一种全壁面加热双速螺旋假塑性流体泵送装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种假塑性流体泵送装置，尤其是一种全壁面加热双速螺旋假塑性流体泵送装置及方法。
【背景技术】
[0002]假塑性流体在工业应用中普遍存在，如重质原油、高分子溶液、胶体聚合物等，具有粘度高、流动性能差的特点，假塑性流体通过圆管输送进行加注过程中，存在管阻大、耗能高的缺点，表现出较差的泵送性能。因此，现有的流体泵送设备，多数均需要配备较大的动力装置，如:采用液压作为动力输送重质原油时，需要提供较高的输送压力。另一方面，假塑性流体具有良好的粘温特性和剪切稀化效应，即温度升高，假塑性流体的粘度下降，承受剪切速率时，其粘度明显降低。然而，假塑性流体这类优良特性并没有用在提高假塑性流体泵送性能的方面。造成这种现象的原因主要是:
[0003]I)假塑性流体虽然有良好的粘温特性，但其大部分假塑性流体为胶体分散体系，导热性能很差，加热过程中，存在严重的不均匀性，实现对假塑性流体均匀加热，需要耗费较长时间，这方面的设备和方法欠缺；
[0004]2)现有的假塑性流体输送泵，多是圆柱腔体结构，假塑性流体在流动过程中，仅仅存在一个径向的剪切速率，剪切稀化影响的效果是有限的，假塑性流体依然表现出较高的粘度，阻碍了假塑性流体泵送技术的发展。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了克服现有技术的不足，本发明提供一种全壁面加热双速螺旋假塑性流体泵送装置及方法，可以对假塑性流体进行充分加热且对其进行螺旋剪切，克服了现有技术的不足。
[0006]技术方案:一种全壁面加热双速螺旋假塑性流体泵送装置，包括:缸体和动力及动力传递模块，该模块包括两端的液压马达、马达底座、联轴器、圆柱销、轴瓦座、轴瓦、轴承座和双列圆锥滚子轴承，低速输入轴、高速输入轴、大螺旋装置和小螺旋装置构成，两端的液压马达通过联轴器将输出的转矩分别依靠低速输入轴和高速输入轴带动大螺旋装置和小螺旋装置转动；
[0007]其特征在于:包括加热模块和螺旋剪切及输送模块；
[0008]所述加热模块由大螺旋装置、小螺旋装置和缸体为主体设置的相应油路结构组成；
[0009]所述螺旋剪切及输送模块包括大螺旋装置和小螺旋装置，所述大螺旋装置包括大中空管，内部大隔板以及大中空管上设有大螺旋叶片；小螺旋装置结构包括:小隔板，小中空管和小螺旋叶片，形成和大螺旋装置相同的结构；所述大隔板将大中空管隔成两个底部连通的半圆柱腔体；小螺旋装置结构和大螺旋装置结构相同，即小端端盖和小螺旋装置上设置有相似的油路结构。
[0010]进一步的，所述的大螺旋装置一端的油路结构包括大端端盖和大中空管；所述的大端端盖和大中空管上开有大端端盖进油孔和大中空管进油孔、大端端盖出油孔和大中空管出油孔，所述的大端端盖上开有油槽；小螺旋装置端的油路结构和大螺旋装置端的相同。
[0011]进一步的，所述的大螺旋装置和小螺旋装置为单线程或双线程螺旋结构。
[0012]进一步的，低速输入轴和大螺旋装置联接采用型面联接，低速输入轴和大螺旋装置联接的轴端设有隔热衬套，同时采用销定位；高速输入轴和小螺旋装置的联接方式采用与低速输入轴和大螺旋装置相同的联接结构。
[0013]进一步的，所述的缸体分为大端和小端，大端设置有进液口，小端设置有出液口 ；大端有与进液口衬套配合的进液口衬套光孔，小端有与出液口衬套配合的出液口衬套光孔。
[0014]进一步的，所述大螺旋装置内部、小螺旋装置内部和缸体外壁面均有油浴回流；
[0015]所述加热模块包括对大螺旋装置、小螺旋装置和缸体壁面油浴回流三部分进行加热；其中大螺旋装置和小螺旋装置加热步骤相同；
[0016]大螺旋装置内部加热油路通过大端端盖进油孔和大中空管进油孔对大中空管供给高温导热油，高温导热油在大隔板的阻挡下，沿着大中空管回流，最后通过大端端盖出油孔和大中空管出油孔流出；
[0017]缸体外部及端部分别设置有缸体隔热层、大端压盖和小端压盖，缸体隔热层上分别设有进油孔和出油孔；缸体壁面加热由缸体隔热层、大端压盖、小端压盖构成的腔体通入高温导热油实现；
[0018]该方法包括以下步骤:
[0019]步骤一:假塑性流体泵送之前，启动装置的加热模块，使得缸体腔体内部温度升高至油浴温度，大螺旋装置端的高温导热油由大端端盖的大端端盖进油孔进行加注，通过大中空管的大中空管进油孔进入大中空管内部的腔体进行回流，最后通过大端端盖出油孔和大中空管出油孔流出；
[0020]缸体外壁面的回流加热中，高温导热油由缸体隔热层的进油孔注入，通过缸体外壁面对缸体进行油浴加热，最后由缸体隔热层的出油孔流出；
[0021]步骤二:假塑性流体由进液口衬套挤入缸体的腔体内，启动装置两端的液压马达，驱动大螺旋装置和小螺旋装置的转动，使流体沿着缸体轴向螺旋流动，与大螺旋叶片、大中空管外表面、缸体内壁面、小螺旋叶片、小中空管外表面相接触；
[0022]进一步的，装置运转过程中，使小螺旋装置处缸体截面积、小螺旋装置导程和小螺旋装置转速的乘积为大螺旋装置处缸体截面积、大螺旋装置导程和大螺旋装置转速乘积的1-1.2 倍。
[0023]有益效果:大螺旋装置主要针对假塑性流体低剪切速率时呈现的高粘度，需要较大功率，小螺旋装置主要针对假塑性流体在承受剪切之后粘度下降，需施加更高的剪切速率以进一步地降低假塑性流体的粘度。同时，大螺旋装置和小速螺旋装置均采用马达驱动，通过调节马达的流量控制马达转速，以达到小螺旋装置排量和低速螺旋装置排量输送匹配的效果。此外，为了提高泵送效果，排量匹配过程中，使得小螺旋装置端的输送排量略大于大螺旋装置端的输送排量，以使得两个螺旋装置之间形成一定的负压区域，增大压差，利于假塑性流体输送。该系统可以实现对假塑性流体充分加热，低速和高速复合剪切，从而有效降低假塑性流体粘度，提高假塑性流体的泵送性能。
【附图说明】
[0024]图1是本发明的装配图
[0025]图2是本发明的低速输入轴零件图
[0026]图3是本发明的大螺旋装置部件图
[0027]图4是本发明的小螺旋装置部件图
[0028]图5是本发明的缸体零件图
[0029]图6是本发明的缸体隔热层零件图
[0030]图7是本发明的大端端盖零件图
[0031]图中标号:1-液压马达，2-联轴器，3-圆柱销，4-轴承座，5-低速输入轴，6-销，
7-进液口衬套，8-大螺旋装置，9-缸体，10-小螺旋装置，11-缸体隔热层，12-小端端盖，13-螺钉，14-隔热衬套，15-轴瓦座，16-轴瓦，17-高速输入轴，18-普通密封圈，19-销，20-第一转动密封圈，21-小端压盖，22-出液口衬套，23-小端隔热密封件，24-缸体底座，25-大端隔热密封件，26-第二转动密封圈，27-大端压盖，28-大端端盖，29-隔热衬套，30-双列圆锥滚子轴承，31-轴承座端盖，32-螺钉，33-马达底座，801-大隔板，802-大中空管，803-大螺旋叶片，8a-大中空管进油孔，8b-大中空管出油孔，8c-销孔，9a-进液口衬套光孔，9b-出液口衬套光孔，101-小隔板，102-小中空管，103-小螺旋叶片，1a-进油孔，1b-出油孔，1c-销孔，I la、I Ib-光孔，Ilc-进油孔，Ild-出油孔，28a-大端端盖进油孔，28b-大端端盖出油孔，28c-油槽，a-进液方向，b_出液方向，c_进油方向，d_出油方向，e-进油方向，f-出油方向，g_进油方向，h-出油方向。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步描述:
[0033]一种全壁面加热双速螺旋假塑性流体泵送装置，包括:缸体9和动力及动力传递模块，该模块包括两端的液压马达1、马达底座33、联轴器2、圆柱销3、轴瓦座15