CN112903328A - 液固两相用气力提升试验台架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液固两相用气力提升试验台架，包括压缩机、固定水箱、空气夹套、提升管、吸砂管、引流罐、分离罐、加热水箱、可移动式水箱和升降装置，压缩机与空气夹套连接，空气夹套置于固定水箱内，其上端通过提升管连接引流罐，下端通过可拆卸的方式连接吸砂管，引流罐下方设置分离罐，分离罐内置集砂槽用于收集固体颗粒，分离罐连接加热水箱，加热水箱连接可移动式水箱，可移动式水箱底部通过连通管连接固定水箱，可移动式水箱与升降装置相连以改变自身高度，从而改变提升管浸没比。本发明可以提高试验台架相关试验参数的试验精度，以提升不同工况下试验台架所得实验参数的准确度，同时实现吸无固相液体和吸液固两相混合物试验都能进行。

Description

液固两相用气力提升试验台架

技术领域

本发明涉及疏浚工程技术领域，具体涉及一种液固两相用气力提升试验台架。

背景技术

气力提升试验台架是疏浚施工的一种试验台架，空气由空气喷嘴进入空气夹套，带动液体或者液固两相混合物通过提升管溢出流入分离罐，其中分离罐中的集砂槽用于收集固体颗粒从而得出固体质量流量，液体流量由与分离罐联通的液体流量计测得，空气流量由与空气喷嘴连接的空气流量计测得，通过改变浸没比、液体温度等参数得出的固体质量流量、气体流量、液体流量来研究参数变化对气体提升泵性能影响，从而对其进行优化。目前气力提升试验台架存在以下问题：(1)试验台架模拟环境单一，一个试验台架只能模拟纯液相或者固液两相混合物其中之一；(2)参数变化单一，目前许多试验台架只能单独改变浸没比、液体温度、固体颗粒性质等参数。(3)占地面积太大，需要用水量较多，不利于水资源节约。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种液固两相用气力提升试验台架，可以实现模拟多个实验环境，实现液相试验和固液两相混合物试验都能进行，同时实现同时改变浸没比、液体温度等多个参数，使试验条件更接近真实环境，从而得到的结果精确度更高。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种液固两相用气力提升试验台架，包括压缩机、固定水箱、空气夹套、提升管、吸砂管、引流罐、分离罐、加热水箱、可移动式水箱和升降装置，所述压缩机通过第一管道与所述空气夹套连接，空气夹套置于所述固定水箱内，空气夹套的上端通过所述提升管连接所述引流罐，空气夹套的下端通过可拆卸的方式连接所述吸砂管，所述引流罐下方设置所述分离罐，分离罐内置集砂槽用于收集固体颗粒，分离罐通过第二管道连接所述加热水箱，加热水箱通过第三管道连接所述可移动式水箱，可移动式水箱底部通过连通管连接所述固定水箱，可移动式水箱与所述升降装置相连以改变自身高度，由于连通器原理所述提升管内液柱高度随之改变，从而改变浸没比。

上述方案中，所述第一管道上设有调压阀和气体流量计。

上述方案中，所述第二管道上设有阀门和液体流量计。

上述方案中，所述第三管道上设有离心泵。

上述方案中，所述空气夹套包括进气管、固定管套、若干支撑架、空腔壳和加压管套；所述进气管呈U型，其一端位于空气夹套外部用于连接所述第一管道，另一端通过所述固定管套与支撑架固定于空气夹套内部的中心轴处；所述固定管套套于进气管上端，且固定管套上部内嵌于若干支撑架内端形成的空间里，支撑架外端与空气夹套的内壁固定连接；所述空腔壳呈倒U型，其下端与支撑架内端设置的台肩适配安装，形成中部空腔，空腔壳上端安装所述加压管套，加压管套的内径小于进气管的内径，使空气加速。

上述方案中，所述进气管与所述空腔相接的端面设有可拆卸式安装的空气注入孔板，通过设置不同形式的空气注入孔板，从而改变注入方式，以研究不同空气注入方式对气升性能影响。

上述方案中，所述加热水箱顶部通过气压平衡管与所述可移动式水箱连通，使两个箱体内气压平衡，方便液体流动。

上述方案中，所述升降装置采用安装于所述可移动式水箱上方的定滑轮，或者采用安装于所述可移动式水箱下方的液压伸缩杆。

上述方案中，所述试验台架还包括安装于所述固定水箱上方的输送管，用于向固定水箱内输送固相物质；所述固定水箱与所述输送管对应的位置设有上部密封盖，所述上部密封盖在输料过程中打开，在试验过程中关闭。

上述方案中，所述引流罐的底板向所述分离罐一侧倾斜，并设有一延伸管通向所述分离罐；底板另一端设有一通孔用于所述提升管穿过并延伸。

本发明的有益效果在于：

1.固定水箱中的液体可为纯液相也可为固液两相混合物，因此该试验台架可模拟多种试验环境。

2.可移动式水箱通过移动改变高度，通过连通器原理改变提升管内液柱高度从而改变浸没比，加热水箱可加热液体改变液体物性，空气夹套中的孔板可更换改变空气注入方式，，实现浸没比、液体温度、液体密度、固体颗粒性质、空气进气方式等多个参数同时控制，从而提升不同工况下试验台架所得实验参数的准确度。

3.提升管直接插入固定水箱，提升管不必全部浸入液体，从而实现固定水箱体积减小的目的；同时分离罐中的集砂槽收集固体颗粒，实现液固分离，液体可通过可移动式水箱回流至固定水箱，实现实验液体循环利用，整个试验台架占地面积小。

4.集砂管可拆卸安装在空气夹套上，实现吸砂与吸水两用。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明液固两相用气力提升试验台架的整体结构示意图；

图2是空气夹套的安装示意图；

图3是图2的剖视图；

图4是图2的俯视图。

图中：10、压缩机；20、固定水箱；21、上部密封盖；22、下部密封盖；30、空气夹套；31、进气管；32、固定管套；33、支撑架；34、空腔壳；35、加压管套；41、提升管；42、吸砂管；50、引流罐；60、分离罐；61、集砂槽；70、加热水箱；80、可移动式水箱；81、升降装置；91、第一管道；911、调压阀；912、压力表；913、温度计；914、气体流量计；92、第二管道；921、阀门；922、液体流量计；93、第三管道；931、离心泵；94、连通管；95、气压平衡管；96、输送管。

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，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种液固两相用气力提升试验台架，包括压缩机10、固定水箱20、空气夹套30、提升管41、吸砂管42、引流罐50、分离罐60、加热水箱70、可移动式水箱80和升降装置81。压缩机10通过第一管道91与空气夹套30连接，空气夹套30置于固定水箱20内，空气夹套30的上端通过提升管41连接引流罐50，空气夹套30的下端安装可拆卸式吸砂管42；引流罐50下方设置分离罐60，分离罐60内置集砂槽61用于收集固体颗粒，分离罐60通过第二管道92连接加热水箱70，加热水箱70通过第三管道93连接可移动式水箱80，可移动式水箱80底部通过连通管94连接固定水箱20；可移动式水箱80与升降装置81相连以改变自身高度，由于连通器原理提升管41内液柱高度随之改变，从而改变浸没比，浸没比指提升管41内液柱高度与提升管41总长度之比。

进一步优化，第一管道91上设有调压阀911、压力表912、温度计913和气体流量计914，压缩机10压缩空气后经过调压阀911控制压力，然后由气体流量计914测出气体流量，压缩空气通过空气喷嘴进入空气夹套30。

进一步优化，第二管道92上设有阀门921和液体流量计922。试验时打开分离罐60后的阀门921，使泵送的液体回流至加热水箱70，分离罐60中液体流经液体流量计922测出液体流量。

进一步优化，第三管道93上设有离心泵931，加热水箱70可对水进行加热改变液体温度，水流在加热水箱70内加热后通过离心泵931送至可移动式水箱80。

工作原理：试验台架工作时，首先在压缩机10中压缩空气使压力升高并通过调压阀911控制压力，压力表912和温度计913测量空气压力和温度，气体流量计914测得气体流量，压缩空气进入空气夹套30，加热水箱70加热液体后泵送至可移动式水箱80，再流通至固定水箱20，流体经提升管41泵送至引流罐50，经由引流罐50下方管道流至分离罐60，集砂槽61收集固体颗粒用于计算固体质量流量，分离罐60中液体经过阀门921回流至加热水箱70，流经液体流量计922测出液体流量。

可拆卸式吸砂管42在做液固两相混合物气力提升实验时安装在空气夹套30上，空气在空气夹套30内注入，达到吸砂目的。当做纯液相气力提升试验时，吸砂管42可拆下。

如图2-4所示，空气夹套30包括进气管31、固定管套32、若干支撑架33、空腔壳34和加压管套35。进气管31呈U型，其一端位于空气夹套30外部用于连接第一管道91，另一端通过固定管套32与支撑架33固定于空气夹套30内部的中心轴处。固定管套32用于固定进气管31，使进气不受液体流动影响，它套于进气管31上端，且固定管套32上部内嵌于三个支撑架33内端形成的空间里，支撑架33外端与空气夹套30的内壁固定连接。空腔壳34呈倒U型，其下端与支撑架33内端设置的台肩适配安装，构建一个空腔，使气体在空腔内回流碰撞，保持压力。空腔壳34上端安装加压管套35，加压管套35的内径小于进气管31的内径，使空气加速，出气压力增大弥补气体传送过程中的压差，同时固定出气口方向沿着液固两相混合物流动方向。压缩空气通过小孔进入管内，与液体或液固混合物混合成低容重的乳状水，管外水比管内水容重大，产生压差，若连续供气，则可不断地排水。

进一步优化，进气管31右端面设有空气注入孔板，可以设置为均匀圆周3孔，6孔，9孔等多种形式，从而改变注入方式，研究不同空气注入方式对气升性能影响。

进一步优化，加热水箱70顶部通过气压平衡管95与可移动式水箱80连通，使两个箱体内气压平衡，方便液体流动。

进一步优化，升降装置81采用安装于可移动式水箱80上方的定滑轮，或者安装于可移动式水箱80下方的液压伸缩杆。本实施例中，可移动式水箱80通过定滑轮吊装，通过拉动定滑轮上的绳子改变可移动式水箱80的高度。

进一步优化，试验台架还包括安装于固定水箱20上方的输送管96，用于向固定水箱20内输送砂石、泥浆等固相物质。固定水箱20与输送管96对应的位置设有上部密封盖21，上部密封盖21在输送固相物质时打开，在进行试验时关闭防止液体从固定水箱20溢出。固定水箱20还设有下部密封盖22，在试验结束后通过下部密封盖22排出固定水箱20内的物质。

进一步优化，引流罐50为玻璃罐，其底板向分离罐60一侧倾斜45°，并设有一延伸管通向分离罐60；底板另一端设有一通孔用于提升管41穿过并延伸。本发明用过设置引流罐50使泵送的液体可以经倾斜底板迅速流入分离罐60，防止有液体残留在罐中。

本发明液固两相用气力提升试验台架，属于疏浚工程技术领域，可以提高试验台架相关试验参数的试验精度，包括但不限于：浸没比，液体温度，液体密度，固体颗粒性质，空气进气方式等，旨在提升不同工况下试验台架所得实验参数的准确度，同时实现吸无固相液体和吸液固两相混合物试验都能进行。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种液固两相用气力提升试验台架，其特征在于，包括压缩机、固定水箱、空气夹套、提升管、吸砂管、引流罐、分离罐、加热水箱、可移动式水箱和升降装置，所述压缩机通过第一管道与所述空气夹套连接，空气夹套置于所述固定水箱内，空气夹套的上端通过所述提升管连接所述引流罐，空气夹套的下端通过可拆卸的方式连接所述吸砂管，所述引流罐下方设置所述分离罐，分离罐内置集砂槽用于收集固体颗粒，分离罐通过第二管道连接所述加热水箱，加热水箱通过第三管道连接所述可移动式水箱，可移动式水箱底部通过连通管连接所述固定水箱，可移动式水箱与所述升降装置相连以改变自身高度，由于连通器原理所述提升管内液柱高度随之改变，从而改变浸没比。

2.根据权利要求1所述的液固两相用气力提升试验台架，其特征在于，所述第一管道上设有调压阀和气体流量计。

3.根据权利要求1所述的液固两相用气力提升试验台架，其特征在于，所述第二管道上设有阀门和液体流量计。

4.根据权利要求1所述的液固两相用气力提升试验台架，其特征在于，所述第三管道上设有离心泵。

5.根据权利要求1所述的液固两相用气力提升试验台架，其特征在于，所述空气夹套包括进气管、固定管套、若干支撑架、空腔壳和加压管套；所述进气管呈U型，其一端位于空气夹套外部用于连接所述第一管道，另一端通过所述固定管套与支撑架固定于空气夹套内部的中心轴处；所述固定管套套于进气管上端，且固定管套上部内嵌于若干支撑架内端形成的空间里，支撑架外端与空气夹套的内壁固定连接；所述空腔壳呈倒U型，其下端与支撑架内端设置的台肩适配安装，形成中部空腔，空腔壳上端安装所述加压管套，加压管套的内径小于进气管的内径，使空气加速。

6.根据权利要求5所述的液固两相用气力提升试验台架，其特征在于，所述进气管与所述空腔相接的端面设有可拆卸式安装的空气注入孔板，通过设置不同形式的空气注入孔板，从而改变注入方式，以研究不同空气注入方式对气升性能影响。

7.根据权利要求1所述的液固两相用气力提升试验台架，其特征在于，所述加热水箱顶部通过气压平衡管与所述可移动式水箱连通，使两个箱体内气压平衡，方便液体流动。

8.根据权利要求1所述的液固两相用气力提升试验台架，其特征在于，所述升降装置采用安装于所述可移动式水箱上方的定滑轮，或者采用安装于所述可移动式水箱下方的液压伸缩杆。

9.根据权利要求1所述的液固两相用气力提升试验台架，其特征在于，所述试验台架还包括安装于所述固定水箱上方的输送管，用于向固定水箱内输送固相物质；所述固定水箱与所述输送管对应的位置设有上部密封盖，所述上部密封盖在输料过程中打开，在试验过程中关闭。

10.根据权利要求1所述的液固两相用气力提升试验台架，其特征在于，所述引流罐的底板向所述分离罐一侧倾斜，并设有一延伸管通向所述分离罐；底板另一端设有一通孔用于所述提升管穿过并延伸。

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