CN113952879A - 高固液体积流量比、高分散压力的粉体物料射流投加装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高固液体积流量比、高分散压力的粉体物料射流投加装置，包括上料机构，与上料机构邻接的储料仓；储料仓的锥筒内侧壁安装有机械破拱装置和多组气动破拱装置；多组气动破拱装置连接高压汽源；储料仓外壁配有多组料位计；储料仓的顶部配有安全阀、压力变送器和除尘器；储料仓下部法兰固定连接手动闸板阀；手动闸板阀的出料口依次连接有犁刀破拱搅拌机和相嵌式精密计量双螺旋投加机与高速射流混合器，所述犁刀破拱搅拌机和相嵌式精密计量双螺旋投加机与高速射流混合器通过管道补偿器柔性连接，所述高速射流混合器的出料口为物料投加端。本发明在保证了射流投加系统使用高效性和稳定性的前提下，实现了难溶或不溶磨蚀性粉体物料、高固液体积流量比混合条件及高投加压力等诸多苛刻环境下的投加工艺。
Description
技术领域
本发明属于应用于环保、化工、石油等行业的固液多相强制分散均匀混合技术领域，尤其涉及一种尤其应用于难溶或不溶粉体物料(活性炭、活性硅、硅藻土、凹凸棒土、石灰) 等高固液体积流量比(5％---35％)混合条件及高分散压力(1---2MPa)条件下的混合投加领域，同时，也可应用于常规体积流量比(5％以下)和分散压力为1MPa以下的工况环境。
背景技术
对于诸多行业，例如冶金浮选、矿产液压支护和化工、石油及环保的特定投加等工艺环节中，需要投加难溶或不溶粉体物料与液体介质进行均匀混合，且对投加精度、混合均匀度、随动控制度都有更强的要求，更有部分苛刻环境(高分散压力、高浓度等)进行混合注入；采用混配搅拌工艺的过程，即投加到溶解罐与水混合后通过计量泵将混合液投加入原水的方式，其缺点是只能采用批次式混配，调配周期较长无法满足应急需求；溶解罐占地面积大，需要动力持续搅拌和精准投加，投资和能量消耗较高；经由混配搅拌工艺处理的粉体物料混合液在投加过程中，由于混合均匀度较低容易造成物料浪费，同时极易导致物料沉积结晶堵塞；且此种物料特性对其管道中的投加泵叶轮和腔体具有一定的磨蚀作用，运行成本有较大损耗；上料过程中，粉体物料由于粒度较细，操作中容易造成物料飞散，对环境造成粉尘污染，且人工劳动强度高；本发明专利可提供更为高效稳定的效果。
现有的射流投加工艺，如专利号为200710056522.3的粉末活性炭随动投加装置采用高速射流混合器以水作为载体，进行粉末物料的连续混合射流投加；由于其受限于真空度上限、固液混合比上限、低加工精度和装备材料耐磨蚀能力，传统射流混合投加工艺无法适用于高固液体积流量比和高分散压力条件下；
现有技术公开一种CN202010945404-双相炭黑生产工艺，该现有技术在于汽车橡胶炭黑生产工艺中，在设计过程中需要将硅格粉与少量工艺水混合喷入炭黑反应炉进行反应；在此种工况条件下，其炭黑反应炉中压力较高(2MPa)，固液混合比较高(35％)，需要此种特型高速射流混合器满足效果；此外，在轮胎生产过程中，为增加轮胎的伸展性和耐磨性，需在橡胶中加入硅格粉，由于硅格粉分子内分活性官能团与橡胶中的分子内基团作用，导致硅格粉粉散不均匀而形成的大颗粒和块状分布的情况。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种使用高效性和稳定性的前提下，实现了难溶或不溶磨蚀性粉体物料、高固液体积流量比混合条件及高投加压力等诸多苛刻环境下的高固液体积流量比、高分散压力的粉体物料射流投加装置。
本发明是这样实现的，一种高固液体积流量比、高分散压力的粉体物料射流投加装置，其特征在于：包括上料机构，与上料机构邻接的储料仓；储料仓的锥筒内侧壁安装有机械破拱装置和多组气动破拱装置；多组气动破拱装置连接高压汽源；储料仓外壁配有多组料位计；储料仓的顶部配有安全阀、压力变送器和除尘器；储料仓下部法兰固定连接手动闸板阀；
手动闸板阀的出料口依次连接有犁刀破拱搅拌机和相嵌式精密计量双螺旋投加机与高速射流混合器，所述犁刀破拱搅拌机和相嵌式精密计量双螺旋投加机与高速射流混合器通过管道补偿器柔性连接，所述高速射流混合器的出料口为物料投加端。
优选的，所述上料机构采用带有自动拆包功能的气动正压上料机构；所述气动正压上料机构包括位于顶部的卸料锥斗，在卸料锥斗的顶部固定焊接有内置气力反吹的斜角60°四叶割刀，安装在卸料锥斗的下部的流化发送罐，所述流化发送罐的卸料出口配置过滤器，过滤器通过固定管道连接储料仓。
优选的，所述储料仓底部的支架上配装有与相嵌式精密计量双螺旋投加机进行重量精度控制联动的料仓称重系统。
优选的，所述精密计量相嵌双螺旋投加机为体积计量包括一对平行、螺旋边棱相互交错的螺旋轴、变频调速电机；变频调速电机通过减速机和变速齿轮轴承箱与投加机螺旋壳体固定连接，上述的机减速机和变速齿轮轴承箱固定于投加机机座上；投加机螺旋壳体的上部设有进料口，投加机螺旋壳体的内腔采用8字形外壳包覆螺旋结构；螺旋轴与投加机螺旋壳体内腔的螺旋结构相互咬合；双螺旋投加机的末端为出料口，出料口的口径大于较大投加机螺旋壳体的内径；投加机螺旋壳体的两端通过密封装置支撑于自润滑无珠轴承上；密封装置为防尘密封；所述投加机螺旋壳体对应出料口端配置用于控制补气的单向气流控制器。
优选的，所述高速射流混合器采用三段式法兰连接结构，包括进液管，进液管与射流混合器的传质腔管体法兰连接，同时对夹式固定有喷咀；传质腔管体另一端通过螺栓连接喉管定位器，且法兰外侧通过螺栓连接混合出液扩散管，混合出液扩散管与传质腔管体之间安装有固定喉管；在传质腔管体上端焊接固定有下料管，并侧向设计扫吹口；还包括有位于进液管上的进液压力变送传感器接口和扩散管上的出液压力变送传感器接口，位于传质腔管体侧壁中心的真空压力变送传感器接口。
优选的，所述高速射流混合器的下料管与传质腔管体采用倾斜度15°至20°。
优选的，所述高速射流混合器的喷咀直径范围为3至5mm，加工精度±1％。
优选的，高速射流混合器的喷咀和喉管内壁高速水流接触面材质选用硬度为HV1200的材料。
建立射流混合器模型计算式，具体如下：
式①为对扩散管出口D至投加点末端的能量分析；其中pD为D点压力(Pa)，po为投加点末端压力(Pa)，υD为D点混合流体流速(m/s)，υo为投加点末端混合流体流速(m/s)，ρ3为混合流体密度(kg/m3，见后续计算)，fo为管路末端的扬程损耗(Pa)；并可将υD＝υo作为理想条件，计算出其射流混合器末端D端面的压力要求；
式②为对喉管入口C至扩散管出口D的能量分析；其中pC为C点压力(Pa)，pD为D点压力(Pa)，υC为C点混合流体流速(m/s)，υD为D点混合流体流速(m/s)，ρ3为混合流体密度(kg/m3)；其中K为介质流体能量损耗系数(0～0.1)，其能量损失与喉管部分流速相关 (主要损失位置)；
式③为对射流器入口A至喷咀出口B的能量分析；其中pA为A点压力(Pa)，pB为B点压力(Pa)，υA为A点介质流体流速(m/s)，υB为B点介质流体流速(m/s)，ρ1为介质流体密度(kg/m3)；其中K为介质流体能量损耗系数(0～0.1)，其能量损失与喷咀部分流速相关 (主要损失位置)；
式④为对下料管入口E至喷咀出口B的能量分析；其中pE为E点压力(Pa)，pB为B点压力(Pa)，υE为E点物料流体流速(m/s)，υB为B点介质流体流速(m/s)，ρ1为介质流体密度(kg/m3)，ρ2为物料流体(带物料的气体)密度(kg/m3)；其中J为物料流体(带物料的气体)能量损耗系数(0～0.3)，其能量损失与喷咀部分流速相关(主要损失位置)；由于其下料过程中，粉体物料在传质腔内充分与液体载体携带混合，可将υB作为物料末端速度；
以上②、③、④式分别为射流混合器系统的能量分析，并引入下式：
通过⑤、⑥式可分别获得υE和υB的，以υC和ζ为变量的表达式，其中υE为E点物料流体流速(m/s)，υB为B点介质流体流速(m/s)，υC为C点混合流体流速(m/s)，dE为E点下料管口直径(mm)，dB为B点喷咀管口直径(mm)，dC为C点喉管管口直径(mm)；ζ为设定混合比；
并同时引入下式：
通过⑤、⑥、⑦式可获得ρ3的，以υC和ζ为变量的表达式；其中ρ1为介质流体密度(kg/m 3)，ρ2为物料流体密度(kg/m3)，ρ3为三相混合流体密度(kg/m3)，υE为E点物料流体流速 (m/s)，υB为B点介质流体流速(m/s)，υC为C点混合流体流速(m/s)，dE为E点下料管口直径(mm)，dB为B点喷咀管口直径(mm)，dC为C点喉管管口直径(mm)；
最后通过流量恒定原理，分别获得υA以υB为变量的表达式，和得υD以υC为变量的表达式；同时带入②、③、④式获得其设定混合比参数ζ及其进水体积流量Q的模型计算式。
本发明具有的优点和技术效果：旨在完善以上工艺的不足；气动正压上料机构采用气动密封形式，效率大幅提升，自动化控制流程完善，降低人工操作强度；给料部分采用精密体积计量和变频调节，控制计算精确；射流部分应用文丘里原理，实现了粉体物料和液体介质在瞬间分散流程，依靠通过喷咀的高速射流产生的负压，实时吸入粉体物料，破坏其粉料自凝聚特征的静电力和分子力，实现瞬时分散混合投加功能；物料结块被破坏后，粉体颗粒极易被射流带走，传质腔内无残留结晶固化现象；并同时避免了由于磨蚀气蚀等的设备磨损，避免了管道中粉体物料沉积(不溶物)或结晶(难溶物)堵塞，提高了粉体物料使用效率，并节省设备费用、运行费用及人工劳动强度；本发明专利依托高精度设计计算、材料选择和加工，在保证了本发明系统使用高效性和稳定性的前提下，实现了难溶或不溶磨蚀性粉体物料、高固液体积流量比混合条件及高投加压力等诸多苛刻环境下的投加工艺。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是双螺旋投加机结构示意图；
图3是高速射流混合器结构示意图；
图4是正常启动控制工艺流程图；
图5是停止控制顺序工艺流程图。
图中、1、卸料锥斗；2、割刀；3、流化发送罐；4、储料仓；5、机械破拱装置；6、气动破拱装置；7、料位计；8、安全阀；9、压力变送器；10、除尘器；11、手动闸板阀；12、犁刀搅拌器；13、双螺旋投加机；13-1、变频调速电机；13-2、减速机；13-3、变速齿轮轴承箱；13-4、进料口；13-5、投加机螺旋壳体；13-6、投加机机座；13-7、自润滑无珠轴承；13-8、出料口；13-9、自润滑无珠轴承；13-10、单向气流控制器；14、高速射流混合器；14-1、进液管；14-2、喷咀；14-3、传质腔管体；14-4、喉管定位器；14-5、喉管；14-6、混合出液扩散管；14-7、进液压力变送传感器接口；14-8、下料管；14-9、真空压力变送传感器接口；14-10、出液压力变送传感器接口；15、料仓称重系统。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1至图3；一种高固液体积流量比、高分散压力的粉体物料射流投加装置，包括上料机构，所述上料机构即可采用传统自卸车、螺旋或者皮带机上料也可以选择带有自动拆包功能的气动正压上料机构，本实施例优选采用气动正压上料机构；与上料机构邻接的储料仓4；储料仓的锥筒内侧壁安装有机械破拱装置5和多组气动破拱装置6；多组气动破拱装置连接高压汽源；储料仓外壁配有多组料位计7；储料仓的顶部配有安全阀8、压力变送器9和除尘器10，总体用于卸料过程中的压力平衡，其中除尘器用于卸料过程中的气固分离；储料仓下部法兰固定连接手动闸板阀11；手动闸板阀的出料口依次连接有犁刀破拱搅拌机12和相嵌式精密计量双螺旋投加机13与高速射流混合器14，所述犁刀破拱搅拌机和相嵌式精密计量双螺旋投加机与高速射流混合器通过管道补偿器柔性连接，所述高速射流混合器的出料口为物料投加端。
具体来说，上述的带有自动拆包功能的气动正压上料机构；所述气动正压上料机构包括位于顶部的卸料锥斗1，在卸料锥斗的顶部固定焊接有内置气力反吹的斜角60°四叶割刀2，安装在卸料锥斗的下部的流化发送罐3，割刀内置有气动抖袋功能；卸料锥斗和发送罐之间设置有自动进料阀；正压卸料机底部为流化发送罐，采用连续传输式气力输送，发送罐底部及侧部斜锥四周有进气口以压缩空气由流化板进入，物料强烈“沸腾”呈流态化，控制卸料机发送罐内的流化状态模型；所述流化发送罐的卸料出口配置过滤器，过滤器通过固定管道连接储料仓4；粉体物料气力流化后通过固定管道传输入储料仓4中；储料仓的锥筒内侧壁安装有机械破拱装置5和多组气动破拱装置6；机械破拱装置为散流器(散流锥)，采用重力流道结构，无水平支撑力，破坏结拱支点；气动破拱装置采用多组空气咀，包括大振幅低频率的波动破拱结构和高频率的助流破拱结构，配套使用，破坏结拱结块；多组气动破拱装置连接高压汽源；储料仓外壁配有多组料位计7，用于实时监测其粉体料位并提示报警；储料仓的顶部配有安全阀8、压力变送器9和除尘器10，总体用于卸料过程中的压力平衡，其中除尘器用于卸料过程中的气固分离；储料仓下部法兰固定连接手动闸板阀11，并依次通过犁刀破拱搅拌机12和相嵌式精密计量双螺旋投加机13与高速射流混合器14通过管道补偿器柔性连接。
优选的，所述储料仓4底部的支架上配装有与相嵌式精密计量双螺旋投加机进行重量精度控制联动的料仓称重系统15。与投加机进行重量精度控制联动，通过带有滑动分辨程序和自学习系统程序的重量计量方式，实时监控并反馈修正。初始根据现场输入的物料密度和体积计量计算出卸料流量，而后面可通过称重计量修正物料密度系数，更改体积投加速率，以达到卸料要求；
优选的，所述精密计量相嵌双螺旋投加机13为体积计量；其投加量(体积)可通过螺旋空间等参数和堆积密度和填充系数计算；包括一对平行、螺旋边棱相互交错的螺旋轴、变频调速电机13-1；变频调速电机通过减速机13-2和变速齿轮轴承箱13-3与投加机螺旋壳体13-5固定连接，上述的减速机13-2和变速齿轮轴承箱13-3固定于投加机机座13-6上，保持稳定；投加机螺旋壳体的上部设有进料口13-4，粉体物料经由搅拌疏松后，自进料口13-4进入投加机内腔；投加机螺旋壳体的内腔采用8字形外壳包覆螺旋结构；螺旋轴与投加机螺旋壳体内腔的螺旋结构相互咬合，且齿间留有空隙，运行过程中具备自清理功能；双螺旋投加机的末端为出料口13-8，口径大于较大投加机螺旋壳体的内径，且内部平滑无支撑点，防止结拱；投加机螺旋壳体的两端通过密封装置支撑于自润滑无珠轴承13-7和13-9上；密封装置为防尘密封；所述投加机螺旋壳体对应出料口端配置用于控制补气的单向气流控制器13-10；在投加过程中保持补气，并防止粉料逃逸。
优选的，所述高速射流混合器14采用三段式法兰连接结构，包括进液管14-1，进液管与射流混合器的传质腔管体14-3法兰连接，同时对夹式固定有喷咀14-2；传质腔管体14-3另一端通过螺栓连接喉管定位器14-4，且法兰外侧通过螺栓连接混合出液扩散管14-6，混合出液扩散管与传质腔管体14-3之间安装有固定喉管14-5；在传质腔管体14-3上端焊接固定有下料管14-8，并侧向设计扫吹口，液体介质经过喷咀14-2时，形成的射流在传质腔14-3内产生负压，持续吸入粉体物料并瞬间均匀混合；还包括有位于进液管14-1上的进液压力变送传感器接口14-7和扩散管14-6上的出液压力变送传感器接口14-10，位于传质腔管体14-3 侧壁中心的真空压力变送传感器接口14-9；喷咀14-2和喉管14-5可作为备件耗材替换，更换方便，且能在更换后保证其设计参数，例如同心度和垂直度；上述的高速射流混合器采用三段式法兰连接结构，真空腔内分别承插喷咀和喉管组合件，传质腔喉管侧外接喉管卡座定位器法兰，并于卡座定位器法兰上外接喉管及喉管定位器法兰；保证运行时和维护后的所有孔隙同心度。
优选的，所述高速射流混合器的下料管与传质腔管体采用倾斜度15°至20°。由于传质混合负压抽吸力过大，根据计算和实验采用与物料被抽吸过程中的同向角度设计，降低下料管磨损，增强使用寿命；高速射流混合器下料管没有采用传统的垂直方式，而是采用流道设计可以使粉体物料在高速射流混合器的真空抽吸的作用下，为粉体物料提供射流方向的初速度，方便进入真空腔并与液体混合，真空传质，并防止粉体物料接触高速水流后产生大规模冲击散射，造成传质能量损失。
优选的，高速射流混合器的喷咀直径范围为3至5mm，加工精度±1％。通过小口径喷咀直径，利用文丘里原理最大限度将射流混合器前的流体压力转化为速度，在小流量的状态下，获得最大限度的传质真空度，也就是体积混合比能力。
高精度设计主要出于，在毫米级条件下，压力转化的速度范围较为苛刻，精度低的情况下，水流速度会有较大范围的变化；在既定的模型条件下，设备需要精密系统加工；
优选的，高速射流混合器的喷咀和喉管内壁高速水流接触面材质选用硬度为HV1200的材料；高速水流在传质腔内裹挟粉体物料通过喉管，其速度极高，冲击力极强，长期接触过程中会出现大量磨蚀及气蚀现象，采用高硬度材料以增加系统寿命；提高了高速射流混合器真空混合腔的抗磨蚀和气蚀的能力。
建立射流混合器模型计算式，具体如下：
式①为对扩散管出口D至投加点末端的能量分析；其中pD为D点压力(Pa)，po为投加点末端压力(Pa)，υD为D点混合流体流速(m/s)，υo为投加点末端混合流体流速(m/s)，ρ3为混合流体密度(kg/m3，见后续计算)，fo为管路末端的扬程损耗(Pa)；并可将υD＝υo作为理想条件，计算出其射流混合器末端D端面的压力要求；
式②为对喉管入口C至扩散管出口D的能量分析；其中pC为C点压力(Pa)，pD为D点压力(Pa)，υC为C点混合流体流速(m/s)，υD为D点混合流体流速(m/s)，ρ3为混合流体密度(kg/m3)；其中K为介质流体能量损耗系数(0～0.1)，其能量损失与喉管部分流速相关 (主要损失位置)；
式③为对射流器入口A至喷咀出口B的能量分析；其中pA为A点压力(Pa)，pB为B点压力(Pa)，υA为A点介质流体流速(m/s)，υB为B点介质流体流速(m/s)，ρ1为介质流体密度(kg/m3)；其中K为介质流体能量损耗系数(0～0.1)，其能量损失与喷咀部分流速相关(主要损失位置)；
式④为对下料管入口E至喷咀出口B的能量分析；其中pE为E点压力(Pa)，pB为B点压力(Pa)，υE为E点物料流体流速(m/s)，υB为B点介质流体流速(m/s)，ρ1为介质流体密度(kg/m3)，ρ2为物料流体(带物料的气体)密度(kg/m3)；其中J为物料流体(带物料的气体)能量损耗系数(0～0.3)，其能量损失与喷咀部分流速相关(主要损失位置)；由于其下料过程中，粉体物料在传质腔内充分与液体载体携带混合，可将υB作为物料末端速度；
以上②、③、④式分别为射流混合器系统的能量分析，并引入下式：
通过⑤、⑥式可分别获得υE和υB的，以υC和ζ为变量的表达式，其中υE为E点物料流体流速(m/s)，υB为B点介质流体流速(m/s)，υc为C点混合流体流速(m/s)，dE为E点下料管口直径(mm)，dB为B点喷咀管口直径(mm)，dC为C点喉管管口直径(mm)；ζ为设定混合比；
并同时引入下式：
通过⑤、⑥、⑦式可获得ρ3的，以υC和ζ为变量的表达式；其中ρ1为介质流体密度(kg/m 3)，ρ2为物料流体密度(kg/m3)，ρ3为三相混合流体密度(kg/m3)，υE为E点物料流体流速 (m/s)，υB为B点介质流体流速(m/s)，υC为C点混合流体流速(m/s)，dE为E点下料管口直径(mm)，dB为B点喷咀管口直径(mm)，dC为C点喉管管口直径(mm)；
最后通过流量恒定原理，分别获得υA以υB为变量的表达式，和得υD以υC为变量的表达式；同时带入②、③、④式获得其设定混合比参数ζ及其进水体积流量Q的模型计算式。
本发明工作原理：
正常启动控制顺序，请参阅图4：
启动前：进液压力变送器压力为：0.0MPa；出液压力变送器压力为：0.0MPa
真空压力变送器压力为：0.0MPa；按下启动按钮，打开高速射流混合器前阀和高速射流混合器后阀；管道泵开启进液压力变送器压力为：1--5MPa；出液压力变送器压力为：0--2MPa；真空压力变送器压力为：-0.1—0.9MPa；打开下料阀打开；进液压力变送器压力为：1--5MPa；出液压力变送器压力为：0—2MPa；真空压力变送器压力为：0.01--0.03MPa；投加机启动进入正常投加状态。
停止控制顺序，请参阅图5：首先，按下停止按钮，关闭投加机，延时2S下料阀关闭；延时5-10s管道泵关闭；延时5S高速射流混合器前后阀关闭。
本发明的优势在于：应用文丘里原理，实现了粉体物料和液体介质在瞬间溶配、分散和均匀混合等流程，高效节能；无溶配及混合液输送泵环节，并同时避免了磨蚀气蚀等设备磨损，避免了物料沉积导致的结晶堵塞，提高了物料使用效率，降低维护和物料成本；卸料环节整体气密设计，系统粉气分离，效率提升，环境无污染，减轻人工劳动强度；投加环节采用相嵌双螺旋设计，保证粉体物料投加精度，具有较高的工作稳定性；系统具有较高自动化程度，操作简便，控制精巧；系统可适用苛刻投加环境，尤其应用于难溶或不溶粉体物料、高固液体积流量比(5％---35％)混合条件及高分散压力(1---2MPa)条件下的混合投加领域，同时，也可应用于常规体积流量比(5％以下)和分散压力为1MPa以下的工况环境。
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)
1.一种高固液体积流量比、高分散压力的粉体物料射流投加装置，其特征在于：包括上料机构，与上料机构邻接的储料仓；储料仓的锥筒内侧壁安装有机械破拱装置和多组气动破拱装置；多组气动破拱装置连接高压汽源；储料仓外壁配有多组料位计；储料仓的顶部配有安全阀、压力变送器和除尘器；储料仓下部法兰固定连接手动闸板阀；手动闸板阀的出料口依次连接有犁刀破拱搅拌机和相嵌式精密计量双螺旋投加机与高速射流混合器，所述犁刀破拱搅拌机和相嵌式精密计量双螺旋投加机与高速射流混合器通过管道补偿器柔性连接，所述高速射流混合器的出料口为物料投加端。
2.根据权利要求1所述的高固液体积流量比、高分散压力的粉体物料射流投加装置，其特征在于：所述上料机构采用带有自动拆包功能的气动正压上料机构；所述气动正压上料机构包括位于顶部的卸料锥斗，在卸料锥斗的顶部固定焊接有内置气力反吹的斜角60°四叶割刀，安装在卸料锥斗的下部的流化发送罐，所述流化发送罐的卸料出口配置过滤器，过滤器通过固定管道连接储料仓。
3.根据权利要求1所述的高固液体积流量比、高分散压力的粉体物料射流投加装置，其特征在于：所述储料仓底部的支架上配装有与相嵌式精密计量双螺旋投加机进行重量精度控制联动的料仓称重系统。
4.根据权利要求1所述的高固液体积流量比、高分散压力的粉体物料射流投加装置，其特征在于：所述精密计量相嵌双螺旋投加机为体积计量，包括一对平行、螺旋边棱相互交错的螺旋轴、变频调速电机；变频调速电机通过减速机和变速齿轮轴承箱与投加机螺旋壳体固定连接，上述的机减速机和变速齿轮轴承箱固定于投加机机座上；投加机螺旋壳体的上部设有进料口，投加机螺旋壳体的内腔采用8字形外壳包覆螺旋结构；螺旋轴与投加机螺旋壳体内腔的螺旋结构相互咬合；双螺旋投加机的末端为出料口，出料口的口径大于较大投加机螺旋壳体的内径；投加机螺旋壳体的两端通过密封装置支撑于自润滑无珠轴承上；密封装置为防尘密封；所述投加机螺旋壳体对应出料口端配置用于控制补气的单向气流控制器。
5.根据权利要求1所述的高固液体积流量比、高分散压力的粉体物料射流投加装置，其特征在于：所述高速射流混合器采用三段式法兰连接结构，包括进液管，进液管与射流混合器的传质腔管体法兰连接，同时对夹式固定有喷咀；传质腔管体另一端通过螺栓连接喉管定位器，且法兰外侧通过螺栓连接混合出液扩散管，混合出液扩散管与传质腔管体之间安装有固定喉管；在传质腔管体上端焊接固定有下料管，并侧向设计扫吹口；
还包括有位于进液管上的进液压力变送传感器接口和扩散管上的出液压力变送传感器接口，位于传质腔管体侧壁中心的真空压力变送传感器接口。
6.根据权利要求1所述的高固液体积流量比、高分散压力的粉体物料射流投加装置，其特征在于：所述高速射流混合器的下料管与传质腔管体采用倾斜度15°至20°。
7.根据权利要求1所述的高固液体积流量比、高分散压力的粉体物料射流投加装置，其特征在于：所述高速射流混合器的喷咀直径范围为3至5mm，加工精度±1％。
8.根据权利要求1所述的高固液体积流量比、高分散压力的粉体物料射流投加装置，其特征在于：高速射流混合器的喷咀和喉管内壁高速水流接触面材质选用硬度为HV1200的材料。
9.根据权利要求5所述的高固液体积流量比、高分散压力的粉体物料射流投加装置，其特征在于：建立射流混合器模型计算式，具体如下：
式①为对扩散管出口D至投加点末端的能量分析；其中pD为D点压力(Pa)，po为投加点末端压力(Pa)，υD为D点混合流体流速(m/s)，υo为投加点末端混合流体流速(m/s)，ρ3为混合流体密度(kg/m3)，fo为管路末端的扬程损耗(Pa)；并可将υD＝υo作为理想条件，计算出其射流混合器末端D端面的压力要求；
式②为对喉管入口C至扩散管出口D的能量分析；其中pC为C点压力(Pa)，pD为D点压力(Pa)，υC为C点混合流体流速(m/s)，υD为D点混合流体流速(m/s)，ρ3为混合流体密度(kg/m3)；其中K为介质流体能量损耗系数(0～0.1)，其能量损失与喉管部分流速相关；
式③为对射流器入口A至喷咀出口B的能量分析；其中pA为A点压力(Pa)，pB为B点压力(Pa)，υA为A点介质流体流速(m/s)，υB为B点介质流体流速(m/s)，ρ1为介质流体密度(kg/m3)；其中K为介质流体能量损耗系数(0～0.1)，其能量损失与喷咀部分流速相关；
式④为对下料管入口E至喷咀出口B的能量分析；其中pE为E点压力(Pa)，pB为B点压力(Pa)，υE为E点物料流体流速(m/s)，υB为B点介质流体流速(m/s)，ρ1为介质流体密度(kg/m3)，ρ2为物料流体密度(kg/m3)；其中J为物料流体量损耗系数(0～0.3)，其能量损失与喷咀部分流速相关；由于其下料过程中，粉体物料在传质腔内充分与液体载体携带混合，可将υB作为物料末端速度；
以上②、③、④式分别为射流混合器系统的能量分析，并引入下式：
通过⑤、⑥式可分别获得υE和υB的，以υC和ζ为变量的表达式，其中υE为E点物料流体流速(m/s)，υB为B点介质流体流速(m/s)，υC为C点混合流体流速(m/s)，dE为E点下料管口直径(mm)，dB为B点喷咀管口直径(mm)，dC为C点喉管管口直径(mm)；ζ为设定混合比；
并同时引入下式：
通过⑤、⑥、⑦式可获得ρ3的，以υC和ζ为变量的表达式；其中ρ1为介质流体密度(kg/m3)，ρ2为物料流体密度(kg/m3)，ρ3为三相混合流体密度(kg/m3)，υE为E点物料流体流速(m/s)，υB为B点介质流体流速(m/s)，υC为C点混合流体流速(m/s)，dE为E点下料管口直径(mm)，dB为B点喷咀管口直径(mm)，dC为C点喉管管口直径(mm)；
最后通过流量恒定原理，分别获得υA以υB为变量的表达式，和得υD以υC为变量的表达式；同时带入②、③、④式获得其设定混合比参数ζ及其进水体积流量Q的模型计算式。
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2021
- 2021-06-11 CN CN202110652508.XA patent/CN113952879A/zh active Pending
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