信连接。

5.根据权利要求1所述的混砂系统，其特征在于，还包括储砂池、第四管道和第五管道，所述可耐压混砂罐同时通过所述第四管道和所述第五管道与所述储砂池连通，所述第四管道上设置有用于将混砂罐中的液体泵入到储砂池中的第一泵，并且所述可耐压混砂罐与所述储砂池的连通状态能够开启或关闭。

6.根据权利要求5所述的混砂系统，其特征在于，所述第四管道上设置有第四阀门，所述第五管道上设置有第五阀门。

7.根据权利要求6所述的混砂系统，其特征在于，所述控制器分别与所述第四阀门、第五阀门和所述第一泵通信连接。

8.根据权利要求1所述的混砂系统，其特征在于，还包括砂源罐，所述砂源罐与所述储砂池连通。

9.根据权利要求8所述的混砂系统，其特征在于，还包括第二泵，所述第二泵用于将所述砂源罐中的砂泵送至所述储砂池中，所述砂源罐通过所述第二泵与所述储砂池连通；

所述控制器与所述第二泵通信连接。

10.根据权利要求5所述的混砂系统，其特征在于，所述第五管道延伸至所述可耐压混砂罐的底部。

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