扰动式局部流态化负压射吸混冰装置及其使用方法

本发明涉及磨料气射流和物料输送，尤其有关于一种扰动式局部流态化负压射吸混冰装置及其使用方法。

背景技术：

1、自1980年磨料射流被提出，便备受关注。固体颗粒与流体混合对靶件进行冲击，可以高效破坏靶件。磨料射流由于材料适用性强、切割效率高等优点，被广泛用于破岩、清洗等领域。传统磨料射流中的固体粒子通常硬度较高，如石英砂等材质，此类固体粒子可以有效提升对靶件的冲击力，对岩石或金属管壁完成切割、打孔。但对于精密元件的加工清洗，石英砂为磨料的射流显然会对其存在一定程度的损坏。此外，传统方式中固体粒子通常面临着难以回收的难题。为解决上述两个难题，冰粒磨料射流应运而生。

2、冰粒磨料射流是一种新型无污染的绿色表面加工技术，冰粒为固体粒子，空气为携带磨料的载体。冰粒质地较软以及用后液化成水的特点，能解决上述磨料射流所面临的两个难题，可以高效进行金属除锈、清洗精密元件等对靶件伤害小的作业。在提前预冷的环境中，喷入雾化水滴进行制冰，是目前最主要的制冰方式。制冰完成后，冰粒被送入混冰仓待用。当前在混冰仓阶段仍存在以下技术难题：冰粒进入混冰仓后无外力作用会层层堆叠，导致下层冰粒被压实结块，引起出冰口堵塞，影响喷冰效率。

3、目前，促使冰粒下落的方式局限于敲击、晃动等机械手段，此类方式会导致冰粒之间的机械互锁、搭桥结拱，反而会对后续下冰造成反作用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种扰动式局部流态化负压射吸混冰装置及其使用方法，解决现有技术中混冰仓内部因冰粒压实、桥堵所导致的下料困难的问题。

2、本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

3、本发明提供一种扰动式局部流态化负压射吸混冰装置，包括：

4、混冰仓，其上设有冰粒流入腔和冰粒流出腔；

5、流化管柱，设于所述混冰仓的下部并与所述混冰仓相连通，所述流化管柱用于向所述混冰仓内通入流化气；

6、分料器，设于所述混冰仓的内部上方，所述分料器具有相连接的分料部和中空平衡部，所述分料部能将进入所述混冰仓内的冰粒分散至四周，所述中空平衡部的中空部分形成沿重力方向截面减缩设置的过气通道，所述中空平衡部具有与所述过气通道连通的进气口和出气口，所述进气口的位置低于所述出气口；经所述流化管柱通入的流化气能经所述过气通道后从所述出气口流出；

7、射吸管道，具有相连通的喷射气源管段和文丘里管段，所述喷射气源管段的侧壁上设有与所述冰粒流出腔相连通的接冰口。

8、在一具体实施例中，所述出气口包括沿着周向间隔设置的多个通气孔。

9、在一具体实施例中，所述流化管柱具有通气段和出气段，所述出气段的末端设有封堵件，所述出气段上设有沿其圆周方向间隔设置的多个出气孔，所述流化管柱通过多个所述出气孔与所述混冰仓相连通。

10、在一具体实施例中，所述出气段的中心线与所述分料器的中心线重合。

11、在一具体实施例中，所述封堵件呈锥形结构，所述封堵件的锥顶正对所述进气口设置。

12、在一具体实施例中，所述分料部呈锥形结构，所述分料部的锥顶正对所述冰粒流入腔设置。

13、在一具体实施例中，所述中空平衡部呈空心圆台结构，沿重力方向，所述中空平衡部的直径减缩设置。

14、在一具体实施例中，所述混冰仓内设有至少一个液氮流化管串，沿所述液氮流化管串的引导线方向，所述液氮流化管串上间隔设有多个液氮喷嘴。

15、在一具体实施例中，所述混冰仓内间隔设有多个液氮流化管串，沿所述液氮流化管串的引导线方向，所述液氮流化管串上间隔设有多个第一液氮喷嘴，所述液氮流化管串的末端设有第二液氮喷嘴，多个所述第一液氮喷嘴的喷口背离所述混冰仓的内壁设置，所述第二液氮喷嘴的喷口与所述液氮流化管串的末端轴线平行设置。

16、在一具体实施例中，所述冰粒流出腔上设有用于控制冰粒流出的开关阀。

17、在一具体实施例中，所述混冰仓为封闭承压式金属仓体，所述混冰仓上设有活动盖，所述活动盖与所述冰粒流入腔的入口相接。

18、在一具体实施例中，所述混冰仓的内壁上涂敷有聚四氟乙烯涂层、聚乙烯涂层、聚甲基丙烯酸甲酯涂层、氟橡胶涂层、陶瓷涂层、聚氨酯涂层中的一种。

19、在一具体实施例中，所述混冰仓的外部套设有隔温层。

20、本发明还提供一种扰动式局部流态化负压射吸混冰装置的使用方法，所述使用方法适用于如上所述的扰动式局部流态化负压射吸混冰装置，包括以下步骤：

21、将所述活动盖与制冰装置出口相连，将所述液氮流化管串的外接口与液氮供液管线相连，将所述流化管柱的外接口与流化气源连接，将所述喷射气源管段与喷冰气源连接，将所述文丘里管段与喷冰管线连接，喷冰管线的末端连通有射流喷嘴；

22、开启液氮供液管线阀门，对所述混冰仓进行预冷，保持所述混冰仓的仓内温度在-100℃以下；

23、关闭液氮供液管线阀门，待检测到所述混冰仓完全卸压后，打开所述活动盖，将制冰装置所制备的冰粒转移到所述混冰仓内，关闭所述活动盖；

24、开启所述流化管柱中的流化气源，开启所述射吸管道的喷冰气源，同时开启液氮供液管线阀门，打开所述开关阀，冰粒经所述冰粒流出腔进入所述射吸管道，并在喷冰气源的推送和所述文丘里管段的吸附下进入喷冰管线，最终从射流喷嘴喷出，形成冰粒空气射流。

25、本发明的特点及优点是：

26、1、本发明的扰动式局部流态化负压射吸混冰装置通过设置分料器，使从冰粒流入腔进入的冰粒充分散开到混冰仓四周，同时防止冰粒在进入过程中堵塞通气孔；通过流化管柱注入流化气作用在混冰仓的下部，促使该部分冰粒充分流化，同时通过中空平衡部快速到达混冰仓的上部，对混冰仓上部的冰粒进行流化，并使混冰仓的上部和下部的气压得以平衡，防止冰粒的压实、堵塞，使冰粒可以更加顺畅下落；通过设置具有喷射气源管段和文丘里管段的射吸管道，使喷冰气流在文丘里管段末端形成能对冰粒产生吸附作用的负压区，进而使由冰粒流出腔流出的冰粒快速、稳定地流入后续管道当中。

27、2、本发明的扰动式局部流态化负压射吸混冰装置的使用方法，通过液氮流化管串中的液氮与流化管柱中的流化气同时作用在混冰仓的下部，形成多层次的局部流态化，促使混冰仓下部的冰粒充分流化，更加顺畅地落入射吸管道，避免了传统实验中混冰仓下部冰粒容易压实、桥堵以及机械互锁等问题的发生。

技术特征：

1.一种扰动式局部流态化负压射吸混冰装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的扰动式局部流态化负压射吸混冰装置，其特征在于，所述出气口包括沿着周向间隔设置的多个通气孔。

3.根据权利要求1所述的扰动式局部流态化负压射吸混冰装置，其特征在于，所述流化管柱具有通气段和出气段，所述出气段的末端设有封堵件，所述出气段上设有沿其圆周方向间隔设置的多个出气孔，所述流化管柱通过多个所述出气孔与所述混冰仓相连通。

4.根据权利要求3所述的扰动式局部流态化负压射吸混冰装置，其特征在于，所述出气段的中心线与所述分料器的中心线重合。

5.根据权利要求4所述的扰动式局部流态化负压射吸混冰装置，其特征在于，所述封堵件呈锥形结构，所述封堵件的锥顶正对所述进气口设置。

6.根据权利要求1所述的扰动式局部流态化负压射吸混冰装置，其特征在于，所述分料部呈锥形结构，所述分料部的锥顶正对所述冰粒流入腔设置。

7.根据权利要求6所述的扰动式局部流态化负压射吸混冰装置，其特征在于，所述中空平衡部呈空心圆台结构，沿重力方向，所述中空平衡部的直径减缩设置。

8.根据权利要求1所述的扰动式局部流态化负压射吸混冰装置，其特征在于，所述混冰仓内设有至少一个液氮流化管串，沿所述液氮流化管串的引导线方向，所述液氮流化管串上间隔设有多个液氮喷嘴。

9.根据权利要求8所述的扰动式局部流态化负压射吸混冰装置，其特征在于，所述混冰仓内间隔设有多个液氮流化管串，沿所述液氮流化管串的引导线方向，所述液氮流化管串上间隔设有多个第一液氮喷嘴，所述液氮流化管串的末端设有第二液氮喷嘴，多个所述第一液氮喷嘴的喷口背离所述混冰仓的内壁设置，所述第二液氮喷嘴的喷口与所述液氮流化管串的末端轴线平行设置。

10.根据权利要求9所述的扰动式局部流态化负压射吸混冰装置，其特征在于，所述冰粒流出腔上设有用于控制冰粒流出的开关阀。

11.根据权利要求10所述的扰动式局部流态化负压射吸混冰装置，其特征在于，所述混冰仓为封闭承压式金属仓体，所述混冰仓上设有活动盖，所述活动盖与所述冰粒流入腔的入口相接。

12.根据权利要求1所述的扰动式局部流态化负压射吸混冰装置，其特征在于，所述混冰仓的内壁上涂敷有聚四氟乙烯涂层、聚乙烯涂层、聚甲基丙烯酸甲酯涂层、氟橡胶涂层、陶瓷涂层、聚氨酯涂层中的一种。

13.根据权利要求1所述的扰动式局部流态化负压射吸混冰装置，其特征在于，所述混冰仓的外部套设有隔温层。

14.一种扰动式局部流态化负压射吸混冰装置的使用方法，其特征在于，所述使用方法适用于如权利要求11所述的扰动式局部流态化负压射吸混冰装置，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种扰动式局部流态化负压射吸混冰装置及其使用方法，涉及磨料气射流和物料输送技术领域，该装置包括混冰仓和从上至下依次设于混冰仓内的分料器、流化管柱。其中，混冰仓上设有冰粒流入腔和冰粒流出腔；流化管柱用于向混冰仓内通入流化气；分料器具有能将冰粒分散至四周的分料部和为流化气提供快速通道的中空平衡部；射吸管道，具有喷射气源管段和文丘里管段，喷射气源管段上设有与冰粒流出腔相连通的接冰口。本发明通过流化管柱注入流化气，使混冰仓下部的冰粒充分流化，同时，通过中空平衡部使流化气快速到达混冰仓的上部，对上部冰粒进行流化，并使混冰仓的下部和上部的气压得以平衡，防止冰粒在气压差的作用下被压实。

技术研发人员：黄中伟,胡静茹,李帅霖,李敬彬,李根生,程康,杨栋,钟侯
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10